NO130803B

NO130803B -

Info

Publication number: NO130803B
Application number: NO03322/71A
Authority: NO
Inventors: P Poulsen
Original assignee: P Poulsen
Priority date: 1970-09-08
Filing date: 1971-09-07
Publication date: 1974-11-04
Also published as: BE772357A; NL7112309A; NO130803C; SU446135A4; GB1356325A; ES203618Y; CA943197A; FR2107385A5; CH529431A; DE2144386A1; AT310895B; US3771086A; SU446135A3; SE376997B; ES203618U

Description

Induksjonsspole bestående av en sammenhengende, flat, båndformet leder samt fremgangsmåte og ,apparat for fremstilling av induk-sjonsspolen. Induction coil consisting of a continuous, flat, ribbon-shaped conductor as well as method and apparatus for manufacturing the induction coil.

Oppfinnelsen angår en induksjonsspole bestående av en sammenhengende, flat, båndformet leder som er oppviklet med ett eller flere lag isolasjonsmateriale og hvor tykkelsen av den båndformede leder varierer i lengderetningen i overensstemmelse med det nødvendige tverrsnittsareal i hver del av spolen, ved hvilken det finnes uttak og utføringer. Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte og et apparat for fremstilling av denne induksjonsspole. Isolasjonsmaterialet tjener' til å isolere ■ på-hverandre følgende vindinger fra hverandre samt til å isolere metallfolie-båndets kanter slik at de ikke'kommer-i forbindelse med ledende deler i nærheten av spolen. Isolasjonsmaterialet kan være en separat film'eller et isolerende lag'festet til lederen. The invention relates to an induction coil consisting of a continuous, flat, ribbon-shaped conductor which is wound with one or more layers of insulating material and where the thickness of the ribbon-shaped conductor varies in the longitudinal direction in accordance with the required cross-sectional area in each part of the coil, at which there are outlets and executions. The invention also includes a method and an apparatus for producing this induction coil. The insulating material serves to insulate successive windings from each other as well as to insulate the edges of the metal foil tape so that they do not come into contact with conductive parts in the vicinity of the coil. The insulating material can be a separate film or an insulating layer attached to the conductor.

Ved en meget anvendt fremgangsmåte benyttes bånd av relativt In a widely used method, bands of relatively are used

stor bredde som oppvikles til en lang, stavformet spole, hvo.r- large width which is wound into a long, rod-shaped coil, which.r-

efter denne oppskjæres i kortere spoler ved hjelp av kniver som presses mot spolen under dennes rotasjon. Spoler fremstilt på denne måte kan som regel ikke anvendes umiddelbart fordi det ved oppskjæringen oppstår grader som ofte, vil kortslutte noen av vindingene, og dette blir tatt hånd om ved en efter oppskjæringen følgende etseprosess hvorunder de utskårne spoler nedsenkes helt eller delvis i et etsende medium. Derved fjernes eventuelle grader sammen med de ytterste kanter av metallfolien nær spolens endeflater, og isolasjonsmaterialet frilegges slik at det rager litt ut over ledermaterialets kant, hvorved det sikres en effektiv iso-lasjon også av spolens endeflater. after this, it is cut into shorter coils using knives that are pressed against the coil during its rotation. Coils produced in this way cannot usually be used immediately because during cutting, burrs occur which often short-circuit some of the windings, and this is taken care of by an etching process following cutting, during which the cut coils are fully or partially immersed in an corrosive medium . Thereby, any burrs are removed together with the outermost edges of the metal foil near the end surfaces of the coil, and the insulating material is exposed so that it protrudes slightly over the edge of the conductor material, thereby ensuring effective insulation also of the end surfaces of the coil.

En enklere metode, som ganske visst forutsetter at spolene vikles enkeltvis, går ut på å anvende et bånd av isolasjonsfilm som er bredere enn metallfoliebåndet, samt å påvikle båndene innbyrdes sentrert, hvorved isolasjonsfilmen rager ut over begge-foliebåndets kanter og således uten etterbehandling oppfyller den ovenfor an-' gitte funksjon. A simpler method, which certainly assumes that the coils are wound individually, consists in using a band of insulating film that is wider than the metal foil band, as well as winding the bands centered on each other, whereby the insulating film protrudes over the edges of both foil bands and thus without finishing, it fulfills function given above.

Unasett hvilken metode som benyttes for isolering av endeflatene, Regardless of which method is used to insulate the end surfaces,

er det av stor viktighet at såvel leder- som isolasjonsbåndet oppvikles stramt, idet dette dels sikrer den mekaniske stabilitet av spolene samt dels at stramt og kompakt viklede spoler vil ha den beste fyllfaktor og den beste motstandsevne mot inntrengning av fuktighet fra endeflatene. ved anvendelse av den sistnevnte metode hvorved spolene vikles enkeltvis av bånd med forskjellig bredde, it is of great importance that both the conductor and the insulating tape are wound tightly, as this partly ensures the mechanical stability of the coils and partly that tightly and compactly wound coils will have the best filling factor and the best resistance to the penetration of moisture from the end surfaces. when using the latter method whereby the coils are wound individually by bands of different widths,

er det viktig at metallfoliebåndet er skåret uten grader, idet slike til tross for en forøvrig stram oppvikling av spolen, vil påvirke dennes fyllfaktor. For å hindre dette leder man i noen tilfeller båndet mellom et par valser i tilslutning til oppskjæringen, hvorved båndets opprinnelige planhet gjenopprettes. it is important that the metal foil band is cut without burrs, as such, despite an otherwise tight winding of the coil, will affect its filling factor. In order to prevent this, in some cases the strip is guided between a pair of rollers in conjunction with the cutting, whereby the original flatness of the strip is restored.

Tykkelsen av den båndformede leder varieres, i lengderetningen i overensstemmelse med det nødvendige tverrsnittsareal i hver del The thickness of the ribbon-shaped conductor is varied, in the longitudinal direction in accordance with the required cross-sectional area in each part

a.v spolen, hvorved det blir oppnådd at hele viklingsprosessen kan utføres i en enkelt operasjon, og at tverrsnittsarealet.blir holdt a.v the coil, whereby it is achieved that the entire winding process can be carried out in a single operation, and that the cross-sectional area is kept

så lavt som mulig, slik at spolens dimensjoner holdes på et minimum og dens elektromagnetiske egenskaper derved blir de best mulige. as low as possible, so that the dimensions of the coil are kept to a minimum and its electromagnetic properties thereby become the best possible.

Det knytter seg imidlertid til fremstillingen av båndviklede spoler et problem ved tilveiebringelsen av en pålitelig, elektrisk ut-føring ved spolens endepunkter samt eventuelle mellomliggende uttak. Ved spoler med relativt høye vindingstall er metallfoiien ofte så tynn at den ikke i seg selv kan føres ut av spolen til klemskruer, og det finnes i patentlitteraturen beskrevet et stort antall fremgangsmåter til fremstilling av uttak samt befestigelse av disse til foliebåndene. Der hvor det anvendte ledermateriaie er kobber, er det relativt enkelt å pålodde en tråd eller et bånd av tykkere folie' lokalt, der hvor det ønskes en utføring, men i de tilfeller hvor det benyttes aluminiumfolie, er det vanskelig å oppnå en god elektrisk forbindelse ved lodding på grunn av metallets oksydasjon under oppvarmningen. I stedet benyttes ofte mekaniske metoder til befestigelse av utføringer, men da enhver sammenføyning er en potensiell feilkilde, ser man gjerne at antallet av slike reduseres til et minimum. There is, however, a problem associated with the production of tape-wound coils in the provision of a reliable, electrical outlet at the end points of the coil as well as any intermediate outlets. In the case of coils with a relatively high number of turns, the metal foil is often so thin that it cannot in itself be led out of the coil to clamping screws, and there are described in the patent literature a large number of methods for producing outlets as well as attaching them to the foil bands. Where the conductor material used is copper, it is relatively easy to solder on a wire or a band of thicker foil locally, where a lead is desired, but in cases where aluminum foil is used, it is difficult to achieve a good electrical connection when soldering due to the oxidation of the metal during heating. Instead, mechanical methods are often used to fasten designs, but as any joining is a potential source of error, the number of such is often reduced to a minimum.

I de tilfeller hvor det ikke kreves andre utføringer enn ved spolens begynnelse og avslutning, kan sammenføyninger unngås ved en 45° ombøyning av det fulle ledertverrsnitt, hvorved dette kan føres ut ved endeflatene parallelt med spolens akse. Som nevnt, lar denne teknikk seg bare vanskelig anvende ved ganske tynn folie og ved spoler med stor bredde er de tilsvarende brede utføringer ofte en ulempe. In cases where no other designs are required than at the beginning and end of the coil, joints can be avoided by a 45° bend of the full conductor cross-section, whereby this can be led out at the end surfaces parallel to the axis of the coil. As mentioned, this technique can only be applied with difficulty in the case of fairly thin foil, and in the case of coils with a large width, the correspondingly wide designs are often a disadvantage.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en induksjonsspole som avhjelper de anførte ulemper slik at stramt viklede spoler av ganske tynn folie kan fremstilles med et ganske vilkårlig antall utføringer med stor mekanisk styrke, hva enten uttak og ut-føringer er utført ved sveising, lodding eller ved utbøyning av materiale fra selve båndet, og dette formål blir oppnådd ved å ut-forme spolen slik at hver del av lederen ved hvilken det finnes et uttak eller eri utføring, er tykkere enn i det minste den til den ene side tilstøtende del av lederen. The purpose of the invention is to provide an induction coil which remedies the listed disadvantages so that tightly wound coils of fairly thin foil can be produced with a fairly arbitrary number of leads with great mechanical strength, whether outlets and leads are made by welding, soldering or by deflection of material from the tape itself, and this purpose is achieved by designing the coil so that each part of the conductor at which there is an outlet or outlet is thicker than at least the part of the conductor adjacent to one side.

Derved blir det oppnådd at den bånddel som et uttak eller en ut-føring skal forbindes med, har en slik tykkelse at lodding eller sveising kan utføres effektivt eller at en utbøyning kan tildannes uten risiko for brudd på materialet. Thereby, it is achieved that the strip part with which an outlet or an outlet is to be connected, has such a thickness that soldering or welding can be carried out effectively or that a deflection can be created without the risk of breaking the material.

Oppfinnelsen omfatter også en"fremgangsmåte som angitt i patentkravene, for fremstilling av den beskrevne induksjonsspole, The invention also includes a "method as stated in the patent claims, for producing the described induction coil,

hvilken fremgangsmåte er hurtig og enkel, idet den ikke krever noen ekstra operasjon for oppnåelse av den varierende tykkelse. which method is quick and simple, as it does not require any additional operation to obtain the varying thickness.

Endelig omfatter oppfinnelsen et apparat til utførelse av fremgangsmåten, idet de nye og særegne trekk ved apparatet likeledes er angitt i patentkravene. Finally, the invention includes an apparatus for carrying out the method, as the new and distinctive features of the apparatus are also specified in the patent claims.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor: In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing, where:

Fig. 1 viser hovedelementene i et vikleapparat for spoler Fig. 1 shows the main elements of a winding apparatus for coils

ifølge oppfinnelsen, according to the invention,

fig. 2 skjematisk viser et metallfoliebånd som er fremkommet fig. 2 schematically shows a metal foil band which has been produced

ved utfolding av en spole ifølge oppfinnelsen, when unfolding a coil according to the invention,

fig. 3 viser en detalj av et uttak fra en spole ifølge oppfinnelsen, og fig. 3 shows a detail of an outlet from a coil according to the invention, and

fig. 4 viser en annen utførelsesform av et uttak. fig. 4 shows another embodiment of an outlet.

En forrådsspole 1 inneholder metallfolie av en bredde som er omtrent lik bredden av den ønskede spole, men med en tykkelse som er vesentlig større enn den som bestemmes av det'ønskede ledertverrsnitt. Folien kan £. eks. ha en bredde på 50 mm og en tykkelse på 0,5 mm, hvilket gir et tverrsnittsareal lik 25 mm 2. Det ønskede A supply coil 1 contains metal foil of a width which is approximately equal to the width of the desired coil, but with a thickness which is substantially greater than that determined by the desired conductor cross-section. The foil can £. e.g. have a width of 50 mm and a thickness of 0.5 mm, which gives a cross-sectional area equal to 25 mm 2. The desired

2 ledertverrsnitt kan f.eks. være 5 mm , svarende til en tykkelse på 0,1 mm, eller 2 mm 2,svarende til en tykkelse på 0,04 mm. Fra forrådsspolen føres båndet mellom to valser 2 og 3 som er opplagret i ikke viste lagerbukker innrettet•slik at valsenes avstand enkelt og nøyaktig kan varieres fra f.eks. 0 til 1 mm. Valsen 2 er fast forbundet med den ene utgangsaksel fra en girkasse 4 og valsen- 3 2 conductor cross-sections can e.g. be 5 mm, corresponding to a thickness of 0.1 mm, or 2 mm 2, corresponding to a thickness of 0.04 mm. From the supply reel, the tape is fed between two rollers 2 and 3, which are stored in storage trays not shown arranged•so that the distance between the rollers can be easily and precisely varied from e.g. 0 to 1 mm. The roller 2 is permanently connected to one output shaft from a gearbox 4 and the roller 3

med en annen utgangsaksel via en kardanforbindelse som tillater den nevnte variasjon av avstanden mellom valsene. Giret 4 er innret- with another output shaft via a gimbal connection which allows the aforementioned variation of the distance between the rollers. The gear 4 is equipped

tet slik at valsene av en ikke vist motor kan settes i rotasjon med samme hastighet, men i innbyrdes motsatt retning, slik som angitt med piler. En oppviklingsmekanisme 5 er oppspent på akselen fra en motor 6 hvis dreiemoment er innstillbart eller en overløpende momentinnstillbar kobling drevet av en almindelig asynkronmotor. tet so that the rollers of an engine not shown can be set in rotation at the same speed, but in mutually opposite directions, as indicated by arrows. A winding mechanism 5 is mounted on the shaft from a motor 6 whose torque is adjustable or an overrunning torque-adjustable clutch driven by an ordinary asynchronous motor.

En forrådsspole 7 inneholder en isolasjonsfilm som er noe bredere A supply coil 7 contains an insulating film which is somewhat wider

enn metallfolien,og ved hjelp av en ikke vist brems kan isolasjons-filmens spenning justeres innenfor et passende intervall. than the metal foil, and by means of a brake not shown, the tension of the insulating film can be adjusted within a suitable interval.

Komponentene er slik innrettet at momentmotoren 6 forsøker å dreie oppviklingsmekanismen 5 i den med pil angitte retning, men da valseavstanden er noe mindre enn metallbåndets tykkelse, kan en dreining av oppviklingsmekanismen ikke finne sted uten at valsene dreier seg med. Giret 4 er selvsperrende, hvorfor det ikke kan finne sted noen dreining av valsene før valsemotoren settes i gang og effekten av denne motor er således avpasset at man f.eks. ved hjelp av en pedal med reguleringsmotstand kan styre valsenes om-dreiningshastighet uten at denne påvirkes nevneverdig av strekket i båndet som følge av momentmotoren 6. Det av denne meddelte dreiemoment må på den annen side være av en slik størrelse at det til enhver tid kan overvinne spenningen i isolasjonsfilmén innenfor dennes justeringsområde. Virkningen av det beskrevne arrangement blir at valsemotorens rotasjonshastighet bestemmer oppviklingshastigheten, det på momentmotoren innstilte dreiemoment bestemmer spenningen i metallfoliebåndet og bremsen for isolasjonsfilmen bestem- The components are arranged in such a way that the torque motor 6 tries to turn the winding mechanism 5 in the direction indicated by the arrow, but as the roller distance is somewhat smaller than the thickness of the metal strip, a rotation of the winding mechanism cannot take place without the rollers turning with it. The gear 4 is self-locking, which is why no rotation of the rollers can take place before the roller motor is started and the effect of this motor is thus adapted that one e.g. by means of a pedal with regulating resistance, the rotation speed of the rollers can be controlled without this being significantly affected by the stretch in the belt as a result of the torque motor 6. The torque transmitted by this, on the other hand, must be of such a magnitude that it can at any time overcome the voltage in the insulation film within its adjustment range. The effect of the described arrangement is that the rotation speed of the roller motor determines the winding speed, the torque set on the torque motor determines the tension in the metal foil band and the brake for the insulating film determines

mer dennes oppviklingsspenning. more its winding tension.

Fig. 2 som viser et metallfoliebånd som er fremkommet ved utfolding av en spole ifølge oppfinnelsen, angir hvorledes den beskrevne mekanisme benyttes under spoleviklingen. ved vikleprosessens start holdes valseavstanden et øyeblikk på f.eks. 0,4 mm, og det innledende båndstykke som således nedvalses fra 0,5 mm, oppslisses som vist ved 8, hvorefter uttaket bøyes fri parallelt med spolens akse. Fig. 2, which shows a metal foil band which has been produced by unfolding a coil according to the invention, indicates how the described mechanism is used during the coil winding. at the start of the winding process, the roller distance is kept for a moment at e.g. 0.4 mm, and the initial piece of strip which is thus rolled down from 0.5 mm, is slit as shown at 8, after which the outlet is bent free parallel to the axis of the coil.

Straks derefter ved 9 reduseres valseavstanden i løpet av et øye- Immediately thereafter at 9, the roller distance is reduced during an eye-

blikk til den forutberegnede verdi på f.eks. 0,04 mm, hvorefter den første del av spolen vikles inntil 10 like før det ønskede ut- look at the pre-calculated value of e.g. 0.04 mm, after which the first part of the coil is wound up to 10 just before the desired

tak, hvor valseavstanden igjen økes til 0,4 mm mens en til uttaket tilstrekkelig lengde metallbånd passerer valsene. Uttaket utføres som ved 8, hvorefter valseavstanden atter reduseres til 0,04 eller ceiling, where the roller distance is again increased to 0.4 mm while a metal strip of sufficient length for the outlet passes the rollers. The withdrawal is carried out as in 8, after which the roller distance is again reduced to 0.04 or

f.eks. til 0,06 mm, hvis et større ledertverrsnitt er ønsket i den siste del av spolen, hvorefter viklingen fortsetter inntil valseavstanden atter -økes til 0,4, ved 12. Derefter avsluttes spolen med utføringen 13 samt bandasjering på vanlig måte. e.g. to 0.06 mm, if a larger conductor cross-section is desired in the last part of the coil, after which the winding continues until the roller distance is again -increased to 0.4, at 12. The coil is then finished with the output 13 and bandaging in the usual way.

Fig. 3 viser en detalj av den beskrevne utførelse hvor den fri-skårne metallstrimmel bearbeides lett ved 14 med en hammer eller ved pressing med et dertil innrettet verktøy, slik at den innerste kant strekkes lokalt, og strimmelen bøyes fri av båndet inntil den er vinkelrett på båndaksen. Fordelen med denne metode er at det ikke oppstår en lokal fortykkelse ved prosessen, slik som det er tilfelle ved den på fig. 4 viste utførelsesform. Den viste 45° bøyning av strimmelen er imidlertid.hurtigere å utføre og er å foretrekke i noen tilfeller. Fig. 3 shows a detail of the described embodiment where the free-cut metal strip is easily processed at 14 with a hammer or by pressing with a tool designed for that purpose, so that the innermost edge is stretched locally, and the strip is bent free of the band until it is perpendicular on the belt axis. The advantage of this method is that a local thickening does not occur during the process, as is the case with the one in fig. 4 shown embodiment. However, the 45° bend of the strip shown is quicker to perform and is preferable in some cases.

Ved anvendelse av den ovenfor beskrevne teknikk blir det oppnådd utføringer ved spolens begynnelse og avslutning samt et nesten vilkårlig antall uttak underveis i en hurtig og enkel arbeids-gang uten sammenføyninger i spolen og de dermed forbundne feil-muligheter. Tverrsnittsarealet av uttakene kan lett holdes større enn eller lik ledertverrsnittet i resten av spolen, og uttakene vil ha en lett håndterlig bredde samt en tykkelse som uten videre tillater innspenning i tilkoblingsklemmer eller lignende. Uttak fremstilt som vist vil ha en god mekanisk styrke og det vil ofte være av verdi at flere forskjellige ledertverrsnitt kan anvendes i den samme spole uten båndskift under viklingen. Investerings-messig er det en fordel at brukerne kan redusere deres lagerhold av metallbånd til ganske få tykkelser som hver for seg kan anvendes ved en hel rekke forskjellige ledertverrsnitt. Som nevnt kan man også fastlodde eller fastsveise uttak til de tykkere deler av båndet. By using the technique described above, outputs are achieved at the beginning and end of the coil as well as an almost arbitrary number of withdrawals along the way in a quick and simple work process without joints in the coil and the associated possibilities of error. The cross-sectional area of the sockets can easily be kept larger than or equal to the conductor cross-section in the rest of the coil, and the sockets will have an easily manageable width and a thickness that easily allows clamping into connection clamps or the like. Outlets produced as shown will have good mechanical strength and it will often be of value that several different conductor cross-sections can be used in the same coil without tape changes during winding. In terms of investment, it is an advantage that users can reduce their stock of metal strips to quite a few thicknesses that can be used individually for a whole range of different conductor cross-sections. As mentioned, outlets can also be soldered or welded to the thicker parts of the tape.

Claims

1. Induction coil consisting of a continuous, flat, ribbon-shaped conductor which is wound with one or more layers of insulating material and where the thickness of the ribbon-shaped conductor varies in the longitudinal direction in accordance with the required cross-sectional area in each part of the coil, at which there are outlets and outlets, characterized in that each part of the conductor at which there is an outlet or outlet is thicker than at least the part of the conductor adjacent to one side.

2. Method for winding an induction coil according to claim 1, characterized in that the strip-shaped conductor, when it approaches the station at which the winding takes place, is guided between a pair of pressure rollers whose distance is varied in accordance with the required thickness of the strip to be wound.

3. Apparatus for carrying out the method according to claim 2 and which contains a winding mechanism, characterized in that a pair of pressure rollers are arranged near the introduction of the ribbon-shaped conductor in the winding mechanism, which are driven by a special motor that controls the winding speed, that the winding mechanism is driven by a torque motor or over an overrunning torque-adjustable coupling, and that it further contains an adjustable braking mechanism which controls the tension in the intermediate insulating material.