CH297560A - Verfahren zur Herstellung eines Gerätes mit Spulen und mit ferromagnetischem Ringkern. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Gerätes mit Spulen und mit ferromagnetischem Ringkern.

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CH297560A
CH297560A CH297560DA CH297560A CH 297560 A CH297560 A CH 297560A CH 297560D A CH297560D A CH 297560DA CH 297560 A CH297560 A CH 297560A
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CH
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sep
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Patent-Verwaltungs-Gm Licentia
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Licentia Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/16Toroidal transformers

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  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)

Description


  Verfahren zur Herstellung eines Gerätes     mit    Spulen und mit     ferromagnetischem        Ringkern.            1@:,        wurde    bereits     vorgeschlagen,        Umspan-          MT    oder     Drosselspulen    mit Ringkernen an       'Stelle    der üblichen rechteckigen Kerne auszu  führen.

   Umspanner dieser Bauweise zeigen  eine Re     ilie    von Vorteilen,     ii.    a. den Vorteil ge  ringer     'Streuung    und geringen     -lagnetisie-          i*ungssti,omes,    wenn der     ferromagnetische          Korn        tu",enlos,    z. B. aus gestanzten     Blechrin-          aufgebaut    wird.

   Die     Wieklung    wird auf       derarti@chisenkerne    ohne Luftspalt durch       c,ine        1;iii'wiekelmaschine    aufgebracht, ein     Ver-          falireii,    welches bei grösseren Stromstärken       iiiiistiindlieh    ist.  



       Naeli    dem Verfahren gemäss der Erfindung       l;;inn    die Herstellung eines Gerätes mit     Spu-          li-ii        und    mit einem     ferromagnetisehen    Ring  kern,     z.    B.

   eines     Unispanners    oder einer     Dros-          Nelspule,        dadurch        verbessert    werden, dass dem       Querschnitt    des     Rüigkernes    angepasste     U-för-          wige    Bügel     naeli        dem    Aufbringen auf den       Kein    mittels geraden     Stücken    unlösbar, z. B.  durch Löten, Sehweissen oder Nieten, mitein  ander verbunden werden.  



  Als     -Material    für den Eisenkern     konimt          Voll    allem eine Eisenlegierung mit einigen Pro  zent     Silizittni    und/oder andern Zusätzen, wie  beispielsweise Kobalt, in Frage. Diese Mate  rialien können so geglüht und gewalzt wer  den,     dass    sie bereits bei kleinen Feldstärken       hohe        Magnetisierungen,    beispielsweise 12 000  bis 1.7 000 Gauss bei etwa, 1     A-V        /em,    aufwei  sen.     Gleielizeitig    wird dabei der Hysteresever-    lost gering, während sich die Wirbelströme  durch Wahl genügend geringer Blechstärke  ebenfalls klein halten lassen.

    



  Im folgenden werden an Hand der Zeich  nung Ausführungsbeispiele der Erfindung er  läutert. Der kreisringförmige Eisenkern 1 ist.  aus zwei     übereinandergesetzten    Bandkernen  zusammengefügt und aus dünnem Band auf  gewickelt. Die Höhe dieses Kernes ist. etwa  doppelt so gross wie die radiale Breite, da sich  bei diesen Abmessungen das geringste Gesamt  gewieht erzielen lässt, Der Eisenkern 1 ist. von       Isolierrohren    2 und 3 und Isolierungen 4 und  5 umgeben. Diese werden zum Beispiel durch       ZTmwickeln        finit    Isolierband gehalten, wobei  das Band gleichzeitig die Fugen an den vier  Ecken des Kernes ausreichend isoliert.

   Auf  den so isolierten Eisenkern werden die innern       Windungsbügel    14 aufgeschoben, welche     U-för-          mig    sind und am äussern Umfang     durch    ge  rade Streifen 6 miteinander     verbinden    wer  den. Diese Streifen können zum Beispiel durch  Punktschweissen mit 14     verbunden    sein. 14  und 6     sind    an den     äussern    Ecken stark abge  rundet. Durch Isolierrohre 7 und 8 und Iso  lierringe 9 und 10 wird die innere Wicklung  gegen die äussere isoliert, welche ihrerseits aus  U-förmigen     Windungsbügeln    11 und geraden  Stücken 12 besteht.

   Die     Wicklung    passt der  art fest auf den Eisenkern, dass keine Halte  konstruktion erforderlich ist; vielmehr kann  man das fertiggewickelte Gerät innen auf ein      Isolierrohr schieben und so einbauen. Auf  diese Weise kann der hochwertige Kern me  ehaniscli entlastet und die     Tragkonstruktion     an der     Wieklring    befestigt werden. Bei diesem  Einbau kann das Potential des Eisenkernes  von Erde verschieden sein. Dies ergibt unter  Umständen eine Verringerung der Isolier  beanspruchung zwischen der innern Wicklung  und dein Eisenkern.

   Man kann auch den Ei  senkern auf das halbe Potential der     innern     Wicklung bringen, indem man ihn mit der  Mitte der     innern        Wicklung    leitend verbindet.    Da der Platz längs des Umfanges, der für  eine     Einzehvindung    zur Verfügung steht, nach  aussen hin mit dem Abstand von der Achse  zunimmt, kann man den     Wieklungsbleehen     ganz oder teilweise keilförmig nach aussen hin  zunehmende Dicke geben. Die Ausnutzung des  Platzes wird am vollkommensten, wenn man  die Dicke der     Wicklungsbleche    einschliesslich  ihrer Isolation proportional mit dem Abstand  von der Achse zunehmen lässt.

   Dabei ist. es  notwendig, dass die Verbindung zwischen 14  und 6 bzw.     zwischen    11 und 12 beispielsweise  durch Stumpfschweissen hergestellt wird. Eine       derartige    Verbindung lässt sich aber auch  durch Hartlöten oder     Schweissen    unter Schutz  as herstellen.         Bemisst    man das     Spulengerät    nach kleinst  möglichem Gewicht, so ergibt sieh bei Leistun  gen in der Grössenordnung von 10     kV    A eine       Windungsspannung    von der Grössenordnung  1 V.

   Die Spannungsbeanspruchung zwischen  den     nebeneinanderliegenden    Windungen ist  so gering, dass man mit kleinster     Isolierungs-          dicke,    beispielsweise einer     Papierbeklebung     oder bei Aluminium mit einer aufgebrachten       Oxydschieht,    welche durch eine Lackierung  verstärkt sein kann, auskommt.     Uni    bei gege  benen Verlusten mit geringstem     Werkstoff-          aufwand    auszukommen, ist es erforderlich, die  Höhe des     W        ieklungsauftrages    innen geringer       zri    wählen als aussen und oben und un  ten in der Zeichnung.

   Dies ist bei Draht  wicklungen nicht möglich, bei der beschrie  benen Wicklung aber ohne weiteres ausführ  bar, wenn man die     Windungsbügel    beispiels-    weise     aus    Blech ausstanzt. Dabei wird     inan    die  Abmessungen des     Eisenkernes    und die Höhe  des     Wicklungsauftrages    so wählen, dass sieh  ein möglichst geringer     Stanzverlust    ergibt,  nämlich,

   man wird die Höhe des Kernes reich  lich doppelt so gross     wählen    wie die gemein  same Höhe von Primär- und     Sekundärwin-          dungsbügel.    Die primären und sekundären       U-förmigen        Windungsbügel    lassen sieh in  einem Arbeitsgang mit einem     '.-,t.anzwerkzeu#1,herstellen,    wobei nur der     durch    die  Isolation 7, 8, 9, 10     auszufüllende    Spalt an       Leitermaterial    abfällt.  



  Die beschriebene     Konstruktion        weist    eine       verhältnismässig    grosse Leiterhöhe senkrecht  zu den.     Streukraftlinien    auf,      -as    Wirbelströme  zur Folge hat. Bei V     erwendun,    von     Aluirii-          nium        lä13t    sieh jedoch dabei auch bei     #Viek-          lungshöhen    in der Grössenordnung von 1.0 bis  20 min diese     Widerstandserhöhung    in     trag-          baren    Grenzen halten.

   Die Vorteile,      -elche    das  beschriebene     Spulengerät        bezüglieli    der Mate  rialausnutzung ergibt, sind so gross,     dass    sieh  die Widerstandserhöhung durch Wirbelströme  in     Kauf    nehmen     lässt.    Beispielsweise lassen  sieh auf diese Weise     Umspanner    bauen,

   welche  bei gleichen     Vollastverlusten    und gleicher     Lei-          stuirg    weniger als das halbe Gewicht der     übli-          ehen        Umspanner    mit rechteckig     gesehaehtelten     Eisenkernen und     Dralitwieklun-    haben. Damit  ein     -Minimum    an     Werkstoffaufwand    erreicht  wird, ist es auch erforderlich, dass die     Wiek-          lungshölie    in einem bestimmten Verhältnis zu  den     Abmessungen    des Eisenkernes steht.

   So  wählt man vorteilhaft eine     gesamte        Wiek-          lung;shöhe,    welche 0,2 bis 0,4 der Breite des       Eisenkernes    ausmacht. Den Durchmesser des  Eisenkernes wählt man zwei- bis viermal grö  sser als die radiale Breite des Eisenkernes,  während, wie schon gesagt. die Höhe des Ei  senkernes etwa doppelt so gross wie die radiale  Breite sein muss.

   Von besonderer Wichtigkeit  zur Erzielung     geringsten    Gewichtes ist es, Ei  senquerschnitt und     Windunszahl    zweckmässig  zu     wählen.    Bei mittleren Leistungen von etwa  5 bis 10<B>kV A</B> ist es vorteilhaft,     Windungs-          spannungen    von 1 V oder darunter     aus7ufüh-          ren.         handelt, es sich um den Bau von mehr  phasigen     Umspannern,    so ist man gezwungen,

         1'ür    jede Phase einen getrennten     Eingumspan-          iier        zii        verwenden.    Trotzdem bleibt auch bei       mehrphasigen    Umspannern das Baugewicht in       vielen    Fällen nur halb so gross wie das     nor-          nialer,    üblicher Umspanner mit einem     mehr-          sclienkligen    Kern.  



  Die Vorteile, die sich durch den     besehrie-          lie#tien    Umspanner erzielen lassen, bestehen       ausser    in der Einsparung von Werkstoff darin,       dass    der     Leerlaufstrom    ausserordentlich gering  ist. Da ausserdem     infolge    des hochwertigen  Eisens die Eisenverluste je     (lewiehtseinheit     klein sind und das     Eisengewieht    an sieh ver  hältnismässig gering ist, so ergeben sieh im       Verhältnis    zum normalen Umspanner sehr ge  ringe     Eisenverluste.    Dies hat zur Folge, dass  der Wirkungsgrad bei Teillast und bei Leer  lauf besonders günstig wird.

   Ist ein bestimm  ter mittlerer Wirkungsgrad vorgeschrieben, so  wirkt sieh dieser wiederum dahin aus, dass       der    Wirkungsgrad bei Vollast und damit das       ssau@Iewicht    weiter     verringert    werden kann.  



  Die beschriebene     Wieklungsanordnung    eig  net sieh     besonders    für solche Fälle, wo grosse       Verhiste    zugelassen sind, wie z. B. in     Verbin-          dbin;    mit     ineehanisehen    Stromrichtern. Da  letztere Geräte nur geringfügige eigene Ver  loste aufweisen, kann man oft im Umspanner       erhöhte    Verluste zulassen.

   Die üblichen U m  spannerkonstruktionen gestatten dies mit       IZiieksielit    auf ihre Erwärmung nicht ohne       weiteres.    Uni die abkühlende Oberfläche zu       vergrössern,    kann man einen Teil der     Win-           < lungen    der äussern Wicklung, z. B. jede zweite  oder dritte, mit, grösserer Breite ausführen, so  dass sie als Kühlfahne     (i.3    in der Zeichnung)  wirkt..  



  Die Ausnutzung des Eisens wird dadurch       hesser,        wenn    der kreisringförmige Kern aus       geWiekeltein,        ferromagnetischem    Band aufge  baut wird, welches eine magnetische Vorzugs  richtung aufweist. Die Geräte können mit so  geringen Abmessungen durchgeführt werden,  dass ihre Betriebstemperatur auch bei norma  len Verlusten verhältnismässig hoch wird. Die  beschriebene Wicklung gestattet es jedoch, be-         triebsmässige    Erwärmungen zuzulassen, welche  weit. über das übliche Mass von beispielsweise  60  C hinausgehen.

   Dabei kann man zur Iso  lation der     Wicklung    vom Eisenkern letzteren  mit wärmefesten Materialien, wie keramischem  Material oder Hartpapier, oder durch     Umwik-          keln    von Glas- oder Asbestband unter gleich  zeitigem Tränken mit wärmebeständigen     Iso-          lierlacken    isolieren. Die Isolation der Windun  gen gegeneinander kann man durch entspre  chende Oberflächenbehandlung, wie Lackie  ren, Emaillieren, Eloxieren usw., erzielen.  Auf diese Weise lässt sich ohne Schwierigkeit  ein Umspanner bauen, welcher betriebsmässig  Temperaturen bis zu 150  C oder darüber ohne  Schaden dauernd erträgt.

   Dies hat zur Folge,  dass man bei grösseren Leistungen in der Lage  ist, noch ohne künstliche Kühlung bzw. nur  mit     Luftkühlung    auszukommen, wo man sonst  die lästige Ölkühlung anwenden müsste.  



  Handelt es sich um einen Umspanner mit  zwei     Wieklungen,    so kann man die     Wieklun-          gen    auf dem Umfang     entweder    in einer Lage  nebeneinander in zwei Abteilungen oder auch  in mehreren     ineinandergeschaehtelten    Abtei  lungen ausführen; man kann jedoch auch die  beiden Wicklungen übereinander anordnen.  Die Isolation der beiden Wicklungen gegen  einander erfolgt in diesem Fall beispielsweise  dadurch, dass man die innere Wicklung aussen  durch Isolierringe und Rohre umkleidet, wobei  man zusätzlich noch eine     Umwickhmg    oder       Tränkung    vorsehen kann.

   Um in den Ecken,  wo die Isolation unter     Umständen-Fugen    und  Spalte aufweist, einen genügenden Kriechweg  zu erhalten, kann man die innern     _V-NTindungs-          bügel    an den äussern Ecken abrunden.

Claims (1)

  1. <B>PATENTANSPRÜCHE:</B> I. Verfahren zur Herstellung eines Gerätes mit Spulen und mit. ferromagnetischem Ring kern, dadurch gekennzeichnet, da.ss dem Quer schnitt des Ringkernes angepasste U-förmige Bügel nach dem Aufbringen auf den Kern mittels geraden Stücken unlösbar miteinander verbunden werden.
    1I. Gerät mit Spulen, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeiehnet, dass der Kern kreisringförmig ist und aus gewiekelteni, ferromagnetisehem Band besteht, welches eine magnetiselie Vor- zugsriehtung aufweist. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> 1.
    Gerät naeli Patentanslmueh 1I, dadureh gekennzeichnet, dass der Kern aus einer Ei- senleäierung besteht, die ausser Eisen einige Prozent Silizium enthält und welehe bei einer Feldstärke von 1 AW/eni eine hlagnetisierung von mindestens 12 000 Gauss aufweist.
    EMI0004.0019 ' <SEP> 2. <SEP> C <SEP> T <SEP> erät <SEP> naeh <SEP> Pateiitaiispiu(!li <SEP> <B>11,</B> <SEP> dadureh <tb> gekennzeielinet, <SEP> dass <SEP> die <SEP> Tragkonstruktion <SEP> an <tb> der <SEP> Wieklun- <SEP> befestigt <SEP> ist. <tb> 3. <SEP> Gerät <SEP> naeh <SEP> Patentansprueh <SEP> II, <SEP> dadureh <SEP> 1s <tb> gekennzeielinet, <SEP> dass <SEP> ein <SEP> Teil <SEP> der <SEP> Windungen <tb> der <SEP> äussern <SEP> Wieklun <SEP> - <SEP> zur <SEP> Erhöhung <SEP> der <SEP> ab kühlenden <SEP> Obei-fläelie <SEP> mit <SEP> -;rösserer <SEP> Breite <SEP> als <tb> die <SEP> übrigen <SEP> Windringen <SEP> ausgeführt <SEP> ist.
CH297560D 1944-01-05 1951-07-31 Verfahren zur Herstellung eines Gerätes mit Spulen und mit ferromagnetischem Ringkern. CH297560A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2463493A1 (fr) * 1979-08-06 1981-02-20 Inst Elektroswarki Patona Transformateur annulaire pour soudage en bout par resistance

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2463493A1 (fr) * 1979-08-06 1981-02-20 Inst Elektroswarki Patona Transformateur annulaire pour soudage en bout par resistance

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