DE19641388C2 - Wickelkörper für einen Transformator oder eine Drossel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wickelkörper nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiger Wickelkörper ist aus der DE-OS 20 23 699 bekannt. Er besteht aus zwei im we­ sentlichen identischen Kunststoff-Formteilen, welche jeweils einen in Wicklungslängsachse separierten Wickelteilkörper be­ einhalten. Jeder Teilkörper besteht aus einem U-förmig ausge­ stalteten Wicklungsträger, der mit seinen Schenkeln von der einen bzw. anderen Seite den Kern eines Transformators oder einer Drossel umgreift, sowie aus zwei mit dem Wicklungsträ­ ger verbundenen Teilflanschen. Jeder Teilflansch weist zwei rechtwinklig ins Innere des Wickelkörpers vorstehende, in den einen bzw. anderen Schenkel des Wicklungsträgers übergehende stirnseitige Wicklungsbegrenzungen auf, gegen die sich von der Innenseite her die auf den Wickelkörper aufzubringenden Wicklungen anlegen. Die beiden Wickelteilkörper können zu ei­ nem Wickelkörper zusammengesteckt werden, wobei die Schenkel der Wicklungsträger und die Wicklungsbegrenzungen stumpf auf­ einander stoßen. Sie sind mit Nuten und Federn versehen, die derart tief ineinander greifen, daß Kriechströme zwischen der In­ nenseite und der Außenseite des Spulenkörpers weitgehend ver­ mieden werden.

Zum Aufbauen von Wickelkörpern für Transformatoren mit dicke­ ren Blechpaketen ist vorgesehen, zwischen die beiden Wickel­ teilkörper bedarfsweise unterschiedlich breite Zwischenstücke einzufügen. Diese Zwischenstücke sind im wesentlichen von U- förmiger Gestalt, wobei die Jochbreite durch die Dicke des jeweils aufzunehmenden Kernes und die sonstigen Abmessungen des Zwischenstückes durch die Länge des Wickelkörpers und die Ausgestaltung der Teilflansche bestimmt ist. Die Zwischen­ stücke sind an ihren den Schenkeln der Wicklungsträger zuge­ wandten Seiten ebenfalls mit Nut und Feder versehen, um die nötigen Kriechstrecken zu erzielen. Voraussetzung dafür ist, daß die aufeinanderstoßenden Wände eine bestimmte Mindest­ dicke aufweisen, die dem Wickelkörper dann auch die notwendi­ ge mechanische Festigkeit verleiht.

Aus der FR 2 422 236 ist ein Wickelkörper für einen Transfor­ mator bekannt, der ebenfalls aus zwei baugleichen Kunststoff- Formteilen besteht. Jedes Kunststoff-Formteil bildet einen Wickelteilkörper und jeder Wickelteilkörper besteht aus einem U-förmigen Wicklungsträger mit seitlichen Wicklungsbegren­ zungen. Die aufeinander weisenden Schenkel der beiden Wick­ lungsträger sowie die an diese angeformten Teile der Wick­ lungsbegrenzungen sind in Richtung der Schenkelenden verlän­ gert, wobei diese Verlängerungen an dem einen Schenkel innen und an dem anderen Schenkel außen angesetzt sind. Die aufge­ setzten Verlängerungen dienen zur gegenseitigen Ausrichtung der Wickelteilkörper während der Montage und zur Erzielung einer ausreichenden Kriechstromfestigkeit zwischen einer auf den Wickelkörper aufbringbaren Wicklung und einer vom Wickel­ körper umfassten Wicklung oder einem von diesem umfassten Kernschenkel.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ausgebildeten Wickelkörper den kon­ struktiven und formentechnischen Aufwand zum Erzeugen ausrei­ chender Kriechstrecken zwischen auf unterschiedlichem Poten­ tial liegenden Wicklungen oder sonstigen Teilen einer elek­ trischen Maschine zu verringern.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Die hohe Kriechstromfestigkeit wird dabei durch die Höhe der vorgesehenen Schenkelverlängerungen er­ reicht. Durch die Verlängerung jeweils nur eines der beiden Schenkel jedes Wickelteilkörpers und der zugehörigen Wick­ lungsbegrenzungen gegenüber einer Anordnung, bei der beide Schenkel und beide Wicklungsbegrenzungen verlängert sind, verringert sich der Aufwand zur Bildung der Kriechstrecken erheblich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfin­ dungsgemäßen Wickelkörpers sind in den Unteransprüchen ange­ geben. Die Ausgestaltung nach den Ansprüchen 2 und 3 ergibt dabei die Möglichkeit, besonders lange Kriechwege auszubil­ den. Als besonders vorteilhaft wird dabei die Ausbildung ge­ mäß Anspruch 4 angesehen. Durch die Verwendung von Zwischen­ stücken mit je einem gesonderten Steg ist es möglich, relativ lange Wickelkörper zur Aufnahme einer Vielzahl von Blechpake­ ten oder Ferritkörpern bei hinreichender mechanischer Stabi­ lität des Wickelkörpers aufzubauen, wobei durch das Bilden von durch die Stege abgegrenzten einzelnen Kammern der Vor­ teil besteht, daß die eigentlichen Trennwände zwischen den Kernblechpaketen bzw. Ferriten und den später aufzubringenden Wicklungen sehr dünn gehalten werden können.

Als außerordentlich vorteilhaft werden auch die Merkmale der Ansprüche 5 und 6 angesehen, weil sie bereits in nicht bewic­ keltem Zustand des Wickelkörpers eine mechanische Festlegung der Einzelteile des Wickelkörpers ermöglichen ohne zusätzli­ che Klebebänder zum Vorfixieren der einzelnen Teile.

Insbesondere für die Aufnahme E-förmiger Kernelemente sind die Wicklungen zu den äußeren Schenkeln der Kerne gemäß An­ spruch 7 durch isolierende Zwischenlagen abzudecken, die nicht nur die Wicklungen mechanisch schützen, sondern durch ihre besondere Ausgestaltung und Anlenkung an den übrigen Teil des Wickelkörpers ebenfalls zur Kriechstromfestigkeit des Wickelkörpers beitragen.

Die Ansprüche 8 und 9 beinhalten zweckmäßige Ausgestaltungen des Wickelkörpers, die sich ohne nennenswerte zusätzliche Ko­ sten bei der Herstellung des Wickelkörpers realisieren las­ sen, für die Funktion der Kontaktierung und der mechanischen Festlegung des bewickelten Wickelkörpers aber einen hohen Stellenwert besitzen.

Die Erfindung ist nachstehen anhand von in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in den

Fig. 1 und 2 die Vorder- und die Seitenansicht eines er­ findungsgemäßen Wickelkörpers und in

Fig. 3 eine Ansicht des Wickelkörpers von der Unter­ seite her gesehen.

Fig. 4 zeigt die Einzelteile des Wickelkörpers zu­ sammen mit einem im Schnitt dargestellten Zwischenstück,

Fig. 5 die Ansicht eines Wickelkörpers mit einem Zwischenstück und

Fig. 6 die Ansicht eines Wickelkörpers mit zwei Zwi­ schenstücken, jeweils von der Unterseite aus gesehen.

Fig. 7 zeigt einen Wickelkörper von der Innenseite aus gesehen mit aufgesteckten Abdeckungen für die nicht dargestellten Wicklungen.

Der erfindungsgemäße Wickelkörper besteht aus zwei im wesent­ lichen identischen Kunststoff-Formteilen, die vorzugsweise im Spritzgußverfahren aus einem isolierenden Werkstoff herge­ stellt wurden. Jedes dieser Kunststoff-Formteile bildet einen Wickelteilkörper 1 bzw. 2 mit einem Wicklungsträger 3 bzw. 4 und zwei mit dem jeweiligen Wicklungsträger verbundenen Teilflanschen 5, 6 bzw. 7, 8. Die Wicklungsträger 3, 4 sind U-förmig ausgestaltet und umfassen von der einen bzw. anderen Seite her die Mittelschenkel der in den Fig. 1 und 2 ange­ deuteten Kernteile 9 und 10. Diese sind im dargestellten Aus­ führungsbeispiel E-förmig ausgestaltet und vorzugsweise als Ferritkörper ausgebildet. Der erfindungsgemäße Wickelkörper ist aber auch zur Aufnahme anders ausgestalteter Ferritkörper oder aber geschichteter Bleche oder Blechpakete unterschied­ lichster Ausgestaltung geeignet. Die beiden Teilflansche 5, 6 bzw. 7, 8 weisen jeder zwei rechtwinklig ins Innere des Wic­ kelkörpers vorstehende, in den einen bzw. anderen Schenkel des Wicklungsträgers übergehende stirnseitige Wicklungsbe­ grenzungen auf, von denen in den Fig. 3 bis 6 die unteren Wicklungsbegrenzungen 11 und 12 bzw. 13 und 14 zu sehen sind. In Fig. 2 sind zwei der oberen Wicklungsbegrenzungen zu se­ hen; sie sind mit 15 und 16 bezeichnet.

Die beiden den Wickelkörper bildenden Wickelteilkörper 1, 2 stoßen mit den Schenkelenden der U-förmigen Wicklungsträger 3, 4 an der Stoßstelle 36 stumpf aneinander und bestimmen mit ihrer Schenkelhöhe den lichten Abstand 18 des Wickelkörper. Jeweils einer der beiden Schenkel des Wicklungsträgers sowie der in sie übergehenden Wicklungsbegrenzungen sind in Längs­ richtung des Schenkels verlängert, wobei diese Verlängerungen 19, 20 jeweils an der Innen- oder der Außenseite des zugehö­ rigen Schenkels bzw. der Wicklungsbegrenzung ansetzen. Über diese Verlängerungen werden die Wickelteilkörper beim Zusam­ menstecken geführt. Ihre Hauptaufgabe aber ist es, die Kriechstrecken zwischen dem Wickelkörperinneren und dem Wic­ kelkörperäußeren im Bereich der Wicklungen zu vergrößern. Zu diesem Zweck können die Schenkel der U-förmigen Wickelkörper unterschiedlich lang ausgebildet sein; vorzugsweise ist der Schenkel, auf den von außen her die Verlängerung aufgesetzt ist, kürzer auszubilden als der andere Schenkel. Bei einer solchen Ausbildung der Wickelkörper können die von außen auf­ gesetzten Verlängerungen besonders lang ausgeführt werden, so daß sich besonders lange Kriechstrecken ergeben.

Die beiden Wickelteilkörper sind in vorteilhafter Weise mit Mitteln zum gegenseitigen Verrasten versehen. Hierzu weisen die verlängerten Wickelungsbegrenzungen 19, 20 vorzugsweise auf ihrer dem Joch des Wicklungsträgers abgekehrten Seite nach außen vorstehende Rastnasen 21 bzw. 22 auf. Die jeweils nicht verlängerten Wicklungsbegrenzungen 12 bzw. 13 der bei­ den Wicklungsträger weisen Ausnehmungen 47 bzw. 48 auf, in die die Rastnasen 21 bzw. 22 an den verlängerten Wicklungsbe­ grenzungen des jeweils anderen Teilkörpers beim Zusammenfügen dieser Teile einrasten. Die Zuordnung der Rastnasen und der Ausnehmungen zu den verlängerten und den nicht verlängerten Wicklungsbegrenzungen kann auch vertauscht sein, wobei in diesem Falle die Rastnasen ins Innere des Wickelkörpers vor­ stehen.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, kann der Wickelraum des Wickel­ körpers nach außen hin durch zwei U-förmig ausgestaltete fo­ lienartige Abdeckungen 23 bzw. 24 verschließbar sein. Deren Schenkel umgreifen von außen her die Wicklungsbegrenzungen 11 und 15 sowie 12 und 16 und die entsprechenden Wicklungsbe­ grenzungen auf der anderen Seite des Wickelkörpers. Die Ab­ deckungen 23, 24 bewirken über ihre hinter die Wicklungsbe­ grenzungen fassenden Schenkel lange Kriechstrecken zwischen den Wicklungen und elektrischen Leitern in der Nähe der Wick­ lungen wie z. B. der äußeren Schenkel der E-förmiger Kerne 9 und 10.

In vorteilhafter Weise ist mindestens ein Teilflansch 5, 6 auf der dem Kern abgewandten und von diesem durch eine Wand getrennte Außenseite mit nutartig hinterschnittenen Ausneh­ mungen 25, 26 versehen, die zur Aufnahme von Anschlußelemen­ ten für die elektrische Kontaktierung der Wicklung bzw. Wick­ lungen vorgesehen sind.

Mindestens ein Teilflansch 6 bzw. 7 jedes Wickelteilkörpers ist mit endseitigen Abwinklungen 28, 29 bzw. 30, 31 versehen, über die der bewickelte Wickelkörper an einem Träger zu befe­ stigen ist.

Für den Aufbau von Wickelkörpern zur Aufnahme größerer Blech­ pakete oder Ferritkörper lassen sich die beiden Wickelteil­ körper über ein oder mehrere Zwischenstücke 32 zusammenfügen. Diese Zwischenstücke verlängern den lichten Querschnitt zwi­ schen den beiden Wickelteilkörpern und schaffen getrennte Kammern für die Aufnahme von Blechpaketen oder Ferriten. Je­ des Zwischenstück 32 weist einen ebenen Steg 33 parallel zur Trennlinie der beiden Wickelteilkörper auf, der das Joch zweier mit ihren Schenkeln in entgegengesetzte Richtungen weisenden U-förmigen Distanzelemente 34, 35 bildet. Die Aus­ gestaltung und Abmessung dieser Distanzelemente entspricht der Ausgestaltung und den Abmessungen der Wicklungsträger einschließlich der in die Wicklungsträgerschenkel übergehen­ den Wicklungsbegrenzungen. Jeweils einer der Schenkel 37, 38 und die angrenzenden Wicklungsbegrenzungen 40, 39 weisen ebenfalls eine an der Innen- bzw. Außenseite des Schenkels und der Wicklungsbegrenzungen ansetzende Verlängerung 42, 41 auf, wie es in entsprechender Weise auch bei den Schenkeln der Wicklungsträger und der angrenzenden Wicklungsbegrenzun­ gen der Wickelteilkörper der Fall ist. Die nicht verlängerten Schenkel sind mit 49, 50 bezeichnet. Die verlängerten und die nicht verlängerten Schenkel bzw. Wicklungsbegrenzungen sind wie die entsprechenden Teile der Wickelteilkörper ebenfalls mit Rastnasen 43, 44 bzw. Ausnehmungen 45, 46 versehen, die mit den entsprechenden Gegenstücken der beiden Wickelteilkör­ per zusammenwirken. So fallen z. B. in Fig. 4 die Rastnasen 21, 43, 22 und 44 in die entsprechenden Ausnehmungen 45, 47, 46 und 48 ein.

Fig. 5 zeigt einen aus zwei Wickelteilkörpern und einem Zwi­ schenstück gebildeten Wickelkörper von der Unterseite her. Fig. 6 zeigt eine entsprechende Darstellung für einen Wic­ kelkörper mit zwei eingesetzten Zwischenstücken. Hier verra­ stet das eine Zwischenstück mit dem einen Wickelteilkörper und das andere Zwischenstück mit dem anderen Wickelteilkör­ per; beide Zwischenstücke verrasten auf der jeweils anderen Seite miteinander. Durch Einfügen im Prinzip beliebig vieler Zwischenstücke lassen sich Wickelkörper mit beliebigen lich­ ten Querschnitten aufbauen, wobei durch die Stege der Zwi­ schenstücke Kammern zur Aufnahme einzelner Blechpakete bzw. Ferritkörper gebildet werden. Durch diese Stege wird in vor­ teilhafter Weise erreicht, daß auch bei Wickelkörpern mit großen Abständen zwischen den Wickelteilkörpern trotz außer­ ordentlich geringer Wandstärken der ineinander gefügten Schenkel und Wicklungsbegrenzungen sowohl der Wickelteilkör­ per als auch der Zwischenstücke ein außerordentlich formsta­ biler mechanischer Verbund des Wickelkörpers entsteht.

Der erfindungsgemäße Wickelkörper ist gedacht zum Aufbau von Transformatoren und Drosseln, deren Stückzahl es nicht recht­ fertigt, für jeden Typ von Transformator bzw. Drossel ein ge­ sondertes Spritzwerkzeug herzustellen. Für Transformatoren und Drosseln einer bestimmten Größenordnung können bei Anwen­ dung der Erfindung nunmehr gleichartig ausgebildete Wickel­ teilkörper und in beliebiger Stückzahl Zwischenstücke verwen­ det werden. Dies führt zu einer kostengünstigen Auflage auch kleinerer Bauelementeserien mit hervorragenden mechanischen und elektrischen Eigenschaften.

Claims (8)

1. Wickelkörper für einen Transformator oder eine Drossel be­ stehend aus zwei mindestens im wesentlichen identischen Kunststoff-Formteilen, welche jeweils einen in Wicklungs­ längsachse separierten Wickelteilkörper beinhalten, der aus einem den oder die Kerne oder den oder die Mittelschenkel mindestens eines E-förmigen Kernes von der einen bzw. anderen Seite her umgreifenden U-förmigen Wicklungsträger besteht so­ wie aus zwei mit dem Wicklungsträger verbundenen Teilflan­ schen, von denen jeder zwei rechtwinkelig ins Innere des Wi­ ckelkörpers vorstehende, in den einen bzw. anderen Schenkel des Wicklungsträgers übergehende stirnseitige Wicklungsbe­ grenzungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einer der beiden Schenkel jedes Wicklungsträgers (3, 4) und die in ihn übergehenden Wicklungsbegrenzungen (11, 14) der beiden zugehörigen Teilflansche (5, 6; 7, 8) in Längsrichtung des Schenkels bzw. der Wicklungsbegrenzungen verlängert sind, wobei diese Verlängerungen (19, 20) an die Außen- oder Innenseite des Schenkels und der Wicklungsbegren­ zungen angesetzt sind, und daß die beiden Schenkel und die Wicklungsbegrenzungen eines jeden Wicklungsträgers mindestens an den Stoßstellen die gleiche Kontur aufweisen und symme­ trisch zur Wicklungslängsachse angeordnet sind.

2. Wickelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel jedes U-förmigen Wicklungskörpers und damit die Höhe der Wicklungsbegrenzungen (11, 12; 13, 14) unter­ schiedlich lang ausgeführt sind, wobei die Höhe der angesetz­ ten Verlängerung der Länge des jeweils anderen Schenkels ent­ spricht.

3. Wickelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (11, 14), an dem die Verlängerung (19, 20) ansetzt, kürzer ausgeführt ist als der nicht verlängerte Schenkel (12, 13).

4. Wickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wicklungsteilkörper (1, 2) über mindesten ein Zwischenstück (32) mit einem ebenen Steg (33) zusammenwirken, welcher das Joch zweier mit ihren Schenkeln in entgegenge­ setzte Richtungen weisenden U-förmigen Distanzelemente (34, 35) bildet, deren Ausgestaltung und deren Abmessungen der Ausgestaltung und den Abmessungen des Wicklungsträgers (3, 4) einschließlich der in die Wicklungsträgerschenkel übergehen­ den Wicklungsbegrenzungen (11, 12; 13, 14) entsprechen, wobei jeweils einer der Schenkel (37, 38) und die angrenzenden Wicklungsbegrenzungen (40, 39) ebenfalls an der Außen- oder Innenseite des Schenkels und der Wicklungsbegrenzungen anset­ zende Verlängerungen (44, 43) aufweisen, die sich an den bei­ den Distanzelementen diagonal gegenüberstehen.

5. Wickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wickelteilkörper und die ggf. vorhandenen Zwi­ schenstücke mit Mitteln zum gegenseitigen Verrasten versehen sind.

6. Wickelkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verlängerten Wicklungsbegrenzungen (19, 20; 41, 42) jeweils eine nach außen vorstehende Rastnase (21, 22; 43, 44) aufweisen und daß die jeweils nicht verlängerten Wicklungsbe­ grenzungen (12, 13; 49, 50) Ausnehmungen (48, 47; 45, 46) zum Einfallen der Rastnasen an den verlängerten Wicklungsbegren­ zungen eines anderen Wickelteilkörpers (4, 3) oder eines Zwi­ schenstückes (32) beim Zusammenfügen dieser Teile aufweisen oder daß die Zuordnung der Rastnasen und der Ausnehmungen zu den verlängerten und den nicht verlängerten Wicklungsbegren­ zungen vertauscht ist, wobei in diesem Fall die Rastnasen ins Innere des Wickelkörpers vorstehen.

7. Wickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelraum des Wickelkörpers nach außen hin durch zwei U-förmig ausgestaltete folienartige Abdeckungen (23, 24) verschließbar ist, deren Schenkel von außen her die Wick­ lungsbegrenzungen (15, 11; 16, 12) der Wicklungsträger sowie die entsprechenden Partien ggfl vorhandener Zwischenstücke quer zur Längsachse des Wickelkörpers umgreifen.

8. Wickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindesten ein Teilflansch (5, 6; 7, 8) auf der dem Kern abgewandten und von diesem durch eine Wand getrennten Außen­ seite nutartig hinterschnittene Ausnehmungen (25, 26, 27) zur Aufnahme von Anschlußelementen für die elektrische Kontaktie­ rung der Wicklung aufweist.