CH668661A5

CH668661A5 - TRANSFORMER.

Info

Publication number: CH668661A5
Application number: CH47986A
Authority: CH
Inventors: Hans O Habermann
Original assignee: Habermann Hans O Fa
Priority date: 1985-02-14
Filing date: 1986-02-07
Publication date: 1989-01-13
Also published as: DE3505120C1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Gegenstand der Erfindung ist ein Transformator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a transformer according to the preamble of claim 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. As is known, the core of a transformer consists of stacked, insulated transformer sheets in E or U shape and I shape, which are mutually arranged. E-shaped transformer sheets are e.g. for three-phase core transformers, while U-shaped transformer plates e.g. can be used for single-phase core transformers. In this way, two core parts can be formed, which can be plugged together with the windings of the transformer.

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. In operation, transformers generate heat, the amount of which depends on the power of the respective transformer. In this respect, the cooling of transformers is of particular importance because it can increase performance and, consequently, profitability.

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. A transformer (DE-PS 621 987) is known in which the core is made only of mutually nested E-sheets. This creates gaps in the area of the yoke legs. Heat dissipation plates are inserted into the column, which protrude from the core and have such a length that they touch the housing wall, which has been bared at the appropriate points, when the core provided with the coil is inserted into the metallic converter housing. The main purpose of the heat dissipation plates is to dissipate the excess heat from the core to the housing. For this purpose, they are relatively short and angled. Because of the bend, only a limited number of heat dissipation plates can be provided. The heat given off to the ambient air is relatively low. This embodiment is therefore essentially tied to those transformers which are arranged in a metallic housing.

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. A transformer (FR 1 098 664 and US 2 947 957) is also known, the core of which consists of mutually nested E and I sheets. In order to achieve additional air cooling, some of the E and I plates are different from the other E and I plates and have additional cooling surfaces facing outwards. In this way, effective heat dissipation to the ambient air can take place.

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. However, the last-described embodiment has two shortcomings. One deficiency is that due to the different dimensions of the E-, U- and I-shaped blanks, the material utilization of the material from which the transformer sheets are punched out is considerably impaired. The second deficiency is that the insertion of the core parts into the windings is very difficult because the end faces of the transformer sheets are not in one plane and therefore no pressure can be exerted on the end faces of the lower-lying transformer sheets when the core parts are inserted into the windings . When inserting the core parts into the windings, there is therefore a risk that the transformer sheets will slip together.

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. The invention has for its object to design a transformer of the type mentioned in such a way that the surface of the core can be enlarged without additional parts.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 enthaltenen Merkmale gelöst. This object is achieved by the features contained in claim 1.

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. The main advantage of the embodiment according to the invention is that cooling fins are created only by the arrangement of the transformer sheets, which result in improved heat dissipation due to an enlarged surface. There is no need to change the shape or size of the transformer sheets. The configuration according to the invention thus enables the advantages which it can achieve without additional expenditure.

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. In the embodiment according to the invention, the legs of the E- or U-shaped sheets protrude from the core by a length which corresponds to the difference between the length of the legs and the width of the I-shaped sheets. If one assumes normal proportions, then there is a considerable protrusion of the cooling fins thus formed, which is able to dissipate a relatively large amount of heat. In terms of the largest possible surface enlargement, it is advantageous if the configuration according to the invention - with regard to one side of the core - is carried out in at least every second layer of the core. In this way, a desirable distance is created between adjacent cooling fins. Within the scope of the invention it is of course possible to design only individual layers of the core according to the invention. The number of cooling fins can be determined according to the technical data of the respective transformer, such as power, operating temperature and ambient temperature.

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. If each layer of the transformer is mutually designed according to the invention, then all I-shaped sheets are omitted, so that the transformer consists only of E-shaped or U-shaped sheets. However, it is also possible to replace only some of the I-shaped sheets according to the invention.

Die im Anspruch 2 angeführte Bestimmung hat sich bei Versuchen als vorteilhaft erwiesen. The determination cited in claim 2 has proven to be advantageous in tests.

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. The embodiment according to claim 3 is particularly recommended for thin transformer sheets in order to give the cooling fins formed according to the invention a certain stability, which is achieved by shortening the cooling fins.

Die im Anspruch 4 erhaltenen Merkmale ermöglichen einen ungehinderten Auftrieb der erwärmten Umgebungsluft und somit eine wirksame Kühlung. The features obtained in claim 4 enable unhindered buoyancy of the heated ambient air and thus effective cooling.

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. The embodiment according to the invention and the developments according to the invention also have the following advantage in common. Between the legs of the E- or U-shaped sheets, the end faces of the associated legs lie with the side faces of the transformer sheets located below and above in one plane. Therefore, in the embodiment according to the invention, all transformer sheets of the core parts can be uniform, e.g. be pressurized by a punch to insert them into the windings. This prevents the transformer plates from slipping when inserted.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer vereinfachten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt: Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below on the basis of a simplified drawing. It shows:

5 5

10 10th

IS IS

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

668 661 668 661

Fig. 1 einen Transformator bekannter Bauart in prinzipieller und perspektivischer Darstellung; Figure 1 shows a known type of transformer in a basic and perspective view.

Fig. 2 einen Transformator erfindungsgemässer Bauart in prinzipieller, perspektivischer Darstellung; 2 shows a transformer of the type according to the invention in a basic perspective view;

Fig. 3 bis 8 erfindungsgemäss ausgestaltete Transformatoren als weitere Ausführungsbeispiele. 3 to 8 transformers designed according to the invention as further exemplary embodiments.

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. In the known embodiment according to FIG. 1, the core denoted by 1 consists of layered transformer sheets with U-shaped and I-shaped sheet metal parts. In each position, a U-shaped sheet metal part 3 and an I-shaped sheet metal part 4 are arranged next to one another in such a way that the longitudinal side of the I-shaped sheet metal part 4 lies against the end faces of the legs 5 of the U-shaped sheet metal part 3. The sheet metal parts 3, 4 are arranged alternately or rotated by 180 °. This results in toothed interlocking core parts which are inserted into the indicated windings 6 of the transformer, generally designated 7, during assembly.

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. 2, each layer consists of the same U-shaped and I-shaped sheet metal parts 3, 4, however, the I-shaped sheet metal parts 4 are removed in every third layer 2 and replaced by U-shaped sheet metal parts 8, which with their webs 9 rest against the free legs 5 of the U-shaped sheet metal parts 8, and which are identical to the U-shaped sheet metal parts 3. The legs of the U-shaped sheet metal parts 8 project outwards and thus form cooling fins 10 which lead to improved cooling of the transformer according to the invention, generally designated 11.

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. Instead of U-shaped sheet metal parts 3, 8, E-shaped sheet metal parts can also be used. A correspondingly designed transformer is shown in FIGS. 3 and 4 in the front view and in the side view and is designated by 12. The sheet metal parts are arranged in a vertical plane.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. In contrast to the first exemplary embodiment according to 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. 2, in this embodiment, the I-shaped sheet metal parts are replaced in every fourth position by E-shaped sheet metal parts, which are identical to the other E-shaped sheet metal parts. The legs of the E-shaped sheet metal parts, which form the cooling fins 16, ra-5 gen laterally out of the core 17 and are thus one above the other. In this position, good cooling due to natural buoyancy is ensured during operation of the transformer 12. Within the scope of the invention, it is of course also possible to arrange the cooling fins 16 on the top and bottom of the transformer 12.

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. At the lower end of the transformer 12 support feet 18 are fastened on its broad sides, which in a preferred embodiment are formed by angles 19 which can simultaneously serve to fasten the sheet metal parts. The only coil of this 15 transformer 12 is designated 20.

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. 5 and 6, U-shaped and I-shaped sheet metal parts are used as in the first exemplary embodiment according to FIG. 2, but in a two-phase core transformer which is designated by 21.

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. 7 and 8, E-shaped and I-shaped sheet metal parts are used in a three-phase core transformer, which is generally designated by 22.

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. 2, 12 I-shaped sheet metal parts in every 25 third layer 2 are replaced by U-shaped sheet metal parts 8 on each side of the transformer, in the exemplary embodiments according to FIGS. 3 to 8, I-shaped sheet metal parts are in every fourth layer Sheet metal parts replaced by E or U-shaped sheet metal parts. Within the scope of the invention it is possible to determine the relevant layers irregularly or to provide only one side of the transformer with cooling fins 10, 16 according to the invention. It is also possible to occupy every second layer according to the invention, but the I-shaped sheet metal parts in question are then completely eliminated if both sides of the transformer are designed according to the invention.

v v

3 Blätter Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

668 661

1. Transformer or choke with a core for receiving the winding (s) made of alternately stacked E or U plates, in which I plates are placed against the free legs of the E or U plates and in which the better Heat dissipation in at least some layers at least the I-plates are provided with cooling surfaces facing outwards, characterized in that the I-plates with the cooling surfaces facing outwards are replaced by further E- or U-plates (8), the free of which Leg form the cooling surfaces (10).

2. Transformer according to claim 1, characterized in that the further E or U plates (8) are arranged in every fourth layer (2).

2nd

PATENT CLAIMS

3. Transformer according to one of claims 1 to 2, characterized in that the free legs of the further E or U plates (8) are shortened.

4. Transformer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the E or U plates (3, 8) are arranged in upright layers (2) and the free legs (5) are directed approximately horizontally.