DE8717974U1

DE8717974U1 - Drahtbewickelte Spule

Info

Publication number: DE8717974U1
Application number: DE8717974U
Authority: DE
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 1986-04-09
Filing date: 1987-03-17
Publication date: 1992-07-02
Anticipated expiration: 1997-03-18
Also published as: DE3781925D1; AU579568B2; ZA872151B; DE3751237D1; JP2562448B2; GR3006574T3; DE3781925T2; DE241964T1; EP0437299A3; JPS62269863A; ES2035030T3; EP0437299A2; DE3751237T2; EP0241964B1; BR8701647A; EP0241964A1; ATE81100T1; TR24443A; EP0437299B1; NL8600896A

Description

N.V. BEKAERT S.A,

Drahtbewickelte Spule

Die Erfindung betrifft eine drahtbewickelte Spule mit einem zylindrischen Wickelkern und mit zur Achse des zylindrischen Wickelkerns im wesentlichen orthogonalen Endflanschen, wobei die radiale Bewicklungshöhe der Drahtbewicklung von einem ersten Endflansch zu einem zweiten Endflansch hin abnimmt.

Eine solche drahtbewickelte Spule kann hergestellt werden, indem der Draht in Lagen aufgewickelt wird, wobei jede Lage eine Anzahl von aneinandergrenzenden Windungen umfaßt und wobei bei Fertigstellung jeder Lage die Richtung der Lagenbildung umgekehrt und der Aufwickelvorgang festgesetzt wird bis die gewünschte Drahtmenge auf der Spule aufgewickelt ist.

Ein derartiges Verfahren ist allgemein bekannt.

Das bekannte Verfahren verwendet eine Spule mit zylindrischem Kern und geraden Flanschen, die senkrecht zu dem Kern montiert sind. Der Draht wird auf dem Kern aufgewickelt, und nach Fertigstellung einer Lage aus nebeneinanderliegenden Windungen wird der Wickel Vorgang zur Erzeugung der nächsten Lage in entgegengesetzter Richtung fortgesetzt, wobei dieses Verfahren so lange wiederholt wird, bis die erforderliche Drahtmenge auf der Spule aufgewickelt ist. Der Draht wird üblicherweise vor Aufwickeln bis zu einem gewissen Grad gebogen, wodurch das Aufwickeln erleichtert wird.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß dabei ein Spulenwickel entsteht, in dem die Windungen jeder Lage zwar einander tragen, bei dem jedoch die Gefahr besteht, daß bei senkrechter Aufstellung des Kerns die Windungen sich, beginnend mit der obersten Lage, übereinander verschieben und den Kern hinabgleiten. Dies führt zu einem Verwirren des Drahts, das in einigen Fällen solche Ausmaße annehmen kann, daß die Spule und der auf ihr befindliche Draht praktisch unbrauchbar werden.

Das Biegen des Drahts vor dem Aufwickeln führt zusammen mit der beim Abwickeln häufig auftretenden Torsionsverformung häufig zu Problemen oder gar zum Drahtbruch während des Abwickeins.

Durch US-PS 3 218 004 ist ferner ein Verfahren zum konischen Aufwickeln von Draht auf eine Spule mit zylindrischem Kern und zwei senkrecht zu dem Kern montierten geraden Flanschen bekannt.

Diese US-PS 3 218 004 beschreibt ein Verfahren zur Ausbildung einer kegelstumpfförmigen oder konischen Spule auf dem zylindrischen Kern zwischen beiden geraden Flanschen der Spule. Dabei werden die aufeinanderfolgenden Windungen einer Lage über den gesamten Abstand zwischen den beiden geraden Flanschen verteilt. Der Draht wird auf der Spule mit zylindrischem Kern konisch aufgewickelt, weil er zwischen den beiden geraden Flanschen in aufeinanderfolgenden Lagen aufgewickelt wird, die zwar jeweils die gleiche Anzahl von Windungen umfassen, wobei die Wickelgeschwindigkeit jedoch von dem unte-

ren Flansch zu dem oberen Flansch allmählich erhöht wird. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß sich der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Windungen einer Lage ändert, so daß viele Windungen einer solchen Lage, insbesondere im oberen Teil der Spule einander nicht stützen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die aufeinanderfolgenden Lagen einander nicht stützen, so daß die große Gefahr besteht, daß die Windungen einer Lage bei senkrechter Aufstellung des Kerns den Kern hinabgleiten, was zu einer Verwirrung des Drahts führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine drahtbewickelte Spule anzugeben, deren Drahtbewicklung die oben erwähnten Nachteile meidet. Insbesondere soll erreicht werden, daß aufeinanderfolgende Windungen einander so unterstützen, daß sie sich nicht übereinanderschieben und vom Kern herabgleiten können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Drahtbewicklung in im wesentlichen radialer Richtung aufeinanderfolgende Drahtwindungslagen mit abwechselnder Bewicklungsrichtung und _{mit in} Achsrichtung aufeinanderfolgenden, in Drahtlängsrichtung unmittelbar aneinander anschließenden Drahtwindungen aufweist, wobei diese Drahtwindungslagen jeweils bis zum ersten Endflansch reichen und wobei zumindest in einem kernnahen im wesentlichen konischen Zentralbereich die von dem ersten Endflansch zum zweiten Endflansch hin gemessene, der Windungszahl pro Lage entsprechende axiale Länge einzelner Drahtwindungslagen oder einzelner Gruppen von radial benachbarten Drahtwindungslagen mit zunehmendem Radialabstand vom Wickelkern zunimmt.

Im Hinblick auf die angestrebte Unterstützungsfunktion wird weiter vorgeschlagen, daß in einzelnen Drahtwindungslagen zumindest in deren an den ersten Endflansch angrenzenden Axialbereich aufeinanderfolgende Drahtwindungen einander mit im wesentlichen gleichbleibendem Axialabstand unmittelbar benachbart sind ggf. bis zur körperlichen Berührung.

In Anpassung an die übliche Arbeitsweise von Drahtbewicklungsanlagen wird weiter vorgeschlagen, daß von zwei in radialer Richtung unmittelbar aneinander anliegenden Drahtwindungslagen jeweils eine radial innere am ersten Endflansch beginnende in Richtung auf den zweiten Endflansch hin bis zu einem dem zweiten Endflansch näheren axialen Endbereich gewickelt ist und eine äußere Drahtwindungslage von diesem axialen Endbereich der inneren Drahtwindungslage aus bis zu dem ersten Endflansch zurückgewickelt ist.

Es ist möglich, daß die innere Drahtwindungslage in ihrem axialen Endbereich mit vergrößerter Steigungshöhe bis zu ihrem axialen Ende hin gewickelt ist und daß die äußere Drahtwindungslage von diesem axialen Ende der inneren Drahtwindungslage aus mit normaler Steigungshöhe zurückgewickelt ist. Es ist aber auch möglich, auf die vergrößerte Steigungshöhe in dem axialen Endbereich der jeweils inneren Drahtwindungslage zu verzichten und unmittelbar an die innere Drahtwindungslage, die bis zu ihrem axialen Ende normal bewickelt ist, anschließend mit dem Wickeln der äußeren Drahtwindungslage, wiederum mit normaler Steigungshöhe, zu beginnen.

Bei Aufwicklung einer entsprechend großen Drahtlänge auf den Wickelkern ergibt es sich, daß der kernnahe Zentralbereich durch eine Grenzdrahtwindungslage nach radial außen begrenzt ist, deren dem zweiten Endflansch nächste Drahtwindung an dem zweiten Endflansch und dem Wickelkern anliegt.

Wird eine größere Drahtlänge aufgewickelt, so ist vorgesehen, daß auf die Grenzdrahtwindungslage nach radial außen weitere Drahtwindungslagen folgen, welche in axialer Richtung jeweils von dem ersten Endflansch bis zu dem zweiten Endflansch reichen und im wesentlichen eine gleichbleibende Drahtwin-

dungszahl entsprechend der Drahtwindungszahl der Grenzdrahtwindungslage besitzen.

Entsprechend der hier vorgesehenen Bewicklungsart ist eine Ausführungsform derart möglich, daß der erste Endflansch bezüglich des Außendurchmessers seines aktiven Teils größer bemessen ist als der zweite Endflansch. Im einzelnen gilt für die Bemessung der Endflansche, daß die Außendurchmesserdifferenz der aktiven Teile des ersten Endflansches und des zweiten Endflansches mindestens dem Zweifachen des im Bereich des ersten Endflansches gemessenen Radialabstands der Grenzdrahtwindungslage von dem Wickelkern entspricht.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß der Wickelkern von einem Pappezylinder gebildet ist. Im Hinblick auf die Handhabung insbesondere beim Abwickeln ist es unter Umständen erwünscht, daß von den Endflanschen mindestens einer lösbar an dem Wickelkern angebracht ist.

Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Wickelkerns kann in der Weise erfolgen, daß der Draht auf die Spule mit einem zylindrischen Kern konisch aufgewickelt wird, indem man mit einer ersten Lage mit einer minimalen Windungszahl beginnt, wonach der Aufwickelvorgang fortgesetzt wird, wodurch für wenigstens einen Teil des Aufwickelvorgangs die Windungszahl pro Lage allmählich anwächst.

Nach diesem Verfahren beginnt das Wickeln auf einem zylindrischen Kern mit zwei geraden Flanschen an dem unteren Flansch mit einer minimalen Zahl von Windungen, wobei diese minimale Zahl beispielsweise nur eine einzige Windung umfaßt. Nach der Ausbildung der ersten Lage mit minimaler Windungszahl kann kurzzeitig das Wickeln auf Wunsch in derselben Richtung mit vergrößertem Windungsabstand fortgesetzt werden. Anschließend wird die Richtung der Lagenbildung umgekehrt, um eine zweite Lage von Windungen zu erzeugen. Die Bildung der zweiten Lage wird solange fortgesetzt, bis die letzte Windung den unteren Flansch berührt. Die Richtung der Lagenbildung wird dann erneut umgekehrt, um eine dritte Lage von Windungen zu herzustellen. Auf diese Weise wird der Draht in einem konischen Wickel auf einem zylindrischen Kern aufgewickelt, wobei die benachbarten Windungen einander so stützen, daß ihr Übereinandergleiten und ihr Herabgleiten an dem Kern praktisch völlig verhindert wird.

Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, daß die allgemeine Praxis, den Draht vor dem Wickeln zu biegen, nicht mehr erforderlich ist. Dadurch werden die durch das Vorbiegen verursachten, bei der Inbenutzungnahme des Drahts auftretenden Probleme vermieden.

Die Herstellung einer erindungsgemäßen Spule wird speziell in der Weise durchgeführt, daß die Zahl der Windungen konstant bleibt, sobald ein vorbestimmtes Drahtvolumen über die gesamte Länge des zylindrischen Kerns zur Bildung des ersten konischen Abschnitts des Wickels aufgewickelt ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß nach der Bildung einer Anzahl von Lagen, in denen die Zahl der Windungen bei jeder nachfolgenden Lage größer wird, der Punkt erreicht ist, an dem die

erste und die letzte Windung einer Lage an dem unteren bzw. dem oberen Flansch anliegen. Von diesem Punkt an wird die Zahl der Windungen pro Lage konstant gehalten, wobei die Richtung der Lagenbildung beim Erreichen des unteren bzw. oberen Flansches umgekehrt wird. Das Volumen des ersten konischen Abschnitts kann vorausbestimmt werden, wobei die Zahl der Windungen in der ersten Lage, die Vergrößerung des Windungsabstands der nach der ersten, dritten, fünften usw. Lage und der Drahtdurchmesser sehr wichtig sind. Das Volumen des ersten konischen Abschnitts kann auf experimenteller Basis bestimmt werden.

Das vorangehend beschriebene Verfahren führt zu einer Spule mit geraden Flanschen, die senkrecht zu dem zylindrischen Kern montiert sind. Der Außendurchmesser des wirksamen Teils des unteren Flansches ist dabei größer als der Außendurchmesser des wirksamen Teils des oberen Flansches, und die Differenz zwischen den beiden Durchmessern ist wenigstens zweimal so groß wie die größte Dicke des ersten konischen A.bschnitts.

Die Flansche können selbstverständlich unterschiedliche Außendurchmesser haben, wobei sowohl der obere als auch der untere Flansch geringfügig über den den Wickel tragenden Teil des Flansches hinausstehen.

Die größte Dicke des ersten konischen Abschnitts das heißt, des kernnahen Radialbereichs ist gleich der Basislänge des dreieckförmigen Querschnitts des ersten konischen Abschnitts, wobei die Hypotenuse des dreieckförmigen Querschnitts am Schnittpunkt des zylindrischen Kerns mit dem oberen Flansch beginnt und an dem unteren Flansch endet. Weitere Drahtlagen werden auf diese Hypotenus so aufgewickelt, daß jede Lage gleiche Windungszahl hat. Um sicherzustellen, daß alle Windungen in geeigneter Weise unterstützt werden, ist es wichtig, daß der Außendurchmesser des unteren Flansches denjenigen des oberen Flansches um zumindest den zweifachen Wert der Dicke des dicken Teils des ersten konischen Abschnitts überschreitet.

Die Erfindung hat weiterhin eine Spule mit einem Drahtwickel zum Gegenstand, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Draht konisch auf der Spule aufgewickelt ist, wobei das Aufwickeln nach dem

Verfahren gemäß vorliegender Erfindung durchgeführt ist.

Auf Wunsch kann der Kern der Spule ein Zylinder aus Pappe sein, an dem abnehmbare Flansche montiert sind.

Die Erfindung sei im folgenden anhand der Zeichnung naher erläutert, deren einzige Figur 1 den Querschnitt einer Spule zeigt, die aus einem zylindrischen Kern und zwei senkrecht zu diesem Kern montierten geraden Flanschen besteht, wobei auf dieser Spule Draht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren konisch aufgewickelt ist.

In Fig. 1 besitzt die Spule 1 einen zylindrischen Kern 2, einen unteren Flansch 4 und einen oberen Flansch 5. Sowohl der untere als auch der obere Flansch sind gerade und senkrecht zu dem zylindrischen Kern 2 montiert. Eine derartige Spule ist durch US-PS 3 218 004 bekannt. Bei dem konischen Aufwickeln gemäß der Erfindung beginnt der Aufwickelvorgang an dem geraden unteren Flansch. Es wird zunächst eine erste Lage ausgebildet, die eine minimale Windungszahl, z.B. eine Windung, umfaßt. Anschließend oder, falls gewünscht, nach einem kurzen Fortsetzen des Wickeins mit größerem Windungsabstand in Aufwärtsrichtung wird die Richtung der Lagenbildung umgekehrt, so daß dann eine Lage in Richtung auf den unteren Flansch hergestellt wird. Wenn diese Lage den unteren Flansch erreicht, wird die Richtung der Lagenbildung erneut umgekehrt und der WickelVorgang wird zur Ausbildung einer dritten Lage fortgesetzt, bis die letzte Windung der dritten Lage direkt auf dem zylindrischen Kern aufgebracht ist. Anschließend oder, falls gewünscht, nach einem kurzen Fortsetzen des Wickeins mit größerem Windungsabstand wird die Richtung der Lagenbildung erneut umgekehrt usw. Der Wickelvorgang wird so fortgesetzt, bis ein erster konischer Abschnitt 3 hergestellt ist, dessen Außengrenze von der Windungslage gebildet wird, die sich von dem Schnittpunkt zwischen dem zylindrischen Kern und dem oberen geraden Flansch bis zu dem Punkt erstreckt, an dem die letzte Windung an dem anderen Ende derselben Lage auf den unteren Flansch trifft. Die größte Dicke 6 des ersten konischen Abschnitts ist wichtig für die Bestimmung der Abmessung des unteren Flansches 4 relativ zur Abmessung des oberen Flansches 5. Der Außendurchmesser der beiden Flansche unterscheidet sich um einen Betrag, der wenigstens zweimal so groß ist wie die

- 9 Abmessung des genannten Teil? 6 des ersten konischen Abschnitts.

Nach der Herstellung des ersten konischen Abschnitts wird der Wickelvorgang fortgesetzt, wobei die Windungszahl pro Lage konstant bleibt und gleich der Windungszahl in der äußeren Lage des oben beschriebenen ersten konischen Abschnitts ist. Die nach diesem Verfahren gewickelte volle Spule besitzt hervorragende Stabilität des Drahtwickels. Das Ende des Drahts an der letzten Windung läßt sich in einfacher Weise so befestigen, daß die Spule und der Wickel mühelos gehandhagt werden können. Das Abwickeln des Drahts von einer solchen Spule verursacht ebenfalls keinerlei Probleme.

Claims

2 0. Mai 1992 -i- Ansprüche

1. Drahtbewickelte Spule mit einem zylindrischen Wickelkern

(2) und mit zur Achse (1) des zylindrischen Wickelkerns (2) im wesentlichen orthogonalen Endflanschen (4,5), wobei die radiale Bewicklungshöhe der Drahtbewicklung (3) von einem ersten Endflansch (4) zu einem zweiten Endflansch (5) hin abnimmt,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Drahtbewicklung in im wesentlichen radialer Richtung aufeinanderfolgende Drahtwindungslagen mit abwechselnder Bewicklungsrichtung und mit in Achsrichtung aufeinanderfolgenden, in Drahtlängsrichtung unmittelbar aneinander anschließenden Drahtwindungen aufweist, wobei diese Drahtwindungslagen jeweils bis zum ersten Endflansch (4) reichen und wobei zumindest in einem kernnahen im wesentlichen konischen Zentralbereich (3) die von dem ersten Endflansch

(4) zum zweiten Endflansch (5) hin gemessene, der Windungszahl pro Lage entsprechende axiale Länge einzelner Drahtwindungslagen oder einzelner Gruppen von radial benachbarten Drahtwindungslagen mit zunehmendem Radialabstand vom Wickelkern (2) zunimmt.

2. Drahtbewickelte Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß in einzelnen Drahtwindungslagen zumindest in deren an den ersten Endflansch (4) angrenzenden Axialbereich aufeinanderfolgende Drahtwindungen einander mit im wesentlichen gleichbleibendem Axialabstand unmittelbar benachbart sind ggf. bis zur körperlichen Berührung.

3. Drahtbewickelte Spule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß von zwei in radialer Richtung unmittelbar aneinander anliegenden Drahtwindungslagen jeweils eine radial innere, am ersten Endflansch (4) beginnende in Richtung auf den

-2-

zweiten Endflansch (5) hin bis zu einem dem zweiten Endflansch (5) näheren axialen Endbereich gewickelt ist und eine äußere Drahtwindungslage von diesem axialen Endbereich der inneren Drahtwindungslage aus bis zu dem ersten Endflansch (4) zurückgewickelt ist.

4. Drahtbewickelte Spule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die innere Drahtwindungslage in ihrem axialen Endbereich mit vergrößerter Steigungshöhe bis zu ihrem axialen Ende hin gewickelt ist und daß die äußere Drahtwindungslage von diesem axialen Ende der inneren Drahtwindungslage aus mit normaler Steigungshöhe zurückgewickelt ist.

5. Drahtbewickelte Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der kernnahe Zentralbereich (3) durch eine Grenzdrahtwindungslage nach radial außen begrenzt ist, deren dem zweiten Endflansch (5) nächste Drahtwindung an dem zweiten Endflansch (5) und an dem Wickelkern (2) anliegt.

6. Drahtbewickelte Spule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß auf die Grenzdrahtwindungslage nach radial außen weitere Drahtwindungslagen folgen, welche in axialer Richtung jeweils von dem ersten Endflansch bis zu dem zweiten Endflansch reichen und im wesentlichen eine gleichbleibende Drahtwindungszahl entsprechend der Drahtwindungszahl der Grenzdrahtwindungslage besitzen.

7. Drahtbewickelte Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Endflansch (4) bezüglich des Außendurchmessers seines aktiven Teils größer bemessen ist als der zweite Endflansch (5).

8. Drahtbewickelte Spule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Außendurchmesserdifferenz der aktiven Teile des ersten Endflansches und des zweiten Endflansches (5) mindestens dem Zweifachen des im Bereich des ersten Endflansches (4) gemessenen Radialabstands (6) der Grenzdrahtwindungslage von dem Wickelkern (2) entspricht.

9. Drahtbewickelte Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß der Wickelkern (2) von einem Pappezylinder gebildet ist.

10. Drahtbewickelte Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß von den Endflanschen (4,5) mindestens einer lösbar an dem Wickelkern (2) angebracht ist.