DE2456092A1 - Drosselspule - Google Patents

Description

Chaussee de Charleroi, 54

Brüssel/ Belgien Unser Zeichen: E 820

Drosselspule

Eine Frequenzver Vielfacheranordnung, die wesentliche Vorteile gegenüber bekannten Anordnungen aufweist, ist in der BE-PS 781 9O8 beschrieben.

Sie beruht vor allem auf der Verwendung einer sprunghaft sättigbaren und Oberwellen erzeugenden Drosselspule, die mit einer Mittelanzapfung versehen ist.

Die Erfindung betrifft eine besondere Bauart einer solchen Drosselspule und allgemein eine Drosselspule, deren Magnetkern im Sätti-

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gungszustand mit Frequenzen in der Größenordnung von IO kHz anregbar sein soll und dabei Oberwellen in der Größenordnung von 5O kHz erzeugt.

Diese Drosselspule, die schlagartig in den Sättigungszustand übergehen soll, wenn der Augenblickswert des sie durchfließenden Stromes eine bestimmte Höhe überschreitet, ist gekennzeichnet durch einen ringförmigen Magnetkern, der aus einem oder mehreren Ringkernen aus magnetisierbarem Material besteht, durch ein Isoliergestell, das die Ringkerne abstützt, durch mindestens eine Spule aas isoliertem Draht, die den Querschnitt des Magnetkerns umschließt, und durch einen Behälter, der die Kern-Spulen-Anordnung enthält and mit mindestens einer Einlaßöffnung für ein Kühlmittel, das zu dem Kern geleitet wird, und mit mindestens einer Auslaßleitung für dieses Kühlmittel versehen ist.

Ein Ausfuhrungsbeispiel einer mit einer Mittelanzapfung versehenen Drosselspule nach der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt in den Ebenen AB, BC von

Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles Fl von

Fig. 1, wobei weder Spulen noch Anschlüsse dargestellt sind, und

Fig. 3 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles F2 von

Fig. 1.

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Die Ringkerne 1, die den Magnetkern bilden, sind gleiche Ringkerne rechteckigen Querschnittes, die durch ebenes Bewickeln eines kreisförmigen Dorns mit einem durchgehenden Streifen aus Spezialmagnetstahl hergestellt sind, der geringe Verluste und eine Sättigungskurve hat, die sich im wesentlichen einer Rechteckkenn Linie nähert.

Das diese Ringkerne 1 abstützende Isoliergestell besteht aus zwei konzentrischen Tragrohren 2 und 3 aus Isolierstoff, von denen das eine außerhalb und das andere innerhalb der Ringkerne 1 angeordnet ist, und aus radialen Verbindungsstegen 4, die ebenfalls aus Isolier-

stoff bestehen und zum Abstützen der Ringkerne 1 und gleichzeitig zum Aussparen eines Zwischenraums zwischen den Ringkernen für den Kreislauf des Kühlmittels dienen.

Die Bewicklung der Drosselspule ist durch eine gerade Anzahl von Spulen gekennzeichnet, welche dieselbe Anzahl von Windungen haben und gleichmäßig um den ringförmigen Magnetkern verteilt sind. Diese Spulen sind aus isoliertem biegsamem Kabel hergestellt, welches so um die Tragrohre 2 und 3 herumgewickelt ist, daß es den Querschnitt des durch die Gesamtheit der Ringkerne 1 gebildeten Magnetkerns umschließt (vgl. Fig. 1). Der Übersichtlichkeit halber ist in Fig. "1 nur ein Paar Spulen 5 und 6 dargestellt, die im vorliegenden Fall aufeinander gewickelt und in einem Winkelbereich von 30 des ringförmigen magnetischen Kreises zu der Ebene AB von Fig. 2 benachbart angeordnet sind.

Der Eingang 7 und der Ausgang 8 der Spule 5 durchqueren den Deckel 9 des Behälters IO durch eine Kabeldurchführung 11. Sie sind an den Rand einer kreisförmigen Öffnung .12, die in einer metallischen Lei-

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.Ir*

terplatte 13 gebildet ist, beziehungsweise an den Rand einer kreisförmigen Öffnung 14 angeschlossen, die in einer zweiten metallischen Leiterplatte 15 gebildet ist. Der Eingang 16 und der Ausgang

17 der Spule 6 sind in gleicher Weise durch eine Kabeldurchführung

18 hindurchgeführt und an den Rand der kreisförmigen Öffnung 14 der Platte 15 bzw. an den Rand einer kreisförmigen Öffnung 19 angeschlossen, die in einer dritten metallischen Leiterplatte 2O gebildet ist. Wenn man von der Platte 13 ausgeht, gelangt man somit in die Spule 5 hinein und aus dieser hinaus zu der Platte 15, von der aus man in die Spule 6 hinein und aus dieser hinaus zu der Platte 2O gelangt. Die Spulen 5 und 6 sind somit elektrisch in Reihe geschaltet und infolgedessen bilden die Platten 13 und 2O die äußeren Anschlüsse einer Drosselspule, deren Platte 15 eine Mittelanzapfung ist. Die Paare von gleichmäßig um den ringförmigen Magnetkern verteilten Spulen sind in derselben Weise verbunden und diese Verbindungen sind somit in drei kreisförmigen Schichten von Leitern vorhanden, die sich zu den Rändern der koaxialen Öffnungen 12 bzw. 19 bzw. 14 zunehmenden Durchmessers hin erweitern, welche in den in drei einander überlagerten Ebenen angeordneten Platten 13 bzw. 2O bzw. 15 gebildet sind. In Fig. 3 ist gezeigt, wie, von oben betrachtet, drei typische Verbindungen 21, 22, 23 mit den Platten 13 bzw. 2O bzw. 15 aussehen; außerdem ist die Durchbohrung dieser Platten für den Anschluß sämtlicher Verbindungen gezeigt, in vorliegendem Fall, für 12 Paare von Spulen, 12_< Verbindungen mit der Platte 13, 12 Verbindungen mit der Platte 2O und vierundzwanzig Verbindungen mit der Platte 15. Die Platten 13 und 2O bilden somit die äußeren Anschlüsse und die Platte 15 bildet die Mittelanzapfung einer Drosselspule, die aus zwei Hälften gebildet ist, welche jeweils aus 12 parallel geschalteten Spulen bestehen.

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In Fig. 3 ist außerdem die Reihe von Löchern 24 ersichtlich, die in die Anschlußplatten gebohrt sind, damit diese mit der Anwendungs schaltung verbunden werden können. Außerdem sind die vier oberen Befestigungsmuttern 25 von vier Isolieranordnungen aus Abstandshülsen und HaLtebolzen sichtbar, welche die drei Anschlußplatten auf dem Deckel 9 des Behälters abstützen. Eine die- _v 5er Anordnungen ist bei 26 in Fig. 1 dargestellt.

Fig. 1 zeigt außerdem den von dem Kühlmittel durchströmten Kreis. Das Kühlmittel ist im allgemeinen Wasser. Es wird von einem nicht dargestellten Verteiler über vier nicht dargestellte biegsame Schläuche durch vier Löcher zugeführt, die in vier Blöcke gebohrt sind, welche an dem Boden des Behälters angeschweißt sind und die Aufgabe haben, die Tragrohre 2 und 3 abzustützen und zu zentrieren, damit sich der untere Teil der Spulen in einer bestimmten Höhe über dem Boden des Behälters befindet. Diese Blöcke sind mit unterbrochenen Linien um 9O gegeneinander versetzt in Fig. 2 dargestellt, und einer dieser Blöcke ist im Schnitt an der Stelle 27 in Fig. 1 gezeigt. Von der Einlaßöffnung 28 aus wird das Kühlmittel zwangsläufig durch den Kanal 29 hindurch auf einem Weg, der durch eine aus Pfeilen bestehende Linie dargestellt ist, zwischen die beiden Tragrohre 2 und 3 geleitet, wobei das Kühlmittel gezwungen wird, abwechselnd an den äußeren und inneren Zylinderflächen der aufeinanderfolgenden Ringkerne 1 entlangzugehen, die den Magnetkern bilden, und die zwischen den horizontalen Stirnflächen der Ringkerne gebildeten Zwischenräume abwechselnd von außen nach innen und von innen nach außen zu durchströmen. Dieser Weg wird also erzwungen, und zwar durch Isolierringe, wie etwa die Ringe 3O und 31, die abwechselnd innerhalb und außerhalb der aufeinanderfolgenden Ringkerne 1 angeordnet sind und somit gleichzeitig zum Zentrieren

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der Ringkerne auf den Tragrohren 2, 3 und als Leitvorrichtungen für den Zwangsumlauf des Kühlmittels dienen. Das Kühlmittel tritt durch einen im Zentrum des Behälters angeordneten Stutzen 32 aus Isolierstoff aus, dessen oberes Ende sich oberhalb der Kern-Spulen-Anordnung befindet und dessen unteres Ende in eine Hülse 33 eingepaßt ist, welche für den Anschluß eines nicht dargestellten biegsamen Ablaßschlauches stutzenförmig bis unter den Behälter verlängert ist. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß unter dem Behälter der erforderliche Zwischenraum für die Zaleitungs- und Ableitungsschläuche zur Verfugung steht, weil der Behälter auf einer Gruppe von nicht dargestellten Isolatoren abgestützt wird, die in Buchsen eingeschraubt werden, welche für diesen Zweck in dem Boden des Behälters vorgesehen sind. Diese Buchsen sind in Fig. 2 in Draufsicht sichtbar und eine von ihnen, die mit der Bezugszahl 34 bezeichnet ist, ist in Fig. 1 im Schnitt gezeigt. Die Bezugs zahl 35 bezeichnet eine in Fig. 2 in Draufsicht und in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Buchse für eine Entleerungsschraube.

Das in den Zeichnungen dargestellte Beispiel bezieht sich auf eine Ausführungsform, die für eine Drosselspule, welche eine bestimmte Anzahl von Paaren von in Reihenparallelschaltung miteinander verbundenen Spulen aufweist und über eine Mittelanzapfung verfügt, besonders günstig ist. Die gleiche Ausführungsform des magnetischen Kreises und der Bewicklung kann für jedwede gewünschte Schaltung von mehreren Spulen oder für eine einzige Spule verwendet werden, wobei je nach Lage des Falles die Konzeption von Anschlüssen, die aas in Übereinanderliegenden Horizontalebenen angeordneten Anschlußplatten mit koaxialen Öffnungen bestehen, beibehalten wird oder nicht.

Beispielsweise könnten in dem Fall, in welchem die Verwendung und

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die elektrischen Kenndaten mehrere parallel geschaltete Spulen ohne Mittelanzapfung erfordern, die Verbindungen durch zwei kreisförmige Schichten von Leitern gebildet sein, welche an die Ränder von zwei koaxialen kreisförmigen Öffnungen regelmäßig angeschlossen sind, die in zwei metallischen Leiterplatten gebildet sind, welche sich in zwei übereinanderliegenden Ebenen befinden. .

Bezüglich des Zwangs Umlaufes des Kühlmittels könnte man anstelle der abwechselnden Ringe 3O und 31 Ringkerne mit derselben radialen Breite verwenden, die aber abwechselnd einen Innendurchmesser, der gleich dem Außendurchmesser des inneren Tragrohres 3 ist, und einen Außendurchmesser haben, der gleich dem Innendurchmesser des äußeren Tragrohres 2 ist.

Außerdem könnte hinsichtlich des Zwangs Umlaufes des Kühlmittels, wenn die Abmessungen zu einem zentralen Ableitungsstutzen mit einem Durchmesser führen würden, der die Anpassung an einen biegsamen Schlauch verhindert, die Ableitung über mehrere Stutzen kleineren Durchmessers erfolgen, die in mehrere zweckmäßig in dem Boden des Behälters verteilte Hülsen eingepaßt sind.

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Claims (9)

1. Patentansprüche:

   I.J Drosselspule, die schlagartig gesättigt wird, wenn der Augenblickswert eines sie durchfließenden Wechselstroms eine bestimmte Höhe überschreitet, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Magnetkern, der aus einem oder mehreren Ringkernen aus magnetisierbarem Material besteht, durch ein Isoliergestell, das die Ringkerne abstützt, durch mindestens eine Spule aus isoliertem Leitermaterial,

   die den Querschnitt des Magnetkerns umschließt, und durch einen Behälter, der die Kern-Spulen-Anordnung enthält und mit mindestens einer Einlaßöffnung für ein Kühlmittel, das zu dem Kern geleitet wird, und mit mindestens einer Auslaßleitung für dieses Kühlmittel versehen ist.
2. 2. Drossseispule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die den Magnetkern bildenden Ringkerne durch ebenes Aufwickeln eines durchgehenden Streifens aus Spezialmagnetstahl hergestellt sind, der geringe Verluste und eine Sättigungskurve aufweist, die sich im wesentlichen einer Rechteckkennlinie nähert.
3. 3. Drosselspule nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Spulen, die aus isoliertem biegsamem Kabel hergestellt sind, welches derart um das Isoliergestellt gewickelt ist, daß es den Querschnitt des Magnetkerns umschließt, und dessen Enden entsprechend der gewünschten Schaltung mit einander und mit der Anwendungsschaltung verbunden werden können.
4. 4. Drosselspule nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch mehrere Spulen, die die gleiche Anzahl von Windungen haben und regelmäßig um den ringförmigen Magnetkern verteilt sind, wobei ihre Enden durch

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   einen den Behälter'verschließenden Isolierdeckel austreten und in Form von zwei kreisförmigen Schichten von Leitern angeordnet sind, die mit den Rändern von zwei koaxialen kreisförmigen Öffnungen regelmäßig verbunden sind, welche in zwei metallischen Leiterplatten gebildet sind, die in zwei übereinanderliegenden Horizontalebenen so angeordnet sind, daß diese beiden Platten die beiden Pole einer durch die Parallelschaltung sämtlicher Spulen gebildeten Drosselspule bilden.
5. 5. Drosselspule nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine gerade Anzahl von Spulen, die die gleiche Anzahl von "Windungen haben und gleichmäßig um den ringförmigen Magnetkern verteilt sind, wobei ihre Enden durch einen den Behälter verschließenden Isolierdeckel austreten und in drei kreisförmigen Schichten von Leitern angeordnet sind, die mit den Rändern von drei koaxialen Öffnungen gleichmäßig verbunden sind, welche in drei metallischen Leiterplatten gebildet sind, die sich in drei übereinanderliegenden Horizontalebenen befinden, so daß eine der Platten die Mittelanzapfung und die beiden anderen Platten die äußeren Anschlüsse einer Drosselspule bilden, welche aus zwei Hälften besteht, die ihrerseits durch die Parallelschatung der Hälfte sämtlicher Spulen gebildet sind.
6. 6. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergestell, welches den Magnetkern abstützt, aus zwei konzentrischen Tragrohren aus Isolierstoff, von denen das eine außerhalb und das andere innerhalb des Kerns angeordnet ist, und aus ebenfalls aus Isolierstoff bestehenden radialen Verbindungsstegen zwischen diesen Rohren gebildet ist, die zum Abstützen des oder der Ringkerne dienen, die den Magnetkern biL-

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   den und in dem Fall, in welchem der Magnetkern aus mehreren Riagkernen besteht, gleichzeitig dazu dienen, zwischen diesen Ringkernen einen Zwischenraum für den Umlauf des Kühlmittels auszusparen.
7. 7. Drosselspule nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Kanäle, .weiche das Kühlmittel in dem Zwischenraum zwischen den beiden Tragrohren zwangsläufig auf einen Weg leiten, der das Kühlmittel zwingt, abwechselnd an den äußeren und inneren zylindrischen Flächen der den Magnetkern bildenden Ringkerne entlangzugehen and den Zwischenraum zwischen den horizontalen Stirnflächen der Ringkerne abwechselnd von außen nach innen und von innen nach außen zti durchströmen, und zwar aufgrund von Isolierringen, die abwechselnd innerhalb und außerhalb der Ringkerne angeordnet sind und auf diese Weise gleichzeitig zur Zentrierung für die Ringkerne auf · den. Tragrohren und als Leitvorrichtungen für den Zwangsumlauf des Kühlmittels dienen.
8. 8. Drosselspule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwangsumlauf des Kühlmittels abwechselnd entlang der äußeren and inneren zylindrischen Flächen der Ringkerne bewirkt wird, indem Ringkerne gleicher radialer Breite verwendet werden, die aber abwechselnd einen Innendurchmesser, der gleich dem Außendurchmesser des inneren Tragrohres ist, und einen Außendurchmesser haben, der gleich dem Innendurchmesser des äußeren Tragrohres ist.
9. 9. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung für das Kühlmittel aus einem Stutzen besteht, der im Zentrum des Behälters angeordnet ist und eine Höhe hat, die größer ist als die Höhe der Magnetkern-Spulen -Anordnung, und in den das Kühlmittel eingeleitet wird, um durch den

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   Boden des Behälters abgeleitet zu werden.

   1O. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel fließendes Wasser ist.

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