DE102004022043B3

DE102004022043B3 - Spulengerüst oder Spulengerüst-Bausatz

Info

Publication number: DE102004022043B3
Application number: DE200410022043
Authority: DE
Original assignee: RUDOLF MICHAEL GmbH
Current assignee: RUDOLF MICHAEL GmbH
Priority date: 2004-05-03
Filing date: 2004-05-03
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2024-05-04

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spulengerüst bzw. einen Bausatz für ein Spulengerüst mit Querstreben und daran anbringbaren Längsstäben. Ein vorteilhafter Aufbau, mit dem auch strengen Sicherheitsbestimmungen Rechnung getragen werden kann, wird dadurch ermöglicht, dass die Längsstäbe (2, 4) aus mindestens zwei Längsteilen (2.1, 2.2; 4.1, 4.2) zusammengesetzt oder aus zwei getrennt vorhandenen Längsteilen (2.1, 2.2; 4.1, 4.2) zusammensetzbar sind, die mit aufeinander abgestimmten, aneinander fixierbaren Längsteilungsflächen (F1, F2) versehen sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spulengerüst oder einen Bausatz für ein Spulengerüst mit Querstreben und daran angebrachten bzw. daran anbringbaren Längsstäben.

Ein derartiges Spulengerüst zur Aufnahme von elektrisch leitenden Wickeldrähten ist in der DE 30 10 823 A1 angegeben. Bei diesem bekannten Spulengerüst sind in den Ecken von parallel voneinander beabstandeten, aus vier Querstreben zusammengesetzten Querrahmen Längsstäbe fixiert, so dass sich ein quaderförmiger Tragkörper für die Spulenwicklungen ergibt, wobei die Wicklungen auf der Außenseite der Längsstäbe aufgebracht sind. Im Inneren kann ein Eisenkern angeordnet werden. Von den Eckbereichen der Querrahmen stehen in diagonaler Richtung nach außen zeigend den Wickelbereich in Längs richtung begrenzende Fortsätze ab. Um z.B. eine auf den längsverlaufenden Gerüststäben aufgebrachte Primärwicklung und eine über dieser aufgebrachte Sekundärwicklung über einen Luftspalt voneinander zu trennen, sind auf der Primärwicklung parallel zu den Gerüststäben Distanzstäbe zwischen sich entsprechenden Fortsätzen zweier in Längsrichtung beabstandeter Rahmen anbringbar, auf denen die Sekundärwicklung aufgebracht wird. Ein ähnliches Spulengerüst zeigt auch die EP 0 037 500 A . Derartige Spulengerüste unterliegen häufig einer relativ hohen Erwärmung, so dass entsprechend belastbare Materialien, die vorteilhafterweise auch einem Brandschutz genügen, für den Aufbau des Gerüstkörpers wichtig sind. Der Spulenhersteller wünscht oft auch eine Anpassbarkeit des Spulengerüstes an unterschiedliche Geometrien.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spulengerüst oder einen Bausatz für ein solches bereitzustellen, das bei variablen Aufbaumöglichkeiten auch die Wahl von Materialien frei lässt, die hohen Schutzanforderungen genügen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 2 gelöst.

Bei dem Spulengerüst ist dabei vorgesehen, dass die Längsstäbe aus mindestens zwei Längsteilen zusammengesetzt sind, die an aufeinander abgestimmten Längsteilungsflächen zusammengehalten sind. Bei dem Bausatz ist vorgesehen, dass die Längsstäbe aus mindestens zwei Längsteilen zusammengesetzt oder aus zwei getrennt vorhandenen Längsteilen zusammensetzbar sind, die mit aufeinander abgestimmten, aneinander fixierbaren Längsteilungsflächen versehen sind.

Auf diese Weise können auch dann, wenn kein extrudierfähiges Kunststoffmaterial verwendet wird, das andererseits eine hohe Wärmebeständigkeit und/oder Brandschutzsicherheit erfüllt, auch lange Längselemente bereitgehalten werden, aus denen die Längsstäbe für ein Spulengerüst je nach Bedarf abgelängt werden können, so dass allenfalls eine sehr geringe Menge an Abfallstücken anfällt. Die Längsteile können dabei durch Spritzgießen hergestellt und durch überlappende Anordnung der beiderseitigen Längsteile zu langen Längselementen zusammengefügt werden.

Denkbar ist es, die Längsteile z.B. mittels Klebens oder Schweißens miteinander zu verbinden, wobei aber darauf zu achten ist, dass gegebenenfalls auch Zusatzmaterialien den geforderten Sicherheitsbestimmungen genügen. Eine für die Fertigung vorteilhafte Maßnahme besteht darin, dass entlang den Längsteilungsflächen Eingriffelemente und mit diesen zum Fixieren zusammenwirkende Eingriffgegenelemente angeordnet sind, insbesondere wenn weiterhin vorgesehen ist, dass die Eingriffelemente und die Eingriffgegenelemente in einem vorgegebenen Rasterabstand angeordnet sind.

Dabei bestehen verschiedene Ausgestaltungsvarianten darin, dass die Eingriffelemente an dem einen Längsteil und die Eingriffgegenelemente an dem gegenüberliegenden anderen Längsteil angeordnet sind, bzw. darin, dass an beiden Längsteilen sowohl Eingriffelemente als auch Eingriffgegenelemente angeformt sind, die miteinander abwechselnd angeordnet sind. Bei letzterer Ausführung können die beiderseitigen Längsseiten vorteilhafterweise gleich ausgebildet werden.

Ein einfaches Verklipsen oder Verrasten der beiderseitigen Längsteile wird dadurch erreicht, dass die Eingriffelemente als hinterschnittene Aufnahmen und die Eingriffgegenelemente als in diese eingreifende, mit Einführschräge und Rastabsatz versehene Rastfinger ausgebildet sind.

Eine leichte, stabile und materialsparende Ausführungsform wird dadurch erhalten, dass die Längsteile auf ihrer Innenseite hohl ausgebildet und mit Querstegen versehen sind und im zusammengesetzten Zustand einen geschlossenen Hohlraum einschließen.

Ist dabei vorgesehen, dass die Querstege mit Durchbrüchen versehen sind, kann bei einer nachträglichen Tränkung der Spule, Drossel bzw. des Transformators z.B. im Vakuum-Imprägnierverfahren eingebrachtes Harz aus den Hohlräumen leicht abfließen.

Für die Fertigung und den Aufbau des Spulengerüstes vorteilhafte weitere Ausgestaltungen ergeben sich dadurch, dass die Längsstäbe Gerüststäbe und/oder Distanzstäbe umfassen, wobei für die gegebenenfalls vorhandenen Gerüststäbe zwei Längsteile unterschiedlichen Querschnitts vorhanden sind und für die gegebenenfalls vorhandenen Distanzstäbe zwei Längsteile gleichen Querschnitts vorhanden sind.

Ist des Weiteren vorgesehen, dass für die Gerüststäbe ein Längsteil auf seiner bezüglich des Spulengerüstes nach außen zu kehrenden Außenseite im Querschnitt konvex gerundet und das andere Längsteil auf seiner bezüglich des Spulengerüstes nach innen zu kehrenden Außenseite eine im Querschnitt rechtwinklig längsverlaufende Eintiefung aufweist, so können ein Eisenkern in den In nenraum und die Wicklung auf der Außenseite des Spulengerüstes vorteilhaft ein- bzw. aufgebracht werden.

Zu einer einfachen, stabilen Herstellung der Distanzstäbe tragen die Maßnahmen bei, dass für die Distanzstäbe zwei gleich ausgebildete Längsteile rechteckförmigen Querschnitts vorhanden sind.

Für den Aufbau des Spulengerüstes in Verbindung mit in der vorstehend genannten Weise aufgebauten Längsstäben sind ferner die Maßnahmen von Vorteil, dass die Längsteile aus selbstverlöschendem, zumindest bis 180° C hochtemperaturfestem Kunststoffmaterial bestehen. Beispielsweise lassen sich auf diese Weise mit relativ einfachen Maßnahmen die Bestimmungen gemäß UL (Underwriters-Laboritories) erfüllen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Spulengerüstes,
2 zwei verschiedene, aus jeweils mehreren beiderseitigen Längsteilen zusammengesetzte Längsstäbe in perspektivischer Darstellung,
3 einen Längsstab in Form eines Gerüststabes aus zwei Längsteilen in auseinandergenommener und zusammengesetzter perspektivischer Darstellung,
4A und 4B den Gerüststab nach 3 in Draufsicht, einem Längsschnitt und einem Querschnitt entlang angegebener Schnittlinien,
5 ein Eingriffelement eines Längsstabes in Draufsicht und im Längsschnitt,
6 ein Eingriffgegenelement und ein Längsteil im Querschnitt,
7 einen Längsstab in Form eines Distanzstabes mit zwei Längsteilen in auseinandergenommener und zusammengesetzter perspektivischer Ansicht,
8A und 8B den Distanzstab nach 7 in Draufsicht sowie einem Längsschnitt und einem Querschnitt entlang angegebener Schnittlinien und
9 ein Eingriffelement und ein Eingriffgegenelement im Querschnitt.
Ein in 1 beispielhaft gezeigtes Spulengerüst 1 weist zwei stirnseitige Querrahmen aus jeweils vier zu einem Rechteck oder Quadrat zusammengefügten oder einstückig aneinandergeformten Querstreben 3 auf. An den jeweiligen Ecken sind diagonal nach außen in der Ebene des Querrahmens abstehend Fortsätze 3.1 angebracht, insbesondere angeformt. In den vier Ecken an den Querrahmen sind sich in Spulenlängsrichtung erstreckende Längsstäbe in Form von Gerüststäben 2 angebracht. Außerdem sind parallel von den Gerüststäben 2 beabstandet zwischen korrespondierenden Fortsätzen 3.1 der beiden Querrahmen Distanzstäbe 4 fixiert.
In den 2 bis 9 sind die Längsstäbe in Form der Gerüststäbe 2 sowie der Distanzstäbe 4 näher gezeigt. Demnach bestehen die Gerüststäbe 2 und die Distanzstäbe 4 aus jeweils zwei Längsteilen 2.1, 2.2 bzw. 4.1, 4.2, die entlang von aufeinander abgestimmten Längsteilungsflächen F1, F2 zusammengesetzt sind. Gemäß 2 sind dabei die einen (unteren) und die weiteren (oberen) Längsteile 2.1, 2.2 bzw. 4.1, 4.2 sich in Längsrichtung überlappend angeordnet, so dass praktisch beliebig lange Längselemente bzw. Längsprofile zum Ablängen von Gerüststäben 2 bzw. Distanzstäben 4 in gewünschter Länge zusammengesetzt werden können. Zum Verbinden der beiden jeweiligen Längsteile 2.1, 2.2 bzw. 4.1, 4.2 sind an den einen Längsteilen 2.1, 4.1 Eingriffelemente 2.3 bzw. 4.3 in Form von Rastaufnahmen und an den anderen Längsteilen 2.2 bzw. 4.2 an die Eingriffelemente 2.3 bzw. 4.3 angepasste Eingriffgegenelemente 2.4 bzw. 4.4 angeordnet, wie aus den 3 bis 9, insbesondere den 5, 6 und 9, genauer ersichtlich.
Die Eingriffelemente 2.3 des Gerüststabes 2 sind dabei in entsprechender Weise wie die Eingriffelemente 4.3 des Distanzstabes 4 als hinterschnittene hohle Aufnahmen ausgebildet, während die Eingriffgegenelemente 2.4 des Gerüststabes 2 in entsprechender Weise wie die Eingriffgegenelemente 4.4 des Distanzstabes 4 als federnde Rastfinger 2.5 mit einer Einführschräge 2.7 und einem Rastabsatz 2.6 ausgebildet sind, wobei jeweils zwei nebeneinander liegende Rastfinger 2.5 mit ihrer Einführschräge 2.7 und ihrem Rastabsatz 2.6 voneinander abgekehrt nach außen zeigen, so dass sie beim Einführen in die zugeord neten Eingriffelemente 2.3 bzw. 4.3 gegen ihre Federkraft nach innen ausgelängt werden und anschließend mit ihrem Rastabsatz 2.6 die jeweilige Hinterschneidung in dem Eingriffelement 2.3, 4.3, d.h. der Rastaufnahme hinter der jeweiligen Hinterschneidung verklipsen bzw. verrasten, wobei die beiden zusammengefügten Längsteile 2.1, 2.2 bzw. 4.1, 4.2 mit ihren Längsteilungsflächen F1, F2 stabil aneinander liegen.
Wie die auseinandergezogene Darstellung nach 3 für den Gerüststab 2 und die auseinandergezogene Darstellung nach 7 für den Distanzstab 4 zeigen, sind die Eingriffelemente 2.3 bzw. 4.3 in Form der Rastaufnahmen sowie auch die Eingriffgegenelemente 2.4 bzw. 4.4 in Form der Rastfinger über Längs- und Querstege 4.5 stabil in einem jeweiligen zur Teilungsfläche F1, F2 offenen Hohlraum angeformt. Im zusammengefügten Zustand schließen die beiden Längsteile 2.1, 2.2 des Gerüststabes 2 und auch die Längsteile 4.1, 4.2 des Distanzstabes 4 einen inneren Hohlraum ein, wobei sich eine stabile Struktur der Längsstäbe bei relativ wenig Materialaufwand und eine günstige Fertigung durch Spritzgießen ergeben.
Wie die 3 bis 6 zeigen, die sich auf einen Gerüststab 2 beziehen, ist der Gerüststab 2 aus zwei im Querschnitt unterschiedlichen Längsteilen 2.1, 2.2 zusammengesetzt. Das eine Längsteil 2.1, das im zusammengesetzten Zustand des Spulengerüstes 1 auf der Außenseite des Gerüsts angeordnet ist, weist eine im Querschnitt konvex nach außen gerundete Außenseite auf, so dass enge Biegeradien der darauf aufzubringenden Wicklung vermieden werden. Das andere, im zusammengebauten Zustand des Spulengerüstes 2 zur Innenseite hin gekehrte Längsteil 2.2 weist auf seiner zum Innenraum des Spulengerüstes liegenden Außenseite eine im Querschnitt rechtwinklige, längsverlaufende Eintiefung auf, wobei sich die Begrenzungsschenkel im Wesentlichen parallel zu den Querstreben 3 erstrecken, so dass ein Eisenkern vorteilhaft eingefügt werden kann. Vorliegend sind die Eingriffelemente 2.3 des Gerüststabes 2 an dem nach außen zu kehrenden Längsteil 2.1 angeordnet, während die Eingriffegenelemente 2.4 in Form der Rastfinger 2.5 an den nach innen zu kehrenden Längsteilen 2.2 angeformt sind. Auch eine gegenteilige Anordnung der Eingriffelemente 2.3 und Eingriffgegenelemente 2.4 ist möglich. Die Eingriffelemente 2.3 und die Eingriffgegenelemente 2.4 sind in einem entsprechenden Rasterabstand angeordnet, so dass die Längsteile 2.1 und 2.2 im Rasterabstand beliebig in Längsrichtung gegeneinander versetzt zusammengefügt werden können. Wie 3 und in vergrößerter Darstellung 4B zeigen, ist im Bereich der Querstege 2.8 der beiden Längsteile 2.1, 2.2 eine Anordnung von Durchbrüchen 2.9 eingebracht, die es ermöglichen, dass z.B. in einem Vakuum-Imprägnierverfahren zum Verfestigen und Isolieren der Spule eingebrachtes Harzmaterial aus den Hohlräumen der Gerüststäbe 2 abfließen kann. In 5 ist das Eingriffelement 2.3 des Gerüststabes 2 ausschnittsweise vergrößert in Draufsicht sowie im Längsschnitt dargestellt, während 6 die Eingriffgegenelemente 2.4 mit Rastfinger 2.5, Rastabsatz 2.6 und Einführschräge 2.7 im Längsschnitt bzw. in einer Querschnittsansicht des inneren Längsteils 2.2 zeigt.
Die 7 bis 9 zeigen einen Distanzstab 4. Hierbei sind die beiden Längsteile 4.1, 4.2 einander entsprechend ausgebildet und besitzen im Querschnitt jeweils U-Form, die sich im zusammengesetzten Zustand zu einem rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt ergänzen. Hierbei wechseln sich Eingriffelemente 4.3 und Eingriffgegenelemente 4.4 in einem jeweiligen Rastermaß miteinander ab, wobei ein Eingriffgegenelement 4.4 jeweils mittig zwischen zwei Eingriffelementen 4.3 liegt. Mit dieser Ausbildung können die beiden Längsteile 4.1, 4.2 beliebig gegeneinander vertauscht werden und im Rasterabstand in Längsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet werden. Wie 8B zeigt, sind die Eingriffelemente 4.3 und die Eingriffgegenelemente 4.4 ebenfalls mittels eines Längssteges und jeweiliger Querstege 4.5 im Inneren der Längsteile 4.1, 4.2 angeformt, wobei der Aufbau der Eingriffelemente 4.3 und Eingriffgegenelemente 4.4 im Wesentlichen denjenigen des Gerüststabes 2 entspricht, wie 9 zeigt.
Mit in Längsrichtung versetzter Anordnung der zusammengefügten Längsteile 2.1, 2.2 bzw. 4.1, 4.2 lassen sich Längselemente bzw. Profilstäbe praktisch beliebiger Länge herstellen und bevorraten, die vom Hersteller entsprechend dem zu fertigenden Spulengerüst 1 leicht in gewünschter Länge abgelängt werden können, wobei allenfalls lediglich am Ende des Längselementes ein Abfallstück anfallen kann. Derartige Abfallstücke können beispielsweise zum Einsetzen zwischen den Gerüststäben 2 und jeweils benachbarten Distanzstäben 4 in dem Fortsatz 3.1 und Herstellen eines definierten Abstandes verwendet werden. Die Distanzstäbe 4 dienen dazu, zwischen einer auf den Gerüststäben 2 aufgebrachten Primärwicklung und einer darüber aufgebrachten Sekundärwicklung einer Spulenanordnung, wie z.B. eines Transformators, einen Luftkanal zu erzeugen, durch den Kühlluft nach Art eines Kamineffekts passiv oder mittels Ventilatoren aktiv in Strömung versetzt werden kann.
Die beschriebenen Maßnahmen zur Herstellung der Längsstäbe des Spulengerüsts 1 lassen es zu, dass praktisch beliebig lange Längselemente mittels Spritzgießtechnik hergestellt werden können, so dass insbesondere auch sehr temperaturbeständige Materialien, z.B. bis zu 180° C Dauertemperatur oder auch höher sowie selbstverlöschende Materialien problemlos zum Einsatz kommen, d.h. auch strenge Schutzbestimmungen eingehalten werden können.

Claims

Spulengerüst mit an Querstreben (3) beabstandet voneinander gehaltenen Längsstäben, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstäbe aus mindestens zwei Längsteilen (2.1, 2.2; 4.1, 4.2) zusammengesetzt sind, die an aufeinander abgestimmten Längsteilungsflächen (F1, F2) zusammengehalten sind.
Bausatz für ein Spulengerüst (1) mit Querstreben (3) und daran anbringbaren Längsstäben, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstäbe aus mindestens zwei Längsteilen (2.1, 2.2; 4.1, 4.2) zusammengesetzt oder aus zwei getrennt vorhandenen Längsteilen (2.1, 2.2; 4.1, 4.2) zusammensetzbar sind, die mit aufeinander abgestimmten, aneinander fixierbaren Längsteilungsflächen (F1, F2) versehen sind.
Spulengerüst oder Bausatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass entlang den Längsteilungsflächen (F1, F2) einerseits Eingriffelemente (2.3, 4.3) und andererseits mit diesen zum Fixieren zusammenwirkende Eingriffgegenelemente (2.4, 4.4) angeordnet sind.
Spulengerüst oder Bausatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffelemente (2.3, 4.3) und die Eingriffgegenelemente (2.4, 4.4) in einem vorgegebenen Rasterabstand angeordnet sind.
Spulengerüst oder Bausatz nach Ansrpuch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffelemente (2.3) an dem einen Längsteil (2.1) und die Eingriffgegenelemente (2.4) an dem anderen Längsteil (2.2) angeordnet sind.
Spulengerüst oder Bausatz nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Längsteilen (4.1, 4.2) sowohl Eingriffelemente (4.3) als auch Eingriffgegenelemente (4.4) angeformt sind, die in Längsrichtung miteinander abwechselnd angeordnet sind.
Spulengerüst oder Bausatz nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffelemente (2.3, 4.3) als hinterschnittene Aufnahmen und die Eingriffgegenelemente (2.4, 4.4) als in diese eingreifende, mit Einführschräge (2.7) und Rastabsatz (2.6) versehene Rastfinger (2.5) ausgebildet sind.
Spulengerüst oder Bausatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsteile (2.1, 2.2; 4.1, 4.2) auf ihrer Innenseite hohl ausgebildet sind und im zusammengesetzten Zustand einen geschlossenen Hohlraum einschließen und mit Querstegen (2.8) versehen sind.
Spulengerüst oder Bausatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstege (2.8) mit Durchbrüchen (2.8) versehen sind.
Spulengerüst oder Bausatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsstäbe Gerüststäbe (2) und/oder Distanzstäbe (4) umfassen, wobei für die gegebenenfalls vorhandenen Gerüststäbe (2) zwei Längsteile (2.1, 2.2) unterschiedlichen Querschnitts vorhanden sind und für die gegebenenfalls vorhandenen Distanzstäbe (4) zwei Längsteile (4.1, 4.2) gleichen Querschnitts vorhanden sind.
Spulengerüst oder Bausatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die Gerüststäbe (2) ein Längsteil (2.1) auf seiner bezüglich des Spulengerüstes (1) nach außen zu kehrenden Außenseite im Querschnitt konvex gerundet und das andere Längsteil (2.2) auf seiner bezüglich des Spulengerüstes (1) nach innen zu kehrenden Außenseite eine im Querschnitt rechtwinklige längsverlaufende Eintiefung aufweist.
Spulengerüst oder Bausatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die Distanzstäbe (4) zwei gleich ausgebildete Längsteile (4.1, 4.2) rechteckförmigen Querschnitts vorhanden sind.
Spulengerüst oder Bausatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsteile (2.1, 2.2; 4.1, 4.2) aus selbstverlöschendem, zumindest bis 180° C hochtemperaturfestem Kunststoffmaterial bestehen.