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Es werden eine Klammer und ein Spulenkörper mit mindestens einer Klammer beschrieben. Die Klammer dient zum Beispiel zum Zusammenhalten zweier Spulenkörperschalen eines Spulenkörpers und zwischen den Spulenkörperschalen aufgenommener Blechpakete oder magnetisierbarer Kerne.
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Ein Spulenkörper mit dazwischen aufgenommenen Blechpaketen oder Kernen wird von einer Wicklung umgeben und kann beispielsweise für Wickelgüter, Drosselspulen und andere Induktionsgeräte verwendet werden. Wickelgüter können bspw. Transformatoren umfassen.
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Stand der Technik
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Blechpakete für Spulenkörper bestehen aus einer Vielzahl von Blechen, die übereinander angeordnet sind. In der Regel weist ein Spulenkörper mindestens einen Stapel eines Blechpakets auf. Zwei Blechpakete können über Abstandshalter voneinander getrennt werden. An den abgewandten Bereichen der Blechpakte werden diese beispielsweise in einem späteren Verfahrensschritt mit einem Joch verbunden. Gängige Maßnahmen Blechpakete miteinander zu verbinden umfassen beispielsweise das Bandagieren. Die Bandagen liegen außen am Blechpaket an und können als Klebebänder ausgebildet sein. Anschließend werden die Blechpakete zwischen zwei Leisten aufgenommen. Die Leisten können wiederum mittels Bandagen zusammengehalten werden.
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Im Bereich der Verbindungsstellen, d. h. an den Kanten zwischen den einzelnen Leisten, können Abstandselemente aufgesetzt werden. Diese Abstandselemente werden dann mit einem Klebeband umwickelt, sodass ein relativ fester Verbund bereitgestellt wird. Dieser Zusammenbau kann anschließend auf ein Joch aufgesetzt und mit einer Wicklung versehen werden.
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Aus
DE 12 89 913 A ist es bspw. bekannt, zur Pressung und Halterung von geschichteten Eisenkernen Presselemente aus nichtmetallischen Werkstoffen durch Zugfäden aus hochfestem Material zu verstärken und/oder miteinander zu verspannen.
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Zusätzlich weisen die Leisten, welche die Blechpakete überstehen, Öffnungen auf, durch welche Schrauben eingesetzt werden können. Über die Schrauben können die Spulenkörper fest mit einem Joch verbunden werden. Hierzu weist das Joch eine korrespondierende Öffnung auf, durch welche eine Schraube zur Verbindung geführt wird.
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Solche Spulenkörper weisen jedoch verschiedene Nachteile auf. Zum einen können die Blechpakete während der Montage und der Befestigung verrutschen. Zum anderen müssen eine Vielzahl von einzelnen Komponenten, wie Leisten, Klebebänder und Abstandselemente eingesetzt und ausgerichtet werden. Die Kosten zur Bereitstellung eines solchen Spulenkörpers sind daher erhöht.
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Darüber hinaus ist aus
DE 2 412 622 A eine Halterung für Drosselspulen bekannt, wobei die Halterung einen Drosselspulenkörper mit einer Spulenanordnung sowie eine Packung von dünnen Blechscheiben umgibt. Die Halterung umfasst einen Einfassungs- oder Umklammerungskanal sowie eine Grundplatte für die Verankerung. Im verbauten Zustand umgreift der Umklammerungskanal den Drosselspulenkörper und wird mit der Grundplatte verrastet. Der Drosselspulenkörper wird sowohl über Rastelemente in der Grundplatte als auch über Rastelemente in dem Umklammerungskanal fest in Position gehalten.
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Eine solche Vorrichtung ist jedoch nur für einen Drosselspulenkörper mit einer Spulenanordnung verwendbar und gibt keine Lösung zur sicheren Befestigung von Blechpaketen, beispielsweise für eine weitere Montage an einem Joch, an.
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Ein wesentlicher Nachteil bei den bekannten Vorrichtungen besteht in der Befestigung einer Anordnung, bestehend aus Blechpaketen und die Blechpakete zusammenhaltenden Leisten oder Schalen.
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Weitere Nachteile bei von Bandagen oder Klebebändern umgebenen Drosselspulen sind darin zu sehen, dass die Höhe der Lagen an Bandagen für verschiedene Spulenkörper abweichen kann und selbst bei einem einzelnen Spulenkörper nicht über die gesamte Länge hinweg gleich ist. Zudem kann bei hohen Temperaturen, die beispielsweise im Betrieb einer Drosselspule auftreten können, ein Klebstoff der Bandagen sich verflüssigen oder seine Eigenschaften hinsichtlich der Klebekraft verlieren. Demgemäß sind solche umwickelten Spulenkörper für eine sichere sowie schnelle und kostengünstige Montage nicht geeignet.
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Aufgabe
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Es ist daher Aufgabe eine Möglichkeit anzugeben, wie Spulenkörper mit zwischen zwei Leisten oder Schalen angeordneten Blechpaketen einfach und schnell befestigt werden können. Die Verbindung soll im Weiteren eine sichere Positionierung der Komponenten zueinander auch während des Betriebs eines Spulenkörpers aufrechterhalten. Zudem soll der Abstand zwischen einer Wicklung, die den Spulenkörper umgibt, und den Blechpaketen über die Länge eines Spulenkörpers hinweg gleich bleiben und auch bei mehreren Spulenkörpern nicht variieren.
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Im Weiteren soll der aufwendige Herstellungsschritt des Bandagierens bzw. Umwickeln mit Klebebändern entfallen.
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Lösung
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch eine Klammer für Spulenkörper gelöst, aufweisend eine Basis und zwei orthogonal zur Basis angeordnete Schenkel, wobei
- - die Schenkel an freien Enden aufeinander zu ausgerichtete Abschnitte aufweisen, die hakenförmig ausgebildet sind,
- - über die Innenseiten der Klammer zwischen der Basis, den Schenkeln und den hakenförmigen Abschnitten zwei Spulenkörperschalen und dazwischen angeordnete Blechpakete haltbar sind und gehalten werden können,
- - die Innenseiten der Klammer im Übergang von den Schenkeln zu den hakenförmigen Abschnitten und die Innenseiten im Übergang von der Basis zu den Schenkeln abgerundet ausgebildet sind, und
- - die hakenförmigen Abschnitte nach innen, in Richtung der Basis ragen.
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Die Klammer ermöglicht ein Zusammenhalten zweier Spulenkörperschalen und mindestens eines zwischen den Spulenkörperschalen aufgenommenen Blechpaketes oder magnetisierbaren Kerns (z.B. Ferritkern), wobei sowohl ein sicheres Zusammenhalten des Verbunds erreicht wird als auch der Abstand zwischen einer auf den Spulenkörper aufgebrachten Wicklung und den dazwischen gelagerten Blechpaketen oder Kernen gleich bleibt. Die Klammer kann insbesondere für Spulenkörper mit zwei Spulenkörperschalen verwendet werden, die abgerundete Verbindungsabschnitte aufweisen. Dementsprechend sind die Übergänge von den Schenkeln zu der Basis und zu den hakenförmigen Abschnitten abgerundet. Die abgerundeten Übergänge können direkt in Anlage mit den Verbindungsabschnitten der Spulenkörperschalen kommen. Die hakenförmigen Abschnitte können jeweils einen Verbindungsabschnitt einer Spulenkörperschale oder jeweils einen Verbindungsabschnitt zweier gegenüberliegender Spulenkörperschalen halten. Vorzugsweise wird eine Klammer so aufgebracht, dass die Basis quer über eine Spulenkörperschale verläuft und die hakenförmigen Abschnitte die Verbindungsabschnitte einer gegenüberliegenden Spulenkörperschale umgreifen.
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Die Klammer kann aus Kunststoff gefertigt sein und daher in einem Spritzgussprozess in hoher Stückzahl kostengünstig gefertigt werden. Kunststoff weist isolierende Eigenschaften auf und beeinflusst daher nicht das magnetische Feld einer Drosselspule oder einer anderen Einrichtung, aufweisend einen derartigen Spulenkörper. Die Klammer kann, insbesondere durch die Verwendung von Kunststoff als Ausgangsmaterial, flexibel ausgebildet sein. Die Flexibilität der Klammer ist dabei derart auszulegen, dass ein Spreizen der Schenkel möglich ist, womit die Klammer auf einen Verbund, bestehend aus zwei Spulenkörperschalen und mindestens einem dazwischen aufgenommenen Blechpaket oder Kern, aufgebracht werden kann.
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Als Blechpakte können bspw. zu einem Paket zusammengeführte bzw. zusammengefügte Blechpakete mit einer Vielzahl an einzelnen Blechplatten oder -plättchen verstanden werden. Es kann aber auch ein magnetisierbarer Kern, wie z.B. ein Ferritkern, zwischen zwei Spulenkörperschalen aufgenommen und über mindestens eine Klammer gehalten werden.
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Die Breite der Basis und die Höhe der Schenkel sowie der Radius der abgerundeten Bereiche ist nach Maßgabe der zu umgreifenden Spulenkörperschalen und deren Ausgestaltung festzulegen. Zusätzlich ist die Länge der Schenkel nach Maßgabe der Höhe der aufgenommenen Blechpakete oder Kerne zu bestimmen.
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Durch die Verwendung der Klammer kann auf ein Bandagieren und die Verwendung von Klebstoffen verzichtet werden. Es kann daher nicht zu einer Verflüssigung von Kunststoffen und damit einer Verschlechterung der Bindung kommen. Im Weiteren kommt es nicht zu verschiedenen Abständen zwischen einer den Spulenkörper umgebenden Wicklung und den Blechpaketen aufgrund von Bandagen, die über die Länge eines Spulenkörpers hinweg einen anderen Abstand hervorrufen. Eine gleichbleibende Schichtdichte durch Bandagen ist kaum oder nur sehr aufwendig zu erreichen.
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Im Weiteren kann zwischen zwei benachbarten Klammern, die auf einen Spulenkörper aufgebracht sind, ein Wicklungsbereich festgelegt werden. Gegenüber einem Umwickeln mit Bandagen ist es mit einer Klammer auch möglich, definierte Abschnitte zwischen zwei benachbarten Klammern vorzusehen, wodurch der Abstand zwischen einer Wicklung und einem Blechpaket definiert und reproduzierbar für eine Vielzahl von Anwendungen erreicht werden kann.
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Im Weiteren können die Klammern aber auch umwickelt werden. Hierzu können die Klammern beispielsweise eine sehr geringe Höhe aufweisen. Entsprechend ist der Querschnitt der Klammern dann an die erforderlichen Höhen anzupassen. Dabei kann die Breite einer Klammer vergrößert oder entsprechend verringert werden.
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Die Außenseiten der Klammer können im Übergang von den Schenkeln zu den hakenförmigen Abschnitten und dem Übergang von der Basis zu den Schenkeln abgerundet sein. Es kann damit ein bündiger Abschluss zwischen einer Klammer und einer den Spulenkörper umgebenden Wicklung erreicht werden, wobei die Wicklung aufgrund der abgerundeten Verbindungsabschnitte der Spulenkörperschalen ebenfalls abgerundet ist.
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Die Basis, die Schenkel und/oder die hakenförmigen Abschnitte können einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Dabei kann der Querschnitt so gewählt werden, dass die Höhe sehr gering ist. Um eine ausreichende Festigkeit und sichere Befestigung zu erreichen, können Zusätze dem Kunststoff beigemischt sein. In weiteren Ausführungsformen können auch Einlegeteile in den Kunststoff eingebracht werden. Solche Einlegeteile können aus Glasfasermatten gefertigt werden.
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Die Basis kann mindestens eine sich längs der Basis erstreckende Öffnung und/oder Haltevorrichtung aufweisen. Eine solche Öffnung kann sowohl eine Zentrierung mindestens eines Drahts einer Wicklung bereitstellen, als auch mehrere Drähte einer Wicklung aufnehmen, wobei die Wicklung im Bereich der Öffnung direkt in Anlage mit einer Außenseite einer Spulenkörperschale kommen kann. Die Ausbildung der Öffnung ist in Abhängigkeit des Einsatzzweckes und der gewünschten Ausführung zu bestimmen. Die Öffnung kann beispielsweise auch abgerundete Übergänge zu den längs des Basisabschnitts verlaufenden Seiten, welche die Öffnung begrenzen, und/oder zu den Schenkeln aufweisen.
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In weiteren Ausführungen kann alternativ oder zusätzlich mindestens eine Haltevorrichtung vorgesehen sein. Die Haltevorrichtung kann bspw. durch Erhebungen und/oder Vertiefungen gebildet sein. Über die Erhebungen und Vertiefungen kann mindestens ein Draht gehalten und positioniert werden.
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Die Basis kann an der Außenseite auch mindestens einen Stift und/oder einen sich längs zur Basis erstreckenden Steg aufweisen. Der mindestens eine Stift und/oder der Steg erstrecken sich orthogonal zur Außenseite der Basis. Stifte oder Stege dienen dazu eine Wicklung zu führen oder einen Wicklungsbereich zu definieren. Beispielsweise kann über einen sich längs zur Basis erstreckenden Steg eine Begrenzung für eine Wicklung bereitgestellt werden. Zudem kann über den Steg eine Ausrichtfläche bereitgestellt werden, die orthogonal zur Wicklung ausgerichtet ist und an der die Drähte einer Wicklung anliegen.
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In weiteren Ausführungsformen können sich solche Stege oder Stifte auch entlang der Schenkel und/oder der hakenförmigen Abschnitte erstrecken. Dadurch wird umlaufend um die Klammer eine Anlage/Begrenzungsfläche bereitgestellt.
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Die Basis kann einen sich an der Außenseite längs der Basis erstreckenden Abschnitt aufweisen, der einen pyramidenförmigen Querschnitt aufweist. Der pyramidenförmige Querschnitt kann beispielsweise zum Ausrichten oder Begrenzen einer auf einen Spulenkörper aufgebrachten Wicklung dienen. Beispielsweise kann bei einem maschinellen Aufbringen der Wicklung während des Umwickelns des Spulenkörpers ein Draht an dem Abschnitt entlang gleiten.
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Die Höhe der Basis, der Schenkel und/oder der hakenförmigen Abschnitte können der Höhe oder einem Vielfachen der Höhe eines Drahtes entsprechen, der zur Ausbildung einer Wicklung für einen Spulenkörper verwendet wird. Die Klammer ist dann nur so hoch ausgebildet wie ein Draht bzw. wie eine Wicklungsschicht. In weiteren Ausführungsformen kann ein Haken auch eine solche Höhe aufweisen, dass dieser einem Vielfachen der Höhe eines Drahtes oder entsprechend der Höhe einer Wicklungsschicht entspricht.
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Die Seitenbereiche der Klammer können in weiteren Ausführungsformen auch abgerundet sein, wobei die Seitenbereiche auch mehrere Abschnitte aufweisen können, die jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen. Dabei können die Querschnitte im Wesentlichen dem Durchmesser eines Drahtes bei Verwendung eines runden Drahtes entsprechen. In der Regel wird jedoch ein rechteckiger Draht verwendet, wobei die Seiten der Klammer ebenfalls rechteckig sind, sodass der Draht bündig in Anlage mit den Klammerseiten kommen kann.
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Auf der Innenseite der Basis kann ein Zapfen angeordnet sein. Der Zapfen erstreckt sich parallel zu den Schenkeln und ragt in einem einen Spulenkörper umgreifenden Zustand in den Spulenkörper hinein. Über diesen Zapfen kann daher ein Luftspalt zwischen zwei Blechpaketen eingestellt werden. Mindestens eine der Spulenkörperschalen muss hierzu eine entsprechende Öffnung aufweisen, in welche der Zapfen beim Aufbringen der Klammer eingesetzt und gegebenenfalls über die Öffnung während des Einbringens verschwenkt werden kann. In weiteren Ausführungsformen können mehrere Öffnungen vorgesehen sein, wobei beispielsweise eine mittlere Öffnung entlang eines Spulenkörpers zur Aufnahme eines Zapfens der Klammer dient, um einen Luftspalt zwischen zwei Blechpaketen zu definieren. Weitere Öffnungen an Endbereichen von Spulenkörperschalen können als Stützen für die gegenüberliegenden Außenseiten der Blechpakete dienen und/oder einen weiteren Luftspalt definieren.
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In weiteren Ausführungsformen kann die Klammer aus einem verstärkten Kunststoff bestehen. Eine Verstärkung kann über Glasfaserelemente oder andere Zusätze erreicht werden. Zudem können Einlagen in den Kunststoff eingebracht werden oder verstärkende Strukturen von einem Kunststoff umspritzt werden, um eine verstärkte Klammer bereitzustellen.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch durch einen Spulenkörper mit mindestens einer Klammer nach einer der vorstehend beschriebenen Varianten gelöst, wobei
- - der Spulenkörper zwei Spulenkörperschalen aufweist, zwischen welchen mindestens ein Blechpaket oder ein magnetisierbarer Kern aufgenommen ist,
- - die Spulenkörperschalen jeweils zwei Verbindungsabschnitte aufweisen, die abgerundet ausgebildet sind, wobei mindestens eine Klammer die Spulenkörperschalen umgreift,
- - die hakenförmigen Abschnitte jeweils einen Verbindungsabschnitt umgreifen und die Übergänge an diesen Verbindungsabschnitten anliegen, und
- - die Übergänge zwischen der Basis und den Schenkeln an zwei weiteren Verbindungsabschnitten anliegen.
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Ein solcher Spulenkörper wird über die mindestens eine Klammer fest zusammengehalten. Zudem kann auf ein Umwickeln verzichtet werden, wodurch der Abstand zwischen einer auf den Spulenkörper aufgebrachten Wicklung und den Blechpaketen oder Kernen über die Länge des Spulenkörpers hinweg gleichbleibt und zudem der Abstand bei mehreren gleich aufgebauten Spulenkörpern im Wesentlichen identisch ist.
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Zwischen den Klammern kann ein Wickelbereich definiert werden. Im Weiteren können zwei Klammern direkt nebeneinander angeordnet werden, wobei die Klammern entgegengesetzt zueinander ausgerichtet sind.
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Die vorstehend beschriebenen Vorteile im Hinblick auf die Klammer gelten wie bereits in Bezug auf einen Spulenkörper angegeben für Spulenkörperanordnungen mit mindestens einer Klammer. Die Klammer ermöglicht eine schnelle einfache Befestigung, wobei ein fester Verbund bereitgestellt wird, der nicht mehr anschließend fixiert werden muss. Dadurch lassen sich die Montagezeiten und Kosten sowie der Ausschuss deutlich reduzieren.
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Die beiden Spulenkörperschalen können auf den Innenseiten entlang von Wandabschnitten Rinnen aufweisen, in welche Seitenwände eingesetzt werden. Die Höhe der Seitenwände entspricht der Höhe der aufzunehmenden Blechpakete oder Kerne und wird nach Maßgabe der Blechpakete/Kerne gefertigt und für die entsprechenden Spulenkörper verwendet. Über solche Seitenwände können verschieden Spulenkörper mit verschiedenen Ausgestaltungen hergestellt werden. Anstelle von einsetzbaren Seitenwänden kann auch eine der Spulenkörperschalen Seitenwände aufweisen, deren freiliegende Kanten in entsprechende Rinnen einer gegenüberliegenden zweiten Spulenkörperschale eingebracht werden. Zwischen diesen Spulenkörperschalen werden Blechpakete aufgenommen und über die mindestens eine Klammer fest zusammengehalten. In weiteren Ausführungen kann durch die Anordnung von Klammern gänzlich auf Seitenwände verzichtet werden. Beispielsweise können die Blechpakete auch derart aufgenommen werden, dass deren Fläche eine Seitenwand bildet. Bei der Verwendung von festen Kernen kann zudem auch auf Seitenwände verzichtet werden.
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In weiteren Ausführungsformen kann ein Spulenkörper im Bereich der Blechpakete/Kerne und/oder der später aufzubringenden Wicklung von mehreren Klammern umgeben sein, wobei die Klammern aneinander anliegen. Die Klammern bilden dann eine Oberfläche, auf welcher die Wicklung aufgebracht wird. Hierzu können die Klammern beispielsweise versetzt zueinander aufgebracht werden. Es ist auch möglich, jeweils eine Klammer um 90° versetzt zu einer benachbarten Klammer anzuordnen. Eine solche Anordnung bietet den Vorteil, dass auf Seitenwände verzichtet werden kann und ein gleichbleibender Abstand über die gesamte Länge des Spulenkörpers zwischen einer auf die Klammern aufgebrachten Wicklung und dem mindestens einem Blechpaket bereitgestellt wird. Zusätzlich können am Randbereich Klammern mit größeren Höhen angeordnet werden, welche die dazwischen angeordneten Klammern überragen und einen Wicklungsbereich seitlich begrenzen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer dreiphasigen Netzdrossel mit drei Spulenkörpern;
- 2 verschiedene Ansichten einer Klammer zum Zusammenhalten zweier gegenüberliegender Spulenkörperschalen eines Spulenkörpers;
- 3 eine perspektivische Darstellung einer Klammer zum Zusammenhalten zweier gegenüberliegender Spulenkörperschalen;
- 4 a) - c) Seitenansichten verschiedener Ausführungen einer Klammer;
- 5 eine perspektivische Darstellung eines Abstandselements, welches zwischen zwei Blechpaketen in einem Spulenkörper aufgenommen werden kann;
- 6 verschiedene perspektivische Ansichten einer Seitenwand eines Spulenkörpers; und
- 7 verschiedene perspektivische Darstellungen einer Spulenkörperschale eines Spulenkörpers.
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In den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehene Elemente entsprechen im Wesentlichen einander, sofern nichts anderes angegeben ist. Darüber hinaus wird darauf verzichtet, Bestandteile zu zeigen und zu beschreiben, welche nicht wesentlich zum Verständnis der hierin offenbarten technischen Lehre sind. Im Weiteren werden nicht für alle bereits eingeführten und dargestellten Elemente die Bezugszeichen wiederholt, sofern die Elemente selbst und deren Funktion bereits beschrieben wurden oder für einen Fachmann bekannt sind.
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Ausführliche Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer dreiphasigen Netzdrossel 100 mit drei Spulenkörpern 80, die jeweils mit einem Joch 90 verbunden sind. Die Verbindung der Spulenkörper 80 mit dem Joch 90 erfolgt über Endbereiche 18, 20 von Grundplatten 12 der Spulenkörperschalen 10 der Spulenkörper 80 und entsprechenden Befestigungselementen, wie beispielsweise Schrauben. Die Netzdrossel 100 dient unter Anderem zur Dämpfung von Oberschwingungsströmen und/oder zur Anlaufstrombegrenzung und/oder zur Filterung, vorzugsweise der Oberwellen.
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Die Spulenkörperschalen 10 der Spulenkörper 80 werden über Klammern 60 zusammengehalten, welche die einzelnen Spulenkörperschalen 10 aufgrund deren speziellen Ausführung zusammenhalten. Zwischen den Klammern 60 sind Wicklungen 70 auf die Spulenkörperschalen 10 aufgebracht. Die Klammern 60 begrenzen damit den Wicklungsbereich. Im Weiteren sind die Klammern 60 so ausgebildet, dass diese bündig mit einer auf den Spulenkörper 80 aufgebrachten Wicklung 70 abschließen.
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Wie in 1 gezeigt, wird der mittlere Spulenkörper 80 von insgesamt vier Klammern 60 gehalten, wobei an den Außenseiten jeweils zwei Klammern 60 vorgesehen sind, die entgegengesetzt zueinander ausgerichtet auf die Spulenkörperschalen 10 aufgebracht sind und diese entsprechend halten.
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2 zeigt verschiedene Ansichten einer Klammer 60. Die Klammer 60 besteht aus Kunststoff und kann in einem Spritzgussprozess in hoher Stückzahl kostengünstig hergestellt werden. Zusätzlich kann der Kunststoff Zusätze oder Einlegeteile aufweisen, welche die Klammer 60 im Hinblick auf ihre mechanischen Eigenschaften widerstandsfähiger machen. Beispielsweise können Glasfaserelemente eingebracht werden. Zudem kann auch eine Einlage mit Glasfaserstreifen eingebracht werden, der sich von einem Haken 69 bis zu dem gegenüberliegenden Haken 69 in der Klammer 60 erstreckt. Kunststoff ist ein Isolator und beeinflusst daher das elektrische und das magnetische Feld des Spulenkörpers 80 sowie einer Netzdrossel 100 nicht.
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Die Verwendung von Kunststoff für die Klammer 60 ermöglicht zudem eine Dämpfung im Betrieb der Netzdrossel 100 bzw. eines Spulenkörpers 80, da Schwingungen über den Kunststoff gedämpft werden können.
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Die Klammer 60 weist wie in 2 gezeigt eine Basis 62 und orthogonal zur Basis 62 sich erstreckende Schenkel 64 auf. Von den Schenkeln 64 erstrecken sich aus hakenförmige Abschnitte 66, die aufeinander zugerichtet sind und einen nach unten in Richtung der Basis 62 abstehende Haken 69 aufweisen. Die Übergänge 67 von der Basis 62 zu den Schenkeln 64 und die Übergänge 68 von den Schenkeln 64 zu den hakenförmigen Abschnitten 66 sind sowohl auf der Innenseite 61 als auch auf der Außenseite 63 der Klammer 60 abgerundet ausgebildet. Die innere Abrundung entspricht im Wesentlichen der abgerundeten Ausbildung von Verbindungsabschnitten 26 der Spulenkörperschalen 10. Die äußere Rundung in den Übergängen 67, 68 entspricht im Wesentlichen der Krümmung der Wicklung 70 im Bereich der Verbindungsabschnitte 26.
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Die Klammer 60 weist im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt auf, der sich über die Basis 62 und die Schenkel 64 bis in die hakenförmigen Abschnitte 66 erstreckt. In weiteren Ausführungen kann die Klammer 60 auch andere Querschnittformen aufweisen, wie beispielsweise in 4 gezeigt.
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Die Höhe H der Klammer 60 kann genauso wie die Dicke D an die entsprechenden Einsatzgebiete und Anforderungen angepasst werden. Beispielsweise kann bei einer geringeren Höhe H die Dicke D vergrößert werden, um eine entsprechende Haltewirkung zu erzielen.
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In weiteren Ausführungsformen kann ein Spulenkörper 80 mit zwei Spulenkörperschalen 10 über mehrere Klammern 60 gehalten werden, wobei die Klammern 60 verschiedene Höhen H und/oder Dicken D aufweisen können. So können in weiteren Ausführungsformen beispielsweise zwei Klammern 60 mit einer größeren Höhe H an Endbereichen angeordnet sein, wobei zwischen diesen Klammern 60 weitere Klammern 60 angeordnet sind, die untereinander und an den äußeren Klammern 60 anliegen. Die zwischen den äußeren Klammern 60 angeordneten Klammern 60 können gegenüber den äußeren Klammern 60 beispielsweise eine geringere Höhe H aufweisen, sodass eine Wicklung 70 auf den Klammern 60 mit der geringen Höhe H aufliegt und hiermit der Abstand zwischen der Wicklung 70 und den Blechpaketen vorgegeben ist. Die seitlichen Klammern 60 begrenzen dann den Wicklungsbereich für die Wicklung 70. Zudem können die seitlichen Klammern 60 bündig mit der Wicklung 70 abschließen. Im Weiteren können die mittleren Klammern 60 mit einer zueinander verschiedenen Orientierung und Ausrichtung auf den Spulenkörper 80 bzw. die Spulenkörperschalen 10 aufgebracht werden. Beispielsweise können die Klammern 60 um 90 oder 180 Grad (vergleiche mittlerer Spulenkörper 80 in 1) verdreht zueinander angeordnet werden.
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In 2 ist über die gestrichelte Linie schematisch ein Spulenkörper 80 dargestellt. Die Verbindungsabschnitte 26 stehen mit der Klammer 60 über die Übergänge 67, 68 in Kontakt mit den Innenseiten 61 der Klammer 60. Die hakenförmigen Abschnitte 66 umgeben die oberen Verbindungsabschnitte 26, wobei die Haken 69 die Verbindungsabschnitte 26 umgreifen.
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Wie in 2 ferner gezeigt, besteht zwischen der Basis 62 sowie den Schenkeln 64 und dem Spulenkörper 80 zwischen den Verbindungsabschnitten 26 ein Abstand, der zur Kühlung der Spulenkörperschale 80 dienen kann. Die aufgebrachten Wicklungen 70 werden zudem ebenfalls über die Verbindungsabschnitte 26 oder über Klammern 60 geführt, sodass stets ein Luftspalt zwischen den Verbindungsabschnitten 26, zumindest in den Bereichen der Basis 62 und den Schenkeln 64, besteht.
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3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Klammer 60. Die gestrichelte Linie zeigt einen Zapfen 108, der auf der Innenseite 61 der Basis 62 angeordnet ist. Wenn der Zapfen 60 auf eine Spulenkörperanordnung mit zwei gegenüberliegenden Spulenkörperschalen 10 aufgebracht wird, gelangt der Zapfen 108 über die Öffnung in einer Spulenkörperschale 10 beispielsweise in einen Bereich zwischen zwei Blechpaketen. Der Zapfen 108 kann daher als Abstandselement zwischen zwei Blechpaketen zur Ausbildung eines Luftspalts dienen. Die Form und Ausgestaltung des Zapfens 108 kann auch anderweitig ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Zapfen 108 flach ausgebildet sein und/oder eine geringere Höhe bzw. Tiefe aufweisen. In weiteren Ausführungsformen können anstelle eines Zapfens 108 mehrere zapfenförmige Elemente vorgesehen sein.
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Zum Einbringen eines Zapfens 108 muss mindestens eine der Spulenkörperschalen 10 eine entsprechende Öffnung aufweisen. Die Klammer 60 kann ohne einen Zapfen 108 sowohl aufgeklipst als auch auf eine Spulenkörperanordnung aufgeschoben werden. Wenn eine Klammer 60 einen Zapfen 108 aufweist, ist lediglich ein Aufklipsen möglich. Das Aufklipsen kann ein Verschwenken der Klammer erforderlich machen, wobei zuerst ein Schenkel 64 aufgebracht wird. Dementsprechend muss in weiteren Ausführungen eine Spulenkörperschale 10 dann eine solche Öffnung aufweisen, dass ein Einbringen des Zapfens 108 möglich ist.
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Die 4a) bis 4c) zeigen Seitenansichten verschiedener Klammern 60. 4a) zeigt die Seitenansicht einer Klammer 60, welche im Bereich der Basis 62 eine Öffnung 102 aufweist. Die Öffnung 102 ermöglicht das Einbringen von Drähten einer Wicklung, welche direkt in Anlage mit der Außenseite 14 einer Spulenkörperschale 10 kommen können. Die Breite der Öffnung 102 ist in 4a) nur schematisch gezeigt. So kann die Öffnung 102 sich im Wesentlichen über die gesamte Breite der Basis 62 oder nur über einen kleinen Abschnitt erstrecken und beispielsweise auch nur die Breite eines Drahts aufweisen. Zudem kann die Öffnung 102 abgerundet oder eckig ausgeführt (in 4a) nicht dargestellt) sein.
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Alternativ kann anstelle der Öffnung 102 eine Vorrichtung angeordnet sein, welche den Draht (Wickeldraht) an der Klammer 60 hält bzw. fixiert. Außerdem kann eine solche Vorrichtung auch zur Führung des Drahtes verwendet werden.
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4b) zeigt die Seitenansicht einer Klammer 60 mit einem Abschnitt 104, der pyramidenförmig ausgebildet ist. Der Abschnitt 104 erstreckt sich längs zur Basis 62 und bildet Schrägen aus. Die Schrägen können beispielsweise zur Aufbringung einer Wicklung 70 dienen. Entlang der Schrägen des Abschnitts 104 kann beim maschinellen Aufbringen der Wicklung 70 ein Entlanggleiten des Drahts erreicht werden.
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4c) zeigt eine weitere Seitenansicht einer Klammer 60, wobei sich entlang der Basis 62 ein Steg 106 erstreckt. Der Steg 106 kann zum Ausrichten von Drähten einer Wicklung 70 dienen. Im Weiteren kann der Steg 106 auch eine Wicklung 70 begrenzen.
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5 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Abstandselementes 50, welches zwischen zwei Blechpaketen in einem Spulenkörper 80 und/oder an den gegenüberliegenden Endbereichen eines oder mehrerer Blechpakete in einem Spulenkörper 80 aufgenommen sein kann. Das Abstandselement 50 weist an den gegenüberliegenden Seiten Leisten 52 auf. Die Leisten 52 können in Schlitzen an den Innenseiten 42 gegenüberliegender Seitenwände 40 eingebracht werden. Über die Leisten 52, welche die Wandstärke der Abstandselemente 50 im Bereich der Seiten vergrößern, kann analog zu Leisten 49 eine vergrößerte Klemmwirkung im eingesetzten Zustand bereitgestellt werden.
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Das Abstandselement 50 weist zudem einen mittig und parallel zu den Leisten 52 verlaufenden Steg 54 auf, der auf beiden Seiten ausgebildet ist. Der Steg 54 dient zur Bereitstellung eines Abstands zwischen gegenüberliegenden Blechpaketen und definiert den Luftspalt zwischen den Blechpaketen. Die in 5 gezeigte Ausführung eines Abstandselements 50 weist gegenüber einer flächig ausgebildeten Ausführung ohne Verstärkungen eines Abstandselementes den Vorteil eines reduzierten Materialeinsatzes bei erhöhter Festigkeit durch die Struktur der Leiste 54 auf.
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Das Abstandselement 50 kann ebenfalls in einem Spritzgussprozess in hoher Stückzahl kostengünstig hergestellt werden. Dem Kunststoff für das Abstandselement 50 können ebenso wie dem Kunststoff für Seitenwände 40 und Spulenkörperschalen 10 Zusätze beigefügt werden.
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6 zeigt perspektivische Darstellungen einer Seitenwand 40. Die Seitenwand 40 weist auf der Innenseite 42 im mittleren Abschnitt eine Leiste 46 auf. Die Leiste 46 dient als Verbindungselement zur Aufnahme und Befestigung eines Abstandselementes mit Laschen an den gegenüberliegenden Seitenbereichen. Hierzu weist die Leiste 46 Öffnungen 48 auf. In die Öffnungen 48 werden die seitlich abstehenden Laschen eines Abstandselementes eingesetzt.
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Die Leisten 46 zweier gegenüberliegender Seitenwände 40 dienen bereits als Abstandselemente für Blechpakete. Über separate Abstandselemente 50 kann der Luftspalt zusätzlich definiert werden. Anders als in 6 dargestellt, können Seitenwände 40 auch an ihren Enden parallel zu der Leiste 46 verlaufende Leisten aufweisen. Hierdurch können Blechpakete über drei Abstandselemente sicher in Position gehalten werden.
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An der Außenseite 44 weisen die Seitenwände 40 zwei sich parallel zu Verbindungsabschnitten 26 von Spulenkörperschalen 10 und Rinnen 34 der Spulenkörperschalen 10 verlaufende Leisten 49 auf. Die Leisten 49 vergrößern die Wandstärke der Seitenwände 40, sodass die Seitenwände 40 in ersten Rinnen 34 der Spulenkörperschalen 10 mit einer größeren Klemmwirkung gehalten werden können.
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7 zeigt perspektivische Darstellungen einer Spulenkörperschale 10 einer beispielhaften Ausführungsform. In 7 sind sowohl die Rückseite 14 der Spulenkörperschale 10 als auch die Innenseite gezeigt. Von außen betrachtet weist die Grundplatte 12 der Spulenkörperschale 10 eine sich längs erstreckende Finne 37 auf. Auf der Innenseite befindet sich im Bereich der Finne 37 eine zweite Rinne 30. Die Finne 37 kann eine Verstärkung der Struktur der Grundplatte 12 darstellen. Parallel zu der Finne 37 erstrecken sich Verbindungsabschnitte 26, die als verdickt ausgebildete Abschnitte ausgebildet sind. Die Verbindungsabschnitte 26 sind abgerundet ausgebildet und können von den Übergängen 67, 68 der Klammer 60 im umschlossenen Zustand von der Klammer 60 umgeben sein und an den Übergängen 67, 68 anliegen. Im Bereich der Innenseite der Grundplatte 12 weisen die Verbindungsabschnitte 26 gegenüberliegende Wandabschnitte 32 auf. An den Wandabschnitten 32 erstrecken sich im Übergang zur Grundplatte 12 erste Rinnen 34. Die Rinnen 34 dienen zur Aufnahme der Seitenwände 40, wie sie in 6 gezeigt sind. Die Seitenwände 40 können von oben in die Rinnen 34 eingesetzt oder seitlich in die Rinnen 34 eingeschoben werden.
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Die Spulenkörperschale 10 kann in einem Spritzgussprozess aus einem Kunststoff hergestellt werden. Dem Kunststoff können Zusätze beigemischt sein, sodass die Spulenkörperschale 10 die erforderlichen mechanischen Eigenschaften aufweist.
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Die zweite Rinne 30 weist drei Vertiefungen 36 auf. In weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen können nur eine Vertiefung oder mehrere Vertiefungen, je nach technischer Anforderung, vorhanden sein. In die Vertiefungen 36 werden Abstandselemente 50 (wie in 5 gezeigt) oder andere Abstandselemente mit entsprechenden Halteelementen eingesetzt. Die Vertiefungen 36 dienen zur Aufnahme von Elementen der Abstandselemente 50, sodass über die Vertiefungen 36 die Abstandselemente 50 eine definierte Position einnehmen. Dadurch wird ein definierter Luftspalt zwischen zwei Blechpaketen und eine definierte Position der Blechpakete zu den Endabschnitten 18, 20 bereitgestellt. Zusätzlich werden in die Rinnen 34 Seitenwände 40 (wie in 6 gezeigt) eingesetzt. Anstelle von Seitenwänden 40 können auch Seitenwände einer Spulenkörperschale in die Rinnen 34 eingesetzt werden, wobei eine solche Spulenkörperschale ausgehend von den Wandabschnitten 32 Seitenwände aufweist.
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Die Finne 37 weist einen durchgängigen runden Kanal auf. In diesen Kanal können beispielsweise Messeinrichtungen, wie ein Temperatursensor eingebracht werden. In weiteren Ausführungsformen kann auch ein separates Kühlmittel oder Kühlluft durch diesen Kanal geführt werden. Die Finne 37 ist in 7 so hoch ausgebildet, wie die Verbindungsabschnitte 26. In einer alternativen Ausführungsform kann die Finne 37 baulich auch höher oder niedriger, je nach technischer Anforderung, ausgeführt werden. Dadurch wird die Befestigung über eine Klammer 60 nicht behindert. Zudem wird nach dem Umwickeln eines Spulenkörpers 80 zwischen der Finne 37 und dem benachbarten Verbindungsabschnitt 26 jeweils ein Kanal ausgebildet, der eine Luftzufuhr und damit Kühlung ermöglicht.
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Die Spulenkörperschale 10 weist die Endabschnitte 18, 20 auf, welche die Verbindungsabschnitte 26 überragen. Die Endabschnitte 18, 20 weisen Öffnungen 22 und 24 auf. Über die Öffnungen 22, 24 erfolgt eine Befestigung über Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben mit einem Joch 90. Die Befestigung erfolgt wie für die Netzdrossel 100 in 1 gezeigt. Die Öffnungen 22 dienen zur Befestigung. Die Öffnungen 24 dienen ebenfalls zur Befestigung, ermöglichen jedoch einen Spielausgleich, da eine Verlagerung möglich ist. Nach einer exakten Ausrichtung und Positionierung können die Schrauben festgezogen werden. An der Rückseite 14 weist die Grundplatte 12 in den Endbereichen 18, 20 Leisten 28 auf.
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Zur Ausbildung von Spulenkörpern 80 werden auf eine Spulenkörperschale 10 auf die Grundplatte 12 von der Innenseite her zwei Blechpakete oder magnetisierbare Kerne aufgesetzt. In weiteren nicht dargestellten Ausführungen können mehrere oder nur ein Blechpaket/Kern angeordnet werden. Die Blechpakete oder Kerne (in den Figuren nicht dargestellt) werden über ein Abstandselement 50, wie beispielsweise in 5 gezeigt, beabstandet zueinander gehalten. Anschließend oder davor können bereits in die Rinnen 34 Seitenwände eingesetzt werden. In alternativen Ausführungen kann erst eine zweite Spulenkörperschale 10 aufgesetzt werden, wobei die Seitenwände 40 anschließend seitlich eingeschoben werden. Nach dem Zusammenbau der einzelnen Komponenten müssen die Spulenkörperschalen 10 mit den darin aufgenommenen Blechpakten oder Kernen und Abstandselementen 50 miteinander fest verbunden werden. Die Verbindung erfolgt über Klammern 60, wie in 1 für die Netzdrossel 100 gezeigt. Zur Verbindung können mehrere Klammern 60 verwendet werden. Die Klammern 60 werden so auf zwei Spulenkörperschalen 10 aufgebracht, wie dies in 1 schematisch gezeigt ist. Die Anordnung von 1 zeigt für die beiden äußeren Spulenkörper 80 die Verwendung jeweils zweier Klammern 60, die dazwischen einen Aufnahmeraum für Wicklungen 70 definieren. Der mittlere Spulenkörper 80 weist vier Klammern 60 auf, die ebenfalls dazwischen einen Aufnahmeraum für die Wicklungen 70 bereitstellen. Die Klammern 60 an den jeweiligen Enden sind so angeordnet, dass diese gegenüberliegend ausgerichtet sind, wobei die Basis 62 einer Klammer 60 der Basis 62 einer benachbarten Klammer 60 gegenüberliegt. Die hakenförmigen Abschnitte 66 der Klammern 60 umgreifen die abgerundet ausgebildeten Verbindungsabschnitte 26. Hierzu sind die hakenförmigen Abschnitte 66 auf den Innenseiten korrespondierend ausgebildet, sodass eine vollständige Anlage erreicht wird.
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Die Klammern 60 können leicht elastisch ausgebildet sein und sich daher leicht auf die Spulenkörper 80 anbringen lassen. Spulenkörper 80 mit mindestens einer Klammer 60, vorzugsweise jedoch mehreren Klammern 60, weisen den Vorteil auf, dass auf Klebstoffe, wie sie beispielsweise auch bei Bandagen vorgesehen sind, verzichtet werden kann. Bei hohen Temperaturen im Betrieb einer Anordnung mit Wickelgütern oder einer Netzdrossel 100 könnte es zu einem Schmelzen der Klebstoffe und damit zu einer Beschädigung der Anordnung kommen. Die Verwendung von Klammern 60 ermöglicht demgegenüber höhere Temperaturbereiche zuzulassen, ohne dass es zu einer Beschädigung kommt. Eine kleinere Anordnung kann aufgrund der Befestigung mit Klammern 60 in einem größeren Arbeitsbereich betrieben werden, als dies mit entsprechend großen Spulenkörpern aus dem Stand der Technik möglich wäre, da es zu keiner Beschädigung kommt. Demgemäß kann die Netzdrossel 100 bei gleicher Leistung kleiner ausgeführt werden als im Stand der Technik.
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Die Klammern 60 ermöglichen zudem eine sichere Befestigung, die schnell und einfach aufgebracht werden kann. Über die Ausbildung einer Spulenkörperschale 10 und das Einsetzen von Abstandselementen 50 können Blechpakete oder magnetisierbare bzw. magnetische Kerne sicher in Position gehalten werden. Ein Ausrichten vor, während und nach der Befestigung oder zwischen Befestigungsschritten ist nicht erforderlich. Nach dem Aufsetzen einer zweiten Spulenkörperschale 10 auf eine Anordnung mit Blechpaketen oder Kernen können die Klammern 60 aufgesetzt werden. Die Klammern 60 stellen eine so feste Verbindung bereit, dass keine nachträglichen Bearbeitungsschritte zur Befestigung erforderlich sind. Vorteilhafterweise bleibt dabei die Position der Blechpakte oder Kerne und damit auch der erforderliche Luftspalt sogar bei einem Transport erhalten. Im Stand der Technik tritt demgegenüber häufig eine Verlagerung der Blechpakete beim Transport auf.
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Klammern 60 können zudem umwickelt werden, sodass diese nicht nur als Hilfsmittel für Zwischenschritte verwendet werden können, sondern auch als fertige Befestigungslösung für Spulenkörper 80.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Spulenkörperschale
- 12
- Grundplatte
- 14
- Rückseite
- 18
- Endbereich
- 20
- Endbereich
- 22
- Öffnung
- 24
- Öffnung
- 26
- Verbindungsabschnitt
- 28
- Leiste
- 30
- zweite Rinne
- 32
- Wandabschnitt
- 34
- erste Rinne
- 36
- Vertiefung
- 37
- Finne
- 40
- Seitenwand
- 42
- Innenseite
- 44
- Außenseite
- 46
- Leiste
- 48
- Öffnung
- 49
- Leiste
- 50
- Abstandselement
- 52
- Leiste
- 54
- Steg
- 60
- Klammer
- 61
- Innenseite
- 62
- Basis
- 63
- Außenseite
- 64
- Schenkel
- 66
- Abschnitt
- 67
- Übergang
- 68
- Übergang
- 69
- Haken
- 70
- Wicklung
- 80
- Spulenkörper
- 90
- Joch
- 100
- Netzdrossel
- 102
- Öffnung
- 104
- Abschnitt
- 106
- Steg
- 108
- Zapfen
- H
- Höhe
- D
- Dicke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1289913 A [0005]
- DE 2412622 A [0008]
