-
Die
Erfindung betrifft einen Topfkern für eine Wicklung für elektrische
Induktivitäten
und Transformatoren sowie eine Spule oder Drossel mit einem Topfkern.
-
Aus
der Praxis ist es bekannt, so genannte Topfkerne auch Potcore genannt,
als magnetische Kerne für
Spulen oder Drosseln vorzusehen. Die aus der Praxis bekannten Topfkerne
bestehen in der Regel aus einem gepressten gesinterten Metallpulver und
weisen ein Zentralloch auf, mittels dem die beiden Teile des Topfkernes
miteinander verschraubt werden.
-
Die
Topfkerne weisen in ihrer Mitte einen Eisenkern auf, um den eine
Wicklung angeordnet wird. Der Topfkern weist darüber hinaus eine Außenwandung
auf, innerhalb der die Wicklung angeordnet ist.
-
Diese
aus der Praxis bekannten Topfkerne weisen den Nachteil auf, dass
hohe Temperaturen, die durch Verluste in den Spulen oder Drosseln
entstehen, sehr schlecht abgeführt
werden können.
Dadurch, dass die Spulen oder Drosseln, die mittels der Topfkerne
gebildet werden, ein geschlossenes System bilden, kann die Wärme sehr
schlecht abgeführt werden.
-
Weiterer
Nachteil dieser aus der Praxis bekannten Topfkerne ist, dass nur
eine relativ kleine Baugröße hergestellt
werden kann, da diese Topfkerne aus gepresstem Metallpulver bestehen.
Hier benötigt
man zur Herstellung sehr leistungsstarke Pressen. Es sind in der
Regel Topfkerne mit einem Durchmesser von mehr als 250 mm nicht
herstellbar.
-
Aus
der Praxis ist es auch bekannt, aus quaderförmigen Bauteilen, die ebenfalls
aus gepresstem gesinterten Metallpulver bestehen, so genannte U-Kerne
mit I, das heißt,
geschlossene UI-Kerne herzustellen. Auch diese UI-Kerne weisen den
Nachteil auf, dass in der Mitte dieser Kerne sehr hohe Temperaturen
entstehen und diese ebenfalls schlecht abgeführt werden können.
-
Das
der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin,
einen Topfkern anzugeben, der zum einen in beliebigen Größen einfach
und preiswert herstellbar ist und bei dem darüber hinaus eine gute Wärmeabführung gegeben
ist. Darüber
hinaus soll eine Spule oder Drossel mit einem Topfkern angegeben
werden, die einfach und preiswert herstellbar ist.
-
Dieses
technische Problem wird durch einen Topfkern mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 sowie durch eine Spule oder Drossel mit den Merkmalen gemäß Anspruch
11 gelöst.
-
Der
erfindungsgemäße Topfkern
für eine Wicklung
für elektrische
Induktivitäten
und Transformatoren zeichnet sich dadurch aus, dass der Topfkern
eine Mehrzahl quaderförmiger
Bauelemente, die aus einem magnetischen Material gebildet sind, aufweist.
-
Dadurch,
dass die Topfkernform aus quaderförmigen Bauelementen gebildet
wird, die wiederum aus einem magnetischen Material gebildet sind,
ist es möglich,
den Topfkern in beliebigen Größen herzustellen.
Durch die Ausbildung des Topfkernes aus quaderförmigen Bauelementen sind darüber hinaus Luftspalte
zwischen den vorteilhaft sternförmig
angeordneten Bauelementen vorgesehen, so dass Wärme darüber hinaus sehr gut abgeführt werden
kann. Hierdurch werden sämtliche
Schenkel gleichmäßig belüftet, was
eine ideale Abführung
der Wärme
zur Folge hat.
-
Wie
schon ausgeführt,
weist der Topfkern vorteilhaft sternförmig angeordnete Bauelemente auf.
Es sind bei dem erfindungsgemäßen Topfkern mindestens
drei sternförmig
angeordnete Bauelemente vorgesehen, so dass, würde man die Enden der quaderförmigen Bauelemente
verbinden, ein gleichseitiges Dreieck entsteht.
-
Es
ist jedoch auch möglich,
die sternförmige Grundform
des Topfkernes aus mehr Bauelementen, beispielsweise vier, fünf oder
sechs Bauelementen oder noch mehr Bauelementen, zu bilden.
-
Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist in der Mitte des Topfkernes von den quaderförmigen Bauelementen
ein Hohlraum gebildet. Auch hierdurch ist gewährleistet, dass sämtliche
Bauelemente, die den Topfkern bilden, belüftet werden.
-
Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist der Topfkern ausschließlich
aus quaderförmigen
Bauelementen gebildet. Grundsätzlich
besteht jedoch auch die Möglichkeit,
einen zylinderförmigen
Mittelkern vorzusehen, an dem die quaderförmigen Bauelemente sternförmig und
vorteilhaft formschlüssig
anliegen.
-
Die
bevorzugte Ausführungsform
gemäß der Erfindung
besteht jedoch ausschließlich
aus quaderförmigen
Bauelementen, da diese besonders einfach und standardisiert hergestellt
werden können
und der Topfkern im Baukastensystem zusammengesetzt und ausgebildet
wird.
-
Bei
der Ausführungsform
mit einem zylinderförmigen
Mittelkern ist an den radialen Enden des Topfkernes jeweils eine
Platte angeordnet für
die Durchleitung des magnetischen Flusses.
-
Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind in axialer Richtung an den Enden des Topfkernes
die quaderförmigen Bauelemente
des Topfkernes radial angeordnet, um ebenfalls den magnetischen
Fluss zu schließen.
-
Die
Bauhöhe
des Topfkernes wird gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung aus axial angeordneten quaderförmigen Bauelementen gebildet.
-
Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht
vor, dass sämtliche
quaderförmigen
Bauelemente, die den Topfkern bilden, eine einheitliche Größe aufweisen.
Hierdurch ist der Topfkern besonders preiswert ausgebildet, da sämtliche
Bauelemente die gleiche Größe aufweisen
und lediglich der Topfkern in der gewünschten Größe zusammengesetzt wird.
-
Die
quaderförmigen
Bauelemente sind vorteilhaft fest miteinander verbunden. Beispielsweise ist
es möglich,
die Bauelemente miteinander zu verkleben. Es ist jedoch auch möglich, andere
Verbindungsmittel und -arten vorzusehen.
-
Die
quaderförmigen
Bauelemente des erfindungsgemäßen Topfkernes
bestehen vorteilhaft aus gepresstem und gesintertem Metallpulver
mit entsprechenden Zusätzen,
wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Sie können auch
aus Ferrit gebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, die quaderförmigen Bauelemente
aus anderen magnetischen Materialien zu bilden.
-
Die
erfindungsgemäße Spule
oder Drossel mit einem Topfkern gemäß der Erfindung zeichnet sich
dadurch aus, dass die Spule oder Drossel eine vieleckige oder runde
Wicklung aufweist. Die vieleckige Wicklung weist gegenüber der
runden Wicklung den Vorteil auf, dass hierbei Material gespart wird,
da die runde Wicklung mehr Material benötigt als die eckige Wicklung.
-
Eine
Anzahl von Ecken der Wicklung entspricht vorteilhaft einer Anzahl
der aus quaderförmigen
Bauelementen gebildeten Strahlen des Topfkernes. Weist der Topfkern
beispielsweise drei strahlenförmig
angeordnete Bauelemente auf, so ist die Wicklung ebenfalls vorteilhaft
dreieckig ausgebildet und derart in der Spule oder Drossel angeordnet, dass
die Ecke der Wicklung jeweils mittig zwischen zwei Strahlen angeordnet
ist. Durch die Einsparung von Kupfermaterial der Wicklungen wird
die erfindungsgemäße Spule
oder Drossel besonders preiswert.
-
Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
die Wicklung als Flachdraht-Hochkantwicklung
ausgebildet.
-
Die
Anordnung der quaderförmigen
Bauelemente strahlenförmig
in dem erfindungsgemäßen Topfkern
ist vorteilhaft radialsymmetrisch ausgebildet.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnung,
in der mehrere Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäßen Topfkernes
nur beispielhaft dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine
sternförmige
Anordnung quaderförmiger
Bauelemente mit drei Strahlen (Dreieckform) in Draufsicht;
-
2 eine
sternförmige
Anordnung von quaderförmigen
Bauelementen mit vier Strahlen in Draufsicht;
-
3 einen
Schnitt nach der Linie III-III der 2;
-
4 eine
sternförmige
Anordnung von sechs quaderförmigen
Bauelementen mit zylinderischem Innenkern in Draufsicht;
-
5 einen
Schnitt nach der Linie V-V der 4;
-
6 einen
sechsstrahligen Topfkern mit einer sechseckigen Wicklung;
-
7 einen
Schnitt durch einen Topfkern mit größerer Bauhöhe.
-
1 zeigt
einen Topfkern 1 mit drei quaderförmigen Bauelementen 2, 3, 4,
die radialsymmetrisch um einen Mittelpunkt M angeordnet sind.
-
2 zeigt
einen Topfkern 5 mit vier quaderförmigen Bauelementen 2, 3, 4, 6.
-
Wie
der 3 zu entnehmen ist, bilden die quaderförmigen Bauelemente 2, 3, 6 ein
radiales Ende des Topfkernes 5. Auf den quaderförmigen Bauelementen 3, 6 sind
in axialer Richtung des Topfkernes weitere quaderförmige Bauelemente 7, 8, 9, 10 angeordnet.
Weitere quaderförmige
Bauelemente 11, 12, 13 und ein nicht
dargestelltes weiteres quaderförmiges
Bauelement bilden das andere radiale Ende des Topfkernes 5.
-
Die
quaderförmigen
Bauelemente 2, 8, 9, 12 und
die weiteren den quaderförmigen
Bauelementen 2, 12 gegenüberliegenden nicht dargestellten
Bauelemente bilden einen Hohlraum 14, so dass sämtliche quaderförmige Bauelemente 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 gleichmäßig belüftet sind
und damit in den quaderförmigen
Bauelementen 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 entstehende
Wärme durch
Leistungsverluste in einer nicht dargestellten Wicklung optimal
abgeleitet werden kann.
-
Durch Öffnungen 15, 16 wird
die Wicklung einer Spule oder Drossel (nicht dargestellt) geführt.
-
4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Topfkernes 17. Dieser Topfkern 17 weist einen zylindrischen
Mittelkern 18 auf, um den herum quaderförmige Bauelemente 19, 20, 21, 22, 23, 24,
die sich konisch verjüngen,
angeordnet sind.
-
Die
Bauelemente 19, 20, 21, 22, 23, 24 liegen
formschlüssig
an dem zylindrischen Kern 18 an.
-
Auf
den Bauelementen 19, 20, 21, 22, 23, 24 sind,
wie in 5 für
die Bauelemente 21, 24 dargestellt, weitere Bauelemente 25, 26 angeordnet.
Das andere radiale Ende des Topfkernes 17 bilden weitere
Bauelemente 27, 28.
-
6 zeigt
eine Spule 29, die aus quaderförmigen Bauelementen 30, 31, 32, 33, 34, 35,
die strahlenförmig
und radialsymmetrisch angeordnet sind, gebildet ist. Die Spule weist
eine Wicklung 36 auf. Die Wicklung 36 weist sechs
Ecken 37, 38, 39, 40, 41, 42 auf.
Die Anzahl der Ecken 37, 38, 39, 40, 41, 42 der
Wicklung 36 entspricht der Anzahl der Bauelemente 30, 31, 32, 33, 34, 35.
Die Ecken 37, 38, 39, 40, 41, 42 der
Wicklung 36 liegen jeweils mittig zwischen den durch die
Bauelemente 31, 32, 33, 34, 35 gebildeten
Strahlen. Durch die vieleckige Wicklung wird bei der Wicklung 36 gegenüber einer runden
Wicklung erheblich an Material eingespart.
-
7 zeigt
einen Topfkern 43 mit einer größeren Bauhöhe als der Topfkern 5 (3).
Der Topfkern 43 weist gemäß 7 die radial
angeordneten quaderförmigen
Bauelemente 7, 8, 9, 10, 44, 45, 46, 47 auf.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Topfkern
- 2
- quaderförmiges Bauelement
- 3
- quaderförmiges Bauelement
- 4
- quaderförmiges Bauelement
- 5
- Topfkern
- 6
- quaderförmiges Bauelement
- 7
- quaderförmiges Bauelement
- 8
- quaderförmiges Bauelement
- 9
- quaderförmiges Bauelement
- 10
- quaderförmiges Bauelement
- 11
- quaderförmiges Bauelement
- 12
- quaderförmiges Bauelement
- 13
- quaderförmiges Bauelement
- 14
- Hohlraum
- 15
- Öffnung
- 16
- Öffnung
- 17
- Topfkern
- 18
- zylindrischer
Kern
- 19
- quaderförmiges Bauelement
- 20
- quaderförmiges Bauelement
- 21
- quaderförmiges Bauelement
- 22
- quaderförmiges Bauelement
- 23
- quaderförmiges Bauelement
- 24
- quaderförmiges Bauelement
- 25
- quaderförmiges Bauelement
- 26
- quaderförmiges Bauelement
- 27
- quaderförmiges Bauelement
- 28
- quaderförmiges Bauelement
- 29
- Spule
- 30
- quaderförmiges Bauelement
- 31
- quaderförmiges Bauelement
- 32
- quaderförmiges Bauelement
- 33
- quaderförmiges Bauelement
- 34
- quaderförmiges Bauelement
- 35
- quaderförmiges Bauelement
- 36
- Wicklung
- 37
- Ecken
der Wicklung 36
- 38
- Ecken
der Wicklung 36
- 39
- Ecken
der Wicklung 36
- 40
- Ecken
der Wicklung 36
- 41
- Ecken
der Wicklung 36
- 42
- Ecken
der Wicklung 36
- 43
- Topfkern
- 44
- quaderförmiges Bauelement
- 45
- quaderförmiges Bauelement
- 46
- quaderförmiges Bauelement
- 47
- quaderförmiges Bauelement
- M
- Mittelpunkt