DE2104792A1

DE2104792A1 - Transformator oder Induktionsspule

Info

Publication number: DE2104792A1
Application number: DE19712104792
Authority: DE
Inventors: Ernst Ing Dornbirn Wiesner (Oster reich)
Original assignee: ZUMTOBEL W
Current assignee: ZUMTOBEL W
Priority date: 1970-02-05
Filing date: 1971-02-02
Publication date: 1971-08-19
Also published as: SE367090B; CH515592A; GB1307154A; AT304690B; ES195237Y; ES195237U; US3636488A

Description

Patentanwalt «,

Dipl. Ing. H. J. Hübner ^rl 896O Kempten/AHg. V /J

Lindauer Str. 32 · Telefon 0631/23291

Dr. Walter Zumto'bel in Dornbirn (Österreich)

Transformator oder Induktionsspule

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator oder eine Induktionsspule "bestehend aus mindestens einer Drahtwicklung, einem die Wicklung durchsetzenden Kern und mindestens einem dem Rückschluß des Magnetfeldes dienenden Joch, wobei Kern und Joch aus Lamellen geschichtet sind und der aus Joch und Kern gebildete

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- 2 Eisenkörper von einer Umhüllung umschlossen ist.

Es ist bekannt, Transformatoren oder Induktionsspulen mit einer Umhüllung zu umschließen, wobei diese Umhüllung Schutz vor mechanischen Einwirkungen bietet und gleichzeitig die Anordnung von Befestigungselementen erlauben soll. Zu diesem Zweck dienen kastenartige, umfangsgeschlossene Profilrohre, in welche die bewickelten Drosseln oder Transformatoren eingeschoben werden. Das Einschieben der bewickelten Eisenkörper ist nicht ganz einfach und erschwert die Herstellung, aus welchem Grunde man dazu überging, die Umhüllung zweiteilig auszubilden, wobei der eine Teil als Grundkörper gedacht ist und nach Art einer tiefen Rinne geformt ist, in welche der Eisenkörper eingelegt wird, und der andere Teil deckelartig ausgebildet ist mit aufgebogenem Rand. Der Deckel wird auf den Grundkörper aufgelegt und die Trennfugen werden beispielsweise punktförmig verschweißt. Auch wurde schon vorgeschlagen, den Eisenkörper der Drossel oder des Transformators zur Gänze mit einem dünnwandigen Eisenblech zu umhüllen, in dem dieses Material um den Eisenkörper gewickelt wurde. Die beiden freien Enden sind Jeweils nach entgegengesetzten Richtungen idgebördelt worden und in die durch die Umbördelung gebildeten Schlitze wurde eine korrespondierend dazu

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gebogene Leiste eingeschoben. Der Nachteil dieser Ausführung liegt vor allem darin, daß durch die mehrfache Umbördelung der Umhüllung und der eingeschobenen Leiste die Bauhöhe der Drossel stark vergrößert wird. Nachdem jedoch zur Aufnahme solcher Einrichtungen (Transformatoren und Drosseln) in der Regel nur ein sehr beschränkter Raum zur Verfügung steht, ist man bemüht, diese Geräte so klein wie möglich zu bauen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, neue Wege vorzuschlagen, die nicht nur alle diese aufgezeigten Nachteile vermeiden sollen, sondern die zusätzlich noch wesentliche Vorteile für die Geräte bringen und zwar sowohl in rein technischer, also funktioneller Hinsicht, als auch hinsichtlich der Fertigungsmethoden. Die Erfindung schlägt vor, daß das. Joch an seiner Außenseite mindestens einen an sich bekannten kerbenartigen Einschnitt aufweist, in welchen der Rand der den Eisenkörper umschließenden dünnwandigen Umhüllung ragt, beispielsweise eingebogen oder eingebördelt ist und der kerbenartige Einschnitt im Bereich der magnetisch neutralen Zone liegt.

Um die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungs-

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formen aufzuzeigen, und die damit verbundenen Vorteile zu schildern, werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: die Fig. 1 bis 3 Querschnitte durch Drosseln; Fig. 4 schematisch den Zusammenbau ei.-er Drossel nach Fig. 3} Fig. 5» Fig. 6 und Fig. 7 veranschaulichen Details.

_A Fig. 1 stellt eine Drossel dar im Querschnitt, deren Eisenkörper 1 aus dem Kern 2 und dem umfangsgeschlossenen Joch 3 besteht, das Joch ist rahmenartig ausgebildet. Der Kern 2 ist mit Draht 4 umwickelt und der so bewickelte Kern 2 ist in die durch das Joch 3 gebildete Röhre eingeschoben. Kern 2 wie auch Joch 3 bestehen aus geschichteten Lamellen. Die Längserstreckung der Drossel ist durch den Pfeil 5 angedeutet. Die Richtung des magnetischen Flusses zeigen die Pfeile 6 an. Die das Joch . bildenden, umfausgeschlossenen Lamellen weisen einen

P kerbenartigen V-förmigen Einschnitt 7 auf. Die Umhüllung 8, beispielsweise bestehend aus dünnwandigem Eisenblech, ist zu einem kastenartigen Profil um den Eisenkörper 1 gebogen, und zwar so, daß die beiden Ränder 9 der Umhüllung 8 oberhalb des kerbenartigen Einschnittes liegen. Mittels eines geeigneten Werkzeuges werden diese beiden Ränder 9 in den Einschnitt 7 eingedrückt und auf

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diese Weise die Umhüllung am Eisenkörper 1 fixiert. Diese Art der Umhüllung ist einfach herzustellen, bedarf keiner aufwendigen Werkzeuge oder Einrichtungen, bildet einen wirksamen, umfausgeschlossenen Mantel und beeinträchtigt nicht die Bauhöhe der Drossel. Zweckmäßig wird dabei der kerbenartige Einschnitt 7 in den Bereich der magnetisch-neutralen Zone gelegt, so daß an den Längs-Trennfugen der Umhüllung, die durch die Ränder 9 gebildet ist, keine nennenswerten Streufelder auftreten können.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vorschlages zeigt schematisch Fig. 2. Auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Eisenkörpers 1' sind in der magnetisch neutralen Zone kerbenartige Einschnitte 7' vorgesehen und die Umhüllung 8¹ ist in zwei vorzugsweise gleiche Hälften unterteilt, wobei jede Hälfte als U-förmige Rinne ausgestaltet ist. Diese Ausbildung der Hülle 8" erleichtert deren Montage gegenüber deren Ausbildung nach Fig. 1 ganz wesentlich, da diese rinnenartigen Gebilde einfach auf Abkantmaschinen hergestellt werden können.

Eine Ausführung nach Fig. $ bringt folgende Vorteile:

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Der Kern 2" ist aus H- oder I-förmigen Lamellen geschichtet und das Joch 3" aus U-förmigen Lamellen, die in jeder Querschnittsebene (Fig. 3) Jeweils paarweise vorliegen und mit ihren Schenkeln 10 gegeneinander gerichtet sind. Die Einschnitte 7" werden dabei gebildet durch die Stirnkanten 11 der das Joch bildenden Lamellen. Die Hülle 8" besteht wiederum aus zwei U-förmigen rinnenartigen Gebilden. Der wesentliche Vorteil dieser Ausführung liegt in der einfachen Montage, denn beim Zusammenbau einer Drossel nach dem Aufbau, wie er aus Fig. 3 ersichtlich ist, wird vorgegangen wie folgt: Zuerst wird der im Querschnitt H- oder I-förmige Kern bewickelt. In die noch separiert liegenden U-förmigen Blechrinnen des Mantels 8" werden die U-förmigen Lamellen für das Joch eingeschoben. Ist dies für die beiden Blechrinnen oder Umhüllungsteile geschehen, so liegen drei Bestandteile vor, nämlich der bewickelte Kern und die beiden von den U-förmigen Rinnen gefaßten Jochhälften. Wun werden diese seitlich auf den Kern 2" aufgeschoben, wie jj'ig. 4 schematisch darstellt. Da die Kernlamellen und die Jochlamellen so dimensioniert sind, daß zwischen den beiden Teilen ein Preß- oder Paßsitz vorliegt, brauchen für die Fertigstellung der Drossel diese ϊβχΓ ^

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nur hinreichend fest zusammengepreßt werden. Dank dieses seitlichen Aufschiebens der Jochteile kann der zur Verfügung stehende Wickelraum effektiv zur Gänze ausgenutzt werden.

Eine zweckmäßige Gestaltung des kerbenartigen Einschnittes zeigt nun Fig. 5 im Detail. Hier sind die Stirnfeanten 11"' der U-förmigen Jochlamellen 3" ' gezahnt ausgebildet, so daß zur Aufnahme des umgebördelten Randes der Umhüllung 8"' eine hinterschnittene Kante 12 entsteht, die die Jochbleche fest und sicher hält. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß in einer und derselben Umhüllung Induktionsgeräte verschiedener Funktionsweisen (beispielsweise ein Transformator und eine Drosselspule) untergebracht werden können. Dies zeigt Fig. 6 an einem Bauteil, wie er im Zusammenhang mit den Fig. 3» 4- beschrieben wurde. In einer U-förmigen Hülle 8^|V sind zwei Jochteile I und II eingesetzt, wobei der eine Jochteil I zur Bildung einer Drossel und der andere Jochteil II zur Bildung eines Transformators dient. Der Zusammenbau des vollständigen Gerätes erfolgt in der aus Fig. 4- ersichtlichen Weise. Die zur internen Verbindung beider Geräte dienenden elektrischen Leitungen werden dann in den durch den Einschnitt gebildeten Kanal verregt, wie aus Fig. 5 ersehen werden kann, wo diese Leitungen 13 eingezeichnet sind. Zur Abdeckung des an

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sich offenen V-förmigen Kanals kann eine Leiste 14-eingeschoben werden. Es ist jedoch durchaus denkbar und möglich, die Hinterschneidung der Stirnkanten der Jochlamellen so auszuprägen, daß diese beim Zur sammenbau der Drossel oder des Transformators in der aus Fig. 4- ersichtlichen Weise selbständig diesen Kanal verschließen, wie Fig. 7 veranschaulicht, so daß sich eine zusätzliche Abdeckung in Form einer Leiste 14- (siehe Fig. 5) erübrigt und die Leitungen trotzdem berührungssicher untergebracht sind.

Außer dem rein mechanischen Schutz kann die Umhüllung auch dazu dienen, die mehr oder weniger unvermeidbaren Streufelder abzuschirmen. Zu diesem Zweck kann die Umhüllung aus ferromagnetischem Material, beispielsweise Eisenblech, bestehen und bildet dann in diesem Falle einen Teil des Eisenkernes. Diese Abschirmung kann, auch wenn auch auf physikalisch anderem Wege, durch elektrisch gut leitende Materialien, beispielsweise Aluminium- oder Kupferbleche, erzielt werden, die zur Bildung der Umhüllung 8 - 8^|V dienen. Diese Materialien vermögen zwar die auftretenden Streufelder nicht direkt abzuschirmen und abzuleiten, doch erzeugen diese die Umhüllung durchsetzenden Streufelder in den elektrisch gut leitenden Materialien Wirbel-

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ströme, die von sich aus Magnetfelder aufbauen und die dann dem erzeugenden Streufeld entgegenwirken und dieses dadurch dämpfen. Wird dabei die Umhüllung mehrschichtig gewählt, wobei die dem Eisenlcörper zugewandte Schichte aus einem elektrisch gut leitenden Material und die äußere Schichte aus einem ferromagnetischen Material bestehen, so wirken beide Dämpfungsund Abschirmungsvorgänge in Kombination. "

Die vorstehenden Ausführungen machen deutlich, daß die vorgeschlagenen Maßnahmen nicht nur die eingangs erwähnten .Nachteile der bekannten Konstruktionen vermeiden, sondern darüberhinaus wesentliche Vorteile sowohl fertigungstechnischer wie auch funktioneller Art erzielen lassen, was zu erreichen Aufgabe und Zweck der Erfindung ist.

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Claims

Patentansprüche :

·) Transformator oder Induktionsspule bestehend aus mindestens einer Drahtwicklung, einem die Wicklung durchsetzenden Kern und mindestens einem dem Rückschluß des Magnetfeldes dienenden Joch, wobei Kern und Joch aus Lamellen geschichtet sind und der aus Joch und Kern gebildete Eisenkörper von einer Umhüllung umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch an seiner Außenseite mindestens einen an sich bekannten kerbenartigen Einschnitt aufweist, in welchen der Rand der den Eisenkörper umschließenden dünnwandigen Umhüllung ragt, beispielsweise eingebogen oder eingebördelt ist und der kerbenartige Einschnitt im Bereich der magnetisch neutralen Zone liegt.
2. Transformator oder Induktionsspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Eisenkörpers kerbenartige Einschnitte vorgesehen sind und diese Einschnitte vorzugsweise im Bereich der magnetisch neutralen Zone liegen.

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3» Transformator oder Induktionsspule nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch in an sich bekannter Weise als umfangsgeschlossener Rahmen ausgebildet ist, in welchem der Bewickelte Kern eingeschlossen ist und die kerbenartigen Einschnitte in der Mittelebene des Kernes liegen.
4. Transformator oder Induktionsspule nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschnitt durch die einander gegenüberliegenden Stirnkanten zweier das Joch bildender in einer Querschnittsebene des Eisenkörpers liegender, vorzugsweise U-förmiger Lamell-en gebildet ist.
5· Transformator oder Induktionsspule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnkanten gezahnt ausgebildet sind, so daß zur Aufnahme des umgebogenen oder umgebördelten Randes der Umhüllung eine hinterschnittene Kante entsteht.
6. Transformator oder Induktionsspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus rinnenartigen, U-förmig gebogenen Blechstreifen besteht.

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7· Transformator oder Induktionsspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kerbenartige Einschnitt parallel zur Längserstreckung des Eisenkörpers verläuft. · ■ ^N '
8. Transformator oder Induktionsspule nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Längserstreckung des Eisenkörpers und das magnetische Feld senkrecht zueinander stehen.
9· Transformator oder Induktionsspule nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem durch die kerbenartigen Einschnitte gebildeten Kanal elektrische Verbindungsleitungen liegen.
10. Transformator oder Induktionsspule nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß der die elektrischen Verbindungsleitungen aufweisende Kanal durch eine eingelegte oder eingeschobene Leiste nach außen verschlossen ist.
11. Transformator oder Induktionsspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus ferromagnetischem Material besteht, beispielsweise Eisenblech.

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12. Transformator oder Induktionsspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem elektrisch gut leitenden Material> beispielsweise Aluminium- oder Kupferblech besteht.
13. Transformator oder Induktionsspule nach den Ansprüchen 1, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung mehrschichtig, vorzugsweise zweischichtig ist, wobei die dem Eisenkörper zugewandte Schichte aus einem elektrisch gut leitenden Material und die äußere Schichte aus einem ferromagnetischen Material besteht.
14. Transformator oder Induktionsspule nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung zwei oder mehrere bewickelte Eisenkörper gleicher äußerer Querschnittsabmessungen umschließt und vorzugsweise die die Wicklungen der Eisenkörper und eventuellen anderen Schaltungselemente (Transistor, Drosseln od. dgl.) verbindenden Leitungen in dein durch die kerbenartigen Einschnitte gebildeten Kanal liegen (Fig. 6).

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