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Elektromagnetische Spule für Transformatoren, Drosseln u. dgl.
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Spule, die sich fUr Transformatoren, Drosseln u. dgl. verwenden lässt.
Bisher hat man bei derartigen Spulen einen drahtförmigen elektrischen Leiter in mindestens einer Lage mit voneinander isolierten Windungen gewickelt, wobei zusätzlich ein gewöhnlich als Kern innerhalb der Wicklung angeordneter Körper hoher magnetischer Permeabilität vorgesehen war, um den magneti- schen Fluss in der Nähe der Windungen zu konzentrieren. Gemäss der Schweizer Patentschrift Nr. 235361 ist es auch schon bekannt, einen spiralig gewundenen ferromagnetischen Profildraht anzuwenden.
Der Erfindung ist die Aufgabe gestellt, derartige Spulen durch Entfallen des getrennten magnetisierbaren Körpers kompakter, leichter und einfacher zu gestalten, dabei aber gleichzeitig dafür zu sorgen, dass die magnetischen Kraftlinien die Leiterwindungen noch intensiver durchdringen, als dies bei bekannten Anordnungen der Fall ist. Im besonderen soll eine gegenüber Erde symmetrische Erregung einer spiraligen Transformatoren-bzw. Drosselwicklung ermöglicht werden.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss erreicht durch eine elektromagnetische Spule für Transformatoren, Drosseln u. dgl. mit einer oder mehreren Wicklungen, deren jede wenigstens zum Teil aus spiralig gewun- denem ferromagnetischem Profildraht gebildet ist, dessen einzelne Windungen voneinander elektrisch isoliert angeordnet sind, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Erzielung eines angenähert geschlossenen Eisenweges jede Wicklung aus zwei eng nebeneinanderliegenden und durch einen Spalt voneinander getrenntenTeilen gebildet ist, deren Aussenflächen durch ein ferromagnetisches Joch miteinander verbunden sind, wobei die Stromzu-bzw.-abführung am zentralen Wicklungsende jedes Teiles durch einen innerhalb des genannten Spaltes angeordneten Leiter erfolgt.
Im wesentlichen besteht eine solche Spule aus einem magnetisierbaren Band, das beispielsweise zusammen mit einem daran anliegenden Band aus isolierendem Material zur Spirale gewickelt ist. Ist die Leitfähigkeit des Magnetbandes für bestimmte Zwecke zu gering, so kann zusammen mit dem Magnetband als eigentlicher Leiter ein hochleitendes Metallband mit zur Spirale gewickelt sein. Die Isolation zwischen den aneinanderliegenden Windungen kann aber auch auf andere Weise erzielt werden, z. B. durch eine auf der Bandoberfläche mit einem Glühverfahren gebildete Oxydschicht.
Magnetisch permeable Bänder der oben geschilderten Art können aus handelsüblichem magnetischem Bandmaterial, bei einer Dicke von z. B. 0, 02 bis 0,5 mm, hergestellt und zweckmässig so breit geschnitten sein, dass der für den, durchzuleitenden Strom notwendige Leitungsquerschnitt erhalten wird. Passende Werkstoffe sind kornorientierter Siliziumstahl oder Nickel-Eisen-Legierungen (möglicherweise mit zusatz- lichen andern Metallen) mit einem 50-80loigen Gewichtsanteil an Nickel. Verschiedene derartige Bänder können, falls gewünscht, voneinander isoliert übereinandergelegt sein, um induktiv gekoppelte, aber galvanisch getrennte Stromkreise zu bilden. Das Band kann auch an einem oder mehreren Zwischenpunkten seiner Spirale zur Verbindung mit einem Spartransformator-Stromkreis angezapft sein.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigen Fig. l einen Transformator mit zwei Verbundspulen, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen zusammengesetzten Streifen, der zur Verwendung in einer Spule gemäss Fig. l geeignet ist, und Fig. 3 eine Sei-
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tenansicht der Spule.
In Fig. 3 ist eine Spule 320 dargestellt, die aus einem spiralförmig gewickelten, flachen Band 321 besteht, das aus zwei aufeinanderliegenden Schichten 321', 321'"zusammengesetzt ist. Die Schicht 321'besteht aus magnetisch permeablem, elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise aus Eisen oder aus einer eisenhaltigen Legierung, das genügend dick ist, um den von einer geeigneten, nicht gezeichneten Stromquelle kommenden elektrischen Strom durch die Spule über äussere und innere Leitungsenden 323a bzw. 323b möglichst verlustarm hindurchleiten zu können. Die Schicht 321"be- steht aus dielektrischem Material, z. B. Polystyrol. An eine Anzapfstelle der Schicht 321'ist eine wei-
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um die zylindrische Form des Spulenkörpers 320 sicherzustellen.
Die Spule 320 erzeugt ein stetiges oder wechselndes magnetisches Feld, je nach Art des durch sie gehenden Stromes, wobei die Feldrichtung mit der Achse des zylindrischen Körpers zusammenfällt. Wenn ein Wechselstrom an zwei der Leitungen angelegt wird, erhält man einenachoben oder unten abgestufte
Sekundärspannung zwischen einer dieser Leitungen und der dritten Leitung, wobei die Spule als Einspulen- transformator wirkt. Die Anzahl der Anzapfungen und Leitungsenden kann selbstverständlich beliebig ge- wählt werden. Ebenso können auch zwei oder mehr Spiralbänder wie das Band 321 isoliert, überlappt odernebeneinander gelegt vorgesehen sein, um als galvanisch voneinander getrennte Transformatorwick- lungen zu wirken.
In Fig. l sind zwei Spulenkörper 120 und 220 vorgesehen, die jeweils die allgemeine Form besit- zen, wie sie Fig. 3 zeigt. Die Teile 120'und 120" sowie 220'und 220'. jedes Körpers sind je- doch mit ihren inneren Leitungsenden 123a und 223a verbunden, die, wie gezeigt, in entsprechende
Isolierschichten 124,224 aus hochpermeablem Material, z. B. Ferriten, eingehüllt sind. ZweiC-för" mige permeable Kernstück 325', 325"greifen an gegenüberliegenden Stirnflächen der beiden zy- lindrischen Spulenkörper an, um einen geschlossenen Weg für den magnetischen Fluss zu bilden.
Diese Kernstück können an den Spulen mittels eines isolierenden Klebstoffes oder unter Zwischen- lage einer dielektrischen Schicht an den Spulen befestigt sein, um eine galvanische Trennung zwischen all diesen Spulen zu bewirken. Eine Wechselstromquelle 326 ist, wie gezeigt, mit den freien Leitung- enden des Spulenkörpers 120 verbunden, während die entsprechenden Leitungen des Körpers 220 mit einer Last 327 verbunden sind. Die Anordnung laut Fig. 4 kann als Transformator, als Drosselspule mit sättigungsfähigem Kern oder für ähnliche Zwecke verwendet werden.
Fig. 2 zeigt, wie ein Band 321a, das zur Verwendung am Spulenkörper nach Fig. 3 an Stelle eines
Bandes 321 geeignet ist, auch aus einer permeablen Mittelschicht 321a', einer dielektrischen
Aussenschicht 321a', und einer hochleitenden, gegenüberliegenden Aussenschicht 321a'" (z. B. aus Kupfer) für erhöhte Leistung zusammengesetzt sein kann. Es wurde auch gefunden, dass Streifen aus i magnetisierbaren Legierungen nach dem Glühen eine äussere Oberfläche von einer so niedrigen elektri- schen Leitfähigkeit besitzen, dass eine besondere Isolierschicht entlang der magnetischen Schicht in vie- len Fällen überflüssig ist, so dass die Spule dann sogar aus einem einheitlichen Band gewickelt, d. h. ho- mogen sein kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetische Spule für Transformatoren, Drosseln u. dgl. mit einer oder mehreren Wick-
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gewundenem ferromagnetischemzeichnet, dass zur Erzielung eines angenähert geschlossenen Eisenweges jede Wicklung aus zwei eng nebeneinanderliegenden und durch einen Spalt voneinander getrennten Teilen gebildet ist, deren Aussenflächen durch ein ferromagnetisches Joch miteinander verbunden sind, wobei die Stromzu-bzw.-abführung am zentralen Wicklungsende jedes Teiles durch einen innerhalb des genannten Spaltes angeordneten Leiter erfolgt.