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Die Erfindung betrifft eine Leiteranordnung bestehend aus einem gewickelten Bandleiter und einem insbesondere quer zur Langsrichtung des Bandleiters ausgerichteten Anschlussleiter, die in einem Anschlussbereich miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei mit dem Bandleiter ein Strom in den Wicklungsleiter hinein oder aus diesem heraus geführt werden kann.
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Eine solche Leiteranordnung ist aus der
DE 200 13 611 U1 bekannt. Die bekannte Leiteranordnung dient dem Anschluss eines Wicklungsleiters, der aus einem gewickelten Bandleiter besteht und eine Wicklung eines Transformators bildet. Für eine gunstige Stromdichteverteilung und eine dadurch bewirkte geringe Verlustleistung ist der aus dem Bandleiter bestehende Wicklungsleiter an seinem Ende durch Schlitze in mehrere Wicklungsteilleiter aufgeteilt. Der Anschlussleiter besteht aus mehreren Streifen von elektrisch gegeneinander isolierten Anschlussteilleitern, die zu einem Leiterstapel Übereinander gestapelt sind, indem die Wicklungsteilleiter in einem Anschlussbereich in eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Bandleiters gefaltet und übereinander gestapelt werden, so dass jeder Wicklungsteilleiter mit einem Anschlussteilleiter elektrisch verbunden ist.
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Die Aufteilung des Bandleiters in die Wicklungsteilleiter und des Anschlussleiters in die Anschlussteilleiter soll eine gleichmaßige sich bei einem Wechselstrom einstellende Stromdichteverteilung bewirken und die elektrischen Verluste durch die im Anschlussleiter aufgrund des Wicklungsmagnetfeldes induzierten Wirbelströme gering halten.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Leiteranordnung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der der Anschlussleiter einen reduzierten Querschnitt aufweist.
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Die Losung der Aufgabe erfolgt dadurch, dass der Bandleiter uber den Anschlussbereich hinaus in einer Leiterverlängerung weitergefuhrt wird. Diese Leiterverlangerung dient der Warmeabfuhr aus dem Anschlussbereich und dem Anschlussleiter, und ist als totes Ende ausgeführt. Dies bedeutet, dass diese Leiterverlangerung nicht stromdurchflossen ist.
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Durch eine Reduzierung des Querschnittes des Anschlussleiters erhoht sich bei Beaufschlagung der Leiteranordnung mit einem elektrischen Strom die Stromdichte im Anschlussleiter proportional zur Reduzierung des Querschnittes. Eine hohere Stromdichte hat eine hohere Warmeentwicklung im Anschlussleiter und im Anschlussbereich zur Folge. Durch die erfindungsgemaße Verlangerung des Bandleiters über den Anschlussbereich hinaus in eine nicht stromdurchflossene Leiterverlängerung kann die im Anschlussleiter und im Anschlussbereich entstehende Wärme abgefuhrt werden. Erst durch die Abfuhr der Wärme mit der erfindungsgemaßen Leiterverlangerung kann der Anschlussleiter uberhaupt mit geringerem Querschnitt ausgefuhrt werden, ohne dass es durch die höhere Stromdichte zu lokalen Überhitzungen im Anschlussleiter oder im Anschlussbereich kommt.
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Ein reduzierter Querschnitt des Anschlussleiters führt zu einer gunstigeren Geometrie, bei der die inneren Wicklungen der Spule im Falle eines reduzierten Querschnittes des inneren Anschlussleiters eine geringere Abweichung von der Kreisform aufweisen und der Überstand des äußeren Anschlussleiters, der außerhalb der äußersten Spulenwicklung liegt, über diese außere Wicklung hinaus geringer ausfällt.
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Die Leiteranordnung ist insbesondere fur einen gewickelten Bandleiter vorgesehen, mit dem Windungen einer Wicklung eines Transformators, beispielsweise eines Gießharztransformators gebildet sind. Der Anschlussleiter dient dabei dem elektrischen Anschluss der mit dem Bandleiter gebildeten Wicklung. Der Bandleiter und der Anschlussleiter sind dazu in einem Anschlussbereich elektrisch leitend verbunden, beispielsweise verschweißt, verlötet, verschraubt, genietet oder elektrisch leitend verklebt. Selbstverständlich ist die Leiteranordnung auch fur andere Einsatzzwecke geeignet, wie zum Beispiel Drosselspulen.
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Die Windungen der Wicklung eines Transformators werden hergestellt, indem der Bandleiter um einen Wickelzylinder oder den Kern des Transformators gewickelt wird. Das eine Ende dieses Bandleiters befindet sich danach auf der Innenseite dieser Wicklung, das andere Ende auf der außeren Seite der Wicklung. Damit die Wicklung mit einem Strom durchflossen werden kann, muss sie elektrisch angeschlossen werden. Das erfolgt uber die Anschlussleiter, die im Bereich der Enden des Bandleiters elektrisch leitend verbunden z. B. verschweißt werden. Die Verbindungsstelle zwischen Anschlussleiter und Bandleiter erstreckt sich dabei zur Vermeidung elektrischer Verluste über einen erheblichen Teil der Breite des Bandleiters. Im Falle der innersten Wicklung liegt der Anschlussleiter im Anschlussbereich nur punktuell auf der durch den Wickelzylinder oder die Wicklung gebildeten Rundung auf, da Anschlussleiter im Allgemeinen als Flachschienen ausgebildet sind. Dies fuhrt zu einer Abweichung der Wicklung von der angestrebten Form, bei einem runden Wickelzylinder von der Kreisform was zu einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften der Wicklung z. B. der Kurzschlussfestigkeit fuhrt.
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Im Falle der äußersten Wicklung liegt der Anschlussleiter auf der Außenseite der Wicklung. Eine um diese Wicklung herum aufgebrachte weitere Wicklung wie z. B. die Oberspannungswicklung eines Transformators kann im Bereich des Anschlussleiters nicht direkt um die erste Wicklung herum gewickelt werden, da sich in diesem Bereich der Anschlussleiter zwischen der ersten und der zweiten Wicklung befindet.
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Deswegen ist es vorteilhaft, den Anschlussleiter mit moglichst geringem Querschnitt zu gestalten, da dann die geometrischen Abweichungen der Wicklungen von der Kreisform oder einer anderen angestrebten Form geringer ausfallen. Eine Reduzierung des Querschnitts des Anschlussleiters fuhrt aber wegen der dadurch hoheren Stromdichte zu einer unerwünschten lokalen Erwarmung im Anschlussleiter und im Anschlussbereich. Durch die erfindungsgemaße Leiteranordnung mit einer Verlangerung des Bandleiters in eine nicht stromdurchflossene Leiterverlangerung kann diese Warme von dem Anschlussleiter und dem Anschlussbereich weg gefuhrt werden. Dadurch kann der Anschlussleiter mit geringerem Querschnitt ausgefuhrt werden, als ohne die erfindungsgemäße Leiteranordnung, was zu einer Verbesserung der Wicklungsgeometrie und damit auch der elektrischen Eigenschaften fuhrt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Verlangerung durch Anfugen eines Verlangerungsleiters, z. B. eines Stuckes Blech, an das Ende des Bandleiters zu bilden. Das Anfugen kann z. B. durch Schweißen erfolgen. Der Bandleiter kann hierbei auch wie in der
DE 200 13 611 U1 beschrieben im Endbereich in Teilleiter aufgeteilt und zum Anschlussleiter gefaltet und gestapelt ausgeführt sein. Damit ist es vorteilhaft möglich, ein vom Bandleitermaterial unterschiedliches Material beispielsweise mit einer hoheren Warmeleitfahigkeit zu verwenden.
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Es kann vorteilhaft sein, den angefugten, bevorzugt ebenfalls bandformigen Verlangerungsleiter dunner zu gestalten, als den Bandleiter. Dünnere Bleche sind z. B. während der Fertigung leichter zu handhaben. In anderen Fallen kann es vorteilhaft sein, das Material des angefugten Verlangerungsleiters dicker zu gestalten als den Bandleiter, z. B. wenn die höhere Warmekapazitat des dickeren Materials zu einer weiter verbesserten Warmeabfuhr genutzt werden soll.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung besteht die Leiterverlangerung aus dem Material des Bandleiters. Dazu wird der Anschlussleiter in einem Abstand vom Ende des Bandleiters mit dem Bandleiter verbunden, z. B. verschweißt. Das uber die Verbindungsstelle hinausgehende Ende des Bandleiters bildet dabei die Leiterverlangerung, was mit geringem Fertigungsaufwand herstellbar ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass sich die Leiterverlangerung über 1/10 bis ¼, besonders vorteilhaft uber 1/8, des Umfanges der ersten, direkt mit dem Anschlussleiter verbundenen Wicklung des Bandleiters erstreckt, was eine vorteilhafte Kombination aus Materialverbrauch und Warmeableitungsvermogen darstellt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung hat der Anschlussleiter einen flachen Querschnitt. Dies kann z. B. ein rechteckiger Querschnitt sein, bei dem die mit dem Bandleiter verbundene breite Seite eine erheblich größere Ausdehnung hat, als die Dicke des Anschlussleiters. Diese Ausgestaltung führt zu einer vorteilhaften Reduzierung der im Anschlussleiter aufgrund des Wicklungsmagnetfeldes hervorgerufenen induzierten Wirbelstrome.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass sich eine erfindungsgemäße Leiteranordnung an beiden Enden eines gewickelten Bandleiters befindet.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind in den einzelnen Figuren mit jeweils den gleichen Bezugszeichen versehen, wobei diese nur mehrfach erlautert werden, soweit sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen
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1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemaßen Leiteranordnung als perspektivische Ansicht,
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2 eine alternative Ausfuhrungsform der Leiteranordnung als Aufsicht,
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3 einen Schnitt durch eine Wicklung mit einem weiteren Beispiel einer erfindungsgemäßen Leiteranordnung mit erfindungsgemäßen Anschlussbereichen an beiden Wicklungsenden.
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1 zeigt eine Leiteranordnung 1 mit einem Bandleiter 2 und einen Anschlussleiter 3, der in einem Anschlussbereich 4 mit dem Bandleiter verbunden ist. Der Bandleiter 2 ist uber den Anschlussbereich 4 hinaus unter Ausbildung einer Leiterverlangerung 5 länger ausgefuhrt. Diese Leiterverlangerung 5 bildet ein totes Leiterende, d. h. es kann nicht von Strom durchflossen werden. Die Wicklung und das zweite Ende des Bandleiters sind hier nicht dargestellt.
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2 zeigt die Leiteranordnung 1 in einer alternativen Ausfuhrung, in der an den Bandleiter 2 ein Verlangerungsleiter 6 in einem durch einen Teil der Oberseite 3c des Anschlussleiters 3 gebildeten Kontaktbereich 7 angefügt ist und so die Leiterverlangerung 5 ausbildet. Der Verlangerungsleiter 6 ist hier in der gleichen Breite wie der Bandleiter 2 dargestellt, dies ist aber nicht zwingend.
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3 zeigt einen Querschnitt durch eine Wicklung 20. Der Bandleiter 2 ist hierbei mehrfach um einen Wickelzylinder 10 herumgewickelt. Statt um einen Wickelzylinder kann die Wicklung 20 z. B. im Falle eines Transformators auch direkt um den hier nicht dargestellten Kern des Transformators gewickelt sein. Die einzelnen Lagen der Wicklung sind durch eine elektrisch isolierende Schicht 30 voneinander getrennt. Der innere Anschlussleiter 3a befindet sich im Endbereich der innersten Wicklungslage, deren Ende in den Verlangerungsleiter 5a ausläuft. Der äußere Anschlussleiter 3b befindet sich im Endbereich der außersten Wicklungslage, deren Ende in den Verlangerungsleiter 5b auslauft Dadurch, dass der nicht kreisformige Anschlussleiter 3a zwischen dem Wickelzylinder 10 und dem Bandleiter 2 liegt, weicht die Wicklung 20 des Bandleiters 2 in diesem Bereich von der idealen Kreisform ab. Daraus wird ersichtlich, dass ein geringerer Querschnitt des Anschlussleiters 3 zu einer geringeren Abweichung der Wicklung 20 von der Kreisform führt, was bessere elektrische Eigenschaften der Wicklung zur Folge hat.
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Im Falle eines Transformators befindet sich um die dargestellte Wicklung 20 eine weitere hier nicht dargestellte außere Wicklung. Ein geringerer Querschnitt des außeren Anschlussleiters 3b fuhrt zu einer naher an der idealen Kreisform liegenden Geometrie dieser äußeren Wicklung, was wiederum zu besseren elektrischen Eigenschaften führt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20013611 U1 [0002, 0012]
