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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Isolierfolie zur flächigen
Anbringung zwischen zwei Gegenständen
zur elektrischen Isolation der Gegenstände, wobei die Isolierfolie
derart gefaltet ist, dass die Isolierfolie in Überlappungsbereichen zwei- oder mehrlagig ausgestaltet
ist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit wenigstens
zwei elektrisch voneinander zu isolierenden Gegenständen und
einer zwischen den Gegenständen
flächig
angebrachten Isolierfolie. Schließlich betrifft die Erfindung
die Verwendung einer solchen Isolierfolie.
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Für
die Isolierung der Ein- und Ausgangswicklungen eines Transformators
mit Einkammer-Spulenkörper
werden ein- oder mehrschichtige Isolierfolien verwendet. Für die Einhaltung
der vorgeschriebenen Luft- und Kriechstrecken zwischen den beiden
Wicklungen gibt es unterschiedliche Lösungen. So werden beispielsweise
gefiederte Isolierfolien verwendet, die am Rand in regelmäßigen Abständen eingeschlitzt
sind. Dadurch wird erreicht, dass sich die Isolierfolie am Rande
nach Einbringen in den Spulenkörper über der
ersten Wicklung des Transformators an der Wandung des Spulenkörpers nach oben
biegen kann. Da es jedoch theoretisch möglich ist, dass dann zwischen
den Schlitzen hindurch ein elektrischer Strom fließen kann,
ist es zusätzlich
erforderlich, vor Einbringung der zweiten Wicklung des Transformators
die am Rand befindlichen Schlitze der Isolierfolie abzudecken, beispielsweise
durch Aufkleben eines isolierenden Klebestreifens, um die vorgegebenen
Luftund Kriechstrecken einzuhalten. Ein derartiges Abdecken der
Schlitze muss manuell und sehr sorgfältig vorgenommen werden, was
die Herstellung eines solchen Transformators deutlich verteuert.
Es sind auch weitere Lösungen
bekannt, die jedoch alle das Problem der Einhaltung der Luft- und
Kriechstrecken, das sich auch bei anderen Vorrichtungen stellt,
bei denen zwei Gegenstände
voneinander elektrisch isoliert werden müssen, nicht optimal und kostengünstig lösen.
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Aus der
DE 198 31 866 A1 ist ein
Ringtransformator und ein Verfahren zur Isolierung der Wicklung
eines Ringtransformators bekannt. Die Isolierung zwischen den getrennten
Wicklungen besteht dabei aus einer Kombination einer breiten Lage
aus Isoliermaterial, die den äußeren Umfang
und die obere und untere radiale Oberfläche einer Wicklung bedeckt,
aber nicht in die mittlere Öffnung
eintritt, und durch Umwickeln mit einem schmalen Streifen aus Isoliermaterial,
der die gesamte Wicklung und die breite Lage aus Isoliermaterial
bedeckt. Auf der oberen und unteren radialen Oberfläche der
Wicklung entstehen dabei Überlappungsbereiche,
in denen Teile der Isolierfolie sich gegenseitig überlappen.
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Die
DE 200 02 754 U1 zeigt eine Isolierfolie mit Überlappungsbereichen über die
gesamte senkrecht zur Faltungsrichtung verlaufende Breite.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Isolierfolie zu schaffen, mit der
vorgegebene Luft- und Kriechstrecken sicher eingehalten werden können und
die eine einfache Handhabung und Anbringung in einer Vorrichtung
zwischen den zwei zu isolierenden Gegenständen ermöglicht. Der Erfindung liegt
außerdem
die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Vorrichtung, bei der diese
Folie eingesetzt wird, sowie eine Verwendung einer solchen Isolierfolie
anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch eine Isolierfolie gemäß Anspruch
1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch
8 gelöst.
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Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis
zugrunde, dass durch eine derartige Faltung gemäß Anspruch 1 die Isolierfolie
zwar in einem Mittenbereich über
dem ersten zu isolierenden Gegenstand mehr Isoliermaterial aufweist,
als grundsätzlich
erforderlich wäre,
dass dieses Material jedoch in den Randbereichen oder Eck- und Knickstellen
den grundsätzlichen
Vorteil aufweist, dass es sich dort auffächern kann. Dadurch können auch
in solchen kritischen Bereichen die geforderten Luft- und Kriechstrecken
eingehalten werden, ohne dass zusätzliche Handhabungsschritte
oder Maßnahmen
ergriffen werden müssen
wie bei den bekannten Isolierfolien. In den Randbereichen befinden
sich somit keinerlei Schlitze in der Isolierfolie, die noch in irgend
einer Weise abgedeckt werden müssten.
Außerdem lässt sich
eine derartige Isolierfolie leicht handhaben und zwischen den zu
isolierenden Gegenständen
anbringen. Eine derartige Anbringung kann auch auf einfache Weise
maschinell erfolgen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Isolierfolie gemäß Anspruch
1 sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung gemäß Anspruch 8 sind in den Ansprüchen 9 bis
12 angegeben. Anspruch 13 betrifft die erfindungsgemäße Verwendung
der Isolierfolie.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung
ist vorgesehen, dass die Isolierfolie in gleichmäßigen Abständen zickzackförmig gefaltet
ist. Eine solche zickzackförmige
Faltung ist beispielsweise von Bandagen für Blumentöpfe bekannt. Durch eine solche Faltung,
die auf einfache Weise herstellbar ist, kann sichergestellt werden,
dass die Isolierfolie überall mindestens
zwei- oder sogar besonders bevorzugt dreilagig ausgestaltet ist
wozu die entsprechenden Faltungsabstände nur geeignet eingestellt
werden müssen.
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Grundsätzlich muss die Isolierfolie
natürlich aus
einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sein, dessen
Dicke grundsätzlich
beliebig wählbar
ist. Besonders einfach ist jedoch die Herstellung der Isolierfolie
aus Polyester.
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Um zu verhindern, dass sich die Isolierfolie nach
Anbringung über
dem ersten zu isolierenden Gegenstand, beispielsweise der ersten
Transformatorwicklung, auch im Mittenbereich auffächert, wenn die
Isolierfolie beispielsweise um einen quaderförmigen oder zylinderförmigen Spulenkörper oder
Wickelkern gewickelt wird, ist in einer Weiterbildung der Erfindung
vorgesehen, dass auf wenigstens einer Seite der Isolierfolie Mittel
zur Verhinderung einer Auffächerung
der Isolierfolie im Mittenbereich vorgesehen sind. Dadurch wird
erreicht, dass sich die Isolierfolie nur in den gewünschten
Randbereichen bzw: Ecken oder Knickstellen auffächern kann.
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Solche Maßnahmen zur Verhinderung einer Auffächerung
der Isolierfolie im Mittenbereich können in einem oder mehreren
Klebestreifen auf einer oder beiden Seiten der Isolierfolie oder
in einer Verklebung der sich überlappenden
Bereiche der Isolierfolie wenigstens im Mittenbereich, wie in den
vorteilhaften Ausgestaltungen der Ansprüche 6 und 7 angegeben ist,
bestehen, Auch eine thermische Behandlung, z.B. ein Verschweißen, kann
dafür vorgesehen
sein. Es sind jedoch grundsätzlich
auch andere und weitere Maßnahmen
denkbar. Grundsätzlich
können
solche Mittel zur Verhinderung der Auffächerung überall an der Isolierfolie
aufgebracht werden, wo eben eine Auffächerung nicht gewünscht ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Isolierfolie
besteht diesbezüglich darin,
dass solche Maßnahmen
vor Verwendung der Isolierfolie, also bereits bei deren Herstellung,
an der Isoliertfolie angebracht werden können und dass kein weiterer
Verarbeitungsschritt bei Benutzung der Isolierfolie erforderlich
ist.
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Die erfindungsgemäße Isolierfolie kann entweder
in eine Universalgröße hergestellt
und dann auf die entsprechende Verwendung bei einer Vorrichtung
mit zwei zu isolierenden Gegenständen
zugeschnitten werden, oder es können
verschieden breite Isolierfolien hergestellt und angeboten werden.
Bevorzugt weist die Isolierfolie, wie in der Ausgestaltung der Vorrichtung
gemäß Anspruch
9 vorgesehen ist, eine Breite auf, die über wenigstens einen Knickbereich
eines der Gegenstände
geringfügig
hinaus reicht, wobei sich die Breite der Isolierfolie bzw. die Größe des über den
Knickbereich hinausstehenden Bereiches nach der Länge der
einzuhaltenden Luftund Kriechstrecken richtet.
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Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Isolierfolie
bei einer Vorrichtung eingesetzt, bei der wenigstens einer der zu
isolierenden Gegenstände
eine Draht- oder Folienwicklung ist, die beispielsweise gegenüber einem
elektrisch leitenden Wickelkörper
zu isolieren ist. Auch dort besteht das Problem der Einhaltung von
Luft- und Kriechstrecken in Ecken, Knick- oder Randbereichen. Besonders
vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Isolierfolie bei einem Transformator
mit einem Einkammer- oder Zweikammer-Spulenkörper oder einer Spule eingesetzt
werden. Grundsätzlich
ist die erfindungsgemäße Isolierfolie
jedoch überall
da einsetzbar, wo zwei Gegenstände,
die wenigstens zeitweise ein unterschiedliches Spannungspotenzial
aufweisen, elektrisch voneinander zu isolieren sind und wo Luft-
und Kriechstrecken einzuhalten sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
bekannte gefiederte Isolierfolie,
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2 einen
Spulenkörper
mit eingebauter Isolierfolie gemäß 1,
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3 eine
erfindungsgemäß Isolierfolie,
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4 eine
erfindungsgemäße Isolierfolie
in Seitenansicht,
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5 eine
erfindungsgemäße Isolierfolie
mit zwei Klebestreifen zur Verhinderung einer Auffächerung,
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6 einen
Spulenkörper
eines Transformators,
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7 den
Spulenkörper
gemäß 6 mit einer ersten Drahtwicklung,
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8 den
Spulenkörper
gemäß 7 mit über der ersten Wicklung angebrachter
Isolierfolie und
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9 eine
Detailansicht des Randbereiches des Spulenkörpers mit eingebrachter Isolierfolie
gemäß 8
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1 zeigt
eine Ausgestaltung einer bekannten Isolierfolie 1. Diese
weist in den Randbereichen zwei Einkerbungen bzw. Einschnitte 3 auf,
die je nach Anwendung unterschiedlich tief in die Mitte der Isolierfolie
hineinreichen können.
Außerdem
können die
Einschnitte 3 auch nur an einer Seite 2 der Isolierfolie 1 vorgesehen
sein.
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Eine Anwendung der gefiederten Isolierfolie 1 bei
einem Transformator ist in 2 gezeigt.
Die Isolierfolie 1 dient dabei zur Isolierung einer ersten Transformatorwicklung 5,
die auf einem Spulenkörper 4 im
gezeigten Beispiel bereits aufgewickelt ist. Bevor eine zweite Transformatorwicklung
(nicht gezeigt) darüber
auf dem Spulenkörper 4 aufgewickelt wird,
wird die Isolierfolie 1 über die erste Wicklung flächig und
die Wicklung 5 vollständig überdeckend
aufgebracht. Die Isolierfolie 1 ist dabei bewusst breiter als
der Abstand der beiden Seitenwände 9 des
Spulenkörpers 4,
so dass sich die eingeschlitzten Randbereiche 2 der Isolierfolie 1 ein
wenig an den Seitenwänden 9 des
Spulenkörpers 4 nach
oben umbiegen. Die Schlitze 3 haben dabei jedoch den Vorteil,
dass in Knickbereichen 6 oder Ecken 7 die Isolierfolie 1 eng
an die erste Transformatorwicklung 5 angelegt werden kann,
da sich beispielsweise an der Ecke 7 die Schlitze 3 auseinanderziehen.
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Dies hat jedoch gleichzeitig den
Nachteil, dass dadurch die Luft- und Kriechstrecken zwischen der
ersten Transformatorwicklung 5 und der zweiten oberhalb
der Isolierfolie 1 einzubringenden Transformatorwicklung
verkürzt
werden, da theoretisch Ströme
zwischen den Schlitzen 3 hindurchfließen könnten. Die Luft- und Kriechstrecke
führt also
nicht mehr von der ersten Transformatorwicklung 5 bis zum äußersten Rand
der Isolierfolie 1 und dann auf der Oberseite der Isolierfolie 1 vom äußersten
Rand zurück
bis zur zweiten Transformatorwicklung, sondern führt durch die Schlitze hindurch.
Um derartige Ströme
zu verhindern und die Einhaltung der vorgegebenen Luft- und Kriechstrecken
zu gewährleisten,
ist es bei Verwendung einer solchen Isolierfolie erforderlich, nach
Einbringung der Isolierfolie 1 die Randbereiche 2,
insbesondere die Schlitze 3, durch eine zusätzliche
Maßnahme,
beispielsweise durch Aufbringen eines Klebestreifens 8 über die
Randbereiche, vollständig
abzudecken. Dies ist ein sehr sorgfältig durchzuführender
Verfahrensschritt, der manuell erfolgen muss und deshalb aufwendig
und teuer ist.
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Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen gefalteten
Isolierfoliefolie 10 ist in 3 gezeigt.
Eine Seitenansicht, der erfindungsgemäßen gefalteten Isolierfolie 10 ist
in 4 gezeigt. Die Isolierfolie 10 weist
dabei eine zickzackförmige
Faltung auf, die in dem gezeigten Beispiel derart ausgestaltet ist,
dass die Isolierfolie überall
drei Lagen übereinander
aufweist, wobei die Faltung in regelmäßigen Abständen aufgeführt ist.
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Damit die Isolierfolie 10 bei
der Benutzung nicht wieder auffächern
kann, sind vorzugsweise wenigstens auf einer Seite der Isolierfolie 10 ein,
oder wie in 5 gezeigt,
zwei Klebestreifen 11 im Mittenbereich 12 der
Isolierfolie 10 aufgebracht, um dort die Faltung zu fixieren.
Die Randbereiche 13 der Isolierfolie 10 sind dagegen
nicht mit Klebestreifen abgeklebt, so dass dort eine Auffächerung
bis zu einem gewissen Grad möglich
ist.
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6 zeigt
einen Spulenkörper 14,
der wie der in 2 gezeigte
Spulenkörper 4 ausgestaltet
ist zur Aufnahme zweier Wicklungen eines Einkammer-Transformators.
Der Spulenkörper 14 weist
zwei Seitenwände 15 auf,
die mittels eines würfelförmigen Mittenstücks 16 verbunden
sind, über
das die Wicklungen aufgebracht werden. Kritische Stellen für die Isolation
der beiden Transformatorwicklungen gegeneinander sind die Ecken
und Knickstellen 17, 18, an denen besonders auf
die Einhaltung der vorgegebenen Luft- und Kriechstrecken zu achten
ist.
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In den Spulenkörper 14 wird zunächst über das
Mittenstück 16 eine
erste Transformatorwicklung 19 aufgewickelt, deren Anschlussstücke 20 nach
außen
geführt
sind, wie in 7 gezeigt
ist. Bevor die zweite Transformatorwicklung einge bracht werden kann,
wird, wie in 8 gezeigt
ist, die erfindungsgemäße Isolierfolie 10 flächig oberhalb
der ersten Transformatorwicklung 19 mittig eingelegt. Da
die Isolierfolie 10 breiter ist als der Abstand zwischen den
beiden Seitenwänden 15 des
Spulenkörpers 14 – die Breite
der Isolierfolie 10 wird bevorzugt derart gewählt, dass
sie den Abstand der beiden Seitenwände 15 zzgl. mindestens
der geforderten Kriechstrecke entspricht – klappen die Ränder 13 der
Isolierfolie 10 an den Seitenwänden 15 nach oben.
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Wäre
die Isolierfolie 10 ohne die erfindungsgemäße Faltung
und auch ohne Schlitze am Rand ausgeführt, würde sie bei gleicher Breite
in den Ecken und Knickbereichen einknicken oder umklappen. An diesen
kritischen Stellen würden
somit die geforderten Luft- und Kriechstrecken ohne zusätzlichen
Isolieraufwand nicht eingehalten werden. Bei der erfindungsgemäß gefalteten
Isolierfolie 10 dagegen fächert sich diese in den Ecken
und Knickbereichen auseinander, wie in einer Vergrößerung in 9 gezeigt ist. Da aber,
anders als bei der in 1 und 2 gezeigten Isolierfolie,
die erfindungsgemäße Isolierfolie 10 an
den Rändern 10 keine
Einkerbungen oder Schlitze aufweist, werden trotz dieser Auffächerung
auch an diesen Stellen die geforderten Luft- und Kriechstrecken
eingehalten. Es ist also kein zusätzlicher Aufwand mehr erforderlich,
wie beispielsweise das manuelle Aufkleben von Klebestreifen über die
Randbereiche, sondern nach Einlegen der erfindungsgemäßen Isolierfolie 10,
was auch maschinell erfolgen kann, kann unmittelbar die zweite Transformatorwicklung
eingebracht werden.
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Die erfindungsgemäße Isolierfolie gewährleistet
also bei einfacher Handhabung die Einhaltung vorgegebener Luft-
und Kriechstrecken auch in kritischen Bereichen. Grundsätzlich ist
die erfindungsgemäße Isolierfolie
nicht nur, wie bei dem gezeigten Beispiel, bei Einkammer-Transformatoren
zur Isolation der beiden Transformatorwicklungen voneinander einsetzbar,
sondern überall
dort, wo ein erster Gegenstand, z.B. eine Drahtwicklung, gegenüber einem zweiten
Gegenstand, z.B. einem Wickelkörper,
elektrisch isoliert werden soll. Dies ist beispielsweise bei Zweikammer-Transformatoren,
Spulen oder Elektromotoren der Fall. Außerdem muss die erfindungsgemäße Isolierfolie
nicht zwingend die gezeigte zickzackförmige Faltung aufweisen.