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Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein derartiger Transformator wird von der Siemens AG unter dem Produktnamen GEAFOL vertrieben und ist in dem Produktprospekt mit der Bestellnummer E50001-G640-A144 eingehend beschrieben. Dieser vorbekannte Transformator weist einen aus Transformatorkernblechen bestehenden Transformatorkern, drei Oberspannungsspulen und drei Unterspannungsspulen auf. Der Transformatorkern umfasst drei Kernschenkel, die jeweils eine Unterspannungsspule und eine Oberspannungsspule durchsetzen. Die Unterspannungsspule ist innerhalb der zugeordneten Oberspannungsspule angeordnet und konzentrisch zu dieser orientiert. Die Unterspannungspulen und die Oberspannungsspulen liegen auf Klötzen auf, die von Trägerprofilen getragen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transformator anzugeben, bei dem die Unterspannungsspule unabhängig von der Oberspannungsspule gehalten wird und nicht relativ zu dieser ausgerichtet werden muss.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Transformator mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Transformators sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Unterspannungsspule von dem Kernschenkel mit mindestens einem Fixierbolzen gehalten wird.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Transformators besteht darin, dass die Unterspannungsspule erfindungsgemäß unmittelbar von dem Kernschenkel gehalten wird. Dies macht es überflüssig, die Unterspannungsspule mit Hilfe von Klötzen auf Trägerprofilen oder dergleichen zu halten. Auch entfällt die Justage der Unterspannungsspule relativ zur Oberspannungsspule.
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Vorzugsweise erstreckt sich der Fixierbolzen senkrecht, zumindest annähernd senkrecht, zur Längsachse der Unterspannungsspule und senkrecht, zumindest annähernd senkrecht, zur Längsachse des Kernschenkels.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Transformators ist vorgesehen, dass an einer ersten Seitenfläche des Kernschenkels zumindest eine Bolzenhalteausnehmung vorhanden ist, in die ein erstes Bolzenende des Fixierbolzens eingesteckt ist, die Unterspannungsspule zumindest eine Einhängausnehmung aufweist und das zweite Bolzenende des Fixierbolzens in die Einhängausnehmung der Unterspannungsspule eingesteckt ist und der Fixierbolzen die Unterspannungsspule hält.
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Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Kernschenkel zumindest zwei Zugankerbleche und zumindest einen durch das Kernblechpaket des Kernschenkels hindurchgeführten Kernbolzen aufweist, wobei ein erstes Zugankerblech an einer ersten Seitenfläche des Kernblechpakets und ein zweites Zugankerblech an der gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche des Kernblechpakets angebracht ist, die beiden Zugankerbleche durch den zumindest einen Kernbolzen miteinander verbunden sind und die Transformatorkernbleche des Kernblechpakets zusammenpressen, und die zumindest eine Bolzenhalteausnehmung in dem ersten Zugankerblech angeordnet ist.
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Die zumindest eine Bolzenhalteausnehmung kann in dem ersten Zugankerblech beispielsweise durch ein Durchgangsloch gebildet sein.
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Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Unterspannungsspule ein elektrisches Anschlussblech aufweist, das einen elektrischen Spulenanschluss der Unterspannungsspule bildet, das elektrische Anschlussblech zumindest einen Abschnitt der Innenfläche der Unterspannungsspule bildet und die zumindest eine Einhängausnehmung in dem elektrischen Anschlussblech angeordnet ist. Die zumindest eine Einhängausnehmung kann beispielsweise durch ein Durchgangsloch gebildet sein.
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Zwischen der Unterspannungsspule und dem ersten Zugankerblech ist vorzugsweise zumindest ein Distanzelement angeordnet, das einen vorgegebenen Mindestabstand zwischen der Unterspannungsspule und dem ersten Zugankerblech gewährleistet. Das Distanzelement kann auf den Fixierbolzen aufgeschoben oder mit diesem einteilig verbunden sein.
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Zwecks Ausrichtung der Unterspannungsspule relativ zum Kernschenkel wird es als vorteilhaft angesehen, wenn zwischen der der ersten Seitenfläche des Kernschenkels gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche des Kernschenkels und der Unterspannungsspule mindestens ein zumindest abschnittsweise keilförmiges Keilelement angeordnet ist, das die Unterspannungsspule von der zweiten Seitenfläche des Kernschenkels wegdrückt und damit die Unterspannungsspule zu der ersten Seitenfläche hinzieht.
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Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Herstellen eines Transformators, bei dem eine Unterspannungsspule auf einen Kernschenkel eines Transformatorkerns aufgesetzt und dabei der Kernschenkel durch die Unterspannungsspule hindurchgeführt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Einhängausnehmung der Unterspannungsspule in einen an einer ersten Seite des Kernschenkels angebrachten Fixierbolzen eingehängt wird.
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Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Transformator verwiesen, da die Vorteile des erfindungsgemäßen Transformators denen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Wesentlichen entsprechen.
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Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn zwischen der der ersten Seite des Kernschenkels gegenüberliegenden zweiten Seite des Kernschenkels und der Unterspannungsspule ein zumindest abschnittsweise keilförmiges Keilelement eingeführt wird und die Unterspannungsspule von der zweiten Seite des Kernschenkels wegdrückt und damit zu der ersten Seite des Kernschenkels hingezogen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
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1 zur allgemeinen Erläuterung einen Transformator nach dem Stand der Technik, wobei der Übersicht halber lediglich ein einziger Kernschenkel in einer aufgeschnittenen Darstellung gezeigt ist,
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2 den Aufbau der bei dem Transformator gemäß 1 zum Tragen der Unterspannungsspulen und der Oberspannungsspulen vorgesehenen Klötze im Detail,
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3 bis 6 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Transformator, wobei in den Figuren der Übersicht halber nur die Anordnung einer Unterspannungsspule relativ zu dem zugeordneten Kernschenkel des Transformatorkerns dargestellt ist.
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Der Übersicht halber werden in den Figuren für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Der Aufbau eines Transformators nach dem Stand der Technik ist beispielhaft in den 1 und 2 näher dargestellt. Man erkennt in der 1 einen der drei Kernschenkel 10 des Transformatorkerns 20. Der Kernschenkel 10 ist durch eine Unterspannungsspule 30 sowie eine Oberspannungsspule 40 hindurchgeführt. Es lässt sich erkennen, dass die beiden Spulen 30 und 40 konzentrisch zueinander justiert sind, wobei die Unterspannungsspule 30 innerhalb der Oberspannungsspule 40 angeordnet ist.
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Die 1 zeigt darüber hinaus zwei Trägerprofile 50 und 60, auf denen die Unterspannungsspule 30 sowie die Oberspannungsspule 40 ruhen. Zur Justage der Unterspannungsspule 30 und der Oberspannungsspule 40 sind Klötze vorgesehen, von denen in der 1 beispielhaft drei gezeigt und mit dem Bezugszeichen 70 gekennzeichnet sind. Die Funktion der Klötze 70 besteht außerdem darin, die Unterspannungsspule 30 relativ zu der Oberspannungsspule 40 sowie relativ zu dem Kernschenkel 10 zu justieren.
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Die 2 zeigt beispielhaft die Ausgestaltung der Klötze 70 gemäß 1 im Querschnitt. Man erkennt einen Spulenabschnitt 30a der Unterspannungsspule sowie einen Spulenabschnitt 40a der Oberspannungsspule, die durch einen Justierstift 80 des Klotzes 70 voneinander getrennt und somit zueinander justiert werden.
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Anhand der 3 bis 6 wird nachfolgend beispielhaft ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Transformator sowie ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren erläutert. Die 3 bis 6 zeigen hierzu beispielhaft die Anordnung einer Unterspannungsspule des Transformators relativ zu dem zugeordneten Kernschenkel des Transformatorkerns.
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In der 3 erkennt man die Unterspannungsspule, die mit dem Bezugszeichen 100 gekennzeichnet ist. Der Kernschenkel, der die Unterspannungsspule 100 durchsetzt, ist in der 3 nicht erkennbar. Er wird durch das Joch 110 des Transformatorkernes verdeckt.
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In der 4 ist die Anordnung der Unterspannungsspule 100 relativ zum Kernschenkel im Querschnitt entlang der Schnittlinie I-I' gemäß 3 dargestellt. Man erkennt in der 4, dass der Kernschenkel 120 ein Kernblechpaket 130 aufweist, das aus einer Vielzahl an in der 4 vertikal verlaufenden Transformatorkernblechen gebildet ist. Die Transformatorkernbleche sind in der 4 aus Gründen der Übersicht nicht explizit dargestellt, das Kernblechpaket 130 ist lediglich als Ganzes durch eine Schraffur gekennzeichnet.
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Die Transformatorkernbleche des Kernblechpakets 130 werden beispielsweise durch zwei Zugankerbleche und zwei oder mehr (z. B. drei) Kernbolzen zusammengepresst; zusätzlich oder alternativ können zum Zusammenpressen auch Kernbandagen eingesetzt werden. Dabei ist beispielsweise ein erstes Zugankerblech 140 an einer ersten (in der 4 rechten) Seitenfläche 150 des Kernblechpakets 130 angebracht; ein zweites Zugankerblech 160 befindet sich an der gegenüberliegenden zweiten (in der 4 linken) Seitenfläche 165 des Kernblechpakets 130. Die beiden Zugankerbleche 140 und 160 sind durch die drei Kernbolzen miteinander verbunden, die in der 4 mit den Bezugszeichen 170, 171 und 172 gekennzeichnet sind. Die drei Kernbolzen 170, 171 und 172 sind – zumindest näherungsweise – senkrecht zur Längsrichtung des Kernschenkels 120 ausgerichtet.
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In der 4 lässt sich darüber hinaus erkennen, dass die Unterspannungsspule 100 konzentrisch zum Kernschenkel 120 justiert ist und an dem Kernschenkel 120 mittels zweier Fixierbolzen 200 und 210 befestigt ist. Die beiden Fixierbolzen 200 und 210 erstrecken sich senkrecht, zumindest annähernd senkrecht, zur Längsachse der Unterspannungsspule 100 und damit senkrecht, zumindest annähernd senkrecht, zur Längsachse des Kernschenkels 120.
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Die Befestigung der Unterspannungsspule 100 an dem Kernschenkel 120 mittels der beiden Fixierbolzen 200 und 210 ist in den 5 und 6 näher im Detail gezeigt; dabei zeigt die 5 die in der 4 mit dem Bezugszeichen B gekennzeichnete Einzelheit und die 6 die in der 4 mit dem Bezugszeichen C näher gekennzeichnete Einzelheit.
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Man erkennt in den 5 und 6, dass das erste Zugankerblech 140 und damit der Kernschenkel 120 zwei Bolzenhalteausnehmungen 220 und 230 aufweisen. Die Bolzenhalteausnehmungen 220 und 230 sind durch Durchgangslöcher gebildet, die das erste Zugankerblech 140 vollständig durchsetzen, so dass das erste Bolzenende 240 der beiden Fixierbolzen 200 und 210 unmittelbar auf dem äußersten Transformatorkernblech des Kernblechpaketes auf der ersten Seitenfläche aufliegen kann. Das zweite Bolzenende 250 der beiden Fixierbolzen 200 und 210 ist in zwei Einhängausnehmungen 260 und 270 in der Unterspannungsspule 100 eingehängt.
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Wie sich in den 4 bis 6 erkennen lässt, ist die Unterspannungsspule 100 mit einem elektrischen Anschlussblech 280 ausgestattet, das einen elektrischen Spulenanschluss der Unterspannungsspule 100 bildet. In diesem elektrischen Anschlussblech 280 sind zwei Durchgangslöcher vorhanden, die die Einhängausnehmungen 260 und 270 in der Unterspannungsspule 100 bilden. Das elektrische Anschlussblech 280 bildet somit anschaulich die Innenseite 290 der Unterspannungsspule 100, die die Außenfläche des Kernblechpakets 130 konzentrisch umgibt.
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Um eine konzentrische Justage der Unterspannungsspule 100 relativ zu dem Kernblechpaket zu gewährleisten, ist zwischen dem ersten Zugankerblech 140 sowie dem elektrischen Anschlussblech 280 eine Distanzeinrichtung in Form zweier Distanzelemente 300 und 310 vorgesehen. Die beiden Distanzelemente 300 und 310 können beispielsweise durch Distanzplatten oder Distanzscheiben gebildet sein, die vorzugsweise aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehen. Die Distanzelemente 300 und 310 können beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff, bestehen. Die beiden Distanzelemente 300 und 310 bewirken einen Mindestabstand zwischen dem ersten Zugankerblech 140 bzw. der in den 5 und 6 rechten Seitenfläche des Kernschenkels 120 und dem elektrischen Anschlussblech 280 der Unterspannungsspule 100.
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Die beiden Fixierbolzen 200 und 210 können jeweils mit ihrem zugeordneten Distanzelement 300 bzw. 310 einteilig verbunden sein. Vorzugsweise bilden der Fixierbolzen 200 und das Distanzelement 300 ein gemeinsames Bauteil und in entsprechender Weise der Fixierbolzen 210 und das Distanzelement 310 ein weiteres gemeinsames Bauteil. Im Falle einer solchen Ausgestaltung bestehen die Fixierbolzen und die zugehörigen Distanzelemente vorzugsweise aus demselben Kunststoff, insbesondere aus demselben glasfaserverstärktem Kunststoff. Sind die Fixierbolzen und die zugehörigen Distanzelemente jeweils einteilig, so ist in vorteilhafter Weise pro Fixierbolzen- und Distanzelementjustage nur ein einziger Montageschritt nötig.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, die beiden Distanzelemente 300 und 310 sowie die beiden Fixierbolzen 200 und 210 als separate Bauteile herzustellen. Bei einer solchen Ausgestaltung würde man vorzugsweise die beiden Fixierbolzen 200 und 210 in die zugeordneten Bolzenhalteausnehmungen 220 und 230 im Kernschenkel 120 bzw. im Zugankerblech 140 des Kernschenkels 120 einschieben oder einschlagen und darauf dann die zugeordneten Distanzelemente 300 und 310 aufschieben. Anschließend kann dann die Unterspannungsspule 100 mit den Einhängausnehmungen 260 und 270 auf dem zweiten Bolzenende 250 der beiden Fixierbolzen 200 und 210 aufgesteckt werden, wodurch die Unterspannungsspule 100 auf bzw. an dem Kernblechpaket 130 durch Einhängen fixiert wird.
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Um zu vermeiden, dass die Unterspannungsspule 100 von den beiden Fixierbolzen 200 und 210 unbeabsichtigt ausgehängt werden kann, wird die Unterspannungsspule 100 nach einem Einhängen vorzugsweise in Richtung der zweiten Seitenfläche 165 des Kernblechpakets 130 (vgl. 4) gezogen. Hierzu können Keilelemente eingesetzt werden, wie sie in den 3 und 4 mit den Bezugszeichen 400 und 410 gekennzeichnet sind. Die Funktion der Keilelemente 400 und 410 besteht darin, die Unterspannungsspule 100 nach einem Einhängen in die beiden Fixierbolzen 200 und 210 (vgl. 4) nach links bzw. in Richtung zur zweiten Seitenfläche 165 des Kernblechpakets 130 zu ziehen, um so ein Aushängen zu vermeiden.
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Nachfolgend wird anhand der 3–6 ein Ausführungsbeispiel für ein Montageverfahren erläutert:
Zunächst werden die Fixierbolzen 200 und 210 in die Bolzenhalteausnehmungen 220 und 230 des Kernschenkels 120 eingeschlagen. Falls die Distanzelemente 300 und 310 nicht einteilig mit den Fixierbolzen 200 und 210 verbunden sind, so werden sie nachfolgend auf die Fixierbolzen 200 und 210 aufgeschoben.
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Nachfolgend wird die Unterspannungsspule 100 auf den zugehörigen Kernschenkel 120 auf und somit in die in den Figuren nicht weiter dargestellte Oberspannungsspule des Transformators eingesetzt. Dies erfolgt zunächst außermittig, um ein Vorbeiführen der Unterspannungsspule 100 an den seitlich herausstehenden Fixierbolzen 200 und 210 zu ermöglichen.
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Sobald die Einhängausnehmungen 260 und 270, die im innen liegenden elektrischen Anschlussblech 280 der Unterspannungsspule 100 vorgesehen sind, in der Höhe des jeweiligen Fixierbolzens 200 bzw. 210 angelangt sind, wird die Unterspannungsspule 100 in den Zeichnungen nach links versetzt bzw. so verschoben, dass die Unterspannungsspule 100 mit den Einhängausnehmungen 260 und 270 auf die herausstehenden Fixierbolzen 200 und 210 aufgeschoben und somit auf dem Kernschenkel 120 fixiert wird. Die Unterspannungsspule 100 wird damit von den beiden Fixierbolzen 200 und 210 und vom Kernschenkel 120 gehalten.
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Um zu vermeiden, dass die Unterspannungsspule 100 von den Fixierbolzen 200 und 210 weggeschoben bzw. aus diesen ausgehakt werden kann, werden auf der anderen Seiten der Unterspannungsspule – und zwar in der 4 links zwischen der Unterspannungsspule 100 und dem Kernschenkel 120 – zwei Keilelemente 400 und 410 eingeführt bzw. eingeschlagen, die die Unterspannungsspule 100 nach links versetzen bzw. nach links ziehen, so dass die in der 4 rechte Seite der Unterspannungsspule 100 nach links auf die Fixierbolzen 200 und 210 gezogen wird. Die Funktion der Keilelemente 400 und 410 besteht also darin, ein Aushaken der Unterspannungsspule zu verhindern.
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Die zwei Keilelemente 400 und 410 könnten zu einer außermittigen Anordnung der Unterspannungsspule 100 führen, wenn nicht die Distanzelemente 300 und 310 zwischen der Unterspannungsspule 100 und dem Kernschenkel 120 vorgesehen werden. Mit anderen Worten besteht die Funktion der Distanzelemente 300 und 310 also darin, bei einem Verrücken der Unterspannungsspule 100 nach links, was durch die Keilelemente 400 und 410 bewirkt wird, eine zentrische Ausrichtung der Unterspannungsspule 100 auf dem Kernschenkel 120 zu gewährleisten.
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Die Keilelemente 400 und 410 bestehen vorzugsweise aus Kunststoff, beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoff; sie können beispielsweise stab-, leisten- oder plattenförmig sein. Um ein Einführen in den Zwischenraum bzw. Spalt zwischen Kernschenkel 120 und Unterspannungsspule 100 zu gewährleisten, ist zumindest die vordere Stirnseite der Keilelemente, mit denen sie in den Zwischenraum bzw. Spalt eingeführt werden, vorzugsweise keilförmig.
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Zum Verkeilen der Unterspannungsspule 100 können die Keilelemente auch mehrteilig sein, auch kann eine Vielzahl an Keilelementen montiert werden.
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Außerdem kann auf dem in der 4 linken (zweiten) Zugankerblech 160 zusätzlich eine Abstandsplatte aufgebracht werden, die mit den einzuschlagenden Keilelementen zusammenwirkt. Beispielsweise können die Keilelemente zwischen einer solchen Abstandsplatte und der Unterspannungsspule 100 eingeschlagen werden, um einen Kontakt mit dem Kernschenkel 120 zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kernschenkel
- 20
- Transformatorkern
- 30
- Unterspannungsspule
- 30a
- Spulenabschnitt
- 40
- Oberspannungsspule
- 40a
- Spulenabschnitt
- 50
- Trägerprofil
- 60
- Trägerprofil
- 70
- Klotz
- 80
- Justierstift
- 100
- Unterspannungsspule
- 110
- Joch
- 120
- Kernschenkel
- 130
- Kernblechpaket
- 140
- Zugankerblech
- 150
- Seitenfläche
- 160
- Zugankerblech
- 165
- Seitenfläche
- 170
- Kernbolzen
- 171
- Kernbolzen
- 172
- Kernbolzen
- 200
- Fixierbolzen
- 210
- Fixierbolzen
- 220
- Bolzenhalteausnehmung
- 230
- Bolzenhalteausnehmung
- 240
- Bolzenende
- 250
- Bolzenende
- 260
- Einhängausnehmung
- 270
- Einhängausnehmung
- 280
- Anschlussblech
- 290
- Innenseite
- 300
- Distanzelement
- 310
- Distanzelement
- 400
- Keilelement
- 410
- Keilelement
- B
- Einzelheit
- C
- Einzelheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Produktprospekt mit der Bestellnummer E50001-G640-A144 [0002]
