DE2706719A1

DE2706719A1 - Verfahren zur herstellung einer orthozyklischen spule

Info

Publication number: DE2706719A1
Application number: DE19772706719
Authority: DE
Inventors: Johan Van Den Brink
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-02-24
Filing date: 1977-02-17
Publication date: 1977-09-01
Also published as: AR210202A1; US4145804A; BR7701090A; GB1576931A; ES456154A1; FR2342548A1; IT1077299B; BE851714A; JPS52103669A; IN146999B; NL7601845A

Description

Τ!Ο;-Ύ ,ri.T!! PHN. 8314.

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6-1-1977.

Verfahren zur Herstellung einer orthozyklischen Spule,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer von der runden Form abweichenden elektrischen Spule, bei dem eine runde Spule durch eine quer zur Spulenachse durchgeführte Biegebearbeitung verformt wird. Dieses Verfahren ist aus der DT-PS 26k.676 bekannt.

Unter einer runden Spule sei hier eine Spule verstanden, deren Windungen kreisförmig oder nahezu kreisförmig sind. Eine von der runden Form abweichende Spule weist dagegen Windungen mit einem vieleckigen, insbesondere einem rechteckigen Verlauf auf.

Das bekannte Verfahren betrifft die Her- <

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Stellung rechteckiger Spulen. Derartige Spulen werden für Transformatoren, Messgeräte u.dgl. verwendet. Beim bekannten Verfahren wird von einer auf einem runden Kern gewickelten Spule ausgegangen, die durch eine Anzahl quer zur Spulenachse bewegbarer Körper zu einer rechteckigen Spule gepresst wird. Bei diesem Verfahren sind grosse Kräfte erforderlich, um die aneinander liegenden Windungen in die gewünschte rechteckige Form zu bringen. Ein Nachteil des bekannten Verfahrens ist, dass beim Pressverfahren der Draht leicht beschädigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem eine runde Spule unter dem Einfluss bedeutend geringerer Kräfte und daher äusserst schonend in eine von der runden Form abweichende Form gebracht wird.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung bei einem Verfahren eingangs erwähnter Art dadurch gelSt, dass von einer runden Spule ausgegangen wird, die mit einem mit einem Haftmittel bedeckten Draht orthozyklisch gewickelt ist und durch zwei in der Öffnung der Spule angeordnete, in entgegengesetzter Richtung wirkende Biegeorgane bei erweichtem Haftmittel verformt wird, bei welcher Verformung sich der Durchmesser des Drahtes nicht wesentlich ändert, und dass nach Ablauf der Verformung das Haftmittel erstarrt,

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Eine orthozyklisch gewickelte runde Spule hat Windungen, die je grösstenteils in einer Ebene senkrecht zur Spulenachse liegen und sich nach der ersten Lage in die Rillen zwischen jeweils zwei benachbarte Windungen der vorangehenden Lage legen.

Bei den orthozyklisch gewickelten Spulen,

die bei dem erfindungsgemässen Verfahren benutzt werden, ist der Draht mit einem Haftmittel beschichtet, das sowohl einen weichen als auch einen starren Zustand hat. Dabei wird die Spule im weichen Zustand des Haftmittels verformt. Es hat sich gezeigt, dass sich das in einem weichen Zustand befindliche Haftmittel während der an der Spule durchgeführten Biegebearbeitung als Gleitmittel verhält, um die Windungen leicht längs einander gleiten zu lassen. Es sind nur geringe Kräfte erforderlich, um die Spule in die gewünschte Form zu bringen. Dadurch wird eine Beschädigung des Drahtes während der Verformung vermieden.

Als Haftmittel können u.a. an sich bekannte Mittel benutzt werden. Vorzugsweise wird ein Haftmittel mit einer solchen Erstarrungszeit benutzt, dass es kurz nach dem Ablauf der Verformung erstarrt ist. Die Windungen der Spule sind dann fest miteinander verbunden. Die entstandene unrunde Spule ist dadurch selbsttragend.

Vorzugsweise wird beim erfindungsgemässen

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Verfahren von einer Spule aus "Thermoplac^-Draht ausgegangen. "Thermoplac"-Draht ist aus der Philips Technischen Rundschau, 23· Jahrgang I961/62, Nummer 11, Seiten 374...383 bekannt. Der Thermoplac-Draht besteht aus einem isolierten elektrischen Leiter, der mit einer thermoplastischen Schicht bedeckt ist. Dieser Draht dient allgemein zum Wickeln runder orthozyklischer Spulen. In der Philips Technischen Rundschau, 23. Jahrgang I961/62, Nummer 12, Seiten 4O1...4i6 ist eine derartige orthozyklische Spule beschrieben.

Beim Verfahren kann auch von einer runden orthozyklischen Spule ausgegangen werden, deren Windungen mit einem thermohärtenden Haftmittel oder mit einem Haftmittel beschichtet sind, das im weichen Zustand ein Lösemittel enthält und wobei die Haftkraft bei Verdampfung des Lösemittels entsteht.

Bei der an der runden Spule durchgeführten Biegebearbeitung wird gleichzeitig mit dem Gleiten der Windungen nebeneinander das weiche Haftmittel zum grössten Teil in die ringförmigen Hohlräume zwischen den Windungen verlagert. Hierdurch tritt eine Verdichtung der Spule auf.

Die Biegebearbeitung wird vorzugsweise derart durchgeführt, dass die äusseren Abmessungen der Spule einen vorausbestimmten Wert erreichen. Auf diese Weise kann die Verformung nicht nur durch in

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der Öffnung der Spule angeordnete, sich voneinander entfernende Körper verwirklicht werden, sondern ebenfalls mit Hilfe zweier an der Aussenseite der Spule wirkender sich nähernder Kalibrierungsorgane. Das Verfahren bietet den Vorteil, dass die erzeugte unrunde Spule aus rundem Draht einen maximalen Füllgrad hat, wobei die Windungen dicht aneinander liegen. Die mit diesem Verfahren erzeugten Spulen erfüllen weiterhin äusserst genaue Masstoleranzen. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass die runde Spule beim Verformen derart orientiert werden kann, dass die Übergänge von einer Vindungslage zu einer folgenden Lage an einer vorher ausgewählten Stelle der unrunden Spule liegen. Wenn eine Spule an einer Seite nicht eingeschlossen wird, beispielsweise mit einem Blechpaket, liegen die übergänge vorzugsweise an der nicht eingeschlossenen Seite, wodurch die eingeschlossenen Seiten eine konstante Mindestdicke haben können. Bei Spulen, deren Übergänge sich über einen grösseren Teil des Umfangs der anfänglich runden Spule erstrecken, ermöglicht es das Verfahren, die Spulen derart zu formen, dass die übergänge an mehreren Seiten der unrunden Spule liegen. Dies bietet den Vorteil, dass alle Seiten eine gleiche Dicke bekommen können, während dennoch eine hohe Füllfaktor der Spule erreicht wird. ,

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Das Verformen der unrunden Spule erfolgt

unter Bedingungen, bei denen das Haftmittel weich ist. Wird ein thermoplastisches Haftmittel benutzt, wird die Spule beim Verformen erwärmt, und nach der Verformung lässt man die Spule unter Bedingungen abkühlen, bei denen die erhaltene Form aufrechterhalten bleibt, beispielsweise indem die Spule eingeklemmt gehalten wird, bis der Erstarrungspunkt des Haftmittels erreicht ist. Wird ein thermohärtendes Haftmittel benutzt, so wird die Spule während oder nach der Verformung erwärmt, bis die Erstarrung eingetreten ist.

Vorzugsweise wird die Spule durch Stromdurchgang erwärmt. Jedoch ist es auch möglich, die Spule mit Hilfe eines Infrarotstrahlers, in einem Ofen oder mit einer Induktionsspule u.dgl. zu erhitzen.

Es sei noch bemerkt, dass aus der DT-OS 2 525 ^66 zwar ein Verfahren bekannt ist, bei dem eine elektrische Spule erhitzt und einer Behandlung unterworfen wird, die einen radialen Druck auf die Windungen einschliesst. Jedoch werden bei diesem Verfahren auf die ganze Innenfläche der Spule radiale, auswärts gerichtete Kräfte ausgeübt, die jeden Querschnitt des Wickeldrahtes deformieren) wobei aber die Spule selbst ihre ursprüngliche Form behält. Obgleich mit diesem Verfahren ein hoher Füllgrad erreicht wird, hat dieses Verfahren den Nachteil, dass beim Deformieren

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des Drahtes die Möglichkeit der Beschädigung der Isolationsschicht sehr gross ist. In solchen Fällen, bei denen der Spannungsunterschied zwischen den aufeinanderfolgenden Windungslagen nur gering ist, ist die Beschädigung der Isolationsschicht meistens nicht problematisch. Wenn es sich aber um Spulen mit einem grossen Spannungsunterschied zwischen den Windungslagen handelt, führt die Beschädigung der Isolationsschicht zu unbrauchbaren Spulen. Ganz im Gegensatz dazu erfolgt beim erfindungsgemässen Verfahren die Formänderung orthozyklischer, runder Spulen durch die Einwirkung kleiner Kräfte, bei welchem Vorgang sich der zunächst runde Durchmesser des Drahtes nicht wesentlich ändert. Dabei tritt das den Draht bedeckende Haftmittel unter Druck in die zwischen den Windungen befindlichen Hohlräume ein, so dass in der erzeugten orthozyklischen, unrunden Spule aus rundem Draht nach der Erfindung die benachbarten Windung Linienberührung haben und der Füllgrad maximal ist.

Die Erfindung betrifft weiter eine von der runden Form abweichende elektrische Spule, die mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt worden ist. Diese von der runden Form abweichende Spule ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine

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orthozyklische Spule aus rundem Draht ist und dass die übergänge zwischen den Windungslagen eine gleiche oder nahezu gleiche Länge aufweisen. In einer speziellen Ausführungsform treten die übergänge an mindestens zwei Seiten der Spule auf.

Die hergestellte Spule hat im allgemeinen Rechteckform und wird beispielsweise in Vorschaltgeräten für Leuchtstofflampen, in Transformatoren u.dgl. angewandt.

Die Spule ist äusserst formfest, hat einen sehr hohen Füllfaktor und eignet sich besonders zum Einbau in Kerne oder Blechpakete.

Aus der NL-PS 9^719 ist zwar eine orthozyklische rechteckige Spule sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Spule bekannt, bei dem die Spule auf einen rechteckigen Kern gewickelt wird, jedoch hat das rechteckige Wickeln den Nachteil, dass die Wickelgeschwindigkeit durch die auftretenden Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte ziemlich niedrig ist. In einer rechteckig gewickelten orthozyklischen Spule ist die Länge der übergänge zwischen den Windungslagen nicht konstant, abhängig von der Einheitlichkeit des Durchmessers des benutzten Drahtes und weiter ist der Füllfaktor kleiner als bei der erfindungsgemässen Spule. Die übergänge liegen bei dieser

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Spule an einer Seite.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung

wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, Es zeigen

Fig. 1 eine bekannte runde orthozyklische Spule,

^: Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Spulen nach Fig. 1,

Fig. 3 und k eine Darstellung des erfindungsgemässen Verfahrens,

Fig. 5 eine rechteckige orthozyklische Spule nach der Erfindung,

Fig. 6 einen Teilschnitt durch die Spule nach Fig. 5·

Fig. 1 zeigt eine auf bekannte Weise orthozyklisch gewickelte runde Spule 1 in der Ansicht einer der beiden Stirnflächen. In der Stirnfläche sind deutlich die Übergänge 3 erkennbar, die jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Windungslagen liegen. Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Teil der Spule 1. Die Spule ist aus sogenanntem Thermoplac-Draht gewickelt, der in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Aluminiumleiter 5 t einer Isolierschicht 7 und einer Haftmittelschicht 9 ^aus Polyamid besteht. Nach der ersten Windungslage legen sich die Windungen in die Rillen zwischen jeweils zwei benachbarten Windungen der voran-

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In Fig. 3, ^ und 5 ist schematisch dargestellt, wie eine derartige bekannte runde orthozyklische Spule 1 im Verfahren nach der Erfindung zu einer rechteckigen orthozyklischen Spule 1a geformt wird. Die runde Spule 1 wird dazu auf einen flachen Träger 15 über zwei auf dem Träger 15 angeordnete Biegekörper I7 und I9 angeordnet, und zwar derart, dass sich die Übergänge nach der Verformung der Spule zumindest im wesentlichen an einer der kurzen Seiten der rechteckigen Spule befinden. Die beiden Biegekörper 17 und 19 werden durch eine nicht dargestellte Einrichtung in einer Richtung senkrecht zur Spulenachse auseinanderbewegt, wobei die runde orthozyklische Spule 1 zu einer rechteckigen Spule 1a verformt wird. Gleichzeitig mit der Verschiebung der Biegekörper 17 und 19 werden zwei an beiden Seiten der Spule angeordnete Kalibrierorgane 25 und 27 aufeinander zu bewegt. Vor Durchführung der Verformung wurde für einen weichen Zustand des zwischen den Windungen befindlichen Haftmittels 9 gesorgt. Die Spule wurde dazu durch einen Stromfluss auf eine Temperatur von 14O°C erhitzt.

Während der Biegebearbeitung schoben sich die Windungen nahezu reibungslos nebeneinander unter gleichzeitiger Verlagerung des Haftmittels 9 in die Hohlräume 29 zwischen den Windungen. Um die Spule weiter

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zu verdichten, wird nahezu gleichzeitig mit der Biegebearbeitung eine Druckbearbeitung in axialer Richtung an der Spule durchgeführt. Dazu wird über dem Träger 15 eine Druckplatte 31 angeordnet, mit der die Spule in axialer Richtung komprimiert wurde. Das Haftmittel, das sich noch zwischen den Windungen befand, wird dabei in die Hohlräume 29 zwischen den Windungen hineingedrückt. Nach Ablauf der mechanischen Bearbeitungen liess man das Haftmittel erstarren.

Die erzeugte orthozyklische rechteckige Spule 1a nach der Erfindung ist selbsttragend. Die Übergänge 3, die eine gleiche oder nahezu gleiche Länge aufweisen, befinden sich im wesentlichen an einer der kurzen Seiten der Spule.
In Fig. 6 ist ein Schnitt durch einen Teil der rechteckigen orthozyklischen Spule 1a nach der Erfindung dargestellt. Die banachbarten Windungen liegen mit ihrer Isolationsschicht 7 aneinander; das Haftmittel 9 befindet sich in den Hohlräumen 29 zwisehen den Windungen.

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Claims

PHN. 8314. 4-2-1977- PATENTANSPRÜCHE .

1. ) Verfahren zum Herstellen einer von der ^ ,^/
runden Form abweichenden elektrischen Spule, bei dem eine runde Spule durch eine quer zur Spulenachse durchgeführte Biegebearbeitung verformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass von einer runden Spule ausgegangen wird, die mit einem mit einem Haftmittel bedeckten Draht orthozyklisch gewickelt ist und durch zwei in der Öffnung der Spule angeordnete, in entgegengesetzter Richtung wirkende Biegeorgane bei erweichtem Haftmittel verformt wird, bei welcher Verformung sich der Durchmesser des Drahtes nicht wesentlich ändert, und dass nach Ablauf der Verformung das Haftmittel erstarrt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Erstarren die Spule ebenfalls die Wirkung zweier ausserhalb der Spule angeordneter, sich nähernder Kalibrierungsorgane erfährt. 3· Von der runden Form abweichende elektrische

Spule, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule eine orthozyklische Spule aus rundem Draht ist, und dass die übergänge zwischen den Vindungslagen gleiche oder nahezu gleiche Länge haben.

k. Von der runden Form abweichende Spule nach

Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, dass die übergänge an mindestens zwei Seiten der Spule auftreten.

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_ ORIGINAL INSPECTED