DE2363158A1

DE2363158A1 - Eisenlose duplex-drosselspule

Info

Publication number: DE2363158A1
Application number: DE2363158A
Authority: DE
Inventors: Anthony B Trench
Original assignee: Trench Electric Ltd
Current assignee: Trench Electric Ltd
Priority date: 1972-12-28
Filing date: 1973-12-19
Publication date: 1974-07-11
Also published as: FI57498B; FI57498C; CH575649A5; US3902147A; FR2212622B1; CA965166A; JPS5047162A; AT332487B; SE391603B; ATA1068073A; DE2363158C2; FR2212622A1

Description

HEINZ LINSER · PATENTANWALT · PHYSIKER 2363158

6072 DREIEICHENHAIN BERLINER RING 170 RUF (061 03) 818 13

Jo 5?Λ. D

Trench Electric Ltd.
Scarborough, Ontario
Kanada

Eisenlose Duplex-Droseelspule

Die Erfindung bezieht sich auf eine eisenlose Duplet-Drosselspule mit mindestens sswei Spulen, die zueinander konzentrisch und radial beabstandet angeordnet sind.

Duplex-Drosselspulen sind bereits bekannt und beispielsweise in den kanadischen Patenten 6o2 753 und 614 44J, vom 2. August 196o bzw. 14. Februar 1961 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eisenlose Duplex-Drosselspule, insbesondere konstruktiv, zu verbessern, wobei ein wesentlich höherer Kopplungsfaktor als bei den bisher bekannten Drosselspulen erzielt wird.

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Die Lösung dieser Aufgaben besteht darin, daß bei der eingangs genannten eisenlosen Duplex-Drosselspule jede Spule aus einer starren sich in Längsrichtung erstreckenden trommelähnlichen Anordnung besteht, die eine Spule aufweist, welche sich nur über einen Teil der Länge derselben von einem , Ende in Richtung zum anderen axial erstreckt, wobei die Spulen an dem einen Ende parallel geschaltet sind und jeweils eigene Anschlüsse aufweisen, und die trommelähnliche Anordnung sich von den parallel geschalteten Enden zu den jeweils eigenen Anschlüssen in Längsrichtung erstreckt und die Spulen auf den entsprechenden trommelähnlichen Anordnungen entlang der Trommel von den einzelnen Anschlüssen axial beabstandet sind.

In einer Ausführungsform der Erfindung befindet sich die Trägerisolation zwischen ausgewählten Spulen am Ende derselben und grenzt an die einzelnen Anschlüsse der Spulen. Die trommelähnlichen Anordnungen bestehen vorzugsweise aus einem starren harzhaltigen Material, in das die· jeweilige Spule eingebettet ist. Die das harzhaltige Material aufweisende Anordnung ist dabei in vorteilhafter Weise glasverstärkt. Die Spulen sind mit Hilfe eines die starren trommelähnlichen Anordnungen stützenden starren Armsternes parallel geschaltet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zwei oder mehr Sätze von zwei starren zylinderischen Spulenanordnungen vorhanden, die sämtlich konzentrisch angeordnet und radial beabstandet sind und welche an einem Ende elektrisch parallel geschaltet sind, während die ancferen Enden eines jeden Spulensatzes parallel geschaltet sind und für die entsprechenden Spulensätze jeweils einzelne Anschlüsse aufweisen. Zwischen bestimmten Spulen ist in vorteilhafter Weise eine Trägerisolati, η vorhanden, die sich mindestens teilweise iber die Länge der diesbezüglichen Spule und darüberhinaus in Richtung der einzelnen Anschlüsse erstreckt.

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Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert. Hierbei zeigen:

Figur 1 eine Ausführungsform einer Duplex-Drosselspule gemäß vorliegender Erfindung in einer schräg gebrochenen Ansicht;

Figur 2 einen Längsschnitt durch einen Durchmesser der Duplex-Drosselspule nach Figur 1;

Figur 3 eine der Figur 2 ähnlichen Darstellung, welche Jedoch eine abgewandelte Ausführungsform mit mehreren Spulen wiedergibt, die ineinander verschachtelt sind, und

Figur 4- eine Draufsicht einer Ausführungsform, die derjenigen naöh Figur 3 ähnlich ist.

In Figur 1 ist eine eisenlose Duplex-Drosselspule 1o dargestellt, welche starre zylinderische Spulenanordnungen 2o und 3o aufweist, die konzentrisch* und voneinander radial beabstandet zugeordnet sind. Die Spulenanordnungen 2o und 3o ruhen auf einem starren Armstern 4o, der von Isolatoren 5o gestützt wird. Der Armstern 4o besteht aus einem leitenden Material und^weist mehrere Arme 4- auf, die sich von einer gemeinsamen Achse, welche mit den Längsachsen der zylinderischen und konzentrisch angeordneten Spulen zusammenfällt, radial nach außen erstrecken. Die isolierenden Stützbzw. Fußelemente 5o können in an sich bekannter Weise ausgebildet und mit dem Armstern befestigt sein. Die Spulen der Spulenanordnungen 2o und 3o sind jeweils mit dem Armstern 4-q. elektrisch verbunden, wobei die Spulen am unteren Ende parallel geschaltet sind, wie aus Figur 1 und 2 ersichtlich ist. Die sich gegenüberliegenden Enden edr entsprechenden Spulen sind mit einzelnen Anschlüssen versehen, wobei die Spule der Spulenanordnung 3o mit dem Anschluß 6o und die

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Spule der Spulenanordnung Po mit dem Anschluß 7o verbunden ist. Die Anschlüsse bzw. Klemmen 60 und 7o bestehen aus metallischen und starren Stabelementen, die in bezug auf die Spulenachsen in entgegengesetzten Richtungen nach außen weisen.

In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform sind die Spulenanordnungen, 2o und jjo unabhängige starre zylindrische Elemente und werden durch ein Bänderpaar 80 und 81 zusammengehalten. Das Band 80 ist über das Stabelement 60 geführt und passt in eine Nut in der oberen Kante um es ortsfest zu halten und ist am gegenüberliegenden Ende um einen Arm 41 des Armsterns 4o geführt. In ähnlicher Weise ist das Band 81 über ein Anschlußstabelement 7o geführt und liegt in einer Nut in der oberen Kante desselben,, während das gegenüberliegende Ende des Bandes mit einem lieiteren Arm 41 des Armsternes 4-0 befestigt ist.

Die Spule der Spulenanordnung 2o x-zeist einen oder mehrere Leiter 21 auf, die spiralförmig um die Achse des Zylinders gewickiet und in ein harzhaltiges Material 22 eingebettet sind, das mit einem Füllstoff verstärkt sein kann. Das harzhaltige Material ist vorzugsweise mit einem als Glasfaser ausgebildeten Füllstoff verstärkt, um während des Aushärtens eine stabile Anordnung aufrecht zu erhalten. Der Leiter ?1 weist ein unteres Klemmenende 23 auf, das mit dem Armstern 4o elektrisch verbunden ist und der gegenüberliegende Anschluß endet mit einer Leitung 26, die mit der Klemme 7o verbunden ist. Der Leiter 21 erstreckt sich von einer Stelle neben dem Armstern 4o axial entlang des Zylinders zu einer Stelle, die, bezogen auf das gegenüberliegende Ende des Zylinders, innen liegt und die mit dem Bezugszeichen 25 versehen ist. Der oberhalb des Punktes 25 liegende Teil des Zylinders ist bis zu den Klemmen 60 und 7o gegen einen

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Überschlag zwischen den Spulenenden mit einer Isolation versehen. Die Länge eines derartigen verlängerten Teiles, d.h. der Abstand zwischen dem Spulenende ?5 und den Klemmen 60 und 7o, hängt von der geforderten Impulsstärke ab und kann in Abhängigkeit von der Nennleistung der Drosselspule geeignet festgelegt werden.

Die Spule der Spulenanordnung 3o besteht in ähnlicher Weise aus einem Leiter 31, der spiralförmig um die Achse des Zylinders gewickelt und einem harzhaltigen Material 32 eingebettet ist, das ebenfalls mit einem Füllstoff verstärkt ist, beispielsweise mit Glasfasern. Der Leiter 31 endet am unteren Teil mit einer Zuleitung 33» die mit dem Armstern 4o verbunden ist, wobei die Spulen 2o und 3o an einem derartigen Ende elektrisch parallel liegen. Das gegenüberliegende Ende der Spule weist die Zuleitung 36 auf, die mit dem Klemmstab 60 verbunden ist. Die von dem Leiter 31 gebildete gewickelte Spule reicht vom Zylinderende neben dem Armstern 4o bis an eine Stelle, die vom gegenüberliegenden Ende aus sich nach innen bis zu dem Punkt erstreckt, der mit dem Bezugszeichen 35 versehen ist und welcher dem mit dem Bezugszeichen 25 versehenen Punkt der Spule, der Spulenanordnungen ?o entspricht.

Die Spulenanordnung 3o ist vorteilhaft jedoch nicht notwendigerweise mit einer Trägerisolation 9o versehen, die sich unterhalb der Klemmen 60 und 7o der Spulen bis zum gegenüberliegenden Ende erstrecken und einen Teil der Spulen überlappen. Die Trägerisolation kann aus irgendeinem Isoliermaterial bestehen und kann vorzugsweise aus einem filmförmigen Isoliermaterial hergestellt werden, das beispielsweise unter dem Warenzeichen "Mylar" vertrieben wird, das zwischen den äußeren Flächen des starren zylindrischen Elementes geschichtet ist.

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Die Spulenanordnungen 2o und 3o weisen einen relativ großen Durchmesser auf, beispielsweise 1oo bis 12o cm (4-o bis 5o inch) und der radiale Abstand voneinander beträgt- etwa 1,3 cm (1/2 inch), wodurch die Spulen dicht beieinander angeordnet sind und sich ein hoher Kopplungsfaktor ergibt. Die Spulenanordnungen können eine Wandstärke von etwa 1,3 cm aufweisen, wobei der Abstand zwischen den benachbarten Spulen von 1,3 cm für einen vertikal verlaufenden Kühlkanal sorgt. ·

In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist ein Spulensatz ersichtlich^ der entsprechende starre Spulenanordnungen 2o und 3o aufweist.

Aus Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform zu entnehmen, die aus einem Satz von zwei Spulenanordnungen 2o und 3o besteht, welche konzentrisch angeordnet und radial beabstandet sind. Die Spulen der Spulenanordnungen 2o und 3o sind mit dem Armstern 4o am unteren Ende verbunden, derart, daß sich eine elektrische Parallelschaltung der Spulen ergibt, während die Spulen der Spulenanordnungen 2o am gegenüberliegenden Ende mit der Klemme 7o und die Spulen der Spulenanordnungen 3o mit der Klemme 6o verbunden sind. Die Spulen des Paares der Spulenanordnungen ?o sind dabei parallel geschaltet und desgleichen die Spulen der Spulenanordnungen Jo. Je nach der gestellten Forderung können in Abhängigkeit von der Nennleistung der Drosselspule weitere Spulensätze verwendet werden. Die Aufteilung der Spulen, d.h. die zur Verfügungstellung von zwei Spulenanordnungen 2o und zwei Spulenanordnungen 3o, erlaubt eine Drosselspule mit einer hohen Kapazität, ohne daß im größeren Ausmaß ein Verlust des Kopplungsfaktors auftritt und zwar aufgrund der Tatsache, daß alle Spulenanordnungen relativ dünn und dicht beieinander angeordnet sind. Die Spulen nach Figur 3 können ineinander verschachtelt sein, d.h. sie wechseln radial nach außen ab

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und zwar zuerst die Spule 3o und dann die Spule 2o und sodann eine Spule 3o und eine Spule 2o usw., je nach der Anzahl der vorgesehenen Spulensätze.

In Jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind die einzelnen- starren Spulenanordnungen vorgeformt und werden danach konzentrisch aufgestellt. In Figur 4 ißt eine alternative Ausführungsform dargestellt, bei der die Spulenanordnungen nach außen fortschreitend gebildet werden, zuerst beginnend mit der innersten Spulenanordnung Jo, die auf einem starren Zylinder gewickelt werden kann, der danach entfernt wird oder als Abstützung für die innerste Spule verbleibt. Die.Spulenanordnung Jo kann durch Wicklung eines Leiters auf den* Zylinder hergestellt werden, wobei gleichzeitig damit das Glasfaser und harzförmige Material gewickelt wird. Nachdem die Spulenanordnung 3o vollständig hergestellt worden ist, werden die Abstandsstäbe 1oo auf die äußere Fläche gebracht. Die Abstandsstäbe erstrecken sich in Längsrichtung der gebildeten Spulenanordnung an Stellen, die umfangsförmig voneinander entfernt sind. Sodann wird die Spulenanordnung 2o mit Hilfe eines ähnlichen Wicklungsvorganges hergestellt, wobei die Wicklung auf den Abstandstäben 1oo erfolgt welche eine Spulenanordnung von der anderen trennen. Nach Beendigung der Wicklung der Spulenanordnung 2o werden weitere Abstandsstäbe auf der äußeren Fläche derselben angebracht und es wird die nächst äußere Spulenanordnung Jo in ähnlicher Weise dort herumgewickelt. Nach Beendigung des Wicklungsvorgänges aller Spulenanordnungen 2o und 3o wird die vollständige Anordnung einer Aushärtung unterworfen, wobei eine starre einheitliche Konstruktion entsteht, die so viele Paare von Spulenanordnungen 2o und 3o aufweist, wie gewünscht werden. Die zusammengebauten Spulen werden an einem Ende durch einen Armstern 4-o gestützt, der durch die Elemente 80 und 81 an die entsprechenden einseinen Klemmen 60 und 7o an dem gegenüberliegendem Ende der Spulenanordnung angebunden ist.

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Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist die Trägerisolation 9o in den Spulen 3o eingebettet dargestellt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Trägerisolation in den Spulenanordnungen 2o vorgesehen sein. Weiterhin kann die Trägerisolation aus einem einzigen Film bestehen oder alternativ aus zwei oder mehreren Filmen, die sich überlappen um neben den entsprechenden Anßchlußenden ?5 und 35 der Spulen eine maximale Dicke zu erreichen. Bei Verwendung einiger Filmlagen können diese nach innen abgestuft sein, um an solchen Stellen eine maximale Isolation zu bewirken, bei denen die größte Wahrscheinlichkeit eines Überschlages von einer Spule zur anderen besteht.

In der anhand der Figur 3 beschriebenen Ausführungsform sind die Spulen benachbarter Spulenanordnungen mit einer der entsprechenden Klemmen 6o und 7o verbunden. Alternativ dazu können die Spulen eines Satzes benahbarter Spulenanordnungen mit einer der Klemmen 6o und 7o verbunden sein und die Spulen des nächsten benachbarten Paares der Spulenanordnungen können mit einer der anderen der Klemmen 6o und 7 ο verbunden sein. In einem solchen Falle kann die Trägerisolution, falls eine solche verwendet wird, zwischen den benachbarten Paaren der Spulen angeordnet sein, die mit einer der entsprechenden Klemmen 6o und 7o verbunden sind.

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Claims

Patentansprüche

1. JEisenlose Duplex-Drosselspule mit mindestens zwei Spulen, die zueinander konzentrisch und radial beabstandet angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spule (2o, Jo) aus einer starren sich in Längsrichtung erstreckenden trommelähnlichen Anordnung besteht, die eine Spule (21 bzw. 31) aufweist, welche sich nur über einen Teil der Länge derselben von einem Ende in Richtung zum anderen axial erstreckt, wobei die Spulen (21', 31) an dem einen Ende parallel geschaltet sind und jeweils eigene Anschlüsse (23 bzw. 33) aufweisen, und daß die trommelähnliche Anordnung (2o bzw. 3o) sich von den parallel geschalteten Enden zu den jeweils eigenen Anschlüssen in Längsrichtung erstreckt und die Spulen auf den entsprechenden trommelähnlichen Anordnungen entlang der Trommel von den einzelnen Anschlüssen axial beabstandet sind.

2. Eisenlose Duplex-Drosselspule nach Anspruch 1, d a durch gekennzeichnet, daß die Trägerisolation sich zwischen bestimmten Spulen am Ende derselben an die einzelnen Anschlüsse der Spulen angrenzend befindet.

3. Eisenlose Duplex-Drosselspule nach Anspruch 1 öder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die trommelähnlichen Anordnungen aus einem starren harzhaltigen Material bestehen, in das die Spule eingebettet ist.

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4. Eisenlose Duplex-Drosselspule nach Anspruch 2, d a durch gekennzeichnet, daß die das harzhaltige Material aufweisende Anordnung glasverstärkt ist.

Eisenlose Duplex-Drosselspule nach Anspruch Λ oder einem der voranstehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen mit Hilfe eines die starren trommelähnlichen Anordnungen stützenden starren Armsternes (4o) parallel geschaltet sind.

6. Eisenlose Duplex-Drosselspule nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Sätze von zwei starren zylindrischen Spulenanordnungen vorhanden sind, die sämtlich konzentrisch angeordnet und radial beabstandet sind und welche an einem Ende elektrisch parallel geschaltet sind, während die anderen Enden eines jeden Spulensatzes parallel geschaltet sind und für die entsprechenden Spulensätze jeweils einzelne Anschlüsse aufweisen.

7. Eisenlose Duplex-Drosselspule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen bestimmten Spulen eine Trägerisolation vorhanden ist, die sich mindestens teilweise über die Länge der diesbezüglichen Spule und darüberhinaus in Sichtung der einzelnen Anschlüsse erstreckt.

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