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Title:
ELECTRICALLY INSULATED ELECTRIC CONDUCTOR STRIP, IN PARTICULAR FOR ELECTRIC MOTORS AND TRANSFORMERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/184823
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electrically insulating electric conductor strip (1), in particular for electric motors and transformers, having a strip-like electric conductor (2) which has a upper cover surface (2a) and a lower cover surface (2b), two side edge surfaces (2c) and, at the ends, a respective front edge surface, and having electric insulation (3) which is arranged on at least one cover surface of the strip (2a, 2b). The insulation (3) comprises a varnish layer (3a) and an adhesive tape (3b), which is stuck to the lower cover surface (2b) and/or the upper cover surface (2a) of the strip-like electric conductor (2), and specifically directly adjoins a side edge surface (2c), in each case in one region (4).

Inventors:
WALDER MARCUS (DE)
ZIEGLER STEFAN (DE)
WANDELT VOLKER (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/056831
Publication Date:
October 11, 2018
Filing Date:
March 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ALANOD GMBH & CO KG (DE)
ALCOTEC ALUMINIUM COIL TECH GMBH (DE)
International Classes:
H01F41/02; H01B7/00; H01F27/25
Foreign References:
US5281488A1994-01-25
FR2474397A11981-07-31
DE102014119720A12016-06-30
DE1765866A11971-10-28
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
ZAPF, Christoph (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Elektroisoliertes elektrisches Leitungsband (1 ), insbesondere für

Elektromotoren und Transformatoren, mit einem bandförmigen elektrischen Leiter (2), der eine obere Deckfläche (2a) und eine untere Deckfläche (2b), zwei Seitenkantenflächen (2c) und endseitig jeweils eine Stirnkantenfläche aufweist, und mit einer elektrischen Isolierung (3), die auf mindestens einer Deckfläche des Bandes (2a, 2b) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung (3) eine Lackschicht (3a) umfasst sowie ein Klebeband (3b), das auf die untere Deckfläche (2b) und/oder die obere Deckfläche (2a) des bandförmigen elektrischen Leiters (2) geklebt ist, und zwar mindestens jeweils in einem Bereich (4), der unmittelbar an eine Seitenkantenfläche (2c) angrenzt.

2. Leitungsband (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband (3b) jeweils C-förmig, ausgehend von den Deckflächen (2a, 2b), um eine Seitenkantenfläche (2c) geklebt ist.

3. Leitungsband (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband (3b) einen Überstand (5) gegenüber der Seitenkantenfläche (2c) des bandförmigen elektrischen Leiters (2) aufweist, der bevorzugt eine Länge (L) im Bereich 0 cm < Ü < 5 cm aufweist.

4. Leitungsband (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ,

dadurch gekennzeichnet, dass der bandförmige elektrische Leiter (2) aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung besteht und bevorzugt eine Dicke (D) im Bereich von 0,1 mm bis 1 ,5 mm aufweist.

5. Leitungsband (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (3a) über oder unter dem Klebeband (3b) liegt.

6. Leitungsband (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (3a) eine Dicke (DL) im Bereich von 5 μιη bis 50 μιτι aufweist.

7. Leitungsband (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband (3b) eine Dicke (DK) im Bereich von 3 m bis 20 μιη aufweist, wobei diese Dicke (DK) vorzugsweise mindestens halb so groß ist wie die Dicke (DL) der Lackschicht (3a) in dem Bereich, wo sich das Klebeband (3b) nicht befindet.

8. Leitungsband (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschicht (3a) aus einem Lack auf der Basis organischer Polymere, wie aus einem Acryl-, Epoxy-, Polyester-, Polyamid- oder Fluorpolymerlack, oder auf der Basis von Sol-GelZusammen- setzungen gebildet ist, insbesondere aus einem Drahtlack, wie einem THEIC- modifizierten Polyesterimid.

9. Leitungsband (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (4) des Klebebandes (3b), der unmittelbar an eine Seitenkantenfläche (2c) des bandförmigen elektrischen Leiters (2) angrenzt, eine Breite (B) im Bereich von 0,2 cm bis 4,5 cm, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1 ,5 cm, aufweist.

Description:
„Elektroisoliertes elektrisches Leitungsband, insbesondere für Elektromotoren und Transformatoren"

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektroisoliertes elektrisches Leitungsband, insbesondere für Elektromotoren und Transformatoren, mit einem bandförmigen elektrischen Leiter, der eine obere Deckfläche und eine untere Deckfläche, zwei Seitenkantenflächen und endseitig jeweils eine Stirnkantenfläche aufweist, und mit einer elektrischen Isolierung, die auf mindestens einer Deckfläche des Bandes angeordnet ist.

Derartige elektrische Leitungsbänder werden beispielsweise als Elektroblech oder Elektroband bezeichnet und zur Herstellung von magnetischen Kreisen für elektrische Maschinen, also von Kernen für Dynamos, Elektromotoren,

Transformatoren, Relais, Schaltschützen, Drosselspulen, Zündspulen, Stromzähler und steuerbare Ablenkmagneten eingesetzt. Üblich sind dabei insbesondere kaltgewalzte Bänder und Bleche aus Eisen-Silizium-Legierungen. Da unter dem Einfluss veränderlicher Magnetfelder in einem Spulenkern aus Vollmaterial

Wirbelströme entstehen, wodurch der Kern heiß werden kann, werden die Kerne ausschließlich als lameliierte und isolierte Bleche in Paketen oder als gewickelte Schnittbandkerne ausgeführt.

Um eine Isolation zwischen zwei übereinander liegenden Leiterband-Lagen zu erreichen, werden heute in Metallbandspulen beispielsweise Kunststofflagen als Isolierung eingewickelt. Dazu werden oft Polyimid-Folien verwendet, die beispielsweise von der Fa. DuPont unter dem Namen Kapton® vertrieben werden.

Um den Aufwand bei der Herstellung einer Metallbandspule zu verringern, bestünde eine Alternative zur Legung von Folien zwischen die Bänder darin, das Band einseitig oder beidseitig mit einem Elektroisolierlack zu lackieren, wie dies bekanntermaßen mit Leitern realisiert wird, die einen runden Querschnitt aufweisen. Hierzu sind Drahtlacke bekannt, bei denen es sich um Isolierlacke auf Kunstharzbasis handelt, die als möglichst dünne, homogene, elektrisch isolierende Filme auf Kupferoder Aluminiumdrähte aufgebracht werden können. Dabei unterscheidet man verschiedene Gruppen von Drahtlacken, wie THEIC-modifizierten Polyesterimide, Polyamiden und Epoxiden, lötbaren Drahtlacke aus Polyurethan und Kleblacken, wie z. B. aus PVB (Polyvinylbutyral) und Polyamid.

Bei der Lackierung eines elektrischen Leiterbandes mit rechteckigem Querschnitt, das geometrisch als quaderförmig beschrieben werden kann und damit eine obere und untere Deckfläche, zwei Seitenkantenflächen und endseitig jeweils eine

Stirnkantenfläche aufweist, bleiben aber insbesondere die beiden

Seitenkantenflächen dann regelmäßig unzureichend oder gar nicht lackiert. Dies liegt daran, dass sich vor der eigentlichen - z. B. durch ein so genanntes

Einbrennen erfolgenden - Polymerisation des Drahtlacks aufgrund der

Oberflächenspannungen ein Meniskus bildet, wodurch sich dann während der Lackaushärtung an der jeweiligen Ober- und Unterkante der Seitenkantenflächen, wo diese jeweils an die Deckflächen grenzen, die Lackschicht auf ein Minimum verjüngt oder gar Defekte bildet. Hier ist die elektrische Isolationswirkung in der Folge dann unzureichend. Es kann zu Stromüberschlägen zwischen den Lagen und/oder zumindest zur Ausbildung von Kriechströmen kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektroisoliertes elektrisches Leitungsband der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das mit verringertem Aufwand, insbesondere unter Einsatz eines Lacks für die Isolierung, herstellbar ist, jedoch eine hohe elektrische Isolationswirkung aufweist.

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Isolierung eine Lackschicht umfasst sowie ein Folienklebeband, das auf die untere Deckfläche und/oder die obere Deckfläche des bandförmigen elektrischen Leiters geklebt ist, und zwar mindestens jeweils in einem Bereich, der unmittelbar an eine

Seitenkantenfläche angrenzt.

Die Bandkante wird insbesondere vor (bzw. alternativ nach) der Lackierung mit einem temperaturstabilen Klebeband (z.B. aus Polyimid) kaschiert. So kann - im Vergleich mit dem Stand der Technik - eine große Fläche der teuren Kunststofflage durch Lack ersetzt werden, ohne dass die Elektroisolationswirkung an der

Bandkante beeinträchtigt wird.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung enthalten.

Anhand eines durch die beiliegende Zeichnung veranschaulichten

Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 in schematisierter Darstellung ein erfindungsgemäßes Leitungsband. Die Figuren 2 bis 7 zeigen Varianten des erfindungsgemäßen Leitungsbandes.

Zu der anschließenden Beschreibung wird ausdrücklich betont, dass die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel und dabei auch nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist. Vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal des Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit anderen Teilmerkmalen eine erfinderische Bedeutung haben. In den Figuren 2 bis 7 sind gleiche Teile des Leitungsbandes mit denselben

Bezugsziffern gekennzeichnet. Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Leitungsband 1 umfasst einen bandförmigen elektrischen Leiter 2, der eine obere Deckfläche 2a und eine untere Deckfläche 2b, zwei Seitenkantenflächen 2c und endseitig jeweils eine nicht dargestellte Stirnkantenfläche aufweist. Des Weiteren umfasst das

erfindungsgemäße Leitungsband 1 eine elektrischen Isolierung 3, die auf

mindestens einer Seite des Bandes 1 - in der dargestellten Ausführung auf sowohl auf die untere Deckfläche 2b als auch auf die obere Deckfläche 2a - aufgebracht ist.

Die Isolierung umfasst eine Lackschicht 3a sowie ein Klebeband 3b, insbesondere ein Folienklebeband, welches aus Kunststoff besteht und das auf die untere

Deckfläche 2b und/oder die obere Deckfläche 2a des bandförmigen elektrischen Leiters 2 geklebt ist, und zwar mindestens jeweils in einem Bereich 4, der unmittelbar an eine Seitenkantenfläche 2c angrenzt.

Das Klebeband 3b weist einen Überstand 5 gegenüber der Seitenkantenfläche 2c des bandförmigen elektrischen Leiters 1 auf, wodurch Kriechströme unterbunden werden können. Der Überstand 5 kann bevorzugt eine Länge L im Bereich 0 cm < L < 5 cm aufweisen.

Der bandförmige elektrische Leiter 2 kann insbesondere aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung bestehen und bevorzugt eine Dicke D im Bereich von 0,1 mm bis 1 ,5 mm aufweisen.

Der Lack der Lackschicht 3a, welcher durch Eintauchen, wie durch eine

Elektrotauchlackierung, durch Aufpinseln, Aufwalzen, Schleudern, Spritzen, insbesondere in einem Banddurchlaufverfahren, aufgebracht werden kann und dann ausgehärtet wird, bewirkt, dass zumindest die untere Deckfläche 2b und/oder die obere Deckfläche 2a hinreichend elektrisch isoliert sind. Die Lackschicht 3a kann dabei aus einem Lack auf der Basis organischer Polymere, wie aus einem Acryl-, Epoxy-, Polyester-, Polyamid- oder Fluorpolymerlack, oder auf der Basis von Sol-Gel-Zusammensetzungen gebildet sein, insbesondere aus einem Drahtlack, wie einem TH E IC-mod ifizierten Polyesterimid. Sie kann bevorzugt eine Dicke DL im Bereich von 5 μητι bis 50 pm aufweisen. Wie dargestellt, kann im

Bereich des Klebebandes 3b diese Dicke DL auch kleiner sein, insbesondere, damit eine ebene Oberfläche 0 der Isolierung 3 entsteht.

Das Klebeband 3b kann bevorzugt eine Dicke DK im Bereich von 3 pm bis 20 pm aufweisen, wobei diese Dicke DK vorzugsweise mindestens halb so groß sein kann wie die Dicke DL der Lackschicht 3a in dem Bereich, wo sich kein Klebeband 3b befindet.

Der Bereich 4, der unmittelbar an die Seitenkantenfläche 2c des bandförmigen elektrischen Leiters 2 angrenzt, kann eine Breite B im Bereich von 0,2 cm bis 4,5 cm, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1 ,5 cm, aufweisen.

In den Fig. 2 bis 7 sind weitere Ausführungsformen dargestellt.

In Fig. 2 sind die beiden Überstände 5 der beidseitig aufgebrachten Klebebänder 3a, 3b miteinander verklebt.

In Fig. 3 ist das Klebeband 3b nur einseitig mit dem Überstand 5 aufgebracht, und die Lackschicht 3a läuft auf dem Klebeband 3b meniskusartig aus und endet vor dem Überstand 5. Hierbei ist die untere Deckfläche 2b und die jeweils angrenzende Seitenkantenfläche 2c mit der Lackschicht 3a versehen, wobei die Lackschicht 3a am Übergang zur Seitenkantenfläche 2c und auf dieser eine derartige Dicke DL haben kann, die für sich betrachtet nicht für die geforderte elektrische Isolierung ausreichend ist. In Fig. 4 ist eine Alternative zu Fig. 3 dargestellt, bei der die Deckfläche 2b und die Seitenkantenfläche 2c jeweils keine elektrische Isolierung und insbesondere keine Lackschicht 3a aufweist.

In Fig. 5 ist eine Variante dargestellt, bei der das Klebeband 3b C-förmig ausgehend von den beiden Deckflächen 2a, 2b um die Seitenkantenfläche 2c herum mit einem Deckabschnitt 3c geklebt ist. Auch bei dieser Ausführung endet die Lackschicht 3a meniskusartig auf dem Klebeband 3a vor Beginn des Deckabschnitts 3c.

In Fig. 6 ist eine Alternative zu Fig. 3 dargestellt. Hierbei ist die Lackschicht 3a nur einseitig auf der oberen Deckfläche 2a sowie auf dem Klebeband 3b bis zu Beginn des Deckabschnitts 3c aufgebracht.

Fig. 7 zeigt eine Variante zu Fig. 5. Hier weist der elektrische Leiter 2 im Bereich vor seiner Seitenkantenfläche 2c eine reduzierte Banddicke Di im Vergleich zur

Banddicke D im übrigen Bandbereich auf. Hierbei ist insbesondere die

Banddickenreduzierung im Bereich der Deckflächen 2a, 2b gleich groß und ist kleiner/gleich der Dicke DK des Klebebandes 3b. Die Lackschicht 3a verläuft hierbei durchgehend bis zum Deckabschnitt 3c.

Auch kann der Fachmann weitere technische Merkmale ergänzen, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird. So zeigt das Ausführungsbeispiel nur eine Möglichkeit der Kaschierung mit dem Klebeband 3b. Alternativ kann auch ein

Klebestreifen 3b um die Kantenfläche 2c gelegt werden, oder die Lackschicht 3a könnte sich unter dem Klebeband 3b befinden.

Ferner ist die Erfindung nicht auf im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes EinzeSmerkma! ersetzt werden kann. Insofern sind die Ansprüche lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.

Bezugszeichenliste

1 Leitungsband

2 Leiter

2a Obere Deckfläche

2b Untere Deckfläche

2c Seitenkantenfläche

3 Isolierung

3a Lackschicht

3b Klebeband

3c Deckabschnitt

4 Bereich

5 Überstand

B Breite von 4

D Banddicke

Di Reduzierte Banddicke

DL Dicke von 3a

DK Dicke von 3b

L Länge von 2

O Oberfläche von 3