WO1990003039A1 - Verfahren und wickelvorrichtung zur herstellung von kompliziert geformten wicklungen - Google Patents

Verfahren und wickelvorrichtung zur herstellung von kompliziert geformten wicklungen Download PDF

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WO1990003039A1
WO1990003039A1 PCT/AT1989/000083 AT8900083W WO9003039A1 WO 1990003039 A1 WO1990003039 A1 WO 1990003039A1 AT 8900083 W AT8900083 W AT 8900083W WO 9003039 A1 WO9003039 A1 WO 9003039A1
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winding
windings
cold
polymer
winding device
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PCT/AT1989/000083
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Inventor
Stefan GRÜNDORFER
Harald Fillunger
Peter Reichel
Hansjörg KÖFLER
Original Assignee
Elin-Union Aktiengesellschaft Für Elektrische Industrie
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of complexly shaped, highly stressable and geometrically accurate, preferably self-supporting windings, which optionally consist of several layers with several turns each, preferably superconducting dipole coils, for electrical machines or devices. Furthermore, the invention relates to a winding device for carrying out this method.
  • Windings are non-rotationally symmetrical superconducting coils without an iron core, e.g. Excitation windings of superconducting generators.
  • Other typical applications for superconducting or normally conducting windings can be found e.g. B. in Hochenergie ⁇ physics, in magneto-optics, in electromagnetic acceleration, in air gap windings in machines.
  • the conductors must be positively positioned. If the windings are subjected to high currents and / or high forces after their completion, a non-positive positioning of the conductors must be ensured.
  • winding is divided into individual coil parts which are connected to one another outside the winding space relevant for the magnetic field, such as the z. B. is made in generator coils.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and a winding device of the type mentioned at the outset with which these windings can be produced in several simple steps in an undivided manner.
  • REPLACEMENT LEAF A suitable winding tension must be selected when positioning the winding.
  • a multilayer can Winding which is usually constructed in the form of a shell, is reduced by excessive external pressure on the underlying shell or layer, the tension of the inner shell or layer and this inner layer (s) are thereby loosened.
  • the winding tension required for producing a winding that can be subjected to high stresses and is geometrically accurate can be easily adjusted in layers or by windings and can be maintained over the entire winding circumference.
  • the conductor of the winding is subjected to an annealing reaction either before the winding process or after the cold working.
  • conductor shapes for producing the winding according to the invention for. B. solid conductors, both with a round cross section and other profiles, waveguides, stranded conductors or pressed conductors can be used.
  • Various materials such as e.g. Copper, aluminum, superconductors of various types, in the special NbTi or NbTiTa superconductor or Al5 superconductor (such as Nb3Sn or b3Al) can be used.
  • the shape of the windings can be based on the two existing methods of winding production ("wind and react" -
  • the method can be used that the simple winding is carried out with the already reacted conductor, so that the glow reaction of the conductor represents the last step in the manufacture of the conductor. This glow reaction also represents the first step in the production of the winding.
  • the winding can then be further processed as described according to the invention ("react-wind-press-impregnate" method: RWPI method).
  • the method can be used that the simple winding is carried out with the unreacted conductor, then the winding is cold-formed, then the glow reaction of the winding is carried out with the still unreacted conductor and then the impregnation is carried out for shape stabilization ("wind-press-react and impregnate" method: WPRI method).
  • WPRI method shape stabilization
  • additional tensions are built into the winding, which is wound in simple geometry, at the points to be deformed, in addition to the pretensions built in by the winding tension.
  • the winding tension which is required for the production of such a highly stressable and geometrically precise winding, can be adjusted in the simple winding, in layers or windings.
  • the simple winding is cold-deformed into a complicated-shaped winding, additional stresses are built into the winding at the deformed points, the pre-stresses built into the simple winding not being lost. These additional voltages in the winding are installed so that the relative position of the individual turns does not change in an uncontrolled manner.
  • the dimensionally stable consolidation of the winding is carried out with a polymer, preferably with a low-viscosity one.
  • the winding must be impregnated with a polymer which is low enough in viscosity at the processing temperature to penetrate into the interstices between the winding which are present between the individual conductors.
  • the impregnation of the winding must be carried out with a polymer which, after solidification, can absorb the stresses built in during winding and cold forming of the windings through the polymer structure, so that the built-in stresses are maintained, so to speak, in any load state of the winding stay "frozen".
  • the polymer is either a curable plastic, for example an epoxy resin or polyester resin, or a thermoplastic, for example a polyolefin.
  • the interstices between the windings are solidified with fiber materials, e.g. B. glass, polyester or the like. This creates a non-positive conductor-polymer-conductor connection within the winding.
  • the impregnation can be carried out, for example, by either immersing the winding in a preferably liquid, low-viscosity synthetic resin and pulling it out again after or during gelling of the resin and then gelling and curing at a higher temperature (dip impregnation). Or in such a way that the winding is located in a vacuum container which is evacuated and after this evacuation an immersion impregnation is carried out (immersion vacuum impregnation). Or in such a way that the winding is located in a vacuum container which is evacuated and after this evacuation the liquid, low-viscosity resin is slowly fed into the lower-lying winding area and is sucked up into the winding by capillary action.
  • the resin gels at a higher temperature and the resin hardens in the winding at a further elevated temperature (vacuum impregnation). Or so that vacuum impregnation is carried out with the winding, but in such a way that after the resin has been sucked into the winding, the vacuum is broken and the gelling and curing of the resin in the winding is carried out either at normal pressure or at excess pressure (Vacuum pressure impregnation). Or so that the winding is in the vacuum container, which is evacuated and after this evacuation, a liquid, low-viscosity polymer (such as a thermoplastic) is pressed into the winding by another container (pressure impregnation).
  • a liquid, low-viscosity polymer such as a thermoplastic
  • the winding device is designed in such a way that the winding can be grasped or encompassed as completely as possible after the simple winding has been produced, so that during the subsequent deformation the individual conductors cannot shift relative to one another and the shape accuracy of the winding could thus be lost .
  • the cold forming of the winding can be carried out by bending or pressing or a similar operation.
  • the old deformation of the winding is carried out together with the winding form, the winding form being carried out in such a way that during the cold forming the winding remains and is guided on all sides as far as possible and the final geometry of the winding is reached after the cold forming.
  • the end geometry of the winding can either be the winding geometry in the ready-to-install state, or, if a package insulation or similar winding modifications are to be carried out after the winding has been produced, can also be an end geometry reduced by this modification.
  • the parts of the winding form which comprise those parts of the winding that are not to be changed during the cold deformation of the winding, can be made rigid. Those parts of the winding form which comprise the parts of the winding which are to be deformed during the cold forming of the winding must be able to be exchanged in a suitable manner in a flexible or piece-wise manner, so that the shaped parts correspond to the desired final geometry of the winding.
  • the winding device also serves as a solidification form for the cold-formed winding provided with polymers.
  • the shape of the winding is stabilized in such a way that the winding and bending shape is made into an impregnation shape by adding suitable shaped parts.
  • the winding device also serves as an annealing device.
  • the tool which serves as a winding, pressing and impregnating tool, must also serve as an annealing device for the reaction annealing and must be made of a temperature-resistant material, or, in part, by a work suitable for the reaction annealing ⁇ stuff to be replaced.
  • Fig. 1 shows a cranked dipole winding
  • Fig. 2 its simple winding geometry
  • Fig. 3a to d special versions of simple winding geometries.
  • the winding can consist of several layers 1, each with several turns 2.
  • the winding form must be constructed such that the width of the winding window 3 of the flat winding has a suitable oversize over the width of the winding window 3 of the finished winding according to FIG. 1, so that the conductor length of each individual turn in the deformed state is essentially the same is the same as in the undeformed state.
  • the winding form must be constructed in such a way that both the winding core and the outer mounting of the winding can be replaced flexibly or piece by piece over the winding width that is to be deformed in the second step.
  • the parts of the winding shape which enclose the winding length must be strong or solid enough to keep the longitudinal parts of the winding, which should not be changed by the deformation, in their original shape.
  • FIGS. 3a to d special designs of the winding geometry are shown, a non-rotationally symmetrical winding being wound rotationally symmetrically and then being shaped into the final shape.
  • winding geometry is when a three-dimensional winding is wound flat (i.e. two-dimensionally) and then brought into the desired three-dimensional shape.
  • An example of this is the winding of a cranked dipole coil, as shown in FIG. 1.

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Abstract

Manche kompliziert geformten, hoch beanspruchbaren und geometrisch genauen, vorzugsweise freitragenden Wicklungen sind mit derzeitigen Herstellungsmethoden gar nicht herstellbar, so daß die Wicklung unterteilt werden muß. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Wickelvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bzw. der diese Wicklungen ungeteilt, in mehreren einfachen Arbeitsschritten hergestellt werden können. Gemäß der Erfindung wird die Wicklung in einfacher Geometrie gewickelt, anschließend durch geeignete Kaltverformung in die Endform gebracht und abschließend durch Imprägnierung formstabil verfestigt. Die dreidimensionale gekröpfte Dipolspule wird eben, d.h. zweidimensional gewickelt und anschließend durch Kaltverformung in ihre Endform gebracht. Danach wird sie mit Polymere verfestigt.

Description

VERFÄHREN UND WICKELVOKRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON KOMPLIZIERT GEFORMTEN WICKLUNGEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kompliziert geformten, hoch beanspruchbaren und geome¬ trisch genauen, vorzugsweise freitragenden Wicklungen, die gegebenen falls aus mehreren Lagen mit jeweils mehreren Windungen bestehen, vorzugsweise supraleitende Dipol- spulen, für elektrische Maschinen oder Geräte. Ferner be¬ trifft die Erfindung eine WickelVorrichtung zur Durch¬ führung dieses Verfahrens.
Für viele Anwendungen benötigt man kompliziert geformte hoch beanspruchbare und/oder geometrisch genaue
Wicklungen. Typische Anwendungen sind nichtrotations- symmetrische supraleitende Spulen ohne Eisenkern wie z.B. Erregerwicklungen von supraleitenden Generatoren. Andere typische Anwendungen bei supraleitenden oder normal- leitenden Wicklungen finden sich z. B. in der Hochenergie¬ physik, bei der Magneto-Optik, bei der elektromagnetischen Beschleunigung, bei Luftspaltwicklungen in Maschinen.
Werden die hergestellten Wicklungen für speziell geformte, genaue Magnetfelder, bzw. in Maschinen und Geräten benö¬ tigt, so muß eine formschlüssige Positionierung der Leiter gewährleistet sein. Werden die Wicklungen nach ihrer Fertigstellung mit hohen Strömen und/oder hohen Kräften beaufschlagt, so muß eine kraftschlüssige Positionierung der Leiter gewährleistet sein.
Bei der Herstellung von elektrisch leitenden Wicklungen für elektrische Maschinen und Geräte, bzw. zur Herstellung von Magnetfeldern kann man unterscheiden, in einfach ge¬ formte und kompliziert geformte Wicklungen. Einfach geformte Wicklungen sind, z. B. rotations¬ symmetrische Spulen, die auf einer Wickelbank mit nur einer Drehachse hergestellt werden können. Kompliziert geformte Wicklungen (z. B. Dipolspulen) werden derzeit entweder auf Wickelbänken mit zwei oder mehr Dreh¬ achsen hergestellt, oder aber auf Wickelbänken mit einer oder mehr Drehachsen und einer zusätzlichen Bewegungs- möglichkeit der Vorratstrommel für den elektrischen Leiter gegenüber der Wickelbank bzw. einer Bewegungsmöglichkeit der Wickelbank gegenüber der Vorratstrommel. Sind darüber- hinaus Wicklungen mit sowohl positiven als auch negativen Krümmungsradien herzustellen, so sind bei herkömmlicher Herstellungsart komplizierte Spanήmechanismen notwendig.
Manche kompliziert geformte Wicklungen sind mit derzei¬ tigen Herstellungsmethoden gar nicht herstellbar, so daß die Wicklung unterteilt wird in einzelne Spulenteile, die außerhalb des für das Magnetfeld relevanten Wicklungsraums miteinander verbunden werden, wie das z. B. bei Genera¬ torspulen gemacht wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Wickelvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bzw. der diese Wicklungen ungeteilt, in mehreren einfachen Arbeitsschritten hergestellt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß
- die Wicklung in einfacher Geometrie gewickelt wird,
- anschließend durch geeignete Kaltverformung in die dreidimensionale Endform gebracht wird
- und abschließend durch Imprägnierung formstabil verfestigt wird.
Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, kompliziert geformte, hochbeanspruchbare und geometrisch genaue, vorzugsweise freitragende Wicklungen aus verschiedenen Leiterformen und Leitermaterialien ungeteilt herzustellen, wobei auch die dafür notwendige form- und kraftschlüssige Positionierung der Leiter erreicht wird. Für diese
ERSATZBLATT Positionierung muß bei der Herstellung der Wicklung ein geeigneter Wickelzug gewählt werden.
Ist der Wickelzug zu gering, so ist die Wicklung zu locker und die Leiter liegen relativ beliebig. Dadurch leidet einerseits die Genauigkeit des hergestellten Magnetfeldes. Anderseits ist auch die mechanische Stabilität nicht mehr gewährleistet, da bei Strombeaufschlagung Leiterbewegungen stattfinden, bis sich eine Form- und Kraftschlüssigkeit ergibt. Dadurch können Uberbeanspruchungen der Leiter auf¬ treten. "Bei Verwendung von supraleitenden Wicklungen kann durch die Einbringung von Verlustleistung aufgrund der Leiterbewegungen ein Verlust der Supraleitfähigkeit auf¬ treten, bei dem der Supraleiter plötzlich in den normal- leitenden Zustand übergeht. Wird die Wicklung zu fest ge¬ wickelt, so kann bei einer mehrlagigen Wicklung, die üblicherweise in Schalenform aufgebaut ist, durch zu hohen Außendruck auf die darunterliegende Schale bzw. Lage, die Spannung der inneren Schale bzw. Lage verringert werden und diese innere/n Lage/n dadurch gelockert werden.
Bei der Herstellung von rotationssymmetrischen Wicklungen kann relativ leicht der entsprechende Wickelzug bzw. bei mehrlagigen Wicklungen verschiedene, jeweils auf die Lage bezogene Wickelzüge gewählt werden. Dadurch kann jeder Einzelleiter sowohl bei der Herstellung der Wicklung als auch im Betrieb immer unter Vorspannung stehen.
Der Wickelzug, der zur Herstellung einer hochbeanspruch- baren und geometrisch genauen Wicklung benötigt wird, kann bei einer einfachen Wicklung leicht lagenweise oder win¬ dungsweise eingestellt und über den ganzen Wicklungsumfang aufrecht erhalten werden.
Selbstverständlich muß die einfache Geometrie für die Wicklung so gewählt werden, daß sie durch Verformung in die Endgeometrie überführbar ist.
ERSATZBLATT Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Leiter der Wicklung entweder vor dem Wickelvorgang oder nach der Kaltverformung einer Glüh-Reaktion unterworfen.
Als Leiterformen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wicklung können z. B. Massivleiter, sowohl mit rundem Querschnitt, als auch anderen Profilen, Hohlleiter, ver¬ seilte Leiter oder verpreßte Leiter verwendet werden. Als Leitermaterialien können verschiedene Materialien wie z.B. Kupfer, Aluminium, Supraleiter verschiedener Art, im spe¬ ziellen NbTi- oder NbTiTa-Supraleiter oder AI5-Supraleiter (wie z. B. Nb3Sn oder b3Al) verwendet werden. Bei der Verarbeitung von AI5-Supraleitern kann die Formgebung der Wicklungen in Anlehnung an die beiden existierenden Methoden der Wicklungsherstellung ("wind and react"-
Methode und "react and wind"-Methode) mittels einer von zwei Methoden erfolgen:
Es kann die Methode angewendet werden, daß die einfache Wicklung mit dem bereits reagierten Leiter vorgenommen wird, so daß die Glühreaktion des Leiters den letzten Schritt bei der Herstellung des Leiters darstellt. Diese Glühreaktion stellt gleichzeitig den ersten Schritt bei der Herstellung der Wicklung dar. Anschließend kann die Wicklung so weiterverarbeitet werden wie erfindungsgemäß beschrieben ("react-wind-press-impregnate"-Methode: RWPI-Methode) .
Oder es kann die Methode angewendet werden, daß die ein- fache Wicklung mit dem unreagierten Leiter vorgenommen wird, dann die Wicklung kaltverformt wird, dann die Glüh¬ reaktion der Wicklung mit dem noch unreagierten Leiter vorgenommen wird und sodann die Imprägnierung zur Form¬ stabilisierung vorgenommen wird ("wind-press-react and impregnate"-Methode: WPRI-Methode) . Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden in die in einfacher Geometrie gewickelte Wicklung an den zu verformenden Stellen über die durch den Wickelzug einge¬ bauten Vorspannungen hinaus zusätzliche Spannungen einge¬ baut.
Der Wickelzug, der zur Herstellung einer solchen hochbe- anspruchbaren und geometrisch genauen Wicklung benötigt wird, kann bei der einfachen Wicklung, leicht lagenweise oder windungsweise eingestellt werden. Bei einer Kalt- Verformung der einfachen Wicklung in eine kompliziert ge¬ formte Wicklung werden an den verformten Stellen zusätz¬ liche Spannungen in die Wicklung eingebaut, wobei die in der einfachen Wicklung eingebauten Vorspannungen nicht verloren gehen. Diese zusätzlichen Spannungen in der Wicklung werden so eingebaut, daß sich die relative Lage der einzelnen Windungen nicht unkontrolliert verändert.
Nach einem weiteren Merkmal.,der Erfindung wird die formstabile Verfestigung der Wicklung mit einem Polymere, vorzugsweise mit einem niederviskosen, durchgeführt. Die Imprägnierung der Wicklung muß mit einem Polymere durch¬ geführt werden, das bei Verarbeitungstemperatur nieder¬ viskos genug ist, um in die Wicklungszwischenräume einzu¬ dringen, die zwischen den Einzelleitern vorhanden sind. Weiters muß die Imprägnierung der Wicklung mit einem Polymere durchgeführt werden, das nach dem Verfestigen die beim Wickeln und Kaltverformen der Wicklungen einge¬ bauten Spannungen durch die Polymerestruktur aufnehmen kann, so daß die eingebauten Spannungen in jedem mö- liehen Belastungszustand der Wicklung erhalten bleiben, sozusagen "eingefroren" bleiben.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Polymere entweder ein härtbarer Kunststoff, beispielsweise ein Epoxid-Harz oder Polyesterharz oder ein thermoplasti¬ scher Kunststoff, beispielsweise ein Polyolefin.
ERSATZBLATT Diese Polymere haben sich bei Versuchen bestens bewährt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Wicklungszwischenräume vor dem Verfestigen mit Faser- materialien, z. B. Glas, Polyester od. dgl. ausgefüllt. Dadurch entsteht eine kraftschlüssige Leiter-Polymere-Lei¬ ter Verbindung innerhalb der Wicklung.
Die Imprägnierung kann beispielsweise so durchgeführt wer- den, daß entweder die Wicklung in ein vorzugsweise flüs¬ siges niederviskoses Kunstharz eingetaucht und nach oder während des Angelierens des Harzes wieder herausgezogen und anschließend fertig geliert und bei höherer Temperatur ausgehärtet wird (Tauchimprägnierung). Oder so, daß sich die Wicklung in einem Vakuumbehälter befindet, der eva¬ kuiert wird und nach dieser Evakuierung eine Tauchimprä¬ gnierung durchgeführt wird (Tauchvakuumimprägnierung) . Oder so, daß sich die Wicklung in einem Vakuumbehälter be¬ findet, der evakuiert wird und nach dieser Evakuierung das flüssige niederviskose Harz im tieferliegenden Wicklungs¬ bereich langsam zugeführt wird und aufsteigend durch Ka¬ pillarwirkung in die Wicklung eingesaugt wird. Nach voll¬ endeter Einsaugung findet bei höherer Temperatur ein Ge¬ lieren des Harzes und bei weiter erhöhter Temperatur die Aushärtung des Harzes in der Wicklung statt (Vakuumimprä¬ gnierung) . Oder so, daß eine Vakuumimprägnierung mit der Wicklung vorgenommen wird, jedoch so, daß nach dem Ein¬ saugen des Harzes in die Wicklung das Vakuum gebrochen wird und das Gelieren und Aushärten des Harzes in der Wicklung entweder bei Normaldruck oder bei Überdruck vor¬ genommen wird (Vakuum-Druckimprägnierung). Oder so, daß sich die Wicklung im Vakuumbehälter befindet, der eva¬ kuiert wird und nach dieser Evakuierung ein flüssiges niederviskoses Polymere (wie z. B. ein Thermoplast) von einem weiteren Behälter in die Wicklung hinein gedrückt wird (Druckimprägnierung) .
EBSATZBLATT Zur Durchführung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Wickelvorrichtung vorgeschlagen, die entsprechend der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß diese an den Stellen, an denen die Wicklung kaltverformt wird, flexible oder stückweise austauschbare Teile aufweist.
Die Wickelvorrichtung ist so ausgeführt, daß die Wicklung nach Herstellung der einfachen Wicklung möglichst voll- ständig gefaßt bzw. umfaßt werden kann, so daß sich bei der darauf folgenden Verformung die Einzelleiter nicht gegeneinander verschieben können und somit die Formge¬ nauigkeit der Wicklung verloren gehen könnte.
Die Kaltverformung der Wicklung kann durch Biegen oder Pressen oder einen ähnlichen Arbeitsvorgang durchgeführt werden. Die altVerformung der Wicklung wird gemeinsam mit der Wickelform durchgeführt, wobei die Wickelform so aus¬ geführt ist, daß bei der KaltVerformung die Wicklung mö- glichst allseitig umfaßt bleibt und geführt wird und nach der Kaltverformung die Endgeometrie der Wicklung erreicht wird. Die Endgeometrie der Wicklung kann entweder die Wicklungsgeometrie im einbaufertigen Zustand sein, oder aber, falls anschließend an die Wicklungsherstellung noch eine Paketisolation oder ähnliche Wicklungsmodifikationen durchgeführt werden sollen, auch eine um diese Modi¬ fikation verringerte Endgeometrie sein.
Die Teile der Wickelform, die diejenigen Teile der Wicklung umfassen, die bei der Kaltverformung der Wicklung nicht verändert werden sollen, können starr ausgeführt werden. Diejenigen Teile der Wickelform, die die Teile der Wicklung umfassen, die bei der Kaltverformung der Wicklung verformt werden sollen, müssen in geeigneter Weise fle- xibel oder stückweise austauschbar sein, so daß die Form¬ teile der gewünschten Endgeometrie der Wicklung entspre¬ chen.
ERSATZBLATT Bei der Formgebung der Wickelform muß auf die .Möglichkeit der Anwendung des Kaltverformungswerkzeuges, wie z.B. Biegemaschine oder Presse, Rücksicht genommen werden.
Die Kaltverformung der Wicklung findet so statt, daß in den einzelnen Windungen zusätzliche Spannungen eingebaut werden, ohne daß die bei der einfachen Wicklung einge¬ bauten Vorspannungen verloren gehen. Diese zusätzlichen Spannungen müssen so bemessen werden, daß der verwendete Leiter nicht geschädigt wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dient die Wickelvorrichtung gleichzeitig als Verfestigungsform für die mit Polymere versehene, kaltverformte Wicklung. Die Formstabilisierung der Wicklung wird so durchgeführt, daß die Wickel- und Biegeform durch Beifügen geeigneter Form¬ teile zu einer Imprägnierform gemacht wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dient die Wickelvorrichtung auch als Glühvorrichtung. Bei der WPRI- Methode muß das Werkzeug, das als Wickel-, Press- und Imprägnierwerkzeug dient, zusätzlich auch als Glühvor¬ richtung für die Reaktionsgluhung dienen und aus einem temperaturfesten Material gefertigt sein, oder aber stück- weise durch ein für die Reaktionsgluhung geeignetes Werk¬ zeug ersetzt werden.
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine gekröpfte Dipol-Wicklung, Fig. 2 ihre einfache Wicklungsgeometrie und Fig. 3a bis d spezielle Ausführungen einfacher Wicklungsgeometrien.
Gemäß Fig. 1 wird die Herstellung einer gekröpften Dipol- Wicklung beschrieben. Diese dreidimensionale Wicklung kann eben gewickelt werden. In Fig. 2 ist diese ebene Wicklung dargestellt.
ERSÄTZBLATT Die Wicklung kann aus etlichen Lagen 1 mit jeweils mehreren Windungen 2 bestehen.
Die Wickelform muß so gebaut sein, daß die Breite des Wicklungsfensters 3 der ebenen Wicklung ein geeignetes Übermaß über die Breite des Wicklungsfensters 3 der fer¬ tigen Wicklung gemäß Fig. 1 hat, so daß die Leiterlänge jeder einzelnen Windung im verformten Zustand im wesen¬ tlichen die gleiche wie im nichtverformten Zustand ist. Überdies muß die Wickelform so gebaut sein, daß sowohl der Wickelkern als auch die äußere Halterung der Wicklung über die Wickelbreite, die im zweiten Arbeitsschritt verformt werden soll, flexibel oder stückweise austauschbar ist.
Die Teile der Wickelform, die die Wicklungslänge um¬ schließen, müssen fest bzw. massiv genug sein, um die Längsteile der Wicklung, die durch die Verformung nicht verändert werden sollen, in ihrer ursprünglichen Form zu halten.
Ferner sind gemäß Fig. 3a bis d spezielle Ausführungen der Wicklungsgeometrie dargestellt, wobei eine nicht- rotationssymmetrische Wicklung rotationssymetrisch ge¬ wickelt wird und anschließend in Endform umgeformt wird.
Eine weitere spezielle Ausführung der Wicklungsgeometrie ist, wenn eine dreidimensionale Wicklung eben (d. h. zweidimensional) gewickelt wird und anschließend in die gewünschte dreidimensionale Form gebracht wird. Ein Bei- spiel dafür ist die Wicklung einer gekröpften Dipolspule, wie sie gemäß Fig. 1 dargestellt ist.
ERSATZ2LATT

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von kompliziert geformten, hoch beanspruchbaren und geometrisch genauen, vor- zugsweise freitragenden Wicklungen, die gegebenen¬ falls aus mehreren Lagen mit jeweils mehreren Win¬ dungen bestellten, vorzugsweise supraleitende Dipol¬ spulen, für elektrische Maschinen oder Geräte, da¬ durch gekennzeichnet, daß - die Wicklung in einfacher Geometrie gewickelt wird,
- anschließend durch geiegnete Kaltverformung in die dreidimensionale Endform gebracht wird
- und abschließend durch Imprägnierung formstabil verfestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter der Wicklung entweder vor dem Wicke1- vorgang oder nach der Kaltverformung einer Glüh- Reaktion unterworfen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in die in einfacher Geometrie gewi¬ ckelte Wicklung an den zu verformenden Stellen über die durch den Wickelzug eingebauten Vorspannungen hinaus zusätzliche Spannungen eingebaut werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die formstabile Verfestigung der Wicklung mit einem Polymere, vorzugsweise mit einem niederviskosen, durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere entweder ein härtbarer Kunststoff, beispielsweise ein Epoxid-Harz oder Polyesterharz oder ein thermoplastischer Kunststoff, beispiels¬ weise ein Polyolefin ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungszwischenräume vor dem Verfestigen mit Fasermaterialien, z. B. Glas, Polyester od. dgl. ausgefüllt werden.
7. Wickelvorrichtung zur Herstellung von Wicklungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß diese an den Stellen, an denen die Wicklung kaltverformt wird, flexible oder stück- weise austauschbare Teile aufweist.
8. Wickelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß diese gleichzeitig als Verfestigungs¬ form für die mit Polymere versehene kaltverformte Wicklung dient.
9. Wickelvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn¬ zeichnet', daß diese auch als Glühvorrichtung dient.
ERSATZBLÄTT
PCT/AT1989/000083 1988-09-12 1989-09-11 Verfahren und wickelvorrichtung zur herstellung von kompliziert geformten wicklungen WO1990003039A1 (de)

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