DE19829505A1 - Induktivität - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Induktivität mit einem Spulenkörper und mindestens einer Drahtwicklung, die auf dem Spulenkörper angeordnet ist, wobei der Spulenkörper (1) eine zylindrische Hülse (1a), deren Zylinderachse parallel zur Wickelachse (A-A) der mindestens einen Drahtwicklung verläuft, und mindestens zwei senkrecht zur Wickelachse (A-A) angeordnete Seitenwände (1b, 1c) aufweist, und wobei die zylindrische Hülse (1a) und die Seitenwände (1b, 1c) mindestens einen Wickelraum für die mindestens eine Drahtwicklung (2, 3) bilden. Erfindungsgemäß weisen die mindestens zwei Seitenwände (1b, 1c) jeweils mindestens einen Absatz (1d, 1e) auf, die den mindestens einen Wickelraum in einen nicht verengten ersten (B1) und in wenigstens einen verengten zweiten Bereich (B2) unterteilen. Zusätzlich besitzt die Induktivität eine elektrische Isolierung (5), die auf dem mindestens einen Absatz (1d, 1e) der Seitenwände (1b, 1c) aufliegt und den nicht verengten, ersten Bereich (B1) von dem wenigstens einen verengten, zweiten Bereich (B2) separiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Induktivität gemäß des Oberbegriffs des Patent­ anspruchs 1. Derartige Induktivitäten sind bekannt und bereits im Handel erhältlich.

I. Technisches Gebiet

Bei den oben zitierten, bekannten Induktivitäten handelt es sich insbesonde­ re um Transformatoren und um Drosseln, die für hohe Spannungen geeignet sind.

Handelsübliche Transformatoren besitzen einen Spulenkörper, auf den eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung gewickelt sind. Der Spulenkör­ per weist eine durch zwei parallele Seitenwände und eine zylindrische Hülse begrenzte Kammer auf, in der die Primärwicklung und die Sekundärwick­ lung angeordnet sind. Die Zylinderachse der zylindrischen Hülse ist mit der Wickelachse der Primär- und der Sekundärwicklung identisch. Die Primär- und die Sekundärwicklung sind, voneinander getrennt durch eine oder meh­ rere elektrisch isolierende Schichten, um ihre gemeinsame Wickelachse in unterschiedlichen Lagen übereinander gewickelt. Diese elektrisch isolieren­ den Schichten sind koaxial zu der den Kammerboden bildenden zylindri­ schen Hülse angeordnet und erstrecken sich zwischen den beiden parallelen Seitenwänden. Derartige Transformatoren besitzen keine zufriedenstellende Hochspannungsfestigkeit. Insbesondere kann der zwischen den Seitenwän­ den des Spulenkörpers und den Isolierschichten verbleibende kleine Luftspalt zu einem Kurzschluß zwischen der Primär- und der Sekundär­ wicklung führen.

Handelsübliche, für hohe Spannungen geeignete Drosseln besitzen einen im wesentlichen zylindrischen Spulenkörper, auf dem eine Drahtwicklung an­ geordnet ist. Die Wickelachse dieser Drahtwicklung verläuft parallel zur Zy­ linderachse des Spulenkörpers. Der Spulenkörper besitzt mehrere, senkrecht zur Zylinderachse angeordneten Seitenwände, die entlang der Zylinderachse unterschiedliche Kammern bzw. Wickelräume für die Windungen der Drahtwicklung bilden. Um eine ausreichende Hochspannungsfestigkeit der Drossel zu gewährleisten, sind die Windungen der Drahtwicklung in ver­ schiedenen Kammern entlang der Zylinderachse des Spulenkörpers ange­ ordnet. Allerdings beanspruchen derartige Drosseln vergleichsweise viel Raum.

II. Darstellung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Induktivität gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 mit einer verbesserten Hochspannungsfestigkeit und kompakter räumlicher Anordnung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk­ male des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Induktivität besitzt einen Spulenkörper und minde­ stens eine Drahtwicklung, die auf dem Spulenkörper angeordnet ist, wobei der Spulenkörper eine zylindrische Hülse, deren Zylinderachse parallel zur Wickelachse der mindestens einen Drahtwicklung verläuft, und mindestens zwei senkrecht zur Wickelachse angeordnete Seitenwände aufweist, so daß die zylindrische Hülse und die Seitenwände mindestens einen Wickelraum für die mindestens eine Drahtwicklung bilden. Erfindungsgemäß sind die mindestens zwei Seitenwände jeweils mit mindestens einem Absatz ausge­ stattet, die den mindestens einen Wickelraum in einen nicht-verengten ersten Bereich und in wenigstens einen verengten zweiten Bereich unterteilen. Zu­ sätzlich besitzt die erfindungsgemäße Induktivität eine elektrische Isolie­ rung, die auf dem mindestens einen Absatz bzw. auf der mindestens einen Stufe der mindestens zwei Seitenwände aufliegt und dadurch den nicht­ verengten ersten Bereich von dem wenigstens einen verengten zweiten Be­ reich separiert. Durch die vorgenannten Maßnahmen oder Merkmale wird die Hochspannungsfestigkeit der erfindungsgemäßen Induktivität erheblich verbessert und eine kompakte räumliche Anordnung der Induktivität er­ möglicht.

Vorteilhafterweise sind die elektrischen Anschlüsse der erfindungsgemäßen Induktivität als im Spulenkörper verankerte Metallstifte ausgebildet. Diese Metallstifte sind über Anschlußdrähte mit den Wicklungsenden der minde­ stens einen Drahtwicklung verbunden. Zumindest eine der beiden Seiten­ wände des Spulenkörpers ist vorteilhafterweise mit einem oder mehreren ersten Schlitzen versehen, die zwischen den Metallstiften angeordnet sind und sich vom Rand des Spulenkörpers bis zur zylindrischen Hülse erstrec­ ken. Ferner ist zumindest eine der beiden Seitenwände mit einem oder meh­ reren zweiten Schlitzen ausgestattet, die ebenfalls zwischen den Metallstiften angeordnet sind und sich vom Rand des Spulenkörpers bis zu dem minde­ stens einen Absatz der entsprechenden Seitenwand erstrecken. Außerdem weisen die ersten und zweiten Schlitze vorteilhafterweise jeweils eine Rampe oder eine schiefe Ebene auf, die zur Führung der Anschlußdrähte in den Schlitzen dienen.

Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung auf einen Transformator an­ wenden.

Der erfindungsgemäße Transformator besitzt einen Spulenkörper, auf den mindestens eine erste Wicklung und mindestens eine zweite Wicklung auf­ gewickelt sind, wobei die erste Wicklung und die zweite Wicklung eine ge­ meinsame Wickelachse aufweisen und in unterschiedlichen Lagen, getrennt durch eine elektrische Isolierung, übereinander auf dem Spulenkörper ange­ ordnet sind. Der Spulenkörper des erfindungsgemäßen Transformators be­ sitzt eine zylindrische Hülse und mindestens zwei senkrecht zur Wickelachse angeordnete Seitenwände, die mindestens einen Wickelraum für die Trans­ formatorwicklungen bilden. Die beiden Seitenwände des Spulenkörpers wei­ sen jeweils mindestens einen Absatz auf, die den mindestens einen Wickel­ raum in einen nicht-verengten ersten und in wenigstens einen verengten zweiten Bereich unterteilen, und die elektrische Isolierung liegt auf dem mindestens einen Absatz der Seitenwände auf und separiert den nicht­ verengten, ersten Bereich von dem wenigstens einen verengten, zweiten Be­ reich. Vorteilhafterweise ist die mindestens eine erste Wicklung in dem nicht-verengten ersten Bereich und die mindestens eine zweite Wicklung in dem wenigstens einen verengten zweiten Bereich des mindestens einen Wic­ kelraumes des Spulenkörpers angeordnet, so daß durch die elektrische Iso­ lierung eine räumliche Trennung von erster Wicklung und zweiter Wicklung erreicht wird. Die erfindungsgemäßen Absätze oder Stufen an den Seiten­ wänden ermöglichen eine kompakte räumliche Anordnung von erster und zweiter Wicklung. Sie verbessern die Hochspannungsfestigkeit des Trans­ formators, indem sie insbesondere Kriechströme und Sprüh- oder Funken­ entladungen an den Rändern der elektrischen Isolierung zwischen erster und zweiter Wicklung verhindern. Ferner erlauben die erfindungsgemäßen Maß­ nahmen, als elektrische Isolierung ein vergleichsweise dünnes Kunststoff­ band zu verwenden, das zwischen erster und zweiter Wicklung angeordnet ist und auf den Absätzen oder Stufen aufliegt. Die Verwendung dieser ver­ gleichsweise dünnen elektrischen Isolierung zwischen erster und zweiter Wicklung gewährleistet eine kompakte räumliche Anordnung und eine mi­ nimale Streuinduktivität des Transformators. Um geringe Toleranzen bei der Wicklungshöhe von erster und zweiter Wicklung auszugleichen, ist der mindestens eine Absatz der Seitenwänden vorteilhafterweise jeweils mit ei­ ner Schrägen versehen, die einen stetigen Übergang von dem nicht-ver­ engten ersten Bereich zu dem mindestens einen verengten zweiten Bereich gewährleistet. Zur Verbesserung der Hochspannungsfestigkeit tragen auch die ersten und zweiten Schlitze in den Seitenwänden bei. Durch die ersten Schlitze sind vorteilhafterweise die Anschlußdrähte für die mindestens eine zweite Wicklung hindurchgeführt, während durch die zweiten Schlitze die Anschlußdrähte der mindestens einen ersten Wicklung hindurchgefädelt sind. Die ersten und zweiten Schlitze verbessern die elektrische Isolation zwischen den ersten und zweiten Wicklungen und zwischen den Anschluß­ drähten von ersten und zweiten Wicklungen.

III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Transformator in schematischer Darstellung

Fig. 2 Eine Seitenansicht des Spulenkörpers des erfindungsgemäßen Transformators

Fig. 3 Der in Fig. 2 abgebildete Spulenkörper des erfindungsgemäßen Transformators in einer gegenüber der Fig. 2 um 90 Grad ge­ drehten Seitenansicht

Fig. 4 Einen Querschnitt durch den unteren Teil des Spulenkörpers mit Draufsicht auf die Innenseite einer Seitenwand und vergrößerter Darstellung der Schlitze in der Seitenwand.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiels handelt es sich um einen Trans­ formator, der einen Spulenkörper 1 aus Kunststoff, eine Primärwicklung 2, eine Sekundärwicklung 3 und einen Ferrit- oder Eisenkern 4 besitzt. Die Primärwicklung 2 und die Sekundärwicklung 3 besitzen eine gemeinsame Wickelachse A-A und sind in unterschiedlichen Lagen, getrennt durch eine elektrische Isolierung 5, übereinander auf den Spulenkörper 1 aufgewickelt. Der Spulenkörper 1 weist eine durch eine zylindrische Hülse 1a und zwei senkrecht zur Wickelachse A-A angeordnete Seitenwände 1b, 1c begrenzten Wickelraum auf. Die zylindrische Hülse 1a weist einen quadratischen Quer­ schnitt auf und ihre Zylinderachse verläuft parallel zur Wickelachse A-A der Transformatorwicklungen 2, 3. Diese zylindrische Hülse 1a bildet den Boden des Wickelraumes und umschließt den Ferrit- oder Eisenkern 4 des Trans­ formators. Die beiden Seitenwände 1b, 1c sind jeweils mit einem sich in den Wickelraum erstreckenden Absatz 1d, 1e versehen. Durch diese Absätze 1d, 1e wird der Wickelraum in einen nicht-verengten ersten Bereich B1 und ei­ nen verengten, bis zur zylindrischen Hülse 1a reichenden zweiten Bereich B2 unterteilt. Das heißt, daß der Abstand der beiden Seitenwände 1b, 1c, auf­ grund der Absätze 1d, 1e, im verengten Bereich B2 kleiner als im nicht­ verengten Bereich B1 ist. In dem nicht-verengten ersten Bereich B1 ist die Primärwicklung 2 untergebracht während in dem verengten zweiten Bereich B2 die Sekundärwicklung 3 angeordnet ist. Die elektrische Isolierung 5 liegt auf den Absätzen 1d, 1e auf und trennt die Primärwicklung 2 räumlich von der Sekundärwicklung 3. Die elektrische Isolierung 5 besteht aus einer Kunststoffolie, die in zwei Lagen die Sekundärwicklung 3 umschließt und eine Dicke von ungefähr 3 µm besitzt. Die Primärwicklung 2 ist über die elektrische Isolierung 5 auf den Spulenkörper 1 aufgewickelt. Die Primär­ wicklung 2 besitzt 55 Windungen und besteht aus einer lackierten Drahtlitze mit vier Adern von je 0,25 mm Durchmesser. Die Sekundärwicklung 3 besitzt 154 Windungen und besteht aus einer lackierten Drahtlitze mit sieben Adern von je 0,25 mm Durchmesser. Die Sekundärwicklung 3 füllt den gesamten verengten Bereich B2 des Wickelraumes des Spulenkörpers 1 aus. Die Höhe der Absätze 1d, 1e ist auf die Wicklungshöhe der Sekundärwicklung 3 abge­ stimmt. Die Höhe der Absätze 1d, 1e, vom Boden 1a aus gemessen, beträgt ungefähr 3 mm. Der Abstand der beiden Seitenwände 1b, 1c voneinander beträgt im nicht-verengten Bereich ungefähr 20 mm und im verengten Be­ reich ungefähr 18 mm. Die Absätze 1d, 1e sind als Rampe ausgebildet, das heißt, sie weisen jeweils eine Schräge auf, um Toleranzen bei der Wicklungs­ höhe der Sekundärwicklung 3 auszugleichen. Die zylindrische Hülse 1a mit quadratischem Querschnitt, die den Boden 1a des Wickelraumes bildet, be­ sitzt einen Durchmesser bzw. eine Seitenlänge von ungefähr 12 mm. Die Hö­ he der Seitenwände 1b, 1c über der zylindrischen Hülse 1a beträgt ungefähr 6 mm.

Der Transformator weist ferner elf im Spulenkörper 1 verankerte, abgewin­ kelte Metallstifte 6 auf, die zur Befestigung des Transformators auf einer Lei­ terplatine und zur elektrischen Kontaktierung von Primärwicklung 2 und Sekundärwicklung 3 dienen. In der ersten Seitenwand 1b sind sieben und in der zweiten Seitenwand 1c sind vier Metallstifte 6 verankert. Die elektrische Verbindung zwischen den Metallstiften 6 und den Transformatorwicklungen 2, 3 erfolgt mittels Anschlußdrähte, die jeweils mit einem Wicklungsende der Primärwicklung 2 oder der Sekundärwicklung 3 und mit einem der Metall­ stifte 6 verbunden sind. Zwischen den Metallstiften 6 sind zwei erste Schlitze 7 und zwei zweite Schlitze 8 in der zweiten Seitenwand 1c angeordnet. Die ersten Schlitze 7 erstrecken sich vom Rand des Spulenkörpers 1 bis zur zy­ lindrischen Hülse 1a. In jedem dieser ersten Schlitze 7 ist ein mit einem Wicklungsende der Sekundärwicklung 3 verbundener Anschlußdraht ange­ ordnet. Die ersten Schlitze 7 dienen den mit der Sekundärwicklung 3 ver­ bundenen Anschlußdrähten als Führungshilfe. Die zweiten Schlitze 8 er­ strecken sich vom Rand des Spulenkörpers 1 bis zum Absatz 1e der Seiten­ wand 1c. In jedem dieser zweiten Schlitze 8 ist ein mit einem Wicklungsende der Primärwicklung 2 verbundener Anschlußdraht angeordnet. Diese zwei­ ten Schlitze 8 dienen den mit der Primärwicklung 2 verbundenen Anschluß­ drähten als Führungshilfe. Die ersten 7 und zweiten Schlitze 8 sind jeweils mit einer Rampe 7a, 8a oder einer schiefen Ebene ausgestattet, die das Einfä­ deln und Hinführen der Anschlußdrähte zu den Wicklungsenden von Pri­ mär- 2 und Sekundärwicklung 3 erleichtert.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausfüh­ rungsbeispiel. Beispielsweise kann der erfindungsgemäße Transformator mehrere übereinander gewickelte Primär- oder/und Sekundärwicklungen aufweisen. Außerdem kann der Spulenkörper für den Fall mehrerer Pri­ mär- oder/und Sekundärwicklungen auch mit mehreren Kammern zur Aufnahme dieser Wicklungen ausgestattet sein. Ferner können die Seitenwände der Kammer bzw. der Kammern auch mehrere Absätze aufweisen, die die Kammer bzw. den Wicklungsraum in mehrere abgestufte, verengte Bereiche unterteilen. In jedem dieser abgestuften, verengten Bereiche kann eine Trans­ formatorwicklung untergebracht werden, und auf jedem dieser Absätze kann eine elektrische Isolierung aufliegen, die die vorgenannten Transforma­ torwicklung voneinander räumlich und elektrisch trennt. Es ist natürlich auch möglich, die Primärwicklung in dem verengten Bereich B2 und die Se­ kundärwicklung in dem nicht-verengten Bereich B1 des Spulenkörpers an­ zuordnen.

Außerdem ist es auch möglich, die Erfindung auf eine für hohe Spannungen ausgelegte Drossel anzuwenden. Die erfindungsgemäße Drossel besitzt ei­ nen Spulenkörper aus Kunststoff mit einer zylindrischen Hülse und zwei senkrecht zur Zylinderachse der Hülse angeordneten Seitenwänden, die eine Kammer bzw. einen Wickelraum für eine Drahtwicklung, deren Wickelachse parallel zur Zylinderachse verläuft, bilden. Die Windungen der Drahtwick­ lung sind koaxial zur Zylinderachse in mindestens zwei unterschiedlichen Lagen übereinander auf den Spulenkörper gewickelt. Die beiden Seitenwän­ de besitzen jeweils mindestens einen in den Wickelraum weisenden Absatz, so daß der Wickelraum in einen nicht-verengten ersten und einen oder meh­ rere sukzessiv verengte zweite Bereiche unterteilt wird. In dem ersten Be­ reich und in jedem der zweiten Bereiche ist eine Lage von Windungen der Drahtwicklung untergebracht. Außerdem werden der erste Bereich und die unterschiedlichen zweiten Bereiche jeweils durch eine aus einem Kunststoff­ band bestehende elektrische Isolierung voneinander getrennt. Die elektrische Isolierung liegt auf den einander entsprechenden Absätzen bzw. Stufen der Seitenwände auf und separiert die in unterschiedlichen Lagen koaxial über­ einander gewickelten Windungen der Drahtwicklung. Auf diese Weise wird eine Hochspannungsdrossel mit einem räumlich kompakten Aufbau ermög­ licht.

Claims (12)

1. Induktivität mit einem Spulenkörper und mindestens einer Draht­ wicklung, die auf dem Spulenkörper angeordnet ist, wobei der Spu­ lenkörper (1) eine zylindrische Hülse (1a), deren Zylinderachse paral­ lel zur Wickelachse (A-A) der mindestens einen Drahtwicklung ver­ läuft, und mindestens zwei senkrecht zur Wickelachse (A-A) ange­ ordnete Seitenwände (1b, 1c) aufweist, und wobei die zylindrische Hülse (1a) und die Seitenwände (1b, 1c) mindestens einen Wickelraum für die mindestens eine Drahtwicklung (2, 3) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die mindestens zwei Seitenwände (1b, 1c) jeweils mindestens einen Absatz (1d, 1e) aufweisen, die den mindestens einen Wickelraum in einen nicht-verengten ersten (B1) und in wenigstens einen vereng­ ten zweiten Bereich (B2) unterteilen,
• - die Induktivität eine elektrische Isolierung (5) besitzt, die auf dem mindestens einen Absatz (1d, 1e) der Seitenwände (1b, 1c) aufliegt und den nicht-verengten, ersten Bereich (B1) von dem wenigstens einen verengten, zweiten Bereich (B2) separiert.

2. Induktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der min­ destens eine Absatz (1d, 1e) eine Schräge aufweist, so daß der Über­ gang von dem nicht-verengten ersten Bereich (B1) zu dem wenigstens einen verengten, zweiten Bereich (B2) stetig erfolgt.

3. Induktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die In­ duktivität ein Transformator ist, der mindestens eine erste Wicklung (2) und mindestens eine zweite Wicklung (2) besitzt, wobei

• - die mindestens eine erste Wicklung (2) und die mindestens eine zweite Wicklung (3) eine gemeinsame, parallel zur Zylinderachse der zylindrischen Hülse (1a) des Spulenkörpers (1) verlaufende Wickelachse (A-A) aufweisen und in unterschiedlichen Lagen über­ einander auf dem Spulenkörper (1) angeordnet sind,
• - die elektrische Isolierung (5) zwischen der mindestens einen ersten Wicklung (2) und der mindestens einen zweiten Wicklung (3) an­ geordnet ist.

4. Induktivität nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die min­ destens eine erste Wicklung (2) in dem ersten, nicht-verengten Bereich (B1) und die mindestens eine zweite Wicklung (3) in dem wenigstens einen verengten, zweiten Bereich (B2) angeordnet ist.

5. Induktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die In­ duktivität elektrische Anschlüsse aufweist, die als im Spulenkörper verankerte Metallstifte (6) ausgebildet sind.

6. Induktivität nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Me­ tallstifte (6) über Anschlußdrähte mit den Wicklungsenden der min­ destens einen Drahtwicklung (2, 3) verbunden sind.

7. Induktivität nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumin­ dest eine der Seitenwände (1b, 1c) einen oder mehrere erste Schlitze (7) aufweist, die zwischen den Kontaktstiften (6) angeordnet sind und die sich vom Rand des Spulenkörpers (1) bis auf die zylindrische Hül­ se (1a) der mindestens einen Kammer erstrecken.

8. Induktivität nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumin­ dest eine der Seitenwände (1b, 1c) einen oder mehrere zweite Schlitze (8) aufweist, die zwischen den Kontaktstiften (6) angeordnet sind und die sich sich vom Rand des Spulenkörpers (1) bis zu dem mindestens einen Absatz (1d, 1e) der entsprechenden Seitenwand (1b, 1c) erstrec­ ken.

9. Induktivität nach den Ansprüchen 4, 6 und 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anschlußdrähte für die mindestens eine zweite Wicklung (3) durch einen der ersten Schlitze (7) hindurchgeführt sind.

10. Induktivität nach den Ansprüchen 4, 6 und 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anschlußdrähte für die mindestens eine erste Wicklung (2) durch einen der zweiten Schlitze (8) hindurchgeführt sind.

11. Induktivität nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und/oder zweiten Schlitze (7, 8) jeweils eine Rampe mit einer schiefen Ebene (7a, 8a) bilden, die zur Führung der Anschluß­ drähte dienen.

12. Induktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die In­ duktivität eine Drossel ist, wobei die Drahtwicklung Windungen auf­ weist, die in mindestens zwei Lagen übereinander gewickelt sind und wobei die elektrische Isolierung zwischen den mindestens zwei Lagen angeordnet ist.