DE19914020C1 - Verfahren und Einrichtung zur Reduzierung der Geräuschemission an Wickelgütern - Google Patents

Abstract

Die Wickelgüter (4, 5) befinden sich im Inneren von Isolierkapseln (1, 2). Die Hohlräume (7) zwischen den Wickelgütern und den Isolierkapseln sind mit polykristallinen ferro- oder ferrimagnetischen Oxiden verfüllt, vorzugsweise Ferriten, die z. B. durch Rütteln verdichtet sind. Nach dem Verdichten der Ferritkristalle werden die in den Isolierkapseln verbliebenen Öffnungen (6) nach außen hin verschlossen. Durch die eingebrachten Oxidkristalle werden die an den Wicklungen und gegebenenfalls an den Kernelementen der Wickelgüter auftretenden Geräusche auf ihrem Wege nach außen hin erheblich gedämpft. Das kristalline Füllmaterial dient neben der Geräuschdämmung gleichzeitig auch der Wärmeableitung aus dem Inneren der Wickelgüter. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kerne der Wickelgüter gleichzeitig die Isolierkapseln bilden. Das ist z. B. bei Schalenkernen der Fall.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1 sowie auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.

Beim Betrieb von Drosseln und Transformatoren kommt es immer wieder zu unerwünschten Geräuschemissionen. Der Grund hierfür liegt vielfach in elektromagnetischer Anregung der einzelnen Wickelleiter und deren Windungen, aber auch mindestens bei geblechten Kernen in periodischen Längenänderungen der Schen­ kel und Kern-Joche infolge von Magnetostriktion sowie in Re­ lativbewegungen der paketierten Bleche gegeneinander.

Das nachträgliche Vergießen von Wickelgütern dämpft die an den Wickelgütern im Betrieb auftretenden Geräusche in gewis­ ser Weise, wobei dieses Vergießen gleichzeitig auch der Wär­ meabfuhr aus dem Inneren der Wickelgüter und dem mechanischen Schutz der Wickelgüter dient.

Aus der DE 92 05 954 U1 ist eine Drosselspule mit weichmagne­ tischem Kern bekannt, bei der zum Vermeiden von Brummgeräu­ schen der Kern die Spulenwicklung enganliegend umschließt und damit deren Leiter mechanisch festlegt; der Kern aus weich­ magnetischem Material besteht aus einem Pulververbundwerk­ stoff, der aus quasi kugelförmigen Einzelelementen zusammen­ gesetzt ist.

Aus der EP 0 472 527 B1 ist eine Ventildrossel bekannt, bei der zur Reduzierung der im Betrieb auftretenden Geräuschemis­ sion der Drosselkern allseitig von einer geräuschdämmenden und gegebenenfalls mit einem Isolierschaum verfüllten Iso­ lierkapsel umgeben ist. Diese Anordnung ist aufwendig und führt dazu, daß zusätzliche Maßnahmen zum Kühlen der von der Isolierkapsel umgebenen Wicklungen ergriffen werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, durch das gleichzeitig eine hinreichende Geräuschdämmung sowie auch ei­ ne gute Wärmeableitung möglich ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Einrichtung anzugeben.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1; entsprechende Einrichtungs­ merkmale sind im Kennzeichen des Anspruches 6 angegeben.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt das Schnittbild eines aus zwei Halbscha­ len 1 und 2 bestehenden Schalenkerns, der zum Aufbau indukti­ ver Bauelemente, z. B. in der Filtertechnik, verwendet wird. Die beiden vorzugsweise gleichartig und rotationssymetrisch zu einer Achse 3 ausgeführten Schalenkernhälften bestehen vorzugsweise aus unter Druck und Wärme verfestigtem gesinter­ tem Eisenpulver oder Ferritmaterial. Im Innern nehmen sie ei­ nen Spulenkörper 4 und eine oder mehrere darauf aufgebrachte Wicklungen 5 auf; die Wicklungen können auch selbsttragend ohne Spulenkörper ausgeführt sein. Die Wicklungsanschlüsse sind in der Zeichnung aus Gründen der besseren Übersichtlich­ keit nicht dargestellt. Die beiden Schalenkernhälften werden nach dem Einbringen des Wickelgutes und dem Herausführen der Anschlußleitungen durch entsprechende, meist seitlich ange­ ordnete Ausnehmungen 6 aus dem Schalenkern mit ihren Schen­ keln aufeinanderweisend zusammengefügt und an den Stoßstellen der Schenkel miteinander verklebt oder sonstwie mechanisch festgelegt.

Nach der Lehre der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, den Schalenkern 1, 2 nicht nur zur Führung der Feldlinien für das die Wicklungen durchdringende Magnetfeld zu verwenden, son­ dern gleichzeitig auch als Isolierkapsel zur Verminderung von in den Wicklungen erzeugten magnetfeldabhängigen Geräuschen. Hierzu werden die im Schalenkern verbliebenen Freiräume 7 mit einem in der Zeichnung gepunktet dargestellten Material ver­ füllt. Dieses Material besteht erfindungsgemäß aus einem pul­ verförmigen polykristallinen ferri- oder ferromagnetischem Oxid, vorzugsweise einem Ferrit oder Ferritgemisch. Die Oxid­ körner sind von außerordentlicher Härte und sie sind elek­ trisch praktisch nicht leitend, so daß es auch bei im späte­ ren Betrieb eines Wickelgutes unvermeidbaren Relativbewegun­ gen der Oxidkörner zueinander zu keiner Veränderung der elek­ trischen und magnetischen Beschaffenheit des bestückten Wic­ kelgutes kommt. Solche Veränderungen könnten z. B. bei Ver­ wendung von in ihrer Struktur ebenfalls körnigen gecoateten Metallpulvern (Eisenpulvern) als Füllmaterial auftreten, wenn nämlich bei ungünstiger Wahl der verwendeten Materialien die die Elementarmagnete oder Metallkörner umschließenden, zum Verbacken der Metallkörner erforderlichen isolierenden Schichten aufgeschnitten oder durch Reibung abgetragen wer­ den. Dadurch kann es zu einer Aneinanderreihung der leitenden Elementarmagnete mehrerer Sintermetallkörner mit der Folge einer Veränderung der elektrischen Eigenschaften des Wickel­ gutes kommen; Kurzschlüsse zwischen den Wickelleitern oder zwischen Wickelleiter und Schützleiter oder zwischen den Pha­ senleitern können die Folge sein.

Das zum Verfüllen der Freiräume des Wickelkörpers verwendete Oxidpulver wird z. B. über die Ausnehmungen 6 in die Hohlräu­ me der Wicklungskammer des Schalenkernes eingebracht, z. B. durch Eingießen oder Einblasen, und dann z. B. durch Rütteln verdichtet, so daß letztendlich zwischen den einzelnen Oxid­ körnern nur noch geringste, durch die Geometrie der Körner vorgegebene Zwischenräume existieren. Anschließend werden die Öffnungen, über die das Metalloxidpulver in den Schalenkern eingebracht wurde, nach außen verschlossen. Dies kann durch Einbringen geeigneter Stopfen in die Öffnungen 6 oder durch Aufbringen einer geeigneten Verschlußmasse geschehen.

Versuche mit durch ferro- oder ferrimagnetischen Metallpul­ vern verfüllten Schalenkernen haben gezeigt, daß durch das Einbringen des Metalloxidpulvers in ein Wickelgut eine erheb­ liche Reduzierung der von den Wicklungen ausgehenden Geräu­ schemission bei gleichzeitiger ausreichender Wärmeabfuhr ge­ geben ist. Im Gegensatz zu nach dem Stand der Technik ausge­ bildeten entsprechenden Wickelgütern mit ausschließlich ver­ gossenen Wicklungen bedarf es bei Anwendung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens keinerlei Temperaturvor- und nachbehandlun­ gen der Wickelgüter, so daß Produktionszeiten und damit Ko­ sten bei der Fertigung eingespart werden. Die magnetischen Eigenschaften der verfüllten Wickelgüter bleiben auf Dauer stabil.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Anwendung bei Schalenkernen, welche die Wickelgüter nach außen hin voll­ ständig umschließen. Sie kann vielmehr mit Vorteil auch ange­ wendet werden für andere induktive Komponenten wie Transfor­ matoren, Drosseln und Wandler, die durch Ihren Kern nach au­ ßen hin nicht vollständig umschlossen sind. Für solche Anwen­ dungen sind gesonderte Isolierkapseln vorzusehen, welche die Wickelgüter umschließen und diese zusätzlichen Isolierkapseln sind nach dem Einbringen der Wickelgüter in der schon ge­ schilderten Weise mit Metalloxidpulver zu verfüllen und zu verschließen. Die formliche Ausgestaltung dieser Isolierkap­ seln kann im Prinzip beliebig gewählt sein, beispielsweise in Form eines verschließbaren Kastens oder eines Tubus.

Solche Isolierkapseln können mit Ausnehmungen für die An­ schlußdrähte der Wicklungen oder mit Durchführungen versehen sein, an die die Anschlußdrähte innerhalb der Isolierkapseln angeschlossen sind. Um hier Kriechströme und gegebenenfalls Überschläge zu vermeiden, kann es von Vorteil sein, diese Durchführungen im Innern der Isolierkapseln, z. B. in Form eines verschließbaren Troges, elektrisch zu isolieren und da­ mit zu verhindern, daß das verfüllte Metalloxid in Berührung zu den Durchführungen gelangt. In entsprechender Weise könnte verfahren werden, um das Metalloxid von im Inneren der Iso­ lierkapseln angeordneten Anschlußklemmen fernzuhalten.

Claims (8)

1. Verfahren zur Reduzierung der Geräuschemission an Wickel­ gütern durch Anordnung der geräuschemittierenden Komponenten der Wickelgüter in diese allseitig umschließenden geräusch­ dämmenden Isolierkapseln, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einbringen der Wicklungen (5) und gegebenenfalls der die Wicklungen tragenden Kerne der Wickelgüter in die I­ solierkapseln (1, 2) die dort verbliebenen Freiräume (7) mit polykristallinen ferro- oder ferrimagnetischen Oxidpulvern verfüllt und gegebenenfalls verbliebene Öffnungen (6) in den Isolierkapseln nach außen hin verschlossen werden.

2. Verfahren Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ferro- oder ferrimagnetischen Oxide in die Wicklungen umschließende als Isolierkapseln wirkende Schalenkerne (1, 2) eingebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als ferro- oder ferrimagnetischen Oxide pulverförmige Ferrite verwendet sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ferro- oder ferrimagnetischen Oxide in den Isolier­ kapseln vor dem Verschließen der Isolierkapseln verdichtet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ferro- oder ferrimagnetischen Oxide in den Isolier­ kapseln durch Rütteln verdichtet werden.

6. Einrichtung zur Reduzierung der Geräuschemission an Wi­ ckelgütern durch Anordnung der geräuschemittierenden Kompo­ nenten der Wickelgüter in diese allseitig umschließenden ge­ räuschdämmenden Isolierkapseln, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (4, 5) oder die auf Kerne aufgebrachten Wicklungen der Wickelgüter innerhalb der Isolierkapseln (1, 2) in polykrisstallinen ferro- oder ferrimagnetischen Oxid­ pulvern eingebettet sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne der Wickelgüter als Schalenkerne (1, 2) ausge­ bildet sind, welche die Wicklungen (5) allseitig umschließen und daß die Schalenkerne mit ferro- oder ferrimagnetischen Oxiden verfüllt sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte der Wicklungen aus den Isolierkapseln herausgeführt oder daß die Wicklungsanschlüsse innerhalb der Isolierkapseln elektrisch isoliert angeordnet sind.