DE19738946C2 - Drosselspule ohne Kern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselspule ohne Kern gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Einrastende Stromrichterventile, wie Thyristoren und ab­ schaltbare Thyristoren, auch als GTO-(Gate-Turn-Off)-Thyri­ storen bezeichnet, benötigen eine induktive Beschaltung zur Begrenzung der Stromänderungsgeschwindigkeit. Zu diesem Zweck existieren eine Reihe von Beschaltungen, auch als snubber circuit bezeichnet, beispielsweise RCD -, unsymmetrische oder symmetrische Beschaltung, die zur Begrenzung der Stromände­ rungsgeschwindigkeit Drosseln enthalten. Derartige Drosseln werden auch als Kommutierungsinduktivitäten bezeichnet und müssen folgende Eigenschaften erfüllen:

• - großer linearer Anteil der Induktivität
• - hohe Strombelastbarkeit (Effektivstrom um 1000 A)
• - Beherrschung von frequenzabhängigen Verlusten: z. B. Umschwingvorgänge mit über 300 A/µs und Wiederhol­ frequenzen 600 Hz
• - einfache Kühlung mit Luft oder Wasser
• - Beherrschung hoher Kurzschlußströme (< 100 kA) und Kurzschlußkräfte
• - kleine Baugröße.

Aus der DE 91 11 720 U1 ist eine Drosselspule ohne Kern be­ kannt, die aus einer mit n Windungen bestehenden Wicklung und einem Spulenkörper besteht. Für die Wicklung ist ein flexi­ bles Kabel vorgesehen, wobei als Spulenkörper wenigstens eine Trägerplatte vorgesehen ist. Der Randbereich dieser Träger­ platte ist mit mehreren Bohrungen und sein Innenbereich mit einem Durchbruch versehen. Das flexible Kabel ist pro Windung durch eine Bohrung und den Durchbruch geführt. Durch die Ver­ wendung von einfachen Standardelementen als Teile dieser Drosselspule sind die Grundkosten einer derartigen ausgestal­ teten Drossel sehr niedrig. Der Fertigungsvorgang besteht nun darin, ein flexibles Kabel vorbestimmter Länge - Länge ent­ spricht n Windungslängen - solange durch eine Bohrung und den Durchbruch der Trägerplatte zu führen, bis alle Bohrungen das Kabel führen. Dadurch ist der Wickelsinn und die räumliche Anordnung festgelegt. Die beiden freien Enden dieses flexi­ blen Kabels werden noch mit Anschlußklemmen versehen, wodurch eine anschlußfertige Drossel entstanden ist. Dieser einfache Fertigungsprozeß ist nicht sehr aufwendig und kann von jedem Fertigungsmann durchgeführt werden. Außerdem ist diese Dros­ selspule ohne Kern streufeldarm, da diese eine toroidähnliche Bauform aufweist.

Aus der DE 42 02 021 C1 ist eine brauchwassergekühlte Dros­ selspule bekannt, deren Wicklung durch elektrisch isolieren­ des Material vom Kühlmittel getrennt ist und sich in einem kühlmitteldurchströmten Gehäuse befindet. Diese Wicklung weist mehrere einzelne ringförmig angeordnete Teilspulen auf, deren Teilspulenanschlüsse eine Wandung des Gehäuses dieser Drosselspule durchbrechen und außerhalb des Gehäuses elek­ trisch leitend miteinander verbunden sind. Das Gehäuse dieser Drosselspule besteht aus einer hohlzylinderförmigen Außenwan­ dung, einer hohlzylinderförmigen Innenwandung und einen beide Wandungen verbindenden Boden und ist mittels eines Deckels verschließbar. Die Teilspulen dieser Drosselspulen sind in Teilspulkammern angeordnet, die über Trennwände gegen benach­ barte Kühlmittelkammern elektrisch isoliert sind oder die Wicklungen jeder Teilspule von einem Isolierkörper umgeben ist, wobei die Teilspulenanschlüsse den Isolierkörper durch­ stoßen. Auf Grund dieser ringförmigen, insbesondere toroid­ förmigen Ausbildung ist diese Drosselspule streuarm und kurz­ schlußfest. Außerdem ist diese Drosselspule in einem weiten Induktivitätsbereich und auch Leistungsbereich frei projek­ tierbar, da sie sich aus einzelnen Teilspulen zusammensetzt und je nach geforderter Induktivität und Leistung mehr oder weniger Teilspulen zu einem Ringkern, insbesondere Toroid, zusammensetzbar sind.

Der Nachteil derartiger Toroidspulen sind die hohe Leiterlän­ ge für eine vorbestimmte Induktivität, der aufwendige Aufbau und das aufwendige Abfangen von Kurzschlußkräften. Außerdem sind Toroidspulen ungünstig für eine Luftkühlung.

Aus der EP 0 465 700 B1 ist eine Drosselspule bekannt, die als Einleiterdrossel ausgeführt ist. Diese Einleiterdrossel besteht aus einem mit Kernen versehenen rohrförmigen elektri­ schen Leiter. Als elektrischer Leiter ist ein Wärmerohr vor­ gesehen, dessen Kondensationszone mit einem wärmeleitenden Metallblock versehen ist, der als Wärmesenke vorgesehen ist. Mehrere dieser Einleiterdrosseln können zu einer Drosselan­ ordnung zusammengefaßt werden, wobei die Montageblöcke mit­ tels eines Spannverbandes mit Kühldosen thermisch miteinander verbunden sind. Die Verdampfungszonen, wenigstens zweier Ein­ leiterdrosseln, sind mittels elektrisch leitender Verbin­ dungsstege miteinander elektrisch leitend verbunden. Die Ein­ leiterdrossel bzw. die aus mehreren Einleiterdrosseln beste­ hende Drosselanordnung kann insbesondere bei flüssigkeitsge­ kühlten Stromrichtern eingesetzt werden, wobei die Kühlung durch auftretende Verschmutzung nicht beeinflußt wird.

Der Nachteil einer derartigen Einleiterdrossel bzw. Drossel­ anordnung sind hohe Kurzschlußströme, teures Kernmaterial und Sättigung der Induktivität.

Aus der EP 0 459 326 A1 ist eine flüssigkeitsgekühlte Dros­ selspule mit einer in einem Gießharzkörper eingebetteten Wicklung bekannt, die für den Einsatz bei Stromrichteranlagen vorgesehen ist und wobei nichtentionisiertes Wasser als Kühl­ mittel verwendet wird. Die Wicklung der Drosselspule ist wie eine spiralförmige Spule ausgebildet, wobei für den Leiter dieser Wicklung ein Bandleiter vorgesehen ist. Diese Wicklung ist in einem scheibenförmigen Gießharzkörper eingebettet. Das innere Ende der Wicklung ist über einen Kabelschuh mit einer seitlich aus dem Gießharzkörper herausführenden metallischen Schiene verbunden. Diese Schiene besteht aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff und ist entsprechend gekröpft, damit sie um die Spule herum nach außen geführt werden kann. Die Verbindung der Schiene mit dem inneren Ende der Spule ge­ schieht vorzugsweise durch Anlöten oder Quetschen des Leiters an den Kabelschuh der Schiene. Das aus dem Gießharzkörper ra­ gende Ende der Schiene ist als elektrischer Anschluß frei zu­ gänglich. Das äußere Ende der Wicklung ist über einen Kabel­ schuh direkt mit einem aus dem Gießharzkörper ragenden elek­ trischen Anschluß verbunden. Die elektrischen Anschlüsse der Schiene treten seitlich aus dem Gießharzkörper hervor und können in einfacher Weise mit externen elektrischen Anschlüs­ sen kontaktiert werden.

Zwischen zwei Leitern der Wicklung sind in vorgegebenen Ab­ ständen jeweils Kühlrohre parallel zur Spulenachse angeord­ net. Diese Kühlrohre haben vorzugsweise einen äußeren recht­ eckförmigen Querschnitt mit einer Längsbohrung von kreis- oder auch rechteckförmigen Querschnitt. Diese Kühlrohre die­ nen vor dem Vergießen der Spule als Abstandshalter zwischen den Spiralen des Leiters und nach dem Vergießen, d. h. während des Betriebes der Drosselspule, zu deren Kühlung. Diese Kühl­ rohre sind aus einer elektrisch isolierenden, aber gut wärme­ leitenden Keramik hergestellt. Der Abstand dieser Kühlrohre voneinander in Umfangsrichtung richtet sich nach dem aus den Wicklungen abzuführenden Verlustwärmestrom.

Dieser Gießharzkörper ist beidseitig jeweils mit einem Deckel versehen. Die Deckel sind derart ausgebildet, daß im montier­ ten Zustand der Drosselspule jeweils zwischen den Deckeln und dem Gießharzkörper ein scheibenförmiger Hohlraum entsteht. An den Deckeln ist jeweils ein Kühlmittelanschluß angebracht, der in eine im Deckel vorhandenen Bohrung eingeklebt oder eingelötet oder auf eine andere geeignete Art und Weise mit diesem verbunden wird. Bei dieser Drosselspule wird das Kühl­ mittel über einen Kübelanschluß einem Hohlraum zugeführt, von wo aus es auf die einzelnen Kühlrohre verteilt wird. Beim Durchströmen der Kühlrohre nimmt es die in Leitern der Spule anfallenden Wärme auf, sammelt sich in einem Hohlraum und wird über den Kühlmittelanschluß abgeführt. Durch die Ausge­ staltung dieser Drosselspule kann als Kühlmittel nichtention­ nisiertes, also elektrisch leitendes Wasser verwendet werden. Durch Einbetten der Wicklung in elektrisch isolierendes Gieß­ harz und Verwendung von elektrisch isolierenden Kühlrohren wird das Wasser von den elektrischen Bauteilen isoliert ge­ halten.

Der Nachteil dieser Drosselspulen ist der recht aufwendige Aufbau, wobei jedoch eine verhältnismäßig geringe Leiterlänge für eine vorbestimmte Induktivität benötigt wird. Außerdem ist die Herstellung dieser Drosselspule sehr aufwendig.

Eine gattungsgemäße Drosselspule ohne Kern ist aus der DE-AS 23 29 122 bekannt. Diese Drosselspule, die als Kommu­ tierungsdrosselspule für einen Stromrichter vorgesehen ist, weist eine aus mehreren Windungen bestehende spiralförmige Wicklung auf. Als Leiter ist ein Bandleiter vorgesehen, der mehrere Einzelleiter aufweist. Diese Einzelleiter sind durch eine dünne Lackschicht oder durch Zwischenlagen eines dünnen Isolierbandes gegeneinander isoliert. Dieser Leiter der Dros­ selspule ist somit als mehrlagiger Bandleiter rechteckigen Querschnitts anzusehen. Die mehreren Windungen der spiralför­ migen Wicklung der Drosselspule ohne Kern werden mittels elektrisch isolierender Distanzstücke auf Abstand gehalten. An den beiden Enden des mehrlagigen Bandleiters rechteckigen Querschnitts sind elektrisch leitende Anschlußklemmen ange­ schlossen, die mit Anschlußöffnungen versehen sind.

Der Nachteil dieser gattungsgemäßen Drosselspule ohne Kern ist die aufwendige Herstellung dieser Drosselspule. Es ist dieser Entgegenhaltung nicht zu entnehmen, wie die elektrisch isolierenden Distanzstücke innerhalb der spiralförmigen Wick­ lung lokal fixiert werden, und was dagegen unternommen wird, damit die spiralförmige Wicklung ihre Abmessungen beibehält.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Drossel­ spule ohne Kern, auch Luftspule genannt, anzugehen, die die genannten Nachteile der gattungsgemäßen Drosselspule nicht mehr aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß die spiralförmige Wicklung in einer Halterung aus elektrisch isolierendem Material angeordnet ist und daß jeweils als Abstandshalter zwei kammförmige Einrichtungen vorgesehen sind, kann diese Drosselspule ohne Kern sehr einfach hergestellt werden. Dazu wird ein Bandleiter vorbestimmter Leiterlänge aufgewickelt. Dieser gewickelte Bandleiter nimmt anschließend auf Grund der Federwirkung die Form der Windungen der Dros­ selspule an, deren Windungen mittels mehrerer Abstandshalter nur noch auf einen vorbestimmten Abstand zueinander gehalten werden müssen. Diese spiralförmige Wicklung mit den n beab­ standeten Windungen braucht nur noch in eine Halterung einge­ setzt werden. Die beiden Enden des Bandleiters bilden jeweils einen elektrischen Anschluß.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die spiralför­ mige Wicklung eine beidseitige zentrale Abdeckung auf. Da­ durch sind die mehreren Abstandshalter zwischen den Innensei­ ten der Ausnehmungen der Halterung und der beidseitigen zen­ tralen Abdeckung fixiert, so daß die mechanische Stabilität der erfindungsgemäßen Drosselspule ohne Kern sich erhöht. Au­ ßerdem wird mittels der zentralen Abdeckung der innere elekt­ rische Anschluß in seiner räumlichen Lage fixiert, wodurch der Bandleiter der spiralförmigen Wicklung von Anschlußkräf­ ten entlastet wird.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer er­ findungsgemäßen Drosselspule ohne Kern sind zwei Drosselspu­ len derart räumlich benachbart angeordnet, daß deren spiral­ förmigen Wicklungen einen entgegengesetzten Wickelsinn auf­ weisen. Durch den mechanisch entgegengesetzten Wickelsinn er­ gibt sich für den Stromfluß jeweils der gleiche Wickelsinn. Die inneren Enden der Bandleiter der beiden Drosselspulen sind mittels einer Mittelverbindung elektrisch leitend ver­ bunden und deren Halterungen sind miteinander mechanisch ver­ bunden. Durch diese Hintereinanderschaltung zweier spiralför­ miger Wicklungen, wobei sich die Stromrichtung nicht umkehrt, erhält man eine Drosselspule ohne Kern, deren Induktivitäts­ wert größer ist als die Summe der beiden einzelnen Induktivi­ tätswerte. Dadurch erhält man einen noch größeren Induktivi­ tätswert bei noch geringerer Leiterlänge. Außerdem befinden sich bei dieser besonders vorteilhaften Ausführungsform der Drosselspule die elektrischen Anschlüsse in einem feldschwa­ chen Gebiet, wodurch diese elektrischen Anschlüsse im Kurz­ schlußfall mechanisch nicht mehr so sehr belastet werden bzw. die Vorrichtung zur Entlastung der elektrischen Anschlüsse sich wesentlich vereinfachen.

Den unter Ansprüchen 3 bis 9 sind vorteilhafte Ausgestal­ tungen der Bestandteile der erfindungsgemäßen Drosselspule ohne Kern zu entnehmen, die einzeln oder unterschiedlich mit­ einander kombiniert bei der Drosselspule ohne Kern verwendet werden können.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der mehrere Ausführungsbeispiele der er­ findungsgemäßen Drosselspule ohne Kern schematisch veran­ schaulicht sind.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Drosselspule ohne Kern, die

Fig. 2 und 3 zeigen eine zweite Ausführungsform einer er­ findungsgemäßen Drosselspule ohne Kern und in den

Fig. 4 und 5 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der zwei­ ten Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3 dar­ gestellt.

In der Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Drosselspule ohne Kern im einzelnen dargestellt. Diese Luftspule besteht aus einer aus n Windungen 2 bestehen­ den spiralförmigen Wicklungen 4. Als Leiter 6 dieser Wicklung 4 ist ein Bandleiter vorgesehen. Außerdem weist die­ se Luftspule mehrere Abstandshalter 8 auf. Diese spiral­ förmige Wicklung 4 mit n beabstandeten Windungen 2 sind in einer Halterung 10 aus elektrisch isolierendem Material ange­ ordnet. Diese Halterung 10 besteht aus zwei Trägerplatten 12, die mittels mehrerer Distanzstücke 14 beabstandet zueinander fixiert sind. Dazu können diese Distanzstücke 14 jeweils mit zwei Gewindebohrungen versehen sein, damit die Trägerplatten 12 mit diesen Distanzstücken 14 verschraubt werden können. Diese Distanzstücke 14 können auch Bestandteil einer Träger­ platte 12 der Halterung 10 sein, damit sich der Aufwand für die Verschraubung vereinfacht. Ebenso kann jedes Distanzstück 14 mit einer Durchgangsbohrung versehen sein, damit die lös­ bare Verbindung der beiden Trägerplatten 12 mit einer Bolzen­ schraube mit Mutter durchgeführt werden kann. Jede Träger­ platte 12 ist mit einer konzentrisch angeordneten Ausnehmung 16 versehen. Der Durchmesser dieser konzentrisch angeordneten Ausnehmung 16 entspricht einer einbaufertigen spiralförmigen Wicklung 4. In der hier dargestellten Ausführungsform der Luftspule ist diese Ausnehmung 16 achteckförmig. Damit jeder der acht vorhandenen Abstandshalter 8 sich an einer Innensei­ te 18 der konzentrisch angeordneten Ausnehmung 16 abstützen kann, ist diese Ausnehmung 16 achteckförmig. Wird die Anzahl der Abstandshalter 8 verändert, so wird auch die Anzahl der Eckzahlen der mehreckförmigen Ausnehmung 16 dementsprechend verändert. Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform dieser Aus­ nehmung 16 ist die kreisförmige, die bei der zweiten Ausfüh­ rungsform der Luftspule gemäß den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Jeder Abstandshalter 8 weist jeweils zwei kammförmige Ein­ richtungen 20 aus elektrisch isolierendem Material auf, die die spiralförmige Wicklung 4 beidseitig umschließen. Die Breite der einzelnen Zähne dieser kammförmigen Einrichtungen 20 bestimmen die Abstände der einzelnen Windungen 2 der spi­ ralförmigen Wicklung 4 zueinander, wobei deren Abstände gleich der Dicke des Bandleiters 6 sind. Damit diese kammför­ migen Einrichtungen 20 beispielsweise ohne weitere Hilfe mit der spiralförmigen Wicklung 4 verbunden bleiben, können die Abstände der einzelnen Zähne jeder kammförmigen Einrichtung 20 kleiner als die Dicke des verwendeten Bandleiters 6 sein, damit man jeweils eine Presspassung zwischen den kammförmigen Einrichtungen 20 und dem gewickelten Bandleiter 6 erhält. Diese Presspassung wird auch schon durch die Biegung der Win­ dungen 2 erreicht. Die Anzahl dieser Abstandshalter hängt von den auftretenden magnetischen Kräften, die von der Amblitude des durch den Bandleiter 6 fließenden Stromes abhängen. Diese Kräfte, insbesondere die Kurzschlußkräfte, wirken vor allem in radialer Richtung dieser spiralförmigen Wicklung 4.

Eine weitere Ausführungsform des Abstandhalters 8 ist ein mä­ anderförmiges Band bzw. ein gewelltes Band. Die Ausgestaltung der Mäander bzw. der Wellen des Bandes bestimmen wieder die Abstände der einzelnen Windungen 2 dieser spiralförmigen Wicklung 4 zueinander. Die Regeln für die Ausgestaltung der Mäander entsprechen den Regeln für die Ausgestaltung der kammförmigen Einrichtungen 20. Gegenüber dem Abstandshalter 8, bestehend aus zwei kammförmigen Einrichtungen 20, ist der Abstandshalter 8, bestehend aus einem mäanderförmigen Band, einfacher. Die einfachste Ausführungsform des Abstandshalters 8 ist das gewellte Band, wobei der Abstand zwischen den Rich­ tungswechseln des gewellten Bandes größer ist als die Breite des verwendeten Bandleiters 6 der spiralförmigen Wicklung 4. Dadurch befinden sich diese Wendebereiche des gewellten Ban­ des abwechselnd zu beiden Seiten der spiralförmigen Wicklung 4, wodurch dieses gewellte Band sich selbst zwischen den ein­ zelnen Windungen 2 des gewickelten Bandleiters 6 hält.

Eine weitere Ausführungsform des Abstandhalters 8 ist eine spiralförmige Wicklung aus einem bandförmigen elektrisch iso­ lierendem Material. Diese spiralförmige Isolierwicklung wird derart mit der spiralförmigen Wicklung 4 zusammengesetzt, daß jeweils zwischen zwei benachbarten Windungen 2 eine Isolier­ windung angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Belüftung der Drosselspule eingeschränkt, jedoch ist die Her­ stellung dieser Drosselspule besonders einfach, da der Band­ leiter und der bandförmige Isolierleiter gemeinsam aufgewic­ kelt werden. Diese Wicklung braucht nur noch in der Halterung 10 befestigt werden.

Im Zentrum dieser spiralförmigen Wicklung 4 ist eine beidsei­ tige Abdeckung 22 vorgesehen, die aus zwei Platten 24 und 26 besteht, von denen hier nur die Platte 24 zu sehen ist. Die Form der Querschnittsfläche der Platte 24 bzw. 26 korrespon­ diert zur Ausnehmung 16 der Trägerplatte 12. Dabei weist jede Schmalseite 28 der Platten 24 bzw. 26 einen mittig angeordne­ ten radialen Einschnitt 30 auf. Die Breite jedes radialen Einschnitts 30 entspricht der Dicke einer kammförmigen Ein­ richtung 20 eines Abstandshalters 8. Mittels dieser radialen Einschnitte 30 sind die Abstandshalter 8 einseitig in ihrer Lage zur spiralförmigen Wicklung 4 fixiert. Außerdem stützen sich zwei gegenüberliegende Abstandshalter 8 an den gegen­ überliegenden Innenseiten 18 der Ausnehmungen 16 der Träger­ platten 12 mit Hilfe der beiden zentral angeordneten Platten 24 und 26 ab. Außerdem weisen diese Platten 24 und 26 jeweils eine zentrale Ausnehmung 32 auf, deren Form gleich dem Quer­ schnitt eines elektrischen Anschlusses 34 ist. Als elektri­ scher Anschluß 34 wird hier ein quaderförmiger Bolzen 36 ver­ wendet, der durch die zentrischen Ausnehmungen 32 der Platten 24 und 26 der beidseitigen zentralen Abdeckung 22 in seiner Lage fixiert ist. Im Raum zwischen diesen beiden Platten 24 und 26 der beidseitigen zentralen Abdeckung 22 ist das eine Ende des verwendeten Bandleiters 6 der spiralförmigen Wick­ lung 4 mit diesem quaderförmigen Bolzen 36 elektrisch leitend verbunden.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Drosselspule ohne Kern weist diese Luftspule bei der Verwendung als Kommu­ tierungsinduktivität folgende Eigenschaften auf:

• 1. Elektrisch
  • - hohe Induktivität bei geringer Leiterlänge
  • - lineare Induktivität (keine Sättigung), damit Begrenzung von Kurzschlußströmen
  • - geringe ohmsche Verluste durch geringe Leiterlänge und Verwendbarkeit eines hohen Materialquerschnitts des Lei­ ters
• 2. Mechanisch
  • - hohe Stabilität bei Kurzschlußkräften durch stabile La­ gerung der Windungen 2 in den Abstandshaltern 8
  • - einfache Anschlußtechnik
  • - Kurzschlußkräfte vor allem radial wirksam
• 3. Kühlung
  • - gut geeignet für Luftkühlung: geringer Druckabfall und geringe Kühlmenge erforderlich
  • - auch für Reinstwasserkühlung einsetzbar, indem Wasser zwischen den Windungen 2 geführt wird
• 4. Materialaufwand
  • - geringe Kupfermenge für verlangte Induktivität
  • - fräsbare oder aus Spritzguß herstellbare Kunststoffteile
• 5. Montage
  • - einfacher Montageprozess durch Einlegen der Windungen 2 in den Kunststoffteilen (kammförmige Einrichtung 20, Trägerplatte 12)
  • - Verbindung des zentralen elektrischen Anschlusses 34 durch Löten, Schweißen oder Schrauben herstellbar.

In den Fig. 2 und 3 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drosselspule ohne Kern perspektivisch dar­ gestellt, wobei in der Fig. 3 die beidseitige Abdeckung 22 weggelassen worden ist. Diese zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftspule weist zwei Drosselspulen ohne Kern gemäß der Fig. 1 auf, die räumlich benachbart angeord­ net und elektrisch miteinander verknüpft sind. Dazu werden zwei benachbarte Trägerplatten 12 der beiden Drosselspulen ohne Kern miteinander lösbar und die inneren Anschlüsse 34 der beiden spiralförmigen Wicklungen 4 miteinander elektrisch leitend verbunden.

Bei der Reihenschaltung zweier spiralförmiger Wicklungen 4 zu einer spiralförmigen Wicklung 4 ist darauf zu achten, daß diese beiden spiralförmigen Wicklungen 4 mit dem selben Wic­ kelsinn derart zueinander fixiert sind, daß die Teilwicklung der zusammengesetzten Wicklung 4 einen entgegengesetzten Wic­ kelsinn aufweisen. Dadurch kehrt die Stromrichtung sich nicht um. Die elektrische Verbindung dieser beiden spiralförmigen Wicklungen 4 erfolgt durch eine innere Verbindung mittels des quaderförmigen Bolzens 36. Dazu ist dieser quaderförmige Bol­ zen 36 stirnseitig mit Einschnitten 38 versehen, die jeweils mit einer Querbohrung 40 versehen sind. Die inneren Enden 42 der Bandleiter 6 der beiden spiralförmigen Wicklungen 4 mün­ den jeweils in einem Einschnitt 38 des quaderförmigen Bolzens 36. Diese inneren Enden 42 der beiden Bandleiter 6 weisen je­ weils zu einer Querbohrung 40 eine korrespondierende Bohrung auf, so daß diese Enden 42 mit dem quaderförmigen Bolzen 36 verschraubt werden können. Diese inneren Enden 42 können je­ doch auch mit den quaderförmigen Bolzen 36 verlötet oder ver­ schweißt werden. Diese elektrische Verbindung beider gleich­ sinnig gewickelten spiralförmigen Wicklungen 4 wird vorteil­ hafter Weise vor dem Einsetzen der spiralförmigen Wicklungen 4 in den Trägerplatten 12 hergestellt.

Wenn die beiden elektrisch leitend verbundenen spiralförmigen Wicklungen 4 einen entgegengesetzten Wickelsinn aufweisen, wobei sich die Stromrichtung nicht umkehrt, so ragen jeweils ein äußeres Ende 44 der beiden Bandleiter 6 aus einer Seiten­ fläche dieser zweiten Ausführungsform der Luftspule heraus, wobei diese Enden 44 einander diagonal gegenüber angeordnet sind. Dies ist ein optisches Zeichen dafür, daß die spiral­ förmigen Wicklungen 4 der beiden miteinander verknüpften Drosselspulen in der vorgeschriebenen Weise elektrisch lei­ tend miteinander verbunden sind. Diese beiden äußeren Enden 44 dienen jeweils als ein elektrischer Anschluß der Luftspu­ le, wobei diese jeweils mit einer Bohrung 46 für eine An­ schlußbefestigung versehen sind.

In der Fig. 2 ist diese in Fig. 3 näher dargestellte elek­ trische Verbindung zweier spiralförmiger Wicklungen 4 durch die beidseitige zentrale Abdeckung 22 verdeckt. Dieser qua­ derförmige Bolzen 36 steckt jeweils in der zentralen Ausspa­ rung 32 der Platten 24 und 26, so daß diese elektrische Ver­ bindung der beiden inneren Enden 42 der Bandleiter 6 der spi­ ralförmigen Wicklungen 4 in einem annähernd kraftfreien Raum gehalten wird.

Damit die äußeren Enden 44 der beiden Bandleiter 6 der Luftspule keine Kräfte jeweils auf die spiralförmige Wicklung 4 bzw. von der spiralförmigen Wicklung 4 auf die als elektrische Anschlüsse verwendeten äußeren Enden 44 der Band­ leiter 6 übertragen werden, sind diese in der Nähe des Aus­ tritts aus der Seitenfläche der Luftspule mit einem Querträ­ ger 48 lösbar verbunden. Dazu ist jeweils das äußere Ende 44 mit einer Bohrung 50 versehen und der Querträger 48 weist ei­ ne zur Bohrung 50 korrespondierende Gewindebohrung 52 auf. Dieser Querträger 48 ist zwischen zwei Trägerplatten 12 einer Drosselspule ohne Kern gespannt und mit diesen lösbar befe­ stigt. Außerdem wird dadurch verhindert, daß sich die spiral­ förmige Wicklung 4 abwickeln könnte.

Durch die Ausgestaltung dieser zweiten Ausführungsform der Drosselspule ohne Kern erhält man einen Induktivitätswert, der größer ist als die Summe der Induktivitätswerte der bei­ den miteinander elektrisch leitend verknüpften Luftspulen, bei geringer Baugröße dieser Drosselspule, wobei eine gerin­ gere Leiterlänge benötigt wird. Außerdem sind die äußeren En­ den 44, die jeweils einen elektrischen Anschluß dieser Dros­ selspule bilden, in einem feldschwachen Gebiet angeordnet, so daß die auf die Enden 44 einwirkenden magnetischen Kräfte we­ sentlich verringert sind, so daß das verwendete Material für die Bandleiter 6, beispielsweise Kupfer oder Aluminium, nicht so sehr mechanisch beansprucht wird. Jede Luftspule dieser zweiten Ausführungsform der Drosselspule ohne Kern weist die vorteilhaften Eigenschaften der Drosselspule gemäß Fig. 1 auf.

In den Fig. 4 und 5 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform der Drosselspule ohne Kern gemäß den Fig. 2 und 3 dargestellt. Diese vorteilhafte Ausge­ staltung unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3 dadurch, daß die beiden benachbarten Träger­ platten 12 der Halterungen 10 der beiden Drosselspulen stoff­ schlüssig zu einer Trennwand 54 vereint sind. Diese Trennwand 54 ist vorteilhafterweise zweigeteilt. Außerdem sind eine Trägerplatte 12 und jeweils eine kammförmige Einrichtung 20 der mehreren Abstandshalter 8 und eine zentrale Abdeckung 22 ebenfalls stoffschlüssig zu einer Seitenwand 56 vereint. Durch diese stoffschlüssige Vereinigung der Bauelemente 12, 20 und 22 weist diese Seitenwand 56 mehrere sektorförmige Ausnehmungen 58 auf. Damit die Kühlung dieser Drosselspule ohne Kern nicht durch die zweiteilige Trennwand 54 behindert wird, ist diese mit sektorförmigen Ausnehmungen 58 gemäß der Seitenwand 56 versehen. Die Zweiteilung der Trennwand 54 er­ leichtert die Montage der Luftspule. Bei dieser Montage wer­ den zunächst die beiden spiralförmigen Wicklungen 4 in der bereits erläuterten Weise mittels des quaderförmigen Bolzens 36 elektrisch leitend verbunden. Anschließend wird die zwei­ teilige Trennwand 54 zwischen diesen beiden Wicklungen 4 pla­ ziert und die beiden Querträger 48, mit denen jedes äußere Ende 44 der beiden Bandleiter 6 verbunden ist, mit dieser Trennwand 54 verschraubt. Danach werden die beiden Seitenwän­ de 56 mit den kammförmigen Einrichtungen 20 jeweils auf eine spiralförmige Wicklung 4 dieser Drosselspule gesetzt, wodurch die n Windungen 2 zueinander ausgerichtet werden. Nachdem diese Seitenwände 56 montiert sind, werden diese mit der zweiteiligen Trennwand 54 verschraubt. Da diese Ausführungs­ form weniger Einzelteile aufweist, die zusammengesetzt werden müssen, vereinfacht sich die Montage weiter. Außerdem ist diese Konstruktion steifer, wodurch sich die Stabilität bei Kurzschlußkräften erhöht.

Somit werden die an eine Kommutierungsinduktivität gestellten Anforderungen, die eingangs aufgezählt sind, von der erfin­ dungsgemäßen Drosselspule ohne Kern erfüllt.

Claims (15)

1. Drosselspule ohne Kern mit einer aus n Windungen (2) be­ stehenden spiralförmigen Wicklung (4) aus einem Bandleiter (6), wobei diese n Windungen (2) mittels mehrer Abstandshal­ ter (8) aus einem elektrisch isolierendem Material auf Ab­ stand gehalten werden, und wobei die beiden Enden (42, 44) des Bandleiters (6) jeweils als elektrischer Anschluß ausgestal­ tet sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese spiralförmige Wicklung (4) in einer Halterung (10) aus elek­ trisch isolierendem Material angeordnet ist und daß jeweils als Abstandshalter (8) zwei kammförmige Einrichtungen (20) vorgesehen sind.

2. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die spiralförmige Wicklung (4) eine beid­ seitige zentrale Abdeckung (22) aufweist.

3. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Halterung (10) zwei beabstandete Trä­ gerplatten (12) vorgesehen sind, die jeweils mit einer kon­ zentrischen Ausnehmung (16) versehen sind.

4. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeweils als Abstandshalter (8) ein mäan­ derförmiges Band vorgesehen ist.

5. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für die mehreren Abstandshalter (8) eine spiralförmige Wicklung aus einem bandförmigen, elektrisch isolierendem Material vorgesehen ist.

6. Drosselspule nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als beidseitige zentrale Abdeckung (22) der spiralförmigen Wicklung (4) zwei Platten (24, 26) vorge­ sehen sind, die mit mehreren radialen Einschnitten (30) und einer zentralen Ausnehmung (32) versehen sind.

7. Drosselspule nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als beidseitige zentrale Abdeckung (22) der spiralförmigen Wicklung (4) zwei zylinderförmige Platten (24, 26) vorgesehen sind, die mit einer zentralen Ausnehmung (32) versehen sind und deren Durchmesser jeweils derart ge­ wählt sind, daß die Abstandshalter (8) sich auf deren Mantel­ flächen abstützen können.

8. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das äußere Ende (44) des Bandleiters (6) der spiralförmigen Wicklung (4) mittels eines Querträgers (48) im Randbereich räumlich fixiert ist.

9. Drosselspule nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die konzentrisch angeordnete Ausnehmung (16) jeder Trägerplatte (12) derart kreisringförmig ausgebil­ det ist, daß die Abstandshalter (8) sich an der Innenseite (18) dieser Ausnehmung (16) abstützen.

10. Drosselspule nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägerplatte (12), mehrere kammförmige Einrichtungen (20) und eine zentrale Abdeckung (22) stoffschlüssig zu einer Seitenwand (56) vereint sind.

11. Drosselspule nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querträger (48) das äußere Ende (44) des Bandleiters (6) abstützt.

12. Anordnung mit zwei Drosselspulen nach einem der vorge­ nannten Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß diese beiden Drosselspulen derart räum­ lich benachbart angeordnet sind, daß deren spiralförmigen Wicklungen (4) einen entgegengesetzten Wickelsinn aufweisen, daß die inneren Enden (42) der Bandleiter (6) mittels einer Mittelverbindung elektrisch leitend verbunden sind und daß zwei benachbarte Trägerplatten (12) der Halterungen (10) der beiden Drosselspulen miteinander mechanisch verbunden sind.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Mittelverbindung ein quaderförmiger Bolzen (36) mit stirnseitigen Einschnitten (38) vorgesehen ist, die jeweils eine Querbohrung (48) aufweisen.

14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden benachbarten Trägerplatten (12) der beiden Drosselspulen stoffschlüssig zu einer Trenn­ wand (54) vereint sind.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß diese Trennwand (54) zweigeteilt ausge­ führt ist.