Wechselstrom-Transformator
Der Patentanspruch des Hauptpatentes betrifft einen Wechselstrom-Transformator mit einem Magnetkern, der aus mindestens zwei, die Schenkel des Magnetkerns bildenden Blechpaketen besteht, die durch lösbare Laschen miteinander verbunden sind, und eine auf die nutzbare Länge jedes Schenkels aufgeteilte, aus mehreren Einzelspulen aufgebaute Primär- und Sekundärwicklung besitzt.
Eine Teilaufgabe des Hauptpatentes war die bessere Ausnutzung der nutzbaren Eisenlänge, um das Wicklungsgewicht zu reduzieren und durch die sich aus einer geringeren Wicklungskonzentration ergebenden grösseren Kühlflächen eine grössere Dauerbelastbarkeit zu erzielen. Bei der Lösung dieser Aufgabe wurden gemäss dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 auf jedem der vier Schenkel eines im Grundriss O-förmigen, rechtwinkligen Magnetkerns je eine Spule angeordnet. Das Vorsehen von nur einer Spule pro Schenkel besitzt den Vorteil, dass nur wenige Spulentypen auf Lager gehalten werden müssen. Ein Nachteil der gewählten Anordnung liegt jedoch darin, dass beidseitig jeder Spule eine von der Höhe der jeweiligen Nachbarspule abhängige Eisenlänge des Schenkels unbenutzt bleibt.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, bei einem Transformator mit O-förmigem, rechtswinkligem Magnetkerngrundriss, bei dem auf jedem der vier Schenkel je eine Spule angeordnet ist, eine Verbesserung der Ausnutzung der nutzbaren Eisenlänge herbeizuführen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass von den acht Seitenflächen der vier Spulen je vier an den Schenkeln des Magnetkerns und vier an den Mantelflächen benachbarter Spulen anliegen.
Auf beiliegender Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, welche im folgenden näher beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen Transformator mit rechteckigem Magnetkerngrundriss, bei dem der vom Magnetkern umschlossene Wicklungsraum nicht vollständig ausgenutzt ist.
Fig. 2 einen Transformator mit rechteckigem Magnetkerngrundriss und praktisch vollständig ausgenutztem Wicklungsraum,
Fig. 3 einen Transformator mit quadratischem Magnetkerngrundriss und nicht vollständig ausgenutztem Wicklungsraum,
Fig. 4 einen Transformator mit quadratischem Magnetkerngrundriss und praktisch vollständig ausgenutztem Wicklungsraum,
Fig. 5 einen Transformator mit rechteckigem Magnetkerngrundriss, nicht vollständig ausgenutztem Wicklungsraum und spezieller Spulenanordnung und
Fig. 6 einen Transformator mit rechteckigem Magnetkerngrundriss, praktisch vollständig ausgenutztem Wicklungsraum und spezieller Spulenanordnung.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein Magnetkern bezeichnet, der aus zwei L-förmigen, stumpf gegeneinander gestossenen und mittels Laschenpaaren 2, 3 miteinander verbundenen Blechpaketen 1.1, 1.2 besteht. Diese Blechpakete 1.1, 1.2 sind hier gleichschenklig und besitzen genau gleiche Abmessungen.
Die einzelnen Schenkel sind mit 1.11, 1.12, bzw. 1.21, 1.22 bezeichnet und bilden einen O-förmigen, rechtwinkligen Magnetkern 1. Auf dem Schenkel 1.11 sitzt eine Spule 4, auf dem Schenkel 1.12 eine Spule 5, auf dem Schenkel 1.21 eine Spule 6 und auf dem Schenkel 1.22 eine Spule 7. Mit 4.1, 4.2, 5.1, 5.2, 6.1, 6.2, 7.1, 7.2 sind die Stirnflächen und mit 4.3, 5.3, 6.3, 7.3 die Mantelflächen der Spulen 4, 5, 6, 7 bezeichnet.
Die beiden Spulen 4 und 6, sowie die beiden Spulen 5 und 7 besitzen je gleiche Abmessungen. Um die nutzbare Eisenlänge besser auszunützen, sind die Spulen 4, 5, 6, 7 derart angeordnet und ausgelegt, dass jeweils ihre eine Stirnfläche z. B. 4.1 an demjenigen Schenkel z. B. 1.22 anliegt der dem die betreffende Spule z. B. 4 tragenden Schenkel z. B. 1.11 in einem bestimmten Drehsinn z. B. Gegenuhrzeigersinn benachbart ist. Mit der anderen Stirnfläche z. B. 4.2 liegt jede Spule an der Mantelfläche z. B. 5.3 der ihr im gleichen Drehsinn nachfolgenden Spule an.
Mit dieser Spulenanordnung ist an jedem Schenkel bei gegebenen Spulendurchmessern die maximal mögliche Eisenlänge benutzt. Das Wicklungsgewicht und die Wicklungskonzentration kann dadurch reduziert werden. Neben einer grösseren Dauerbelastbarkeit des Transformators wird auch eine Verkleinerung der Streuung erzielt. Der vom Magnetkern 1 umschlossene Wicklungsraum 8 wird bei diesem Ausführungsbeispiel nur teilweise ausgenutzt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2, in welchem mit 1 wie der der im Grundriss rechteckige Magnetkern des Transformators bezeichnet ist, sind vier Spulen 9, 10, 11, 12 vorgesehen, die den vom Magnetkern 1 umschlossenen Wicklungsraum 8 praktisch vollständig ausnutzen. Dabei sind immer zwei benachbarte Spulen z. B. 9, 10 derart dimensioniert, dass die Wicklungshöhe der einen, zusammen mit der Wicklungsbreite der andern praktisch die ganze Länge bzw.
Breite des Wicklungsraumes 8 einnehmen.
Sofern die geforderten Daten des Transformators es erlauben, werden die vier Spulen vorteilhafterweise mit gleichen Aussenabmessungen ausgeführt, wie dies aus Fig. 3 hervorgeht. Mindestens die Spulenkörper können dabei in grösseren Serien hergestellt, und die Lagerhaltung auf eine kleinere Anzahl Typen beschränkt werden. In der Fig. 3 ist mit 13 ein Magnetkern bezeichnet, der für die Bestückung mit den vier gleichen Spulen 14 zweckmässigerweise einen quadratischen Grundriss aufweist. Natürlich können auch bei dieser Anordnung die Spulen derart bemessen sein, dass praktisch der ganze, vom quadratischen Magnetkern 13 umschlossene Wicklungsraum benutzt ist. Eine entsprechende Anordnung ist in der Fig. 4 dargestellt, in welcher der Magnetkern wieder mit 13 und die entsprechenden Spulen mit 15 bezeichnet sind.
In der Fig. 5 ist der Magnetkern wieder mit 1 bezeich- net. Von den vier Spulen 16, 17, 18, 19 besitzen nur die beiden Spulen 17 und 19 je eine an einem Schenkel des Magnetkerns 1 und je eine an der Mantelfläche einer benachbarten Spule anliegende Stirnfläche. Die Spule 16 liegt dagegen mit beiden Stirnflächen an Schenkeln des Magnetkerns und die Spule 18 mit beiden Stirnflächen an Mantelflächen benachbarter Spulen an.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 sind auf dem Magnetkern 1 zwei mit beiden Stirnflächen an Schenkeln des Magnetkerns 1 anliegende Spulen 20 und 22 und zwei mit beiden Stirnflächen an Mantelflächen benachbarter Spulen anliegende Spulen 21 und 23 vorgesehen.
Je nach gewünschten Daten des Transformators wird die eine oder andere der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Anordnungen zur Anwendung gelangen. Im Rahmen der Erfindung sind auch noch andere Ausführungen möglich. Wesentlich ist dabei, dass für die maximale Ausnutzung der nutzbaren Eisenlänge diese Anordnungen so gewählt werden, dass von den acht Seitenflächen der vier Spulen je vier an Schen keln des Magnetkerns und vier an Mantelflächen benachbarter Spulen anliegen.
AC transformer
The claim of the main patent relates to an alternating current transformer with a magnetic core, which consists of at least two laminated cores forming the legs of the magnetic core, which are connected to one another by detachable tabs, and a primary coil made up of several individual coils divided over the usable length of each leg and secondary winding.
A sub-task of the main patent was the better utilization of the usable iron length in order to reduce the winding weight and to achieve a greater permanent load capacity through the larger cooling surfaces resulting from a lower winding concentration. In solving this problem, according to the embodiment of FIG. 1, a coil was arranged on each of the four legs of an O-shaped, right-angled magnet core. Providing only one coil per leg has the advantage that only a few types of coil have to be kept in stock. A disadvantage of the chosen arrangement, however, is that on both sides of each coil an iron length of the leg, which is dependent on the height of the respective neighboring coil, remains unused.
The object of the present invention is to improve the utilization of the useful iron length in a transformer with an O-shaped, right-angled magnetic core outline, in which a coil is arranged on each of the four legs.
According to the invention, this object is achieved in that of the eight side surfaces of the four coils, four each rest on the legs of the magnet core and four on the lateral surfaces of adjacent coils.
The accompanying drawings show exemplary embodiments of the subject matter of the invention, which are described in more detail below. Show it:
1 shows a transformer with a rectangular magnetic core outline, in which the winding space enclosed by the magnetic core is not completely used.
2 shows a transformer with a rectangular magnetic core outline and practically completely used winding space,
3 shows a transformer with a square magnet core outline and a winding space that is not fully used,
4 shows a transformer with a square magnet core outline and practically completely used winding space,
5 shows a transformer with a rectangular magnetic core outline, not completely used winding space and special coil arrangement and
6 shows a transformer with a rectangular magnetic core outline, practically completely used winding space and a special coil arrangement.
In Fig. 1, 1 denotes a magnetic core which consists of two L-shaped, butt butt against each other and connected to one another by means of pairs of tabs 2, 3 sheet metal stacks 1.1, 1.2. These laminated cores 1.1, 1.2 are isosceles here and have exactly the same dimensions.
The individual legs are labeled 1.11, 1.12 or 1.21, 1.22 and form an O-shaped, right-angled magnetic core 1. A coil 4 sits on leg 1.11, a coil 5 on leg 1.12, and a coil 6 on leg 1.21 and a coil 7 on leg 1.22. 4.1, 4.2, 5.1, 5.2, 6.1, 6.2, 7.1, 7.2 denote the end faces and 4.3, 5.3, 6.3, 7.3 denote the outer surfaces of the coils 4, 5, 6, 7.
The two coils 4 and 6 and the two coils 5 and 7 each have the same dimensions. In order to make better use of the usable iron length, the coils 4, 5, 6, 7 are arranged and designed in such a way that their one end face z. B. 4.1 on that leg z. B. 1.22 is applied to the coil in question z. B. 4 supporting legs z. B. 1.11 in a certain direction of rotation z. B. is adjacent counterclockwise. With the other end face z. B. 4.2 each coil is on the outer surface z. B. 5.3 of the following coil in the same direction of rotation.
With this coil arrangement, the maximum possible iron length is used on each leg for given coil diameters. The winding weight and the winding concentration can thereby be reduced. In addition to a greater long-term load capacity of the transformer, a reduction in the spread is also achieved. The winding space 8 enclosed by the magnetic core 1 is only partially used in this exemplary embodiment.
In the exemplary embodiment of FIG. 2, in which 1, like the magnet core of the transformer, which is rectangular in plan, is provided, four coils 9, 10, 11, 12 are provided which practically completely utilize the winding space 8 enclosed by the magnet core 1. There are always two adjacent coils z. B. 9, 10 dimensioned such that the winding height of one, together with the winding width of the other, practically the entire length or
Take up the width of the winding space 8.
If the required data of the transformer allow, the four coils are advantageously designed with the same external dimensions, as can be seen from FIG. At least the bobbins can be produced in larger series, and storage can be limited to a smaller number of types. In FIG. 3, 13 denotes a magnetic core which expediently has a square outline for fitting with the four identical coils 14. Of course, with this arrangement too, the coils can be dimensioned in such a way that practically the entire winding space enclosed by the square magnetic core 13 is used. A corresponding arrangement is shown in FIG. 4, in which the magnetic core is again designated by 13 and the corresponding coils by 15.
In FIG. 5, the magnetic core is again designated by 1. Of the four coils 16, 17, 18, 19, only the two coils 17 and 19 each have one on one leg of the magnet core 1 and one each on the outer surface of an adjacent coil. In contrast, the coil 16 rests with both end faces on the legs of the magnetic core and the coil 18 rests with both end faces on the lateral surfaces of adjacent coils.
In the embodiment of FIG. 6, two coils 20 and 22 with both end faces resting on the legs of the magnet core 1 and two coils 21 and 23 with both end faces resting on the lateral surfaces of adjacent coils are provided on the magnet core 1.
Depending on the desired data of the transformer, one or the other of the arrangements shown in FIGS. 1 to 6 will be used. Other designs are also possible within the scope of the invention. It is essential that, for maximum utilization of the usable iron length, these arrangements are chosen so that four of the eight side surfaces of the four coils each rest on the sides of the magnet core and four on the outer surfaces of adjacent coils.