DE2233571C3

DE2233571C3 - Spulenkörper, insbesondere für Transformatoren

Info

Publication number: DE2233571C3
Application number: DE2233571A
Authority: DE
Inventors: Kohei Saitama Okano
Original assignee: TAMURA SEISAKUSHO TOKYO JP KK
Current assignee: TAMURA SEISAKUSHO TOKYO JP KK
Priority date: 1971-07-29
Filing date: 1972-07-07
Publication date: 1982-12-30
Also published as: NL153362B; DE2233571A1; DE2233571B2; JPS4825211U; FR2147032B1; FR2147032A1; NL7210097A; GB1392495A; JPS5134499Y2; US3750073A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spulenkörper, insbesondere für Transformatoren, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem solchen, aus dem DE-GM 7103 490 bekannten Spulenkörper erstrecken sich jeweils an allen vier Seiten der gegenüberliegenden Flächen des Grundteils Seitenwände in vertikaler Richtung, so daß das jeweilige Spulenkörperelement nur in axialer Richtung in die Spulenkörperkammern eingesetzt werden kann. Außerdem können bei diesem bekannten Spulenkörper weitere Seitenwände vorgesehen sein, die an zwei einander gegenüberliegenden Seiten die mit den Flächen verbundenen Seitenwände in axialer Richtung verlängern und an ihren freien Kanten horizontal einwärts erstreckende zusätzliche Wandteile haben. Durch diese weiteren Seitenwände werden die einzelnen Spulenkörperkammern auch in axialer Richtung und durch die zusätzlichen Wandteile an der Fläche des Grundteils abgewandten Ende der Spulenkörperkammern begrenzt Diese weiteren Stitenwände und auch die zusätzlichen Wandteile dienen zu einer Isolation der Spulenkörperelemente gegenüber dem Eisenkern, so daß sich die weiteren Seitenwände an den beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Spulenkörperkammern erstrecken, die den äußeren Eisenkernteilen lü zugewandt sind. Bei dem bekannten Spulenkörper sollen diese weiteren Seitenwände und zusätzlichen Wandteile auch einstückig mit dem Isolierstoffrahmen ausgebildet sein können, so daß diese Gesamtanordnung auch als ein einstückiges Spritzgußteil hergestellt werden kann. Zum Einsetzen der Spulenkörperelemente in die Spulenkörperkammern müssen dann aber offensichtlich sowohl die weiteren Seitenwände als auch die zusätzlichen Wandteile einen solchen Abstand von einem eingesetzten Spulenkörperelement haben, daß dieses noch zwischen den zusätzlichen Wandteilen hindurch und anschließend zwischen den weiteren Seitenwänden in den Isolierstoffrahmen eingeschoben werden kann.

Dadurch ist aber keine mechanische Festlegung der Spulenkörperelemente innerhalb der zugeordneten Spulenkörperkammern auch durch die Seitenwände gewährleistet

Aus der DE-OS 19 32 174 ist eine Spulenanordnung bekannt, üei der eine Primär- und eine Sekundärspule von z'.vei Seiten aus in einen rohrförmig ausgebildeten Isolierstoffrahmen einführbar sind, der eine zwischen den beiden Spulen an diese zur Anlage kommende Seheidewand aufweist, die eine zentrische axiale Öffnung hat, durch die ein auch die Spulen durchsetzender Eisenkern hindurchgreift. Der Isolierstoffrahmen weist also zwei einander gegenüberliegende Öffnungen auf, durch die hindurch die beiden Spulen von jeweils gegenüberliegenden Seiten der Scheidewand aus in den rohrförmigen Isolierstoffrahmen eingeführt werden. Gemäß einer anderen Ausführungsform dieser bekannten Spulenanordnung kann der rohrförmige Isolierstoffrahmen auch aus zwei zusammenfügbaren Schalen gebildet sein, wobei die Seitenwände der Schalenteile mindestens auf einer Seite über die Seitenwand der Spulen greifen. Bei einem solchen Aufbau des rohrförmigen Isolierstoffrahmens aus zwei Halbschalen greifen zwar die aneinanderstoßenden Seitenteile der Halbschalen einander überlappend ineinander, jedoch kann ohne weitere Hilfsmittel ein sicheres Zusammenhalten der beiden Halbschalen und damit die angestrebte bessere Isolation der Primär- und der Sekundärspule nicht gewährleistet werden. Wird dagegen der rohrförmige Isolierstoffrahmen einstückig ausgebildet, so müssen die Stirnseiten des Isolierstoffrahmens zum Durchtritt der einzelnen Spulen offengehalten werden, so daß der Isolierstoffrahmen zu einer elektrischen Isolation der Spulen zu den Stirnseiten hin nicht beitragen kann. Außerdem muß bei der bekannten Spulenanordnung der Isolierstoffrahmen hinsichtlich seiner Abmessungen an die zu benutzenden Spulen angepaßt werden, so daß der zur Verfügung stehende Wickelraum für die Spulen innerhalb eines ziemlich engen Bereiches ebenfalls festgelegt werden muß, d. h. mit einem bestimmten Isolierstoffrahmentyp auch nur entsprechend angepaßte Spulenkörper benutzt werden können, die ihrerseits wiederum nur Wicklungen bestimmter elektrischer Abmessungen tragen können. Ein aus dem DE-GM 71 05 903 bekannter Spulenkör-

per weist zwei voneinander getrennte und jeweils für die Primär- und die Sekundärwicklung vorgesehene Spulenkörperelemente auf, die in bekannter Weise einen kastenförmigen Körper mit Endflanschen und einem zentrischen Hohlraum zur Aufrahme des Eisenkerns bilden. Jeweils zwischen den Endflanschen eines jeden Spulenkörperelementes und dem Umfang des kastenförmigen Teils wird ein Spulenraum zur Aufnahme der jeweiligen Wicklung begrenzt Liegen die beiden Spulenkörperelemente axial kongruent nebeneinander auf dem Eisenkern, so befindet sich zwischen ihnen ein plattenförmiger Isolierstoffrahmen, der eine zentrische öffnung für den Durchtritt des Eisenkerns aufweist Dieser Isolierstoffrahmen weist an einer seiner Fläche sich vertikal zu dieser erstreckende Seitenwände auf, die damit parallel zur Längsachse des Eisenkerns verlaufen. Gemäß einer anderen Ausführungsform der bekannten Anordnung können sich dabei diesf Seitenwände auch von der jeweils gegenüberliegenden Fläche des Isolierstoffrahmens zusä'-ilich noch nach der anderen Seite erstrecken. Mit Hilfe dieser sich in Achsrichtung des Eisenkerns erstreckenden Seitenwände werden die Kriechstromwege zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung verlängert Diese relativ einfache Konstruktion bei der be annten Anordnung weist jedoch nur eine relativ geringe mechanische Festigkeit auf, wodurch insbesondere Teile der sich vertikal zur Fläche des Isolierstoffrahmens erstreckenden Seitenwände herausbrechen oder aber verbiegen können.

Aus dem DE-GM 19 08 275 ist ein anderer Spulenkörper fi'"· Transformatoren bekannt, bei dem sich die Primär- und Sekundärwicklung auf einem gemeinsamen und in herkömmlicher Weise ausgebildeten Spulenkörperelement befinden, wobei die beiden Spulenkammern durch einen etwa in der Mitte des Spulenkörperglementes vorgesehenen Flansch abgeteilt sind. Zur weiteren Begrenzung der beiden Spulenkammern weist auch dieses bekannte Spulenkörperelement wieder jeweils an den Endseiten angeordnete Endflansche auf. Diese Endflansche sind nun mit ebenfalls aus Isolierstoff gefertigten Verlängerungen versehen, die nach dem Einbringen der Wicklungen in ihre zugehörigen Spulenkammern senkrecht umgebogen werden können, so daß sie die Wicklungen bzw. die Spulenkammern nach außen hin abschließen. Dieses ist bei dem bekannten Spulenkörper insofern von Wichtigkeit, da der gesamte Spulenkörper innerhalb des Ausschnittes eines etwa rechteckförmigen Eisenkerns angeordnet wird, so daß also die sonst nach den Seiten hin offenen Spulenkammern dem Eisenkern unmittelbar benachbart sind. Diese bekannte Spulenkörperanordnung hat jedoch den Nachteil, daß infolge der ebenfalls aus Isolierstoff gefertigten Verlängerungen der Fndflansche, die jeweils nach dem Einbringen der Wicklungen in die Spulenkammern vertikal umgebogen werden, dio mechanische Festigkeit der Isolierstoffteile relativ gering ist. So werden insbesondere nach mehrmaligem Umbiegen der Verlängerungen diese bereits bei relativ geringen mechanischen Beanspruchungen brechen, wodurch jedoch wieder die Isolationseigenschaften insbesondere zwischen den beiden Wicklungen und dem Eisenkern herabgesetzt werden. Da außerdem die Trenn- bzw. Verbindungsstelle der senkrecht umgebogenen Verlängerungsteile genau an der Grenze zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung liegt, ist die Isolierung zwischen Primär- und Sekundärwicklung nicht optimal zu machen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Fertigung eines Spulenkörpers der gattungsgemäßen Art zu vereinfachen.

Bei einem Spulenkörper der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Bei dem erfindungsgemäßen Spulenkörper befinden sich die Öffnungen zum Einführen der Spi'lenkörpereiejnente jeweils an entgegengesetzten Seiten des Isolierstoffrahmens, so daß die einzelnen Spulenkammern jeweils nur durch drei sich in Achsrichtung der Spulen erstreckende Seitenwände gebildet sind. Die beiden Spulen werden in den Isolierstoffrahmen schubladenartig von zwei entgegengesetzten Seiten aus eingeschoben, wodurch bei einem minimalen Montage- und damit Fertigungsaufwand eine optimale elektrische Isolation der aneinandergrenzenden Teile der beiden Spulen infolge sehr langer elektrischer Kriechwege erreicht wird. Durch diese Maßnahmen sind sowohl der Isolierstoffrahmen als auch die Spulenkörperelemente in einem einzigen Spritzgußvorgang mit großer Festigkeit herzustellen, ohne daß nachträglich noch weitere Wände angeklebt oder angeformt werden müssen. Außerdem sind mit Hilfe der sich in horizontaler Richtung erstreckenden Zusatzwände die einzelnen Spulenkörperelemente fest an dem Isolierstoffrahmen und damit auch gegeneinander zu haltern. Trotz der sehr wirksamen elektrischen Isolation der beiden Spulen voneinander mit Hilfe des Isolierstoffrahmens bleiben die beiden Spulen nach außen sowohl für die Herstellung der Anschlüsse als auch eventuell erforderlich werdende Wartungs- oder Reparaturarbeiten sehr gut zugänglich. Auch die Wärmeabfuhr von den Spulen wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Isolierstoffrahmens praktisch nicht behindert.

Weitere, die besondere Ausbildung des neuen Spulenkörpers betreffende Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert Im einzelnen zeigt

F i g. 1 schaubildlich mit auseinandergezogenen Teilen einen Transformator mit einem Eisenkern, der einen E-förmigen Blechkernteil und einen I-förmigen Blechkernteil besitzt, sowie mit dem neuen Spulenkörper,

F i g. 2 in einem Vertikalschnitt den neuen Spulenkörper,

Fig.3 einen Vertikalschnitt des Transformators gemäß Fig. 1,

Fig.4 schaubildlich eine andere Ausführungsform des Isolierstoffrahmens für den Eisenkern und

Fig.5 schaubildlich eine weitere Ausführungsform des Isolierstoffrahmens für den Eisenkern.

Zunächst sei die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Ausführungsform des neuen Spulenkörpers beschrieben. Der Spulenkörper besteht aus zwei gleich ausgebildeten Spulenkörperelementen 1, 2, die aus Kunstharz oder einem anderen Isoliermaterial ausgebildet sind. Jedes Spulenkörperelement 1, 2 besitzt einen kastenförmigen Teil 3, der an seinen entgegengesetzten Enden mit Flanschen 4, 5 ausgebildet ist, die mit dem Außenumfang des kastenförmigen Teils 3 eine zwischen den Flanschen angeordnete Spulenkammer 6 begrenzen. Im Inneren des kastenförmigen Teils 3 befindet sich ein zentraler axialer Raum 7, durch den sich der Eisenkern erstreckt. Ein Flansch 4 jedes Spulenkörperelements 1,2 ist mit einem Vorsprung 8 versehen, der im

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wesentlichen in der Mitte eines Teils des Flansches angeordnet ist. Der andere Flansch 5 ist in zwei einander gegenüberliegenden Teilen mit Teilen 9 zum Einführen von Zuleitungsdrähten versehen.

Ein Isolierstoffrahmen 10 ist einstückig aus Kunstharz oder einem anderen Isoliermaterial hergestellt und besitzt ein Grundteil 11, auf dem eine Spulenkörperkammer 12 ausgebildet ist. Diese ist in eine auf der Oberseite des Grundteils 11 angeordnete primärseitige Spulenkörperkammer 13 und eine auf der Unterseite des Grundteils 11 angeordneten sekundärseitige Spulenkörperkammer 14 unterteilt.

Die primärseitige Spulenkörperkammer 13, die einer höheren Spannung gewachsen sein muß als die sekundärseitige Spulenkörperkammer 14, ist von Seiicnwär.den 18 begrenzt, die einstückig mit dem Grundteil 11 des Isolierstoffrahmens 10 ausgebildet und auf drei Seiten der oberen Fläche des Grundteils angeordnet sind. Die Teile der Seitenwände, die auf entgegengesetzten Seiten des Grundteils angeordnet sind, sind mit je einem Hilfswandstück 17 versehen, das sich von dem oberen Rand der betreffenden Seitenwand 18 horizontal nach einwärts erstreckt. Die primärseitige Spulenkörperkammer 13 hat in der Draufsicht dieselbe Form wie die Flansche 4 der Spulenkörperelemente 1,2. Der Grundteil 11 des Isolierstoffrahmens 10 ist in der Mitte mit einem axialen Raum 15 ausgebildet, durch den sich der Eisenkern erstreckt. Auf einer der vier Seiten des Grundteils 11 ist keine Seitenwand, sondern eine Öffnung 16 vorgesehen, durch welche das Spulenkörperelement 1 in die Kammer 13 eingesetzt werden kann.

Die Spulenkörperkammer 14 für die an einer niedrigeren Spannung liegende Spule ist von Seitenwänden 20 begrenzt, die einstückig mit dem Grundteil 11 des Isolierstoffrahmens 10 ausgebildet und auf der unteren Fläche dieses Grundteils auf drei Seiten angeordnet sind. Auf einer der vier Seiten des Grundteils 11 ist unten keine Seitenwand, sondern eine Öffnung 19 vorhanden, durch welche das Spulenkörperelement 2 in die Kammer 14 eingesetzt werden kann. Die Öffnung 16 zu der auf der Oberseite des Tragteils 11 angeordneten Kammer 13 und die öffnung 19 zu der auf der Unterseite des Tragteils 11 angeordneten Kammer 14 sind auf entgegengesetzten Seiten des Grundteils 11 angeordnet Die sekundärseitige Spulenkörperkammer 14 hat in der Draufsicht dieselbe Form wie die Flansche 4 der Spulenkörperelemente 1, 2. Die Grundplatte 11 des Isolierstoffrahmens 10 ist in einander entgegengesetzten Randteilen mit je einer Öffnung 21 ausgebildet in die einer der Vorsprünge 8 eintritt die auf den entgegengesetzten Teilen der Flansche 4 der Spulenkörperelemente 1; 2 vorgesehen sind.

Mit 22 ist ein aus" einem Stück ausgebildeter Isolierrahmen für den Eisenkern bezeichnet der aus demselben Material wie der Isolierstoffrahmen 10 hergestellt ist Der Isolierrahmen 22 für den Eisenkern besitzt einen kastenförmigen Teil 24, der in seinem Inneren einen axialen Raum 23 bildet, durch den der Eisenkern eingeführt wird, und der an seinem einen Ende einen Flansch 25 besitzt Dieser hat im wesentlichen dieselbe Form wie die Flansche 4 der Spulenkörperelemente 1,2, ist aber etwas kleiner als die Flansche 4 und ist einstückig mit Seitenwänden 26 ausgebildet die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Flansches 25 angeordnet sind.

Der aus lamellenförmig angeordneten Siliciumstahlblechen bestehende Eisenkern 27 besitzt einen lamellenförmig ausgebildeten E-förmigen Eisenkernteil 28 und einen lamellenförmig ausgebildeten I-förmigen Eisenkernteil 29.

Der erfindungsgemäße Spulenkörper hat die vorstehend angegebene Ausbildung. Zum Herstellen einer SpulenkÖrpereinheit wird auf den Außenumfang des kastenförmigen Teils 3 in der Spulenkammer 6 des Spulenkörperelements 1 eine Primärspule 30 aufgewikkelt Das Spulenkörperelement 1 wird in die primärseitige Spulenkörperkammer 13 des Isolierstoffrahmens 10

ίο eingesetzt. Eine Sekundärspule 31 wird auf den Außenumfang des kastenförmigen Teils 3 in der Spulenkammer 6 des Spulenkörperelements 2 aufgewikkelt. Das Spulenkörperelement 2 wird in die sekundärseitige Spulenkörperkammer 14 in dem Isolierstoffrahmen 10 eingesetzt. Die Vorsprünge 8 der Flansche 4 der Spulenkörperelemente 1, 2 treten in die öffnui gen 21 des Grundteils 11 des Isolierstoffrahmens 10 ein, so daß die beiden Spulenkörperelemente 1, 2 in den entsprechenden Spulenkörperkammern festgelegt sind.

Der kastenförmige Teil 24 des Isolierrahmens 22 für den Eisenkern wird von oben in den zentralen axialen Raum 7 in dem Spulenkörperelement 1 eingeführt, das sich in der primärseitigen Spulenkörperkammer 13 befindet, so daß die Unterseite des Flansches 25 des Rahmens 22 mit den oberen Flächen der Hilfswandstükke 17 des Isolierstoffrahmens 10 in Berührung gehalten wird.

Der mittlere Schenkel des E-förmigen Lamelleneisenkerns 28 wird von unten in den rechteckigen Raum 7 in dem Spulenkörperelement 2 eingesetzt, das sich in der sekundären Spulenkörperkammer 14 befindet. Der I-förmige Lamelleneisenkern 29 wird so auf den Flansch 25 des Isolierrahmens 22 für den Eisenkern aufgesetzt, daß die Stirnflächen der drei Schenkel des Eisenkerns 28 mit der Unterseite des Eisenkerns in Berührung gebracht werden können. Auf diese Weise erhält man einen Transformator.

In dem auf diese Weise hergestellten Transformator ist infolge der Anordnung des Isolierstoffrahmens 10 und der Flansche 4 der Spulenkörperelemente 1, 2 der Kriechweg zwischen der Primärspule 30 und der Sekundärspule 31 so lang, daß der Transformator hohen Spannungen gewachsen ist. Weiterhin ist durch das Vorhandensein der Hilfswandstücke 17 des Isolierstoffrahmens 10 und des Isolierrahmens 22 für den Eisenkern der Kriechweg zwischen der Primärspule 30 und den Eisenkernen 27 so lang, daß der Transformator hohen Spannungen gewachsen ist

Die F i g. 4 und 5 zeigen andere Ausführungsformen des Isolierrahmens 22 für den Eisenkern. Der in F i g. 4 gezeigte Isolierrahmen ist mit zwei Laschen 25, die sich von je einer von zwei einander entgegengesetzten Seiten des axialen Raums 23 in dem kastenförmigen Teil

24 horizontal auswärts erstrecken und dieselbe Breite haben wie der kastenförmige Teil 24, sowie mit zwei Seitenwänden 26 versehen, die mit dem kastenförmigen Teil 24 einstückig ausgebildet sind und von je einer der beiden einander entgegengesetzten, nicht mit Laschen

25 versehenen Seiten des axialen Raums 23 vertikal verlaufen und zum Führen des Eisenkerns 27 bei seiner Bewegung durch den rechteckigen Raum 23 dienen.

Der in F i g. 5 gezeigte Isolierrahmen 22 ähnelt dem in F i g. 4 gezeigten Isolierrahmen 22, dessen Seitenwände

26 jedoch entfallen. Auch durch die Verwendung eines der in den Fig.4 und 5 gezeigten Isolierrahmens 22 wird der Kriechweg zwischen der Primärspule und dem Eisenkern vergrößert, wobei jedoch beim Wegfall der Seitenwände 26 der Kriechweg entsprechend verkürzt

Man erkennt aus der vorstehenden Beschreibung, daß der erfindungsgemäße Spulenkörper eine solche Verlängerung des Kriechweges zwischen den Spulen und des Kriechweges zwischen der Spule und dem

Eisenkern ermöglicht, daß der Transformator hohen Spannungen gewachsen ist. Der Spulenkörper hat ferner eine hohe mechanische Festigkeit und kann leicht durch Formpressen in Massenfertigung hergestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spulenkörper, insbesondere für Transformatoren, mit zwei seitliche Flansche aufweisenden Spulenkörperelementen und einem Isolierstoffrahmen für die Spulenkörperelemente, die jeweils einen zentrischen axialen Hohlraum zur Aufnahme eines Eisenkerns haben, wobei der Isolierstoffrahmen einen plattenförmigen Grundteil mit dem zentrischen axialen Hohlraum zur Aufnahme des Eisenkerns hat und einstückig mit dein Grundteil verbundene Seitenwände an voneinander abgewandten Flächen des Grundteils sich vertikal zu diesem erstrecken, um jeweils mit einer der Flächen eine Spulenkörperkammer zu bilden, die jeweils eine den voneinander abgewandten Flächen des Grundteils zugeordnete öffnung zum Einführen der Spulenkörperelemente haben und eine dem Primär- und die andere dem Sekundärspulenkörperelement zugeordnet sind, und mindestens eine der Seitenwände ein zusätzliches Wandteil hat, das sich von ihrer freien Kante horizontal einwärts erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenkörperelemente (1, 2) schubladenartig quer zur Spulenachsrichtung von einander gegenüberliegenden Seiten des Isolierstoffrahmens (10) aus einführbar sind, an denen an dem Grundteil (11) jeweils keine Seitenwand vorgesehen ist.

2. Spulenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer (4) der Flansche (4, 5) jedes Spulenkörperelementes (1,2) einen Vorsprung (8) hat und daß am Grundteil (11) des Isolierstoffrahmens (10) an den Vorsprüngen (8) zugeordneten Stellen jeweils eine Öffnung (21) vorgesehen ist, so daß die Spulenkörperelemente in der zugehörigen Spulenkörperkammer (13, 14) durch Eingreifen der Vorsprünge in die öffnungen genau festhaltbar sind.

3. Spulenkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Isolierstoffrahmen (22) für den Eisenkern (28) vorgesehen ist, der einen mit einem zentrischen axialen Hohlraum (23) zur Aufnahme des Eisenkerns versehenen kastenförmigen Körper (24) hat, der in den zentrischen axialen Hohlraum (7) der beiden Spulenkörperelemente (1, 2) und des ersten Isolierstoffrahmens (10) einführbar ist, und daß dieser Körper an seinem oberen Ende einen Flansch (25) aufweist.