DE1764387C - Elektrische Scheibenspule mit einer Wicklung aus Metallband und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Elektrische Scheibenspule mit einer Wicklung aus Metallband und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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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.
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
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
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
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.
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)
- 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 1dadurch 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 Wicklungerfür 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 Zeichnungen1738
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