CH668661A5 - Transformator. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Gegenstand der Erfindung ist ein Transformator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Kern eines Transformators besteht bekanntlich aus übereinandergeschichteten, isolierten Transformatorblechen in E- bzw. U-Form und I-Form, die wechselseitig angeordnet sind. E-förmige Transformatorbleche werden z.B. für Drehstrom-Kerntransformatoren, während U-förmige Transformatorbleche z.B. für Einphasen-Kerntransformatoren benutzt werden. Auf diese Weise lassen sich zwei Kernteile bilden, die mit den Wicklungen des Transformators zusammengesteckt werden können.

Im Betrieb erzeugen Transformatoren Wärme, deren Menge von der Leistung des jeweiligen Transformators abhängig ist. Insofern kommt der Kühlung von Transformatoren besondere Bedeutung zu, weil hierdurch die Leistung und folglich auch die Wirtschaftlichkeit vergrössert werden kann.

Bekannt ist ein Transformator (DE-PS 621 987) bei dem der Kern nur aus wechselseitig geschachtelten E-Blechen hergestellt ist. Dadurch entstehen im Bereich der Jochschenkel Spalte. In die Spalte sind Wärmeableitungsbleche eingefügt, die derart aus dem Kern herausragen und eine solche Länge besitzen, dass sie beim Einfügen des mit der Spule versehenen Kerns in das metallische Wandlergehäuse die an den entsprechenden Stellen blank gemachte Gehausewand berühren. Die Wärmeableitungsbleche haben hier also im wesentlichen die Aufgabe, die überschüssige Wärme des Kerns an das Gehäuse abzuleiten. Sie sind dazu relativ kurz und abgewinkelt. Wegen der Abwinkelung kann nur eine begrenzte Anzahl von Wärmeableitungsblechen vorgesehen werden. Die Wärmeabgabe an die Umgebungsluft ist relativ gering. Diese Ausführungsform ist daher im wesentlichen an solche Transformatoren gebunden, die in einem metallischen Gehäuse angeordnet sind.

Bekannt ist auch ein Transformator (FR 1 098 664 und US 2 947 957) dessen Kern aus wechselseitig verschachtelten E- und I-Blechen besteht. Zwecks Erzielung einer zusätzlichen Luftkühlung sind einige der E- und I-Bleche abweichend von den übrigen E- und I-Blechen und mit nach aussen gerichteten zusätzlichen Kühlflächen versehen. Auf diese Weise kann eine wirksame Wärmeableitung an die Umgebungsluft erfolgen.

Der zuletzt beschriebenen Ausführungsform haften jedoch zwei Mängel an. Der eine Mangel besteht darin, dass aufgrund der unterschiedlichen Abmessungen der E- bzw. U- und I-förmigen Zuschnitte die Materialausnutzung des Materials, aus dem die Transformatorbleche ausgestanzt werden, erheblich verschlechtert wird. Der zweite Mangel besteht darin, dass das Einsetzen der Kernteile in die Wicklungen ganz erheblich erschwert ist, weil die Stirnflächen der Transformatörbleche nicht in einer Ebene liegen und deshalb auf die Stirnflächen der tiefer gelegenen Transformatorbleche beim Einsetzen der Kernteile in die Wicklungen kein Druck ausgeübt werden kann. Es besteht beim Einsetzen der Kernteile in die Wicklungen deshalb die Gefahr, dass die Transformatorbleche zueinander verrutschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transformator der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, dass ohne zusätzliche Teile die Oberfläche des Kerns vergrössert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemässen Ausgestaltung besteht darin, dass lediglich durch die Anordnung der Transformatorbleche Kühlrippen geschaffen werden, die aufgrund einer vergrösserten Oberfläche eine verbesserte Wärmeabführung ergeben. Einer Veränderung der Form oder Grösse der Transformatorbleche bedarf es nicht. Die erfindungsgemäs-se Ausgestaltung ermöglicht die durch sie erzielbaren Vorteile somit ohne Mehraufwand.

Bei der erfindungsgemässen Ausgestaltung ragen die Schenkel der E- bzw. U-förmigen Bleche um eine Länge aus dem Kern hervor, die der Differenz zwischen der Länge der Schenkel und der Breite der I-förmigen Bleche entspricht. Wenn man von üblichen Proportionen ausgeht, dann ergibt sich ein beträchtlicher Überstand der so gebildeten Kühlrippen, die eine verhältnismässig grosse Wärmemenge abzuführen imstande ist. Es ist im Sinne einer möglichst grossen Oberflächenvergrösse-rung vorteilhaft, wenn die erfindungsgemässe Ausgestaltung — im Hinblick auf eine Seite des Kerns — in wenigstens jeder zweiten Lage des Kerns ausgeführt ist. Auf diese Weise wird zwischen benachbarten Kühlrippen ein wünschenswerter Abstand geschaffen. Im Rahmen der Erfindung ist es natürlich möglich, nur vereinzelte Lagen des Kerns erfindungsgemäss auszuführen. Die Anzahl der Kühlrippen kann nach den technischen Daten des jeweiligen Transformators wie Leistung, Betriebstemperatur und Umgebungstemperatur festgelegt werden.

Wenn jede Lage des Transformators wechselseitig erfindungsgemäss ausgestaltet wird, dann entfallen alle I-förmigen Bleche, so dass der Transformator nur aus E- bzw. U-förmigen Blechen besteht. Es ist aber auch möglich, nur einige der I-för-migen Bleche erfindungsgemäss zu ersetzen.

Die im Anspruch 2 angeführte Bestimmung hat sich bei Versuchen als vorteilhaft erwiesen.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 empfiehlt sich insbesondere bei dünnen Transformatorblechen, um den erfindungsgemäss gebildeten Kühlrippen eine gewisse Stabilität zu verleihen, die durch die Kürzung der Kühlrippen erreicht wird.

Die im Anspruch 4 erhaltenen Merkmale ermöglichen einen ungehinderten Auftrieb der erwärmten Umgebungsluft und somit eine wirksame Kühlung.

Der erfindungsgemässen Ausgestaltung und den erfindungsgemässen Weiterbildungen ist auch noch folgender Vorteil gemeinsam. Zwischen den Schenkeln der E- bzw. U-förmigen Bleche liegen die Stirnflächen der zugehörigen Schenkel mit den Seitenflächen der jeweils darunter und darüber befindlichen Transformatorbleche in einer Ebene. Deshalb können bei der erfindungsgemässen Ausgestaltung alle Transformatorbleche der Kernteile gleichmässig, z.B. durch einen Stempel, mit Druck beaufschlagt werden, um sie in die Wicklungen einzuschieben. Ein gegenseitiges Verrutschen der Transformatorbleche beim Einschieben ist hierdurch verhindert.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer vereinfachten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

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Fig. 1 einen Transformator bekannter Bauart in prinzipieller und perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 einen Transformator erfindungsgemässer Bauart in prinzipieller, perspektivischer Darstellung;

Fig. 3 bis 8 erfindungsgemäss ausgestaltete Transformatoren als weitere Ausführungsbeispiele.

Bei der bekannten Ausführungsform gemäss Fig. 1 besteht der mit 1 bezeichnete Kern aus geschichteten Transformatorblechen mit U-förmigen und I-förmigen Blechteilen. In jeder Lage ist ein U-förmiges Blechteil 3 und ein I-förmiges Blechteil 4 derart nebeneinander angeordnet, dass das I-förmige Blechteil 4 mit seiner Längsseite an den Stirnseiten der Schenkel 5 des U-förmigen Blechteils 3 anliegt. Die Blech teile 3, 4 sind wechselseitig bzw. um 180° verdreht angeordnet. Es ergeben sich somit zahnförmig ineinandergreifende Kernteile, die bei der Montage in die andeutungsweise dargestellten Wicklungen 6 des allgemein mit 7 bezeichneten Transformators eingeschoben werden.

Bei der erfindungsgemässen Ausgestaltung gemäss Fig. 2 besteht jede Lage aus gleichen U-förmigen und I-förmigen Blechteilen 3, 4, jedoch sind in jeder dritten Lage 2 die I-förmigen Blechteile 4 entfernt und durch U-förmige Blechteile 8 ersetzt, die mit ihren Stegen 9 an den freien Schenkeln 5 der U-förmigen Blechteile 8 anliegen, und die mit den U-förmigen Blechteilen 3 identisch sind. Die U-förmigen Blechteile 8 ragen mit ihren Schenkeln nach aussen und bilden somit Kühlrippen 10, die zu einer verbesserten Kühlung des allgemein mit 11 bezeichneten, erfindungsgemässes Transformators führen.

Anstelle U-förmiger Blechteile 3, 8 können auch E-förmige Blechteile Verwendung finden. Ein entsprechend ausgestalteter Transformator ist in Fig. 3 und 4 in der Vorderansicht und in der Seitenansicht dargestellt und mit 12 bezeichnet. Die Blechteile sind in senkrechter Ebene angeordnet.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig.

2 sind bei diesem Ausführungsbeispiel die I-förmigen Blechteile in jeder vierten Lage durch E-förmige Blechteile ersetzt, die mit den übrigen E-förmigen Blechteilen identisch sind. Die Schenkel der E-förmigen Blechteile, die die Kühlrippen 16 bilden, ra-5 gen seitlich aus dem Kern 17 heraus und stehen somit übereinander. In dieser Position ist im Betrieb des Transformators 12 eine gute Kühlung aufgrund natürlichen Auftriebs gewährleistet. Im Rahmen der Erfindung ist es natürlich auch möglich, die Kühlrippen 16 auf der Ober- und Unterseite des Transfor-lo mators 12 anzuordnen.

Am unteren Ende des Transformators 12 sind auf dessen Breitseiten Stützfüsse 18 befestigt, die in bevorzugter Ausgestaltung durch Winkel 19 gebildet sind, die gleichzeitig der Befestigung der Blechteile dienen können. Die einzige Spule dieses 15 Transformators 12 ist mit 20 bezeichnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 und 6 finden wie beim ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 U-förmige und I-förmige Blechteile Verwendung, jedoch bei einem Zweiphasen-Kerntransformator, der mit 21 bezeichnet ist.

20 Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7 und 8 werden E-förmige und I-förmige Blechteile bei einem Dreiphasen-Kerntransformator verwendet, der allgemein mit 22 bezeichnet ist.

Während beim ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 auf jeder Seite des Transformators 12 I-förmige Blechteile in jeder 25 dritten Lage 2 durch U-förmige Blechteile 8 ersetzt sind, sind bei den Ausführungsbeispielen gemäss Fig. 3 bis 8 in jeder vierten Lage I-förmige Blechteile durch E- bzw. U-förmige Blechteile ersetzt. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die betreffenden Lagen unregelmässig zu bestimmen oder nur eine 30 Seite des Transformators mit erfindungsgemässen Kühlrippen 10, 16 zu versehen. Es ist auch möglich, jede zweite Lage erfindungsgemäss zu besetzen, jedoch entfallen dann die betreffenden I-förmigen Blechteile vollständig, wenn beide Seiten des Transformators erfindungsgemäss ausgebildet sind.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims (4)

668 661

1. Transformator oder Drossel mit einem Kern zur Aufnahme der Wicklung(en) aus in wechselnder Anordnung gestapelten E- oder U-Blechen, bei dem gegen die freien Schenkel der E- oder U-Bleche I-Bleche gesetzt sind und bei dem zur besseren Wärmeabfuhr in mindestens einigen Lagen wenigstens die I-Bleche mit nach aussen gerichteten Kühlflächen versehen sind, -dadurch gekennzeichnet, dass die I-Bleche mit den nach aussen gerichteten Kühlflächen durch weitere E- bzw. U-Bleche (8) ersetzt sind, deren freie Schenkel die Kühlflächen (10) bilden.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren E- oder U-Bleche (8) in jeder vierten Lage (2) angeordnet sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Schenkel der weiteren E-oder U-Bleche (8) gekürzt sind.

4. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die E- oder U-Bleche (3, 8) in sich aufrecht erstreckenden Lagen (2) angeordnet sind und die freien Schenkel (5) etwa horizontal gerichtet sind.