DE1764387C - Elektrische Scheibenspule mit einer Wicklung aus Metallband und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Scheiben- der einzelnen Scheibenspulen entsprechende Streifen spule mit einer Wicklung aus einem wenigstens auf bleiben die Seitenkanten des Metallbandes blank und einer Breitseite mit einer Isolierschicht versehenen unisoliert, so daß bei der fertigen Scheibenspule hier Metallband und mit einer Beschichtung aus iso- leicht elektrische Überschläge von Wickellage zu lierendem Material auf den Seitenflächen der Wick- 5 Wickellage auftreten können. Wenn eine Scheibenlung, an denen die Isolierschicht über die Kanten spule aus einem Metallband und einem mit diesem des Metallbandes vorsteht. Gegenstand der Erfin- aufgewickelten Isolierband, d. h. also aus zwei Bändung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen solcher dem gewickelt wird, kann man das Isolierlagenband Scheibenspulen. breiter als das Metallband machen, so daß es seitlich

Scheibenspulen, die aus einem spiralförmig auf- io übersteht und die Gefahr der Entstehung von Übergewickelten Metallband bestehen, sind seit langem schlagen mindert. Das Wickeln von Metallbandbekannt. Zur elektrischen Isolierung der einzelnen Scheibenspulen aus zwei Bändern ist jedoch um-Wickellagen gegeneinander ist es bekannt, mit dem ständlicher und teurer als die Herstellung von Metall-Metallband zugleich ein zweites, elektrisch isolieren- band-Scheibenspulen aus einem Metallband, bei dem des Band spiralförmig zu wickeln. Zur besseren Ab- 15 die Isolierung der Wickellagen gegeneinander durch leitung der während des Gebrauches in einer solchen eine Isolierschicht auf wenigstens einer Breitseite des Scheibenspule «. ütwickelten Wärme ist es auch be- Metallbandes erzielt wird. Um auch bei diesen letztkannt, die Seitenkanten des Metallbandes als stark genannten Scheibenspulen einen die Gefahr von hervortretende Kühlrippen auszubilden, um so die Überschlägen mindernden seitlichen Überstand der Wärme abgebende Oberfläche der Seitenflächen der ao Isolierschicht zu erreichen, ist es bekannt, die fertig-Scheibenspule zu vergrößern. Bekannt sind auch gewickelten Scheibenspulen einem Ätzvorgang zu Scheibenspulen aus einem spiralförmig aufgewickel- unterziehen, durch den die Seitenkanten des Metallten Metallband, das zur Isolierung der Wickellagen bandes weggeätzt werden, während die Isolierschicht gegeneinander wenigstens auf einer Breitseite mit vom Ätzmittel nicht angegriffen wird. Dieses Vereiner Isolierschicht versehen ist. Bei einer bekannten 35 fahren ist jedoch aufwendig und risikovoll, da die Ausführungsform derartiger Scheibenspulen besteht genaue Steuerung der Ätzung schwierig ist und die das Metallband aus Aluminium oder einer Gefahr besteht, daß Ätzmittel zwischen die Wickel-Aluminiumlegierung und weist auf wenigstens einer lagen eindringt und hier nicht wieder beseitigt wcr-Breitseite eine Alumintimoxy'ichicht als Isolier- den kann, so daß es die Scheibenspulen im Laufe der schicht auf, wobei diese Aluminiumoxydschicht ge- 30 Zeit zerstört. Bekannt ist schließlich die Aufbringung wohnlich durch elektrolytische Cxydierung erzeugt einer Isoliermasse auf die Seitenflächen und gewird und einen vorzüglichen Isolator zwischen den gebenenfalls auch auf die Innen- und Außenfläche einzelnen Wickellagen bildet. Weitere bekannte Vor- von Metallband-Scheibenspulen sowie die Anwenteile dieser Aluminiumoxydschicht sind deren ge- dung der Elektrophorese zum Aufbringen von ringe Stärke bei großer mechanischer und chemischer 35 Isoliermassen auf elektrische Leiter.
Resistenz, die innige Bindung der Aluminiumoxyd- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schicht mit dem Aluminium des Metallbandes, die elektrische Scheibenspule der eingangs beschriebenen gute Wärmeleitfähigkeit zur Ableitung der in der Art sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu Scheibenspule entstehenden Wärme sowie ihre hohe schaffen, bei denen die zur Erhöhung der ÜberTemperaturbeständigkeit. Bei der Herstellung der- 40 schlagfestigkeit erforderlichen rillenartigen Vertiefunartiger Scheibenspulen aus gewickeltem Metallband gen an den Seitenflächen der Wicklung zwischen den geht man bekanntlich entweder so vor, daß man ein Isolierschichten der einzelnen Wickellagen nicht breites Metallband zunächst spiralförmig aufwickelt durch Ätzen, sondern durch eine mechanisch leicht und die fertige Wicklung dann rechtwinklig zur herzustellende Form der Bandkanten erzeugt Wickclachse in Scheibenspulen zerschneidet, oder 45 werden.

man zerschneidet ein breites Metallband zunächst in Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einer elekschmale Streifen und wickelt diese dann zu den ge- trischen Scheibenspule der eingangs beschriebenen wünschten Scheibenspulen. Die Isolierschicht auf Art gemäß der Erfindung dadurch, daß diese Kanten einer Breitseite des Metallbandes bewirkt zwar im des Metallbandes von der Isolierschicht nach innen Inneren der Scheibenspule eine einwandfreie Isolie- 5° zur Bandmitte hin abgeschrägt sind, so daß also die rung der Wickellagen gegeneinander, im Bereich der Isolierschicht in den Seitenflächen der Scheiben-Seitenflächen der Scheibenspule jedoch treten infolge spule am weitesten vorspringt, während die Seitendes beschriebenen Schneidvorganges häufig Grate kante des Metallbandes innerhalb der so entstehenauf, die einen Kurzschluß zwischen den Wickellagen den rillenartigen Vertiefungen liegt und folglich die verursachen können. Man hat daher bereits vor- SS Distanz, die ein Überschlag von Wickellage zu geschlagen, im Bereich der Seitenkanten des Metall- Wickellage zurücklegen müßte, wesentlich verbände» zusätzliche Isolationsbänder mjt einzuwickeln größen wird.

oder eine Isoliermasse insbesondere im Bereich Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der

dieser Sciienktintcn des Metallbandes zwischen die Erfindung ist das Metallband in an sich bekannter

Wickcllagen zu pressen, wobei diese Isoliermasse er- 60 Weise ein Aluminiumband, und die Isolierschicht

hiirtet und Relativbewegungen zwischen den Wickel- wird von einer Oberflächenschicht aus Aluminium-

lagen etwa infolge von Temperaturänderungen ver- oxyd gebildet.

hindern soll. Hin besonderes Problem bei Metallband- Beim Verfahren zur Herstellung von Wicklungen

Scheibenspulen ixt die Gefahr elektrischer über- für elektrische Scheibenspulen dieser Art wird ein

schlüge Im Bereich der Seitenflächen der Scheiben- 63 breites, wenigstens auf einer Seite mit einer isolier-

spulen zwischen den Wickellagen. Infolge des oben schicht versehenes Metallband mittels mehrerer

beschriebenen Schncidvorgang^s beim Zerschneiden nebeneinander angeordneter Trennwerkzeuge in

.!!nc« breiten Metallbandes in schmale, der Breite einzelne Bänder mit den für die Wicklungen erforder-

lichen Breiten zertrennt, und die so gebildeten Einzelbänder werden zu Scheibenspulen aufgewickelt, wobei erfindungsgemäß die Kanten der einzelnen Bänder durch keilförmig sich verbreiternde Trennwerkzeuge abgeschrägt werden.

Man erkennt, daß dies ein überaus einfaches und preiswertes Verfahren zum Herstellen von überschlagfesten Scheibenspulen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß bei Verwendung eines einseitig mit einer Oxydschicht bedeckten Aluminiumbandes die Trennwerkzeuge auf der nicht von der Oxydschicht bedeckten Seite des Aluminiumbandes angreifen.

Diese. Verfahrensweise hat zwei wesentliche Vorteile. Wenn die Trennwerkzeuge beim Schneidvorgang das Aluminiumband durchtrennt haben, reißt die spröde, harte Aluminiumoxydschicht ohne die Einwirkung der Trennwerkzeuge, so daß die Schneiden der Trennwerkzeuge von dieser harten Aluminiumoxydschicht nicht beansprucht, d. h. stumpf gemacht werden. Zum anderen können keine Metal'.grate entstehen, die über die nicht mit einer Aluminiumoxydschicht versehene Breitseite des Aluminiumbandes hinausragen, da die Sclineidrichtung der Trennwerkzeuge zur Aluminiumoxydschicht hin verläuft.

Die Erfindung wird nun weiter an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigt

F i g. 1 in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt durch eine Scheibenspule gemäß der Erfindung,

F i g. 2 in vergrößerter Darstellung den in F i g. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt,

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Zertrennen eines breiten Aluminiumbandes in schmale Einzelbänder, die mit einer nicht dargestellten Wickelvorrichtung zu Scheibenspulen gewickelt werder.

In den einzelnen Figuren sind zur Verdeutlichung des Wesens tür vorliegenden Erfindung die Abmessungen der einzelnen Wickellagen und Isolierscnichten übertrieben dargestellt.

Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel einer Aluminiumbandspule beschrieben, die Grundlagen der Erfindung sind jedoch mit Vorteil auch bei Metallbandspulen aus anderen Metallen anwendbar, so daß die Erfindung nicht auf Aluminiumbandspulen beschränkt sein soll.

Fig. 1 zeigt eine Scheibenspule 10, die aus einem Metallband 12, beispielsweise einem Aluminiumband, gewickelt ist, wobei dieses Metallband auf einer Seite mit einer Isolierschicht 14, beispielsweise einer Aluminiumoxydoberflächenschicht, versehen ist. Die Herstellung einer solchen Oxydoberflächenschicht erfolgt im allgemeinen durch elektrolytische Oxydation eines Alumiiiir.mbandes. Die Oxydoberflächenschicht weist eine vorzugliche, innige Bindung mit dem Aluminiumband auf, ist ein hervorragender Isolator, sehr widerstandsfähig gegen mechanischen und chemischen Angriff und leitet die in der Scheibenspule entstehende Wärme gut.

Gemäß der Erfindung sind bei der Scheibenspule 10 die Seitenkanten 16 des Metallbandes 12 derart nmecbildct. daß sie von der Isolierschicht 14 schräg nach innen zur Bandmiite hin verlaufen. Die Seitenkanten der Isolierschichten 14 der einzelnen Wickellagen liegen also im Querschnitt betrachtet am weitesten außen, während die Seitenkanten 16 der Metallbandwickellagen nach innen schräg zurückweichen. Auf diese Weise wird die Möglichkeit der Entstehung von Überschlägen von einer zur anderen Wickellage seitlich um die Isolierschichten 14 herum erheblich verringert. Selbst bei hoher Belastung der Scheiben-

spule treten daher keine derartigen Überschläge auf. Zudem aber erreicht man, daß in den rechtwinklig zur Scheibenspulenachse liegenden Seitenflächen 18 der Scheibenspule keine elektrisch leitenden Teile mehr liegen, weil die Isolierschichten 14 bis in diese

»5 Seitenflächen 18 ragen.

Man kann die Scheibenspule 10 zusätzlich auf ihren Seitenflächen 18 arxr auch auf ihrem inneren und äußeren Umfang 20, 22 mit einer Beschichtung 24 aus isolierendem Werkstoff versehen, beispielsweise aus einer Kunststoff- oder Lackbeschichtung. Diese Beschichtung isoliert nicht nur die Seitenkanten 16 des Metallbandes 12, sondern dient gleichzeitig zur Festigung de" gesamten Spule. Gemäß der Darstellung in den F i g. 1 und 2 kann man die durch die Abschrägung der Seitenkanten 16 des Metallbandes

12 entstehenden, im Querschnitt etwa dreieckigen Ringnuten ganz mit Isolierwerkstoff ausfüllen, so daß die Scheibenspule 10 glatte Seitenflächen 18 erhält.

Bei der Scheibenspule gemäß der Erfindung muß

das Metallband 12 nur auf einer Seite eine Isolierschicht 14 aufweisen. Man kann zur Herstellung der Scheibenspule 10 jedoch selbstverständlich auch beidseitig mit einer Isolierschicht versehene Metallbänder 12' verwenden, wie dies in F i g. 3 schematisch dargestellt ist. Hier weist das Metallband 12', z. B. ein Aluminiumband, auf der einen Seite die Isolierschicht 14' und auf der anderen Seite eine Isolierschicht 26 auf, die beide aus Aluminiumoxydschichten bestehen können. Im übrigen weist diese Scheibcnspule die gleichen erfindungswesentlichen Merkmale hinsichtlich der Abschrägung ihrer Seitenkanten auf und kann auch mit einer Isolierwerkstoff-Beschichtung oder mit einer Vergußmasse 28 versehen sein.
An Hand der F i g. 4 soll ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen einer Scheibenspule gemäß der Erfindung beschrieben werden. Ein Aluminiumband 30 großer Breite, das auf einer Seite mit einer isolierenden Aluminiumoxydschicht 34 versehen ist, wird mit Trennwerkzeugen 36 in Einzelbänder 32, 32', 32" zerschnitten, deren mittlere Breite gleich der gewünschten Breite der herzustellenden Scheibenspule 10 ist. Hierzu sind die Trennwerkzeuge 36 derart angeordnet, daß ihre Schneidkanten 38 den gewünschten Abstand voneinander haben. Die Trcnnwerkzeuge 38 sind in F i g. 4 nur schematisch dargestellt. Bei ihnen kann es sich um rotierende Messer, hochtourige Fräsen oder feststehende Messer oder auch um schleifband- oder schleifdrahtförtnige Trennwerkzeuge handeln. Selbstverständlich kann man

auch andere Trennwerkreuge bei der Durchführung des Verfahiens gemäß der Erfindung anwenden, sofern diese Trennwerkzeuge geeignet sind, die erstrebte Abschrägung der Seitenkanten 16 der Einzelbänder zu erzielen.

⁶S Das breite Aluminiumband 30 wird von der der Oxydoberflächcnschicht 34 abliegenden Seite her in die Einzclbändcr 32, 32' und 32" zertrennt, wobei nach der Durchtrennung des nicht oxydierten Alu-

miniums die darunterliegende dünnere Oxydoberflächcnschkht auf Grund ihrer relativen Härte bei 42 von allein aufreißt, so daß durch die harte Oxydobcrflächcnschicht die Trennkante des Schneidwerkzeuges 36 nicht beansprucht wird. In der schemattschcn Darstellung in Fig. 4 werden die schrägen Scitcnkantcn 16 der Einzelbänder dadurch erzeugt, daß die Trennwerkzeuge 36 von ihrer Schneidkante 38 schräg nach außen verlaufende Seitenkanten 40 aufweisen.

Nach der Zertrennung des breiten Aluminiumbandcs 30 in die Einzelbänder 32, 32', 32" usw. laufen diese Einzclbändcr zu einer herkömmlichen, nicht dargestellten Wickelmaschine, um zu Scheibenspulen I· gewickelt zu werden. Dann werden die erforderlichen Anschlüsse in bekannter Weise an den Scheibenspulen angebracht.

Man kann nun die nicht isolierten Seitenkanten 16 des Aluminium-Metailbandes 12 und gegebenenfalls auch den äußeren und inneren Umfang der Spule mit einer Beschichtung aus Isolierwerkstoff versehen, wie in den F i g. I und 2 bei 24 dargesteift ist. Hierzu kann beispielsweise auch ein elektrophoretisches Beschichtungsverfahren angewendet werden. Selbstverständlich kann man jedoch auch andere herkömmliche Beschichtungsverfahren, wie z. B. ein Wirbelsintcrverfahren, ein Vergußverfahren, ein Tauchverfahren, ein Anstrichverfahren usw., anwenden. Durch die Beschichtung wird nicht nur eine Isolierung der Seitenflächen 18 der Scheibenspule, sondern auch eine Verfestigung der gesamten Scheibenspule und eine Glättung der Seitenflächen 18 erreicht. Die in den Fig. I, 2 und 3 deutlich erkennbare, sägezahnförmigc Profilicrung der Seitenflächen 18 der Bandspule begünstigt auch eine innige Verankerung der Beschichtung 24 in der Scheibenspule 1Θ. Die Anwendung eines elektrophoretischen Beschichtungsvcrfahrcns hat noch den Vorteil, daß eventuell vorhandene Fehlstellen in der Oxydoberflächenschicht zugleich durch elektrophoretische Beschichtung ausgebessert werden.

Durch das beschriebene Verfahren können

Scheibenspulen hergestellt werden, die mit den bisherigen Verfahren aus verfahrenstechnischen Gründen nicht hergestellt werden konnten. Das Verfahrer ist überaus wirtschaftlich und kann weitgehend auto-S matisch durchgeführt werden. Die Scheibenspule gemäß der Erfindung kann auf Gebieten angewendet werden, die bisher den Drahtspulen vorbehalter waren.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Elektrische Scheibenspule mit einer Wicklung aus einem wenigstens auf einer Breitseite mil einer Isolierschicht versehenen Metallband unc mit einer Beschichtung aus isolierendem Materia auf den Seitenflächen der Wicklung, an dener die Isolierschicht über die Kanten des Metallbandes vorsteht, dadurch gekennzeinet daß diese Kanten (16) von der Isolierschicht (14] nach innen zur Bandmitte hin abgeschrägt sind

   »o 2. Elektrische Scheibenspule nach Anspruch 1

   dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannte! Weise das Metallband ein Aluminiumband isi und daß die Isolierschicht (14) durch eine Oberflächenschicht aus Aluminiumoxyd gebildet ist

   »5 3. Verfahren zur Herstellung von Wicklunger

   für elektrische Scheibenspulen nach Anspruch 1 bei welchem ein breites, wenigstens auf einei Seite mit einer Isolierschicht versehenes Metallband mittels mehrerer nebeneinander angeord neter Trennwerkzeuge in einzelne Bänder mit der für die Wicklungen erforderlichen Breiten zer trennt wird und die so gebildeten Einzelhandel zu Scheibenwicklungen aufgewickelt werden, da durch gekennzeichnet, daß die Kanten der ein zelnen Bänder durch keilförmig sich verbreiternd« Trennwerkzeuge abgeschrägt werden.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß bei Verwendung eines einseitig mit einer Oxydschicht bedeckten Alu miniumbandes die Trennwerkzeuge auf der nich von der Oxydschicht bedeckten Seite des Alu miniumbandes angreifen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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