DE102019110051B4 - Current conductor to form a winding body for an electrical coil, e.g. B. a transformer or a choke - Google Patents
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Abstract
Stromleiter (1) zur Bildung eines elektrischen Wickelkörpers für eine Spule, wobei der Stromleiter (1) mindestens einen Innenleiter (3) und mindestens einen koaxial dazu verlaufenden Außenleiter (5) aufweist, wobei Außen- und Innenleiter (3, 5) durch eine elektrische Isolierung getrennt sind, wobei- Außen- und Innenleiter (3, 5) jeweils aus mehreren Wickeldrähten (9) ausgebildet sind,- der Wickeldraht (9) aus mehreren Litzendrähten (15) gebildet ist, und- der Wickeldraht (9) einen Isolationsmantel (13) aufweist.Current conductor (1) for forming an electrical winding body for a coil, the current conductor (1) having at least one inner conductor (3) and at least one outer conductor (5) running coaxially therewith, the outer and inner conductors (3, 5) being connected by an electrical Insulation are separated, whereby - outer and inner conductors (3, 5) are each formed from several winding wires (9), - the winding wire (9) is formed from several stranded wires (15), and - the winding wire (9) has an insulation jacket ( 13).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einerseits einen Stromleiter zur Bildung eines Wickelkörpers für eine elektrische Spule, z. B. eines Trafos oder einer Drossel, sowie auch einer Spule, z. B. für einen Trafo oder eine Drossel, die sich durch mindestens einen Stromleiter der erfindungsgemäßen Art auszeichnet.The present invention relates, on the one hand, to a current conductor for forming a winding body for an electrical coil, e.g. B. a transformer or a choke, as well as a coil, e.g. B. for a transformer or a choke, which is characterized by at least one current conductor of the type according to the invention.
Elektrische Spulen, z. B. eines Trafos oder einer Drossel, sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Diese bestehen üblicherweise aus Wicklungen oder Wickelgütern, die geeignet sind, ein Magnetfeld zu erzeugen oder zu detektieren. Sie sind als elektrische Bauelemente Teile eines Gerätes, wie beispielsweise eines Transformators, eines Relais, eines Elektromotors oder beispielsweise auch eines Lautsprechers. Die meisten Spulen bestehen aus mindestens einer Wicklung eines Stromleiters aus Draht, insbesondere Kupferlackdraht oder auch einer Hochfrequenzlitze, der meist auf einem Spulenträger gewickelt ist, der mit einem magnetischen Kern versehen ist. Die Bindungsanordnung und Form bzw. der Drahtdurchmesser, das Wickel- und das Garnmaterial legen den Wert der Induktivität und damit die Güteeigenschaften der Spule fest. Bei dem Bau einer Spule ist wesentlich, dass die Windungen der Spule immer gegeneinander sowie gegen den häufig elektrisch leitenden Spulenkern isoliert sind, um den sogenannten Windungsschluss zu verhindern, der die Funktion der Spule wesentlich beeinträchtigen würde. Bei einem Transformator sind zwei Spulen vorgesehen, die durch einen Eisenkern verbunden sein können. Üblicherweise nimmt die eine Hälfte des Eisenkerns die Primärspule und die andere Hälfte des Eisenkerns die Sekundärspule auf. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, die Primärund Sekundärwicklung auf einem Eisenkern alternierend zu wickeln. Das heißt, auf eine Primärwicklung folgt eine Sekundärwicklung, auf die wiederum eine Primärwicklung folgt usw. Hierdurch wurden bereits hohe Koppelkapazitäten erreicht, was bedeutet, dass die Streuinduktivität relativ gering gehalten werden kann. Die Streuinduktivität bei solchen Spulen mit Eisenkern liegt bei etwa 3 %.Electrical coils, e.g. B. a transformer or a choke are well known from the prior art. These usually consist of windings or winding materials that are suitable for generating or detecting a magnetic field. As electrical components, they are parts of a device, such as a transformer, a relay, an electric motor or, for example, a loudspeaker. Most coils consist of at least one winding of a current conductor made of wire, in particular enameled copper wire or high-frequency stranded wire, which is usually wound on a coil carrier that is provided with a magnetic core. The binding arrangement and shape or the wire diameter, the winding and the yarn material determine the value of the inductance and thus the quality properties of the coil. When building a coil, it is essential that the windings of the coil are always insulated from each other and from the coil core, which is often electrically conductive, in order to prevent the so-called short turn, which would significantly impair the function of the coil. A transformer has two coils that can be connected by an iron core. Typically, one half of the iron core accommodates the primary coil and the other half of the iron core accommodates the secondary coil. However, it is also possible to wind the primary and secondary windings alternately on an iron core. This means that a primary winding is followed by a secondary winding, which in turn is followed by a primary winding, etc. This has already achieved high coupling capacitances, which means that the leakage inductance can be kept relatively low. The leakage inductance of such coils with an iron core is around 3%.
Die
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Die US 2004 / 0 089 468 A1 offenbart eine Induktionswicklung, die aus mindestens einer Windung besteht und stromführende Mittel aufweist, die in mindestens einer Schicht angeordnete Litzenleiter umfassen, wobei mindestens zwei benachbarte Litzen, die die mindestens eine Schicht bilden, nicht isoliert sind. Insbesondere umfassen die stromführenden Mittel eine Vielzahl von perimetrisch übereinander angeordneten Schichten, wobei jede Schicht von den benachbarten Schichten elektrisch isoliert ist, und die mehreren perimetrisch übereinanderliegenden Schichten im Wesentlichen konzentrisch sind.US 2004/0 089 468 A1 discloses an induction winding which consists of at least one turn and has current-carrying means which comprise stranded conductors arranged in at least one layer, wherein at least two adjacent strands which form the at least one layer are not insulated. In particular, the current-carrying means comprises a plurality of perimetrically stacked layers, each layer being electrically insulated from the adjacent layers, and the plurality of perimetrically stacked layers ing layers are essentially concentric.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, den Wirkungsgrad zu erhöhen, dies durch Verminderung der Streuinduktivität.The object underlying the invention is to increase the efficiency by reducing the leakage inductance.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Stromleiter mindestens einen Innenleiter und mindestens einen koaxial dazu verlaufenden Außenleiter aufweist, wobei Außen- und Innenleiter durch eine elektrische Isolierung voneinander getrennt sind, wobei
- - Außen- und Innenleiter jeweils aus mehreren Wickeldrähten ausgebildet sind,
- - der Wickeldraht aus mehreren Litzendrähten gebildet ist, und
- - der Wickeldraht einen Isolationsmantel aufweist.
- - the outer and inner conductors are each made up of several winding wires,
- - the winding wire is formed from several stranded wires, and
- - the winding wire has an insulating jacket.
Das heißt, dass der erfindungsgemäße Stromleiter nach Art eines Koaxialkabels, wie sie aus der Antennentechnik bekannt sind, ausgebildet ist. Bei einem solchen Stromleiter in Form eines Koaxialkabels kann eine sehr hohe Koppelkapazität verwirklicht werden und die Streuinduktivität kann auf ca. ≤ 0.5 % reduziert werden. Das heißt, der Wirkungsgrad z. B. eines Trafos wird hierdurch signifikant erhöht.This means that the current conductor according to the invention is designed in the manner of a coaxial cable, as is known from antenna technology. With such a current conductor in the form of a coaxial cable, a very high coupling capacity can be achieved and the leakage inductance can be reduced to approx. ≤ 0.5%. That means the efficiency z. B. a transformer is thereby significantly increased.
Vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter- sowie den nebengeordneten Ansprüchen.Advantageous features and refinements of the invention result from the subordinate and secondary claims.
So ist nach einem Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass der Litzendraht mehrere Litzen aufweisen kann, wobei eine solche Litze aus einer Mehrzahl von Drähten hergestellt sein kann. Die Litzen zur Bildung des Litzendrahtes können hierbei verzwirnt oder verflochten sein, gegebenenfalls um eine elektrisch nicht leitende Seele. Eine solche Litze hat gegenüber einem Volldraht bei höheren Frequenzen den Vorteil geringer Leitungsverluste, und ermöglicht somit eine höhere Güte der daraus gefertigten Spulen. Zwar wird durch die Verzwirnung oder Verdrillung der Litzen der Füllfaktor schlechter, jedoch besteht der Vorteil des Verdrillens darin, dass einmal jeder einzelne Draht abwechselnd in die Nähe des Eisenkernes gelangt.According to one feature of the invention, it is provided that the stranded wire can have several strands, such a strand being able to be made from a plurality of wires. The strands to form the stranded wire can be twisted or braided, possibly around an electrically non-conductive core. Compared to a solid wire, such a stranded wire has the advantage of lower line losses at higher frequencies, and thus enables a higher quality of the coils made from it. Although twisting or twisting the strands makes the filling factor worse, the advantage of twisting is that each individual wire alternately comes close to the iron core.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Stromleiter einen Isolationsmantel aufweist, wie dies auch der Fall bei den Wickeldrähten ist. Die Mehrzahl von Drähten zur Bildung einer Litze sind lackisoliert, wobei vorteilhaft der Litzendraht mittig die Seele aufweist, die als Isolator ausgebildet sein kann.Furthermore, it is provided that the current conductor has an insulating jacket, as is the case with the winding wires. The majority of wires to form a strand are varnished, with the stranded wire advantageously having the core in the middle, which can be designed as an insulator.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls eine Spule, z. B. eines Trafos oder einer Drossel, der sich durch mindestens einen Stromleiter gemäß einer oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 8 auszeichnet. Vorteilhaft zeigt die Spule mindestens eine Wickellage auf, wobei die Wickellage die unterschiedlichsten Wicklungsarten aufweisen kann. So können einzelne Wicklungen verschachtelt, verflochten oder verdrillt miteinander sein. The invention also relates to a coil, e.g. B. a transformer or a choke, which is characterized by at least one current conductor according to one or more of
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert.
-
1 zeigt im Schnitt den erfindungsgemäßen Koaxialstromleiter; -
2 zeigt einen Wickeldraht mit einer Mehrzahl von Litzendrähten; -
3 zeigt im Schnitt und perspektivisch einen Litzendraht; -
4 zeigt schematisch einen Eisenkern, wobei angedeutet auf dem Eisenkern eine Wicklung aufgebraucht ist.
-
1 shows a section of the coaxial current conductor according to the invention; -
2 shows a winding wire with a plurality of stranded wires; -
3 shows a section and perspective of a stranded wire; -
4 shows schematically an iron core, with a winding indicated on the iron core being used up.
Gemäß
Bei einer elektrischen Spule mit einem solchen Koaxialstromleiter kann der Innenleiter die Primärwicklung und der Außenleiter die Sekundärwicklung darstellen oder umgekehrt.In an electrical coil with such a coaxial current conductor, the inner conductor can represent the primary winding and the outer conductor can represent the secondary winding or vice versa.
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 11
- Stromleiter (Koaxialleiter)Electrical conductor (coaxial conductor)
- 33
- InnenleiterInterior conductor
- 55
- AußenleiterExternal conductor
- 66
- IsolationsmantelInsulation jacket
- 77
- IsolationsmantelInsulation jacket
- 99
- Wickeldrahtwrapping wire
- 1111
- PfeilArrow
- 1313
- IsolationsmantelInsulation jacket
- 1515
- LitzendrahtLitz wire
- 1717
- Litzestrand
- 1818
- SeeleSoul
- 1919
- (Einzel-) Draht(Single) wire
- 2020
- EisenkernIron core
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