DE1414682B2 - Verfahren zur herstellung elektrischer spulen - Google Patents
Verfahren zur herstellung elektrischer spulenInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- ersten überdeckt und so Ungleichheiten in der Dicke
lung elektrischer Spulen, bei welchem mindestens auf der isolierenden Schicht zwischen zwei Windungen
eine Seite eines breiten Aluminiumstreifens ein iso- einer Spule hervorruft.
lierender Überzug aufgebracht und dieser breite Aus dem Aufsatz »Aluminium Foil and Strip for
Streifen in eine Anzahl schmaler Streifen zerschnit- 5 Electrical Windings« in der Zeitschrift »Electrical
ten wird, bei welchem diese schmalen Streifen zu Review« vom 10. April 1959 sind elektrische Spulen
Rollen gewickelt und diese Rollen zu elektrischen bekannt, die aus einem flachen, mindestens auf einer
Spulen umgespult werden und bei welchem die an Breitseite einen dielektrischen Überzug tragenden,
den Seitenflächen der Rollen bzw. Spulen frei liegen- gerollten Metallstreifen bestehen, deren Schmalseiden
Stirnflächen der Aluminiumstreifen mit einer io ten von einer dielektrischen Oxidschicht bedeckt sind,
isolierenden Schicht versehen werden. Bei der Herstellung dieser Spulen wird die anodische
Elektrische Spulen werden meist durch eine Mehr- Oxydierung der Schmalseiten der Streifen in einem
zahl von Windungen eines flachen Aluminiumstrei- elektrolytischen Bad vor der Aufwicklung der Streifens
gebildet, wobei ein fortlaufender Belag eines fen zu einer Rolle durchgeführt. Diese Methode ist
dielektrischen Materials zwischen die Windungen der 15 deshalb nicht zufriedenstellend, weil die Streifen-Spule
gebracht wird, um die einzelnen Windungen länge und damit die Spulengröße durch die räumelektrisch
gegeneinander zu isolieren. Zu diesem liehe Ausdehnung der einmal installierten Elektro-Zweck
werden im allgemeinen dünne Papierstreifen lysebäder begrenzt ist.
oder ein Film einer isolierenden Glasur, eines Firnis- Des weiteren ist aus der USA.-Patentschrift
ses oder Lackes verwendet. Andererseits hat man zu 20 2 863 796 ein Verfahren zur Herstellung elektri-
diesem Zweck auch häufig schon einen Niederschlag scher Spulen aus Metallstreifen bekannt, bei wel-
von Aluminiumoxid verwendet. chem ein relativ breites Metallblatt und ein weiteres,
Es hat sich gezeigt, daß das Verfahren zur Herstel- die isolierende Zwischenschicht bildendes Blatt zu-
lung von Streifen zur Bildung von Spulen sehr ver- sammengerollt werden, wonach die so erhaltene,
einfacht werden kann, wenn ein breiterer Alumi- 25 relativ breite Rolle mit einem Wachs oder Harz
niumstreifen, der vorher mit einem dielektrischen sorgfältig imprägniert und danach in eine Vielzahl
Überzug versehen wurde, in schmale Streifen zer- schmaler Rollen zerteilt wird. Zur Entfernung der
schnitten wird. Ein wesentlicher Vorteil dieses Ver- beim Schneiden sich bildenden Schnittgrate werden
fahrens, das dielektrische Material auf einen einzigen die Rollen für kurze Zeit in ein heißes Säurebad
breiten Streifen aufzubringen und diesen dann in 30 eingelegt, das die Schnittgrate weglöst,
schmale Streifen zu zerschneiden, besteht darin, Schließlich ist aus der USA.-Patentschrift
daß so ein zusammenhängender, sich über die ganze 1 165 558 noch ein weiteres Verfahren zur Herstel-
Fläche erstreckender Überzug mit größerer Gleich- lung einer elektrischen Spule bekannt, nach wel-
mäßigkeit hinsichtlich seiner Dicke und Qualität chem auf mindestens eine Oberfläche eines breiten
gebildet werden kann als bei einer Vielzahl von 35 Aluminiumstreifens ein zusammenhängender dielek-
schmalen Überzügen. Darüber hinaus kann auch trischer Überzug aufgebracht und der so beschichtete
ein solches Verfahren weit wirtschaftlicher durch- Aluminiumstreifen in eine Vielzahl schmaler Streifen
geführt werden als das Überziehen einzelner schma- zerschnitten wird. Diese schmalen Streifen werden
ler Streifen. dann jeweils zu einer Rolle gerollt, deren Seiten-
Es ist unvermeidlich, daß, wenn ein breiter Strei- 40 fläche aus blankem Metall zur Vermeidung von
fen in eine Mehrzahl schmaler Streifen zerschnitten Kurzschlüssen mit einer Isolationsschicht versehen
wird, durch diesen Schneidvorgang das Aluminium- werden. Eine Isolation kann aber auch dadurch er-
Grundmetall an den Randflächen der schmalen reicht werden, daß die Rollen in ein Säurebad gelegt
Streifen bloßgelegt wird und rauhe Kanten gebildet werden, welches das Metall vom Rande her auflöst,
werden. Diese bloßgelegten Randflächen müssen wie- 45 den dielektrischen Überzug jedoch nicht angreift,
der bedeckt werden, um Kurzschlüsse zwischen den so daß dieser über den Metallstreifen übersteht und
einzelnen Windungen einer Spule zu verhindern. Es so eine Isolationsschicht zwischen zwei aufeinander-
wurden schon vielerlei Vorschläge gemacht, die folgenden Windungen bildet.
bloßgelegten Ränder der im übrigen gegeneinander Die bekannten Verfahren haben jedoch den Nachisolierten
Streifen einer Spule gegeneinander zu iso- 50 teil, daß der dielektrische Überzug, der häufig aus
Heren, aber keiner dieser Vorschläge erwies sich einem thermoplastischen Harz besteht, zwischen den
einerseits als wirkungsvoll und andererseits als wirt- einzelnen Windungen in den plastischen Zustand
schaftlich genug. So wurde beispielsweise schon vor- übergeht und dadurch gegeneinander anliegende
geschlagen, die Kanten der schmalen Streifen, so- Windungen verkleben. Dies ist besonders dann der
bald diese die Schneidvorrichtung verlassen haben, 55 Fall, wenn die Rollen z. B. beim Reinigen, während
nach innen umzubiegen, so daß die schmalen Seiten- der elektrolytischen Behandlung oder danach beim
flächen einen isolierenden Überzug aufweisen. Die- Abspülen mit heißem Wasser auf Temperaturen
ses Verfahren ist jedoch sehr umständlich und teuer, gebracht werden, bei denen das dielektrische Mateso
daß an Stelle dessen schon vorgeschlagen wurde, rial infolge seines niedrigen Schmelzpunktes erweicht,
eine Schicht von Firnis oder Lack auf die Randflä- 60 Außerdem besteht die Gefahr, daß der Elektrolyt
chen der schmalen Streifen aufzusprühen, sobald während der anodischen Oxydation unter der Wirdiese
die Schneidvorrichtung verlassen haben. Auf kung von Kapillarkräften in die Zwischenräume
diese Weise konnte jedoch kein voll wirksamer iso- zwischen die Windungen eingesogen wird und dort
lierender Überzug erhalten werden, da häufig noch zu Korrosionserscheinungen oder zu Beeinträchti-Unrauhigkeiten
aus dem Überzug hervorragen und 65 gungen des organischen dielektrischen Überzuges
so Kurzschlüsse verursachen. Darüber hinaus weist führt.
ein solches zusätzliches Aufbringen eines Belages Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
den Nachteil auf, daß dieser zweite Überzug den Verfahren zur Herstellung elektrischer Spulen der
eingangs erwähnten Art zu entwickeln, das die im vorstehenden genannten Nachteile nicht aufweist.
Insbesondere soll ein Eindringen der Elektrolytlösung während der anodischen Oxydation zwischen
die Windungen und ein Erweichen der dielektrischen Isolationsschicht während der Herstellung und Bearbeitung
der Rollen vermieden werden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß die Seitenflächen der Rollen gegen
ein Kissen gepreßt werden, das mit einer hydrophoben Flüssigkeit getränkt ist, die unter der Wirkung
der Kapillarkräfte zwischen die Windungen der Rollen eindringt, daß die Stirnflächen der Streifen
von der Flüssigkeit gereinigt werden und daß die Rollen in an sich bekannter Weise einer anodischen
Oxydation unterworfen werden, um auf den Stirnflächen der Streifen eine Oxidschicht zu bilden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als hydrophobe
Flüssigkeit Petroleum verwendet.
Als hydrophobe Flüssigkeit haben sich außerdem Kerosene besonders bewährt. In jedem Fall muß die
zu verwendende hydrophobe Flüssigkeit eine genügend niedrige Zähflüssigkeit aufweisen, um unter
dem Einfluß von Kapillarkräften zwischen die Windungen einzudringen. Beim Pressen der Rollen gegen
das mit der hydrophoben Flüssigkeit getränkte Kissen muß sich die Flüssigkeit zwischen den Windungen
nicht unbedingt von einer Kante der Streifen zur anderen erstrecken.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darauf zu achten, daß die Schnittflächen
an den beiden Stirnseiten einer Rolle frei von der hydrophoben Flüssigkeit bleiben, um während der
anodischen Oxydation vollständig von der sich bildenden Oxidschicht bedeckt zu werden. Eine Reinigung
der Schnittflächen von der hydrophoben Flüssigkeit kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß
die Rollen in einer Ätzflüssigkeit behandelt werden, welche die hydrophobe Flüssigkeit löst. Wie sich
gezeigt hat, werden auf diese Weise die seitlichen Schnittflächen wirksam gereinigt, während die hydrophobe
Flüssigkeit zwischen den Windungen nicht ausgewaschen wird.
Zur sicheren Vermeidung eines Verklebens des dielektrischen Überzuges in den einzelnen Windungen
bei den bei der Bearbeitung der Rollen erforderlichen Temperaturen ist darauf zu achten, daß die
hydrophobe Flüssigkeit unter der Einwirkung von Kapillarkräften mindestens so weit nach der Mitte
der Streifen eindringt, als mit einer Überhitzung gerechnet werden muß. In vielen Fällen kann ein
Verkleben der Windungen und insbesondere das Eindringen von Elektrolytlösung zwischen die Windungen
schon dadurch vermieden werden, daß sich die hydrophobe Flüssigkeit lediglich im Bereich der
Randzonen der Streifen befindet. Auf diese Weise werden die Zwischenräume nach außen gut abgedichtet
und dadurch verhindert, daß heiße Reinigungsflüssigkeit oder Elektrolytlösungen zwischen
die einzelnen Windungen eindringen und den organischen Überzug plastifizieren.
Zur Herstellung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnden Rolle wird eine verhältnismäßig
breite Aluminiumfolie von z.B. etwa 1,5 τημ Dicke über eine Walze geführt, die auf die
Folie einen flüssigen dielektrischen organischen Überzug, beispielsweise ein Polyvinylacetat oder
eine isolierende Siliconschmelzmasse in gleichmäßiger Dicke aufträgt. Hierauf wird dieser dünne Überzug
getrocknet und gehärtet. Wahlweise kann auf die breite Aluminiumfolie auch ein anorganischer dielektrischer
Überzug, beispielsweise ein dünner anodischer Film, aufgebracht werden, wobei dieser ebenfalls
keine Verbindung mit der später auf die Schmalseitenflächen aufgebrachten Schicht aufweist.
Hierauf wird die so mit einem Überzug versehene
ίο Folie fortlaufend in eine Mehrzahl schmaler Streifen
zerschnitten.
Bei diesem Schneidvorgang wird an den Schnittflächen Aluminiummetall freigelegt, wobei an den
Kanten Unebenheiten und auch dünne Splitter entstehen können. An diesen frisch gebildeten Schnittkanten
können auch abgeblätterte Teilchen des getrockneten isolierenden Überzuges hängenbleiben.
Die einzelnen durch Zerschneiden der Aluminiumfolie gebildeten Längsstreifen werden dann auf entsprechenden
Kernen zu Spulen gerollt. Die Kerne können ebenfalls aus Aluminium bestehen oder auch
einem elektrisch nichtleitenden Material, das etwaigen Angriffen bei der späteren Elektrolyt-Behandlung
widersteht. Die Aluminiumkerne erhalten bei der späteren elektrolytischen Behandlung ebenfalls
einen nichtleitenden Überzug und sind dann Kernen aus nichtleitendem Material gleichwertig.
Die Breitseiten der so gebildeten zylindrischen Spulen werden durch die Schnittkanten begrenzt,
die meist eine sehr rauhe zersplitterte Oberfläche aufweisen. Infolge des Abblätterns kleiner Teilchen
des Überzuges in der Nähe der Schnittkanten entstehen an den Seitenkanten der aufeinanderfolgenden
Windungen kleine Löcher.
Die so erhaltenen Rollen werden nach der Reinigung erfindungsgemäß mit ihren Seitenflächen gegen
ein mit einer hydrophoben Flüssigkeit getränkten Kissen gepreßt und danach die Stirnflächen der
Streifen von der hydrophoben Flüssigkeit sorgfältig gereinigt. Danach wird die so behandelte Rolle in
an sich bekannter Weise in einem Elektrolytbad, das vorzugsweise Chromsäure, Schwefelsäure oder Oxalsäure
als Elektrolyt enthält, oder auch ein ätzendes . alkalisches Bad sein kann, anodisch oxydiert. Diese
Bäder, in denen die Spulen die Anode und rostfreier Stahl oder ein anderes leitendes Metall die Kathode
bilden, werden mit Gleichstrom niedriger Spannung oder gelegentlich auch mit Wechselstrom betrieben.
Auf diese Weise wird an jeder freien Aluminiumoberfläche Aluminiumoxid gebildet und die kleinen
Splitter werden von den Seitenkanten entfernt, so daß die Kanten und die Schmalseitenflächen der
Spulen einen gleichmäßigen und zusammenhängenden isolierenden Überzug erhalten.
Besteht der Wickelkern aus Aluminium, so erhält auch dieser einen elektrisch isolierenden anodischen
Überzug. Isolierende oder nichtleitende Wickelkerne sind zu bevorzugen, da diese der Ausbildung von
Umwegströmen zu dem Inneren entgegenwirken, wenn der Wickelkern Verbindung mit der Anodenzuleitung
hat.
Nach der Bildung des anodischen Niederschlages werden die Spulen gespült und getrocknet. So hergestellte
Spulen eignen sich ganz besonders zur Herstellung von durch Umspulen gefertigter elektrischer
Spulen, die mit den notwendigen Zuleitungen versehen werden. Die Zuleitungen können jedoch auch
schon an den Streifen befestigt werden, ehe sie zu
Spulen gewickelt werden, so daß so hergestellte Spulen nach Durchführung der im vorhergehenden
beschriebenen Verfahrensschritte unmittelbar als elektrische Spulen Verwendung finden können.
Erfindungsgemäß behandelte Rollen können nach der anodischen Behandlung mit heißem Wasser von
etwa Siedetemperatur gespült werden, ohne daß dabei organische dielektrische Überzüge, die schon bei
Zimmertemperatur plastifizieren und klebrig werden, erweichen. Die zur Herstellung elektrischer Spulen
häufig verwendeten Vinyl-Dielectrica werden beispielsweise
schon bei Temperaturen von etwa 80° C weich.
Es ist selbstverständlich, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Rollen aus Aluminiumlegierungen
behandelt werden können.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung elektrischer Spu- ao len, bei welchem mindestens auf eine Seite eines
breiten Aluminiumstreifens ein isolierender Überzug aufgebracht und dieser breite Streifen
in eine Anzahl schmaler Streifen zerschnitten wird, bei welchem diese schmalen Streifen zu
Rollen gewickelt und diese Rollen zu elektrischen Spulen umgespult werden und bei welchen
die an den Seitenflächen der Rollen bzw. Spulen frei.liegenden Stirnflächen der Aluminium-Streifen
mit einer isolierenden Schicht versehen werden, dadurch gekennzeichnet, daß
die Seitenflächen der Rollen gegen ein Kissen gepreßt werden, das mit einer hydrophoben Flüssigkeit
getränkt ist, die unter der Wirkung der Kapillarkräfte zwischen die Windungen der Rollen
eindringt, daß die Stirnflächen der Streifen von der Flüssigkeit gereinigt werden und daß die
Rollen in an sich bekannter Weise einer anodischen Oxydation unterworfen werden, um auf
den Stirnflächen der Streifen eine Oxidschicht zu bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Petroleum als hydrophobe
Flüssigkeit.
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