EP2528075B1 - Wickelvorrichtung, Wickelverfahren und Transformatorwicklung - Google Patents

Wickelvorrichtung, Wickelverfahren und Transformatorwicklung Download PDF

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EP2528075B1
EP2528075B1 EP11004289.2A EP11004289A EP2528075B1 EP 2528075 B1 EP2528075 B1 EP 2528075B1 EP 11004289 A EP11004289 A EP 11004289A EP 2528075 B1 EP2528075 B1 EP 2528075B1
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EP
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winding
transformer
insulation
guide
strips
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Benjamin Weber
Bhavesh Patel
Burak Esenlik
Frank Cornelius
Jens Dr. Tepper
Marcos Dr. Bockholt
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ABB Technology AG
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ABB Technology AG
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    • H01F41/122—Insulating between turns or between winding layers
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    • H01F41/12—Insulating of windings
    • H01F41/125—Other insulating structures; Insulating between coil and core, between different winding sections, around the coil

Definitions

  • the invention relates to a transformer winding device comprising a rotating device extending along a rotation axis for receiving a transformer winding to be wound, at least one device for providing a plurality of similar insulation bands, a comb-like guide device with which the provided insulation bands are unstretchable in at least one common winding plane and parallel therefrom are fed to each other at an angle to the axis of rotation of the transformer winding to be wound.
  • a transformer winding angle device according to the preamble of claim 1 is made DE 3 815 998 known.
  • Dry transformers are common, for example, in power ranges from a few 100kVA to several 10MVA and higher, with common rated voltages ranging from 6kV to a few 10kV.
  • a correspondingly higher effort for the isolation is to operate in a dry-type transformer.
  • insulation layers between different winding layers are therefore required in the manufacture of transformer windings, in particular for dry-type transformers, in order to increase the voltage rating of such a winding.
  • These insulating layers are usually made of wound insulation tape, for example a resin impregnated fiber or glass fiber roving. This is usually by means of the same winding device, which is also used for winding the electrical conductor on a bobbin applied.
  • a winding process of conductor and insulation tape can be carried out sequentially or synchronously.
  • the insulating tape is usually provided in small widths, for example 5 mm, on corresponding rollers, wherein in each case several, for example, 12, 16 or 24 such strips are wound in parallel, so that in the example mentioned an effective Wicklellessness of 6cm, 8cm or 12cm would result.
  • Use of such narrow bands instead of a single higher width insulating tape is required because the insulating bands are typically reciprocated in an oscillatory motion along the winding axis during the winding process. In particular at the turning points of the movement, if the width of the insulating strip is too high, wrinkling will occur, which would adversely affect the insulating capability of the wound insulating layer.
  • the individual bands are guided by a guide device, usually a so-called winding comb.
  • a guide device usually a so-called winding comb.
  • This has the thinnest possible prongs, through which the respective insulation bands are guided.
  • the isolation bands running side by side should form a homogeneous and seamless layer for insulation reasons, the insulating bands are inevitably curved when passing through the winding comb due to the width of the respective tines.
  • an object of the invention to provide a device for winding a transformer winding, which avoids the aforementioned disadvantages.
  • the object of the invention is furthermore a transformer winding provide as homogeneous wound intermediate insulation layer as possible.
  • a transformer winding winding device of the aforementioned type This is characterized in that the comb-like guide device comprises at least a first part guide device for a first part of the insulation bands and a second part guide device for a second part of the insulation bands, wherein the part guide devices in axial length against each other are offset.
  • transformer winding here is interpreted broadly and includes transformer windings in the true sense with upper and / or lower voltage winding and any type of electric coils or chokes of comparable magnitude.
  • the causative problem namely that parallel directly adjacent to each other guided isolation bands are deformed due to the width of the tines of a guide comb in a disadvantageous, not more.
  • the insulating bands are now guided alternately in a first and a second part by two different also comb-like partial guide devices, the respective tines or tine-like spacers are made significantly wider, wherein the intermediate space formed between the tine-like spacers, which serves to guide a respective insulating tape, Nevertheless, at least the width of a respective insulating tape, so that the deformation is avoided in an advantageous manner.
  • the first and the second part of the insulating tapes thus have, after passing through the partial guide devices, a mutually parallel but mutually spaced orientation, wherein each of the two groups of insulating tapes lies in a respective plane.
  • both planes intersect on the surface of the rotating transformer winding to which they are fed during the winding process.
  • Both groups unite there to form a homogeneous layer in that a respective isolation band of the first group fits exactly in a gap between two adjacent isolation bands of the second group.
  • the respective widths of the insulating tapes, the respective distances between adjacent insulating tapes and the offset of the two groups of insulating tapes to each other which is determined by the offset of the partial guide devices to each other to match each other.
  • the first and second comb-like guide device each have tine-like spacer elements whose width corresponds to the width of the respective guide slots formed between them.
  • the first and second comb-like guide devices are each offset by exactly one guide slot width.
  • the width of the guide slots is adapted to the width of the provided isolation bands.
  • the transformer winding winding device comprises an impregnating device, in particular a resin impregnating device, for impregnating the provided insulating strips.
  • An impregnation of insulation bands is important in the further production of an insulation layer of a transformer winding for the subsequent solidification of the insulation layer.
  • insulation strips are usually delivered dry and on bobbins.
  • a suitable insulation tape material is, for example, a fiber or glass roving. If this is soaked in the winding process on the feed path from the respective bobbin to the winding body with a resin, the wound insulating layer is also soaked with the resin.
  • the insulating layer is solidified.
  • impregnating device can serve, for example, a tank filled with resin, through which the insulation bands are guided.
  • impregnation devices are known to the person skilled in the art.
  • this also includes a device for providing and for winding an electrical conductor.
  • An electrical conductor is usually also provided on rollers or coils, but is applied as a single conductor in layers on the winding body.
  • a single conductor for example, a copper or aluminum conductor is used, which are preferably surrounded by a layer of an insulating varnish.
  • the leadership of an electrical conductor during the winding process for example, by a winding slide, which is similar to a guide device for insulation bands, for example, in an oscillatory movement along the winding axis is movable or moved.
  • the use of multiple parallel conductors wound simultaneously is also possible.
  • a transformer winding winding device according to the invention this is so pronounced that a synchronous winding of insulation bands and electrical conductor is made possible.
  • the feeds of the insulation bands and the winding conductor are designed such that they do not interfere with each other. It is equally advantageous if the supply device for the insulating tapes and the winding carriage for the winding conductor are designed in such a way that they can carry out oscillatory movements independently of each other.
  • the first and second partial guide devices are formed by a double winding comb.
  • This has, for example, an elongated central element, which are spaced from each other by two sides in a respective plane at equidistant intervals from each other.
  • both partial guide devices are integrated in a single element, which is also easy to manufacture, for example by means of milling or laser cutting from a Metal plate.
  • a deviation in the offset of the sub-guide devices against each other is excluded.
  • the guide device is adjustable in such a way that the feed angle of the provided insulation bands is adaptable.
  • a feed angle of 0 ° corresponds to an orientation perpendicular to the winding axis.
  • a slight adjustment of the angle for example in a range of 10 ° to 20 °, has the consequence that the individual parallel insulation bands, for example 24, do not hit the winding body at the same time but with a slight time offset.
  • the guide device is movable along the axis of rotation and in particular is also intended to perform oscillatory movements.
  • variable winding lengths can be produced in a simple manner.
  • the above-described angle of attack of the oscillation direction of the guide device is adapted.
  • the object of the invention is also achieved by a transformer winding, which was manufactured with a transformer winding winding device according to the invention.
  • the transformer winding according to the invention has a particularly homogeneous insulation layer formed from the wound insulation strips. This is due to their increased dielectric strength then run correspondingly thinner.
  • a transformer winding device can also be used to wind tube-like hollow bodies.
  • a bobbin is used with the desired cross section instead of a bobbin.
  • Fig. 1 shows a first partial view 10 of an exemplary transformer winding winding device.
  • a winding axis 12 around a rotating device 14 is arranged.
  • This is in this case a controlled by a drive device rotatable winding body, on which some winding layers of an electrical conductor have already been wound, as is not apparent from the drawing.
  • the illustrated intermediate production state of the winding represents inter alia a partially manufactured wound intermediate insulating layer, which is drawn in black.
  • This intermediate insulation layer is formed from a first part of insulating tapes 24, 26, 28, 30, 32, which is wound around the rotary device 14 or the wound body thereon.
  • the insulating tapes 24, 26, 28, 30, 32 are provided by first supply devices 18, for example coils, and fed in the feed direction 34 to a first partial guide device 20.
  • first supply devices 18, for example coils are provided by first supply devices 18, for example coils, and fed in the feed direction 34 to a first partial guide device 20.
  • the insulating bands 24, 26, 28, 30, 32 are brought into a parallel position with equidistant distance from each other and then guided approximately at a vertical angle to the winding axis 12 to the winding body.
  • the rotating device 14 is rotated in the direction of the arrow 16, so that the insulating bands 24, 26, 28, 30, 32 are wound on the winding body.
  • the first partial guide device is oscillatable in the direction of arrow 22 along the axial extent of the rotating device, so that so over the entire axial Winding length a wound insulation layer can be produced.
  • Shown by the reference numeral 36 is a resin impregnating apparatus by means of which the insulating tapes 24, 26, 28, 30, 32, for example glass fiber rovings, can be impregnated with a resin during feeding during the winding process.
  • Fig. 2 shows a second partial view 40 of the same exemplary transformer winding winding device.
  • a second part of insulating tapes 44, 46, 48, 50, 52 is shown, which is guided over a second comb-like partial guide device 42, wherein the insulating tapes are provided in this case by a second supply devices 54.
  • the first 10 and second 40 partial views of the transformer winding winding apparatus result in an adding synopsis of their essential components.
  • the first part of the insulating tapes 24, 26, 28, 30, 32 and the second part of the insulating tapes 44, 46, 48, 50, 52 join together on the winding device 14 or on the winding body to form a nearly seamless band which the wound insulation layer is finally formed. Their isolation capability is thereby increased in an advantageous manner.
  • Fig. 3 shows a first comb-like guide device 60 according to the invention.
  • This has two mutually offset, opposite comb-like guide devices, that is, a first and a second partial guide device according to the invention.
  • the guide devices are essentially formed from at equidistant distance adjacent tine-like spacers 78, wherein the width 64 of all upper tine-like spacers 78 corresponds exactly to the width 62 of the upper guide slots formed between them.
  • the width 68 of the lower tine-like spacers 78 also corresponds to the width 66 of the lower guide slots formed between them, for example 5mm. All guide slots and tine-like spacers 78 have exactly the same width and are offset by exactly this width against each other.
  • the dashed lines indicated upper insulation bands 70, 72 and the lower insulation bands 74, 76 are adapted to the width of the respective guide slots and each identical. Due to the offset of the upper and lower guide slots against each other by exactly one insulation bandwidth are the insulation bands after passing through the comb-like guide device aligned so that they almost seamlessly adjoin each other when winding on the surface of a winding body.
  • Fig. 4 shows a second comb-like guide device 80 according to the invention, which substantially corresponds to the first device 60.
  • relevant areas 82, 84 are shown by dashed lines, through which a respective first or second partial guide device is formed.
  • the lower part of the guide device additionally has at its outer end to a termination web, which prevents - for example, due to gravity - slipping out of a guided in this isolation band during the feeding process.
  • Fig. 5 shows a winding comb 90, which reflects the prior art. Between tines 92, 94 guide slots are formed within which insulation bands 96, 98 are guided. The width of the guide slots is smaller by a tine width than the width of a flat insulating tape. Therefore, the insulation bands guided between the tines 96, 98 are shown somewhat curved. Such a curvature is essentially maintained upon further feeding of the insulating strips 96, 98 to the winding body, which ultimately has a negative effect on the insulating capability of a correspondingly wound insulation layer, so that it would have to be wound thicker with comparable insulation capability.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Transformatorwicklungswickelvorrichtung, umfassend eine sich längs einer Drehachse erstreckenden Drehvorrichtung zur Aufnahme einer zu wickelnden Transformatorwicklung, wenigstens eine Vorrichtung zur Bereitstellung von mehreren gleichartigen lsolationsbändern, eine kammähnliche Führungsvorrichtung mit welcher die bereitgestellten lsolationsbänder in wenigstens eine gemeinsame Wickelebene unlenkbar sind und von dort parallel zueinander in einem Winkel zur Drehachse der zu wickelnden Transformatorwicklung zuführbar sind.
  • Ein Transformatorwicklungswinckelvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus DE 3 815 998 bekannt.
  • Trockentransformatoren sind beispielsweise in Leistungsbereichen von einigen 100kVA bis einigen 10MVA und höher üblich, wobei gängige Nennspannungen im Bereich von 6kV bis hin zu einigen 10kV liegen. Im Gegensatz zu Öltransformatoren, bei denen der Transformator in einem mit Öl gefüllten Kessel angeordnet ist, wodurch die lsolationsabstände entsprechend verringert werden, ist bei einem Trockentransformator ein entsprechend höherer Aufwand für die Isolation zu betreiben.
  • Es ist allgemein bekannt, dass daher bei der Fertigung von Transformatorwicklungen, insbesondere für Trockentransformatoren, Isolationslagen zwischen verschiedenen Wicklungslagen benötigt werden, um die Spannungsbelastbarkeit einer derartigen Wicklung zu erhöhen. Diese lsolationslagen werden zumeist aus gewickeltem Isolationsband, beispielsweise einem mit Harz getränktem Faser- oder Glasfaserroving, hergestellt. Dieses wird zumeist mittels derselben Wicklungsvorrichtung, welche auch zum Wickeln des elektrischen Leiters auf einem Spulenkörper verwendet wird, aufgebracht. Je nach Anforderungen an die zu fertigende Isolationsschicht kann ein Wickelvorgang von Leiter und Isolationsband sequentiell oder synchron erfolgen. Das Isolationsband wird zumeist in geringen Breiten, beispielsweise 5mm, auf entsprechenden Rollen bereitgestellt, wobei jeweils mehrere, beispielsweise 12, 16 oder 24 derartiger Bänder parallel gewickelt werden, so dass sich im genannten Beispiel eine effektive Wicklelbreite von 6cm, 8cm oder 12cm ergäbe. Eine Verwendung von derart schmalen Bändern anstelle eines einzigen Isolationsbandes mit höherer Breite ist erforderlich, weil die Isolationsbänder beim Wickelvorgang typischerweise in einer Oszillationsbewegung längs der Wickelachse hin- und herbewegt werden. Insbesondere an den Wendepunkten der Bewegung würde es bei zu hoher Breite des Isolationsbandes zu einer Faltenbildung kommen, durch welche die Isolationsfähigkeit der gewickelten Isolationsschicht nachteilig beeinflusst würde.
  • Um einen möglichst parallele Führung der einzelnen Isolationsbänder zur Wickelvorrichtung und damit ein möglichst nahtloses Aufbringen als homogene Wickellage zu ermöglichen werden die einzelnen Bänder durch eine Führungsvorrichtung, zumeist einen sogenannten Wickelkamm, geführt. Dieser weist möglichst dünne Zinken auf, durch welchen die jeweiligen Isolationsbänder geführt werden. Da die nebeneinander verlaufenden Isolationsbänder aus Isolationsgründen aber eine homogene und nahtfreie Schicht bilden sollen, werden die Isolationsbänder beim Durchlaufen des Wickelkammes aufgrund der Breite der jeweiligen Zinken aber zwangsläufig gekrümmt.
  • Nachteilig daran ist, dass diese Krümmung bei der Vorschubbewegung des Isolationsbandes vom Wickelkamm bis zur Oberfläche überwiegend erhalten bleibt, so dass kein stoßfreies Aneinanderfügen von benachbarten lsolationsbändern ermöglicht ist. Hierdurch ist die Isolationsfähigkeit der gewickelten Isolationslage nachteilig beeinflusst, so dass dies durch eine entsprechend höhere Lagendicke zu kompensieren ist.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Wickeln einer Transformatorwicklung bereitzustellen, welche die zuvor genannten Nachteile vermeidet. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, eine Transformatorwicklung mit möglichst homogener gewickelter Zwischenisolationsschicht bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Transformatorwicklungswickelvorrichtung der eingangs genannten Art. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass die kammähnliche Führungsvorrichtung wenigstens eine erste Teilführungsvorrichtung für einen ersten Teil der Isolationsbänder und eine zweite Teilführungsvorrichtung für einen zweiten Teil der Isolationsbänder umfasst, wobei die Teilführungsvorrichtungen in axialer Länge gegeneinander versetzt sind.
  • Der Begriff Transformatorwicklung ist hierbei weit auszulegen und umfasst neben Transformatorwicklungen im eigentlichen Sinne mit Ober- und/oder Unterspannungswicklung auch jede Art von elektrischen Spulen oder Drosseln vergleichbarer Größenordnung.
  • Mittels der Führung der Isolationsbänder durch zwei verschiedene gegeneinander versetzte Teilführungsvorrichtungen besteht das ursächliche Problem, nämlich dass parallel direkt aneinandergrenzend nebeneinander geführte Isolationsbänder aufgrund der Breite der Zinken eines Führungskammes in nachteiliger Weise verformt werden, nicht mehr. Da die Isolationsbänder nunmehr in einem ersten und einem zweiten Teil alternierend durch zwei verschiedene ebenfalls kammähnlich ausgeprägte Teilführungsvorrichtungen geführt werden können die jeweiligen Zinken beziehungsweise zinkenähnlichen Abstandselemente deutlich breiter ausgeführt werden, wobei der zwischen den zinkenähnlichen Abstandselemente gebildete Zwischenraum, welcher der Führung eines jeweiligen Isolationsbandes dient, dennoch wenigstens die Breite eines jeweiligen Isolationsbandes aufweist, so dass dessen Deformation in vorteilhafter Weise vermieden ist.
  • Der erste und die zweite Teil der Isolationsbänder weist während des Wickelprozesses nach Durchlaufen der Teilführungsvorrichtungen also eine jeweils zueinander parallele, aber voneinander beabstandete Ausrichtung aus, wobei jede der beiden Gruppen von Isolationsbändern in einer jeweiligen Ebene Liegt. Typischerweise schneiden sich beide Ebenen auf der Oberfläche der rotierenden Transformatorwicklung, welcher sie während des Wickelprozesses zugeführt werden. Erfindungsgemäß vereinen sich beide Gruppen dort zu einer homogenen Schicht, indem sich ein jeweiliges Isolationsband der ersten Gruppe genau in einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Isolationsbändern der zweiten Gruppe einfügt. Hierzu sind die jeweiligen Breiten der Isolationsbänder, die jeweiligen Abstände zwischen benachbarten Isolationsbändern und der Versatz der beiden Gruppen von Isolationsbändern zueinander, welcher von dem Versatz der Teilführungsvorrichtungen zueinander bestimmt ist, aufeinander abzustimmen.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die erste und zweite kammähnlichen Führungsvorrichtung jeweils zinkenähnliche Abstandselemente auf, deren Breite der Breite der zwischen ihnen jeweils gebildeten Führungsschlitze entspricht. In ebenso bevorzugter Weise sind die erste und die zweite kammähnlichen Führungsvorrichtung jeweils um genau eine Führungsschlitzbreite gegeneinander versetzt. In weiterhin bevorzugter Weise ist dabei die Breite der Führungsschlitze auf die Breite der bereitgestellten Isolationsbänder angepasst. Durch die zuvor genannten Abstimmungsmaßnahmen wird das Wickeln einer möglichst homogenen Isolationslage in vorteilhafter Weise verbessert.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Transformatorwicklungswickelvorrichtung eine Tränkvorrichtung, insbesondere eine Harztränkvorrichtung, zum Tränken der bereitgestellten Isolationsbänder. Ein Tränken von Isolationsbändern, beispielsweise mit einem Epoxidharz, ist bei der weiteren Fertigung einer Isolationsschicht einer Transformatorwicklung für die nachfolgende Verfestigung der Isolationsschicht wichtig. Isolationsbänder werden aus lager- und fertigungstechnischen gründen zumeist trocken und auf Spulenkörpern angeliefert. Ein geeignetes Isolationsbandmaterial ist beispielsweise ein Faser- oder Glasroving. Wenn dieses beim Wickelvorgang auf dem Zuführungsweg von dem jeweiligen Spulenkörper zum Wickelkörper mit einem Harz getränkt wird, so ist die gewickelte Isolationsschicht ebenfalls mit dem Harz getränkt. In einem nachfolgenden Aushärtungsprozess, je nach verwendetem Tränkmaterial beispielsweise bei einer Temperatur von 160°C, bei Zweikomponentenmaterial auch deutlich darunter, wird dann die Isolationsschicht verfestigt.
  • Als Tränkvorrichtung kann beispielsweise ein mit Harz gefülltes Becken dienen, durch welches die Isolationsbänder geführt sind. Entsprechende weitere Varianten von Tränkvorrichtungen sind dem Fachmann bekannt.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Transformatorwicklungswickelvorrichtung umfasst diese auch eine Vorrichtungen zur Bereitstellung und zum Wickeln eines elektrischen Leiters. Ein elektrischer Leiter wird üblicherweise ebenfalls auf Rollen oder Spulen bereitgestellt, wird aber als Einzelleiter lagenweise auf den Wickelkörper aufgebracht. Als Einzelleiter ist beispielsweise ein Kupfer- oder Aluminiumleiter verwendbar, welche bevorzugter Weise von einer Schicht aus einem Isolationslack umgeben sind. Die Führung eines elektrischen Leiters beim Wickelvorgang erfolgt beispielsweise durch einen Wicklungsschlitten, welcher ähnlich einer Führungsvorrichtung für Isolationsbänder beispielsweise in einer Oszillationsbewegung längs der Wickelachse bewegbar ist beziehungsweise bewegt wird. Die Verwendung von mehreren parallelen Leitern, die gleichzeitig gewickelt werden, ist ebenfalls möglich.
  • Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Transformatorwicklungswickelvorrichtung ist diese derart ausgeprägt, dass ein synchrones Wickeln von Isolationsbändern und elektrischem Leiter ermöglicht ist. Bevorzugter Weise sind daher die Zuführungen der Isolationsbänder und des Wicklungsleiters derart ausgestaltet, dass diese sich nicht gegenseitig behindern. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn die Zuführungsvorrichtung für die Isolationsbänder und der Wicklungsschlitten für den Wickelleiter derart ausgestaltet sind, dass diese unabhängig voneinander Oszillationsbewegungen durchführen können.
  • Einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Transformatorwicklungswickelvorrichtung entsprechend sind die erste und zweite Teilführungsvorrichtung durch einen doppelten Wickelkamm gebildet. Dieser weist beispielsweise ein längliches Zentralelement auf, wobei davon nach zwei Seiten abgehend in einer jeweiligen Ebene in äquidistanten Abständen zueinander Abstandselemente angeordnet sind. Auf diese Weise sind beide Teilführungsvorrichtungen in einem einzigen Element integriert, was zudem einfach zu fertigen ist, beispielsweise mittels Fräsen oder Laserschneiden aus einer Metallplatte. Zudem ist hierbei eine Abweichung beim Versatz der Teilführungsvorrichtungen gegeneinander ausgeschlossen.
  • Gemäß einer weiteren Erfindungsvariante ist die Führungsvorrichtung derart justierbar, dass der Zuführwinkel der bereitgestellten Isolationsbänder anpassbar ist. Ein Zuführwinkel von 0° entspricht hierbei einer Ausrichtung senkrecht zur Wickelachse. Ein leichtes Anstellen des Winkels, beispielsweise in einem Bereich von 10° bis 20°, hat zur Folge, dass die einzelnen parallelen Isolationsbänder, beispielsweise 24, nicht zeitgleich sondern mit einem leichten zeitlichen Versatz nacheinander auf dem Wickelkörper auftreffen. Hierdurch wird das Wickelverhalten beziehungsweise der Vorgang des gegenseitigen Ineinanderfügens weiter verbessert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Führungsvorrichtung längs der Drehachse beweglich ist und insbesondere auch dafür vorgesehen ist, Oszillationsbewegungen durchzuführen. Hierdurch können in einfacher Weise variable Wicklungslängen hergestellt werden. Gegebenenfalls ist der zuvor beschriebene Anstellwinkel der Oszillationsrichtung der Führungsvorrichtung anzupassen.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst durch eine Transformatorwicklung, welche mit einer erfindungsgemäßen Transformatorwicklungswickelvorrichtung gefertigt wurde. Durch die bei der Fertigung geometrisch angepasste und alternierende Zuführung benachbarter Isolationsbänder mittels der ersten und der zweiten Teilführungsvorrichtung weist die erfindungsgemäße Transformatorwicklung eine besonders homogene aus den gewickelten Isolationsbändern gebildete lsolationslage auf. Diese ist aufgrund deren dadurch erhöhter Spannungsfestigkeit dann entsprechend dünner auszuführen.
  • Erfindungsgemäß ist eine Transformatorwicklungswickelvorrichtung auch dafür verwendbar, rohrähnliche Hohlkörper zu wickeln. Hierbei wird anstelle eines Spulenkörpers ein Wickelkörper mit dem gewünschten Querschnitt verwendet. Die beim Wickelvorgang gewickelte Schicht aus Isolationsbändern, welche bevorzugter Weise mit Harz getränkt sind, bildet dann nach einem entsprechenden Aushärteprozess die Wandung des Hohlkörpers.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine erste Teilansicht einer exemplarischen Transformatorwicklungswickelvorrichtung,
    Fig. 2
    eine zweite Teilansicht derselben exemplarischen Transformatorwicklungswickelvorrichtung,
    Fig. 3
    eine erste erfindungsgemäße kammähnliche Führungsvorrichtung,
    Fig. 4
    eine zweite erfindungsgemäße kammähnliche Führungsvorrichtung und
    Fig. 5
    eine Führungsvorrichtung entsprechend dem Stand der Technik.
  • Fig. 1 zeigt eine erste Teilansicht 10 einer exemplarischen Transformatorwicklungswickelvorrichtung. Um eine Wickelachse 12 herum ist eine Drehvorrichtung 14 angeordnet. Dies ist in diesem Fall ein mittels einer Antriebsvorrichtung geregelt drehbarer Wickelkörper, auf welchem bereits einige Wicklungslagen eines elektrischen Leiters gewickelt wurden, wie aus der Zeichnung allerdings nicht ersichtlich. Der dargestellte Zwischenfertigungszustand der Wicklung stellt unter anderem eine teilweise gefertigte gewickelte Zwischenisolationsschicht dar, welche schwarz eingezeichnet ist.
  • Diese Zwischenisolationsschicht ist gebildet aus einem ersten Teil Isolationsbänder 24, 26, 28, 30, 32, welcher um die Drehvorrichtung 14 beziehungsweise den darauf befindlichen Wickelkörper gewickelt ist. Die Isolationsbänder 24, 26, 28, 30, 32 werden von ersten Bereitstellungsvorrichtungen 18, beispielsweise Spulen, bereitgestellt und in Zuführrichtung 34 einer ersten Teilführungsvorrichtung 20 zugeführt. Durch deren kammartigen Aufbau werden die Isolationsbänder 24, 26, 28, 30, 32 in eine parallele Position mit äquidistantem Abstand zueinander gebracht und dann in etwa einem senkrechten Winkel zur Wickelachse 12 auf den Wickelkörper geführt.
  • Beim Wickelprozess wird die Drehvorrichtung 14 in Richtung des Pfeils 16 gedreht, so dass die Isolationsbänder 24, 26, 28, 30, 32 auf dem Wickelkörper aufgewickelt werden. Die erste Teilführungsvorrichtung ist in Pfeilrichtung 22 längs der axialen Erstreckung der Drehvorrichtung oszillierbar, so dass so über die gesamte axiale Wicklungslänge eine gewickelte Isolationsschicht herstellbar ist. Mit der Bezugsziffer 36 gezeigt ist eine Harztränkvorrichtung, mittels welcher die Isolationsbänder 24, 26, 28, 30, 32, beispielsweise Glasfaserrovings, beim Zuführen während des Wickelprozesses mit einem Harz tränkbar sind.
  • Fig. 2 zeigt eine zweite Teilansicht 40 derselben exemplarischen Transformatorwicklungswickelvorrichtung. Im Unterschied zur ersten Teilansicht aus Fig. 1 ist hier ein zweiter Teil an Isolationsbändern 44, 46, 48, 50, 52 gezeigt, welcher über eine zweite kammähnliche Teilführungsvorrichtung 42 geführt ist, wobei die Isolationsbänder in diesem Fall von einer zweiten Bereitstellungsvorrichtungen 54 zur Verfügung gestellt werden. Die erste 10 und zweite 40 Teilansicht der Transformatorwicklungswickelvorrichtung ergeben in einer addierenden Zusammenschau deren wesentliche Komponenten. Insbesondere fügen sich der erste Teil der Isolationsbänder 24, 26, 28, 30, 32 und der zweite Teil der Isolationsbänder 44, 46, 48, 50, 52 beim Zusammentreffen auf der Wickelvorrichtung 14 beziehungsweise auf dem Wickelkörper zu einem nahezu nahtlosen Band zusammen, aus welchem die gewickelte Isolationsschicht letztendlich gebildet ist. Deren Isolationsfähigkeit ist dadurch in vorteilhafter Weise gesteigert.
  • Fig. 3 zeigt eine erste erfindungsgemäße kammähnliche Führungsvorrichtung 60. Diese weist zwei gegeneinander versetzte, gegenüberliegende kammähnliche Führungsvorrichtungen auf, also eine erfindungsgemäße erste und eine zweite Teilführungsvorrichtung. Die Führungsvorrichtungen sind im Wesentlichen gebildet aus in äquidistantem Abstand nebeneinander angeordneten zinkenähnlichen Abstandselementen 78, wobei die Breite 64 aller oberen zinkenähnlichen Abstandselemente 78 genau der Breite 62 der zwischen ihnen gebildeten oberen Führungsschlitze entspricht. Die Breite 68 der unteren zinkenähnlichen Abstandselemente 78 entspricht ebenfalls der Breite 66 der zwischen ihnen gebildeten unteren Führungsschlitze, beispielsweise 5mm. Alle Führungsschlitze und zinkenähnlichen Abstandselemente 78 haben genau dieselbe Breite und sind genau um diese Breite gegeneinander versetzt. Die gestrichelt angedeuteten oberen Isolationsbänder 70, 72 und die unteren Isolationsbänder 74, 76 sind auf die Breite der jeweiligen Führungsschlitze angepasst und jeweils identisch. Aufgrund des Versatzes der oberen und unteren Führungsschlitze gegeneinander um genau eine Isolationsbandbreite sind die Isolationsbänder nach Durchlaufen der kammähnlichen Führungsvorrichtung so ausgerichtet, dass sie sich bei Aufwickeln auf der Oberfläche eines Wickelkörpers nahezu nahtlos nebeneinander fügen.
  • Fig. 4 zeigt eine zweite erfindungsgemäße kammähnliche Führungsvorrichtung 80, welche im Wesentlichen der ersten Vorrichtung 60 entspricht. Im Unterschied hierzu sind relevante Bereiche 82, 84 gestrichelt eingezeichnet, durch welche eine jeweilige erste beziehungsweise zweite Teilführungsvorrichtung gebildet ist. Die untere Teilführungsvorrichtung weist zusätzlich an ihrem äußeren Ende einen Abschlusssteg auf, welcher ein - beispielsweise schwerkraftbedingtes - Herausrutschen eines in dieser geführten Isolationsbandes beim Zuführvorgang verhindert.
  • Fig. 5 zeigt einen Wickelkamm 90, welcher den bisherigen Stand der Technik widerspiegelt. Zwischen Zinken 92, 94 sind Führungsschlitze gebildet, innerhalb derer Isolationsbänder 96, 98 geführt sind. Die Breite der Führungsschlitze ist um eine Zinkenbreite geringer als die Breite eines flachen Isolationsbandes. Daher sind die zwischen den Zinken 96, 98 geführten Isolationsbänder etwas gekrümmt dargestellt. Eine derartige Krümmung bleibt im Wesentlichen bei weiterer Zuführung der Isolationsbänder 96, 98 zum Wickelkörper erhalten, was sich letztendlich negativ auf die Isolationsfähigkeit einer demgemäß gewickelten Isolationsschicht auswirkt, so dass diese bei vergleichbarer Isolationsfähigkeit dicker gewickelt sein müsste.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    erste Teilansicht exemplar. Transformatorwicklungswickelvorrichtung
    12
    Drehachse
    14
    Drehvorrichtung
    16
    Drehrichtung der Drehvorrichtung
    18
    erste Vorrichtungen zur Bereitstellung von Isolationsbändern
    20
    erste Teilführungsvorrichtung
    22
    Bewegungsrichtung erste Teilführungsvorrichtung
    24
    erstes Isolationsband
    26
    zweites Isolationsband
    28
    drittes Isolationsband
    30
    viertes Isolationsband
    32
    fünftes Isolationsband
    34
    Zuführrichtung Isolationsband
    36
    Harztränkvorrichtung
    40
    zweite Teilansicht exemplar. Transformatorwicklungswickelvorrichtung
    42
    zweite Teilführungsvorrichtung
    44
    sechstes Isolationsband
    46
    siebtes Isolationsband
    48
    achtes Isolationsband
    50
    neuntes Isolationsband
    52
    zehntes Isolationsband
    54
    zweite Vorrichtungen zur Bereitstellung von Isolationsbändern
    60
    erste kammähnliche Führungsvorrichtung
    62
    Breite Führungsschlitz erster Teilführungsvorrichtung
    64
    Breite zinkenähnliches Abstandselement erster Teilführungsvorrichtung
    66
    Breite Führungsschlitz zweiter Teilführungsvorrichtung
    68
    Breite zinkenähnliches Abstandselement zweiter Teilführungsvorrichtung
    70
    elftes Isolationsband
    72
    zwölftes Isolationsband
    74
    dreizehntes Isolationsband
    76
    vierzehntes Isolationsband
    78
    zinkenähnliches Abstandselement
    80
    zweite kammähnliche Führungsvorrichtung
    82
    erste Teilführungsvorrichtung
    84
    zweite Teilführungsvorrichtung
    90
    Führungsvorrichtung entsprechend Stand der Technik
    92
    erster Zinken
    94
    zweiter Zinken
    96
    erstes gewölbtes Isolationsband
    96
    zweites gewölbtes Isolationsband

Claims (12)

  1. Transformatorwicklungswickelvorrichtung (10+40), umfassend eine sich längs einer Drehachse (12) erstreckenden Drehvorrichtung (14) zur Aufnahme einer zu wickelnden Transformatorwicklung, wenigstens eine Vorrichtung (18, 54) zur Bereitstellung von mehreren gleichartigen Isolationsbändern (24, 26, 28, 30, 32, 44, 46, 48, 50, 52, 70, 72, 74, 76), eine kammähnliche Führungsvorrichtung (20+42, 60, 80) mit welcher die bereitgestellten Isolationsbänder (24, 26, 28, 30, 32, 44, 46, 48, 50, 52, 70, 72, 74, 76) in wenigstens eine gemeinsame Wickelebene unlenkbar sind und von dort parallel zueinander in einem Winkel zur Drehachse (12) der zu wickelnden Transformatorwicklung zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die kammähnliche Führungsvorrichtung (20+42, 60, 80) wenigstens eine erste Teilführungsvorrichtung (20, 82) für eine erste Gruppe der Isolationsbänder (24, 26, 28, 30, 32, 70, 72) und eine zweite Teilführungsvorrichtung (42, 84) für eine zweite Gruppe der Isolationsbänder (44, 46, 48, 50, 52, 74, 76) umfasst, wobei die Teilführungsvorrichtungen (20 - 42, 82 - 84) in axialer Länge gegeneinander versetzt sind, so dass beide Gruppen auf der Transformatorwicklung zu einer homogenen Schicht vereint sind, indem ein jeweiliges Isolationsband der ersten Gruppe genau in einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Isolationsbändern der zweiten Gruppe eingefügt ist.
  2. Transformatorwicklungswickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (20, 82) und zweite (42, 84) kammähnlichen Führungsvorrichtung jeweils zinkenähnliche Abstandselemente (78) aufweisen, deren Breite (64, 68) der Breite (62, 66) der zwischen ihnen jeweils gebildeten Führungsschlitze entspricht.
  3. Transformatorwicklungswickelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (20, 82) und die zweite (42, 84) kammähnlichen Führungsvorrichtung jeweils um genau eine Führungsschlitzbreite (62, 66) gegeneinander versetzt sind.
  4. Transformatorwicklungswickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Führungsschlitze (62, 66) auf die Breite der bereitgestellten Isolationsbänder (24, 26, 28, 30, 32, 44, 46, 48, 50, 52, 70, 72, 74, 76) angepasst ist.
  5. Transformatorwicklungswickelvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Tränkvorrichtung (36), insbesondere eine Harztränkvorrichtung, für die bereitgestellten Isolationsbänder (24, 26, 28, 30, 32, 44, 46, 48, 50, 52, 70, 72, 74, 76) umfasst.
  6. Transformatorwicklungswickelvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Vorrichtungen zur Bereitstellung und zum Wickeln eines elektrischen Leiters umfasst.
  7. Transformatorwicklungswickelvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese derart ausgeprägt ist, dass ein synchrones Wickeln von Isolationsbändern (24, 26, 28, 30, 32, 44, 46, 48, 50, 52, 70, 72, 74, 76) und elektrischem Leiter ermöglicht ist.
  8. Transformatorwicklungswickelvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (20, 82) und zweite (42, 84) Teilführungsvorrichtung durch einen doppelten Wickelkamm (60, 80) gebildet sind.
  9. Transformatorwicklungswickelvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (20+42, 60, 80) derart justierbar ist, dass der Zuführwinkel der bereitgestellten Isolationsbänder anpassbar ist.
  10. Transformatorwicklungswickelvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (20+42, 60, 80) längs der Drehachse (12) beweglich (22) ist.
  11. Transformatorwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit einer Transformatorwicklungswickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4 gefertigt wurde und so durch eine geometrisch angepasste und alternierende Zuführung benachbarter Isolationsbänder (24, 26, 28, 30, 32, 44, 46, 48, 50, 52, 70, 72, 74, 76) durch die erste (20, 82) und die zweite (42, 84) Teilführungsvorrichtung eine besonders homogene aus den gewickelten Isolationsbändern gebildete Isolationslage aufweist.
  12. Verwendung einer Transformatorwicklungswickelvorrichtung entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Wickeln von Hohlkörpern.
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