CS269858B1

CS269858B1 - Diagonal coil winding

Info

Publication number: CS269858B1
Application number: CS872364A
Authority: CS
Inventors: Rudolf Ing Christof
Original assignee: Rudolf Ing Christof
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1987-04-02
Publication date: 1990-05-14
Also published as: CS236487A1

Abstract

U diagonálního cívkového vinutí svírají vrstvy /1/ plochých vodičů s podélnou osou cívky úhel oC menSÍ než 90°. První vrstva /1/ plochých vodičů aůie být navinuta buá na zkosený tlačný kruh /4/ na začátku cívky, vytvořený ve tvaru kužele, nebo je tvořena jediný» závite» plochého vodiče navinutý» na klínový prstenec /8/ u prvního tlačného kruhu na začátku cívky. Vstupní část /11/ a výstupní část /12/ vinutí cívky aohou být vytvořeny jako diagonální Vinuti navzájem natočená vůči sohS o 180°, zatía co střední část /10/ vinutí je navinuta jako polohové nebo přesouvané vinutí. Výhodnost diagonálního cívkového vinutí spočívá předevSÍ» ve snížení nesipolohového napětí.In diagonal coil winding, the layers /1/ of flat conductors form an angle of less than 90° with the longitudinal axis of the coil. The first layer /1/ of flat conductors can be wound either on a tapered pressure ring /4/ at the beginning of the coil, formed in the shape of a cone, or it is formed by a single turn of flat conductor wound on a wedge ring /8/ at the first pressure ring at the beginning of the coil. The input part /11/ and the output part /12/ of the coil winding can be formed as diagonal windings rotated 180° relative to each other, while the central part /10/ of the winding is wound as a positional or displacement winding. The advantage of diagonal coil winding lies primarily in the reduction of non-positional voltage.

Description

Vynález se týká diagonálních cívkových vinutí.The invention relates to diagonal coil windings.

Dosud se u vinutí, u kterých * důvodu překročení dovoleného napětí mezi dvěma polohami není možno použít jednoduchého polohového vinutí, používá velmi pracných přesouvaných vinutí. Přesouvané vinutí se skládá s jednotlivých eívsk navinutých z plochých vodičů, které jsou odděleny tuhými izolačními prstenci, zasahujícími do tuhých izolačních opěrných liSt, uspořádaných na válci koatry vodorovně s podélnou osou cívky. Tyto tuhé izolační opěrné lišty vymezují chladicí kanály. Nevýhodnost přesouvaného vinutí spočívá v nutnosti použití izolačních prstenců a jejich sesazení do opěrných liět, což je velmi pracné a nákladné. 'Up to now, for windings where a simple position winding cannot be used due to exceeding the permissible voltage between two positions, very laborious moving windings have been used. The moving winding consists of individual coils wound from flat conductors, which are separated by rigid insulating rings, extending into rigid insulating support strips, arranged on the cylinder horizontally with the longitudinal axis of the coil. These rigid insulating support strips define cooling channels. The disadvantage of the moving winding lies in the necessity of using insulating rings and fitting them into the support strips, which is very laborious and expensive.

Uvedené nevýhody ostraňuje diagonální cívkové vinutí podle vynálezu, jehož pod-, state spočívá v tom, že vrstvy plochých vodičů svírají s podélnou osou cívky úhel menší než 90°.The above disadvantages are eliminated by the diagonal coil winding according to the invention, the essence of which lies in the fact that the layers of flat conductors form an angle of less than 90° with the longitudinal axis of the coil.

Jedno nožné konkrétní provedení diagonálního cívkového vinutí podle vynálezu je provedeno tak, že první vratva plochých vodičů je navinuta na zkosený tlačný kruh na začátku cívky, vytvořený ve tvaru kužele a zakončena tlačným kruhem s vnitřním zkosením ve tvaru kužele.One particular embodiment of the diagonal coil winding according to the invention is made in such a way that the first turn of flat conductors is wound on a tapered pressure ring at the beginning of the coil, formed in the shape of a cone and terminated by a pressure ring with an inner taper in the shape of a cone.

Další konkrétní provedení diagonálního cívkového vinutí může být vytvořena tak, že první vrstva je tvořena jediným závitem plochého vodiče, navinutým na klínový prstenec u prvního tlačného kruhu na začátku cívky, přičemž počet plochých vodičů v každé další vratvě se zvyšuje vždy o jedem vodič až do plného počtu, který se ke konci cívky zmenšuje vždy o jedem vodič, až poslední vrstva je opět tvořena jediným závitem plochého vodiče.Another specific embodiment of the diagonal coil winding can be created so that the first layer is formed by a single turn of flat conductor, wound on a wedge ring at the first pressure ring at the beginning of the coil, with the number of flat conductors in each subsequent turn increasing by one conductor until the full number, which decreases by one conductor towards the end of the coil, until the last layer is again formed by a single turn of flat conductor.

Dalším význakem vynálezu jo, že škozený tlačný kruh na začátku cívky je opatřen osazením. Rovněž i tlačný kruh na konci cívky může být opatřen osazením.Another feature of the invention is that the damaged pressure ring at the beginning of the coil is provided with a shoulder. The pressure ring at the end of the coil can also be provided with a shoulder.

Rozvinutí vynálezu spočívá také v tom, že na jednotlivých vrstvách plochých vodičů js navinut pás z měkkého izolaSního materiálu.The development of the invention also consists in the fact that a strip of soft insulating material is wound on the individual layers of flat conductors.

Posledním význakem vynálezu jo, že vstupní část a výstupní část vinutí cívky je vytvořena jako diagonální vinutí navzájem natočené vůči sobě o 180°, zatímco střední část je nevinuta jako polohové nebo přesouvené vinutí.A final feature of the invention is that the input part and the output part of the coil winding are formed as diagonal windings rotated 180° relative to each other, while the middle part is unwound as a positional or displaced winding.

Výhodnost diagonálního cívkového vinutí podle vynálezu spočívá především ve snížení eezipolohového napětí, které jo možno snadno odizolovat. Další výhodou je podstatné snížení ztráty způsobené rozptylovým polom vodičů. Protože k naplnění cívky je zapotřebí menší počet plochých vodičů, dochází i k menšímu zakrytí chladicích kanálů a tím i k zlepšení přestupu a odvodu tepla.The advantage of the diagonal coil winding according to the invention lies primarily in the reduction of the ezipolohoveho voltage, which can be easily isolated. Another advantage is a significant reduction in the loss caused by the stray field of the conductors. Since a smaller number of flat conductors is required to fill the coil, there is also less coverage of the cooling channels and thus an improvement in heat transfer and dissipation.

Vynález je vysvětlen na příkladech provedení, znázorněných na výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno principiální vytvoření diagonálního cívkového vinutí podle vynálezu, na obr. 2 je znázorněno diagonální cívkové vinutí se'zkoseným tlačným kruhem na obou koncích cívky, na obr. 3a je znázorněno diagonální cívkové vinutí s klínovým prstencem u prvního tlačného kruhu na zaSátku cívky, na obr. 3b je znázorněn v perspektivním pohledu klínový prstenec, na obr, 4 je znázorněno cívkové vinutí, u kterého je vstupní a výstupní část vytvořena jako diagonální vinutí podle vynálezu, zatímco střední část je navinuta jako polohové vinutí, nebo přesouvané vinutí, na obr. 5 je znázorněn plochý vodič v řezu s vyznačením jednotlivých rozměrů pro návrh a výpočet určitého konkrétního diagonálního cívkového vinutí.The invention is explained by means of exemplary embodiments shown in the drawings, where Fig. 1 shows the principle of the diagonal coil winding according to the invention, Fig. 2 shows a diagonal coil winding with a beveled pressure ring at both ends of the coil, Fig. 3a shows a diagonal coil winding with a wedge ring at the first pressure ring at the start of the coil, Fig. 3b shows a wedge ring in perspective view, Fig. 4 shows a coil winding in which the input and output parts are formed as a diagonal winding according to the invention, while the central part is wound as a position winding, or a moving winding, Fig. 5 shows a flat conductor in cross-section with individual dimensions for the design and calculation of a specific diagonal coil winding.

CS 269 858 BlCS 269 858 Bl

Diagonální cívkové vinutí se skládá z vrstev X plochých vodičů, které svírají úhel X menší než 90° s podélnou osou cívky, vis obr. 1. Diagonální cívkové vinutí je navinuto na lištách 2 obdélníkového průřezu* umístěných na válci 13 kostry cívky. Ušty 2 obdélníkového průřezu vyměšují chladicí kanály vinutí. Jednotlivé vrstvy X plochých vodičů mohou se vzájemně isolovat pásem 2 s měkkého izolačního materiálu, kterým se na vnější straně ovine předcházející vrstva χ plochých vodičů.The diagonal coil winding consists of layers X of flat conductors, which form an angle X of less than 90° with the longitudinal axis of the coil, see Fig. 1. The diagonal coil winding is wound on strips 2 of rectangular cross-section* located on the cylinder 13 of the coil frame. The lugs 2 of rectangular cross-section separate the cooling channels of the winding. The individual layers X of flat conductors can be insulated from each other by a strip 2 s of soft insulating material, which is wound on the outside of the preceding layer χ of flat conductors.

Na obr. 2 je znázorněno diagonální cívkové vinutí složené z vrstev χ plochých vodičů, u kterého je první vrstva 1 plochých vodičů navinuta na skosený tlačný kruh £ na začátku cívky, vytvořený ve tvaru kužele.Fig. 2 shows a diagonal coil winding composed of layers χ of flat conductors, in which the first layer 1 of flat conductors is wound on a beveled pressure ring £ at the beginning of the coil, formed in the shape of a cone.

Na první vrstvu χ plochých vodičů se potom navinou další vrstvy. Cívka je zakončena tlačným kruhem 2 ⁸ vnitřnía zkosením ve tvaru kužele o stejném úhlu, jaký svírá zkosený tlačný kruh £ na začátku cívky s její podélnou osou.Further layers are then wound on the first layer χ of flat conductors. The coil is terminated by a push ring 2 ⁸ with an internal taper in the shape of a cone of the same angle as the tapered push ring £ at the beginning of the coil makes with its longitudinal axis.

Zkosený tlačný kruh £ na začátku cívky je opatřen osasením 2 pro zanesení možnosti posunutí první vrstvy X plochých vodičů při stlačování. Jak sačátek 6 vinutí* tak i konec 2 vinutí nohou se nacháset bud vně* nebo uvnitř vinutí. Na obr. 2 je jak sačátek 6 vinutí* tak i konec 7 vinutí uspořádán uvnitř vinutí.The beveled pressure ring £ at the beginning of the coil is provided with a shoulder 2 to accommodate the possibility of displacement of the first layer X of flat conductors during compression. Both the winding start 6* and the winding end 2 of the legs are located either outside* or inside the winding. In Fig. 2, both the winding start 6* and the winding end 7 are arranged inside the winding.

Na obr. 3a je snásoměno diagonální cívkové vinutí složené s vrstev χ plochých vodičů* u kterého je první vrstva X tvořena jediným sávitem plochého vodiče a je navinuta na klínován prstenci 8 upravenén u prvního tlačného kruhu 14 na sačátku cívky. Počet plochých vodičů ve vrstvách X postupně vsrůstá až do plného počtu. Poslední vrstva X plochých vodičů se skládá opět jen s jediného plochého vodiče* přičemž počet plochých vodičů v jednotlivých předchásejících vrstvách se s plného počtu postupně zmenšuje. Klínový prstenec 8 má tvar spirály* jejíž seěikmení pod úhlem <^je dáno rozměry použitého plochého vodiče. Např. pokud je poměř, tloušťky t plochého vodiče k šířce c, tj. t/c ³ 0,5» pak tg X 1 a úhel · 45°, což je úhel sklonu jednotlivých vrstev χ plochých vodičů k podélné ose cívky. Tedy sešlkmení klínového prstence 8 bude mít úhel X a jeho šířka se bude rovnat v místě sačátku vinutí šířce c, plochého vodiče. Klínový prstenec 8 tvaru spirály stoupá postupně o hodnotu tloušťky £ plochého vodiče ve směru kolmice, spuštěné s vrcholu A na stranu o šířce c., až na konci bude mít už klínový prstenec 8 v průřesu tvar trojúhelníku o stranách o velikosti 2a, 2b, 2c, vis obr. 3b. Přitom je sačátek 6 vinutí uvnitř a konec 2 vinutí vně vinutí cívky. Na začátek cívky je nasazen první tlačný kruh 14. na konec cívky je nasazen druhý tlačný kruh 15 a oba jsou opatřeny osazením 16 pro zabránění možnosti posunutí vrstev χ plochých vodičů. Klínový prstenec 8 může být zhotoven v jednom celku s prvním tlačným kruhem 1£ na začátku vinutí* nebo může být zhotoven od něho odděleně.In Fig. 3a, a diagonal coil winding composed of layers χ of flat conductors* is shown, in which the first layer X is formed by a single strand of flat conductor and is wound on a wedge ring 8 arranged at the first pressure ring 14 at the beginning of the coil. The number of flat conductors in the layers X gradually increases until the full number. The last layer X of flat conductors again consists of only a single flat conductor*, while the number of flat conductors in the individual preceding layers gradually decreases from the full number. The wedge ring 8 has the shape of a spiral*, the deflection of which at an angle <^ is given by the dimensions of the flat conductor used. For example, if the ratio of the thickness t of the flat conductor to the width c is, i.e. t/c ³ 0.5» then tg X 1 and the angle · 45°, which is the angle of inclination of the individual layers χ of the flat conductors to the longitudinal axis of the coil. Thus, the slope of the wedge ring 8 will have an angle X and its width will be equal to the width c, of the flat conductor at the beginning of the winding. The wedge ring 8 in the shape of a spiral gradually increases by the value of the thickness £ of the flat conductor in the direction of the perpendicular, lowered from the vertex A to the side of width c., until at the end the wedge ring 8 will have the shape of a triangle in cross section with sides of sizes 2a, 2b, 2c, see Fig. 3b. In this case, the beginning 6 of the winding is inside and the end 2 of the winding is outside the coil winding. A first pressure ring 14 is placed at the beginning of the coil. A second pressure ring 15 is placed at the end of the coil and both are provided with a shoulder 16 to prevent the possibility of displacement of the layers χ of the flat conductors. The wedge ring 8 can be made in one piece with the first pressure ring 1£ at the beginning of the winding* or it can be made separately from it.

Pro zmenšení ztrát vznikajících rozptylovým magnetickým polem lze vinutí symetrlzovat vzhledem ke středu tak* že je vytvořeno se.dvou stejných cívek natočených proti sobě o 180°. Cívka se může také navinout s více paralelních vodičů a propojení obou cívek se provede ve středu tak* že vnější vodiče se propojí s vnitřními symetricky vzhledem ke středu cívky.To reduce losses caused by stray magnetic fields, the winding can be symmetrical about the center so that it is formed by two identical coils turned 180° away from each other. The coil can also be wound with multiple parallel conductors and the two coils are connected in the center so that the outer conductors are connected to the inner conductors symmetrically about the center of the coil.

Na obr. 4 je znázorněno cívkové vinutí* u kterého je vstupní část 11 a výstupní část 12 vinutí vytvořena jako diagonální vinutí podle vynálezu navzájem natočené vůči sobě o 180°* zatímco střední část 10 vinutí je navinuta některým známým způsoben, například jako polohové nebo přesouvané vinutí. Výhody takto symetrizovaných vinutí spočívají v tom, že se zaenší ztráty vznikající rozptylovým polem.Fig. 4 shows a coil winding* in which the input part 11 and the output part 12 of the winding are formed as diagonal windings according to the invention, rotated 180° relative to each other*, while the central part 10 of the winding is wound in some known manner, for example as a positional or displacement winding. The advantages of such symmetrized windings are that the losses arising from the stray field are eliminated.

CS 269 858 BlCS 269 858 Bl

Na obr. 5 je znázorněn v řezu plochý vodič první vrstvy vinutí a jeden vodič druhé vrstvy vinutí a řez klínovým prstencem 8 na jeho počátku b označením jednotlivých rozměrů uvedených prvků. Tyto rosměry jsou potřebné pro výpočet plnéní jednotlivých vrstev vinutí a úhlu jejich sklonu k podélné ose cívky· Z podobnosti trojúhelníků vyplývá, bez podrobnějšího dokazování, že tg ® j||—, kde t = tloušťka plochého vodiče, c šířka plochého vodiče, p vzájemný přesah plochých vodičů sousedních vrstev a, b = velikost ramen trojúhelníku, který je profilem začátku klínového prstence 8, A vrchol uvedeného trojúhelníku, d = velikost ramene trojúhelníku, jehož druhé rameno .Fig. 5 shows a cross-section of a flat conductor of the first layer of the winding and one conductor of the second layer of the winding and a cross-section of the wedge ring 8 at its beginning b with the designation of the individual dimensions of the mentioned elements. These dimensions are needed to calculate the filling of the individual layers of the winding and the angle of their inclination to the longitudinal axis of the coil. From the similarity of the triangles it follows, without further proof, that tg ® j||—, where t = thickness of the flat conductor, c width of the flat conductor, p mutual overlap of the flat conductors of adjacent layers a, b = size of the arms of the triangle, which is the profile of the beginning of the wedge ring 8, A the vertex of the said triangle, d = size of the arm of the triangle, the other arm of which .

je rovno tloušlce t plochého vodiče. 'is equal to the thickness t of the flat conductor. '

Diagonální cívkové vinutí podle vynálezu je využitelné u tlumivek a cívek transformátorů.The diagonal coil winding according to the invention is useful in chokes and transformer coils.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. Diagonal coil winding, characterized in that the layers /1/ of flat conductors form an angle /«^ / of less than 90° with the longitudinal axis of the coil.

2. Diagonal coil winding according to item 1, characterized in that the first layer /1/ of flat conductors is wound on a beveled pressure ring /4/ at the beginning of the coil, formed in the shape of a cone, and terminated by a pressure ring /5/ with an internal bevel in the shape of a cone.

3. Diagonal coil winding according to item 1, characterized in that the first layer /1/ is formed by a single turn of flat conductor wound on a wedge ring /8/ at the first pressure ring /14/ at the beginning of the coil, the number of flat conductors in each subsequent layer increasing by one conductor until the full number, which decreases by one conductor towards the end of the coil, until the last layer /1/ is again formed by a single turn of flat conductor.

4. Diagonal coil winding according to item 2, characterized in that the beveled pressure ring /4/ at the beginning of the coil is provided with a shoulder.

5. Diagonal coil winding according to item 3, characterized in that the first pressure ring /14/ at the beginning of the winding and the second pressure ring /15/ at the end of the coil are provided with a shoulder /16/.

6. Diagonal coil winding according to items 1 to 3, characterized in that a strip /2/ of soft insulating material is wound on the individual layers /1/ of flat conductors.

7. Diagonal coil winding according to items 1 to 6, characterized in that the input part /11/ and the output part /12/ of the coil winding are formed as diagonal windings rotated 180° relative to each other, while the central part /10/ of the winding is wound as a positional or displacement winding.