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Luftspaltdrossel
Die Erfindung betrifft eine Luftspaltdrossel, deren magnetischer Kreis abwechselnd aus Blechpaketen und die Luftspalte bestimmenden Einlagen aus magnetisch nicht oder schlecht leitenden Stoffen, insbesondere aus Isoliermaterial besteht.
Bei derartigen, z. B. für die Erdschlusslöschung oder zur Ladestromkompensation verwendeten Drosselspulen werden die Blechpakete miteinander und mit den die Luftspalte bestimmenden Einlagen meist mit Hilfe von Zugschrauben verspannt. Als Einlagen werden bisher harte Stoffe, deren Elastizitätsmodul (E) in der Grössenordnung von 10. bis 105 kp/cn ! liegt, insbesondere Hartpapier verwendet.
Beim Betrieb derartiger Luftspaltdrosseln treten verhältnismässig starke Geräusche auf. Zur Verminderung des Geräuschpegels arbeitet man bisher mit verhältnismässig niedrigen Induktionen und bzw. oder trifft Massnahmen, um die Schallabstrahlung nach aussen zu vermindern. So ist es bekannt, die Luftspaltdrosseln in mit schalldämmenden Auskleidungen versehenen bzw. selbst aus schalldämmendem Material gefertigten Kesseln unterzubringen oder eine elastische Aufhängung für die Drosselspule in ihrem Gehäuse oder Behälter vorzusehen. Eine andere Konstruktion sieht elektromagnetische Umformer zur Umwandlung und Vernichtung der Schwingungsenergie der Drosselspule vor. Alle diese Massnahmen sind verhältnismässig aufwendig und bekämpfen nur die unangenehm empfundenen Wirkungen, nicht aber die Ursachen der Schallabgabe.
Für Sonderzwecke ist es bereits bekannt, statt Isoliereinlagen Sättigungselemente als Einlagen zu verwenden, bei denen Eisenteilchen in Kunststoff fein verteilt sind, aus welchem Material die Einlagen hergestellt werden. Die Eisenteilchen untereinander können hier zwar keine Relativbewegungen ausführen, doch kommt es auch bei Verwendung dieser Sättigungselemente zu den bereits im Zusammenhang mit Hartpapiereinlagen erwähnten, starken Geräuschen.
Als Bindemittel wird im letzteren Fall ein in ausge-
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Konstruktionen Blechpakete und Spalteinlagen voneinander lösbar sind, ist bei einer für Sonderzwecke und kleine Leistungen vorgeschlagenen Drossel der gesamte Kern aus einem massiven Kunststoffblock gebildet, in dem reine Isolierstoffschichten aus Epoxydharz oder Hartpapier mit Harzschichten abwechseln und untrennbar verbunden sind, in denen Eisenpulver fein verteilt ist.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Hauptursache der Schallabgabe bei Drosseln der eingangs genannten Art in Schwingungsbildungen an den Stossstellen der Blechpakete mit den Einlagen zu suchen ist. Die im Luftspalt wirksam werdenden Druckkräfte sind dem Quadrat der Induktion proportional. Verläuft diese praktisch sinusförmig, so ist der zeitliche Verlauf der Druckkräfte gegeben durch die Gleichung
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Die Druckkraft setzt sich somit aus einer der halben maximalen Druckkraft entsprechenden, gleichbleibenden Komponente und einer mit der doppelten Frequenz der angelegten Wechselspannung fluktuierenden, der ersteren überlagerten Komponente, deren Amplitude gleich der halben maximalen Druckkraft ist, zusammen.
Neben einer hier nicht weiter in Betracht gezogenen Magnetostriktion der Bleche verursachen diese mit der doppelten Netzfrequenz pulsierenden Druckkräfte in erster Linie die von Luft-
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spaltdrosseln beim Betrieb abgegebenen Geräusche. Die Einlagen sind, wie erstlimt, aus hartem Material hergestellt und es ist nun auch bei sorgfältiger Fertigung praktisch unmöglich, auf allen Stellen des Gesamtquerschnittes eine satte Auflage der Blechpakete auf den Einlagen zu erzielen. Zufolge der pulsierenden Druckkräfte kommt es in diesem Bereich zu elastischen Deformationen und damit zur örtlichen Ausbildung von die Hauptursache der Geräusche bildenden Schwingungen.
Ausgehend von den Erkenntnissen zeichnet sich eine erfindungsgemässe Luftspaltdrossel der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch aus, dass zumindest die am Blechpaket anliegenden Mantelbereiche der Einlagen aus einem Elastomer mit weichgummi-elastischem Verhalten, z. B. ölbeständigem Weichgummi, bestehen. Je nach Ausführungsart kann man entweder die gesamten Einlagen aus dem Elastomer fertigen oder aber die Einlagen aus einem mit dem Elastomer beschichteten, harten Mittelstück herstellen. In jedem Fall soll naturgemäss auch der elastische Teil der Einlage magnetisch und vorzugsweise auch elektrisch nichtleitend sein.
Durch die erfindungsgemässe Ausführung wird eine satte Auflage der Blechpakete auf die Einlagen, u. zw. im gesamten Querschnittsbereich gewährleistet und überdies eine weiche Bettung der Blechpakete auf den Einlagen erzielt, wodurch Schwingungen weitestgehend unterbunden werden. In der Praxis zeigt sich, dass man durch das Auswechseln der bekannten Einlagen gegen erfindungsgemässe Einlagen eine Reduktion des Geräuschpegel um etwa 10 dB erzielen kann. Umgekehrt ist es bei einem gegebenen, maximalen Geräuschpegel nunmehr möglich, die Induktion wesentlich zu erhöhen und damit eine bedeutende Verbilligung beim Bau dieser Luftspaltdrosseln zu erzielen.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen : Fig. l und 2 jeweils den Unterteil eines Zweischenkelkemes einer Luftspaltdrossel im Schnitt.
Der Kern ist wechselweise aus Blechpaketen 1, 2,3 und Einlagen 4 (Fig. l) und 5 (Fig. 2) aufgebaut. Nach Fig. 1 bestehen die Einlagen 4 zur Gänze aus einem Elastomer mit weichgummi-elastischem Verhalten, z. B. heissölbeständigem Weichgummi, wogegen nach Fig. 2 die Einlagen 5 ein hartes Mittelstück 6 aufweisen, das an den mit den folgenden Blechpaketen in Berührung stehenden Mantelseiten Schichten 7 aus einem Elastomer trägt. Insbesondere die Einlagen 4 können auch in der Weise hergestellt werden, dass man die Blechpakete 1, 2,3 unter Einhaltung der notwendigen Abstände anbringt und die durch die Abstände gegebenen Spalte mitsich nachträglich verfestigenden Massen, z. B. kaltvulkanisierendem Kautschuk ausfüllt.
Die Blechpakete 1, 2,3 werden mit den Einlagen 4 bzw. 5 vorzugsweise mit Hilfe von Zugschrauben verspannt.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann auch bei beliebigen andern Luftspaltdrosseln, z. B. einphasigen Drosseln in Mantelbauart oder dreiphasigen Drosseln mit drei oder fünf Schenkeln Anwendung finden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Luftspaltdrossel, deren magnetischer Kreis abwechselnd aus Blechpaketen und die Luftspalte bestimmenden Einlagen aus magnetisch nicht oder schlecht leitenden Stoffen, insbesondere aus Isolermaterial besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die am Blechpaket (1, 2,3) anliegenden Mantelbereiche (7) der Einlagen (4,5) aus einem Elastomer mit weichgummi-elastischem Verhalten, z. B. ölbeständigem Weichgummi bestehen.