DE2818542B2 - Hochstromdrosselspule - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochstromdrosselspule mit einem Magnetkern und einer Wicklung auf wenigstens einem Schenkel des Magnetkerns, wobei die Wicklung aus hintereinander, und im Abstand voneinander angeordneten Platten einer einheitlichen Grundform aufgebaut ist, die jeweils eine Bohrung für den Magnetkern und einen von dieser Bohrung zur Außenkante verlaufenden Schlitz aufweisen und wobei die benachbarten Platten im Bereich der Schlitze miteinander zu einer fortlaufenden Wicklung verbunden sind.

Eine derartige Hochstromdrosselspule ist aus der DE-PS 6 76 262 bekannt.

Damit die Wicklung einer Hochstromdrosselspule mit den geforderten hohen Strömen belastet werden kann, müssen die Spulenwindungen einen entsprechenden Leiterquerschnitt aufweisen. Normalerweise ist daher die Wicklung aus einzelnen massiven Formstücken, beispielsweise aus Flachkupfer, zusammengesetzt. Die große Oberfläche der dabei verwendeten Formstücke führt zusätzlich dazu, daß die entstehende Verlustwärme schneller abgeleitet werden kann. In der deutschen Patentanmeldung E 7414 VIIIc/21g (bekannt gemacht am 13.12.1956) ist beispielsweise eine Drosselspule mit Ringspulenwicklung für hohe Ströme beschrieben, deren einzelne Windungen aus eingeschnittenen massiven Ringkörpern bestehen. Zwei oder mehrere dieser zu einem allseitig geschlossenen Ringraum zusammengesetzte Ringkörper weisen dabei derartige Schnittstellen auf, daß die einzelnen Ringkörperteile unter Beibehaltung der Trennfugen und der ursprünglichen Lage der Ringkörper zueinander eine einiagige fortlaufende Ringwicklung bilden, die einen ebenfalls ringförmigen Eisenkern umfaßt Derartige Drosselspulen werden beispielsweise als Schaltdrosseln mechanischer Stromrichter verwendet, die im Stromnulldurchgang eine stromschwache Pause hervorrufen sollen.

Eine weitere Ausführungsform eines Wicklungsaufbaus für eine Hochstromdrosselspule ist aus der DE-AS 11 15 829 bekannt Diese auf einen ringförmigen Eisenkern aufgebrachte Wicklung besteht aus zwei parallelen, senkrecht zur Oberfläche der Kerns übereinanderliegenden Teilleitern, die nicht bis zum Rand is durchgeführte Schlitze aufweisen. Diese Schlitze bilden mit der Strom- und Längsrichtung der Leiter einen Winkel von etwa 45°, so daß jeweils zwei Schlitze an den beiden übereinanderliegenden Teilleitern kreuzartig senkrecht aufeinanderstellen. Mit dieser Anordnung sollen vornehmlich die Wirbelstromverluste vermindert, beziehungsweise eine gleichmäßigere Verteilung des Stroms im Leiter erreicht werden.

Bei der Hochstromdrosselspule der eingangs genannten Art weisen die Platten fahnenartige, durch einen Schlitz voneinander getrennte Ansätze auf, die über den eigentlichen Wicklungsumfang hinausragen. Vor dem Zusammenbau mit weiteren Platten derselben Grundform zu einer fortlaufenden Wicklung muß jeweils einer der beiden Ansätze einer jeden Platte derart umgebogen werden, daß sich dessen Ansätze kreuzend überlappen. Das Umbiegen der fahnenartigen Ansätze bedeutet insbesondere bei den bei Hochstromdrosselspulen erforderlichen Materialdicken einen erheblichen Aufwand.

Aus der DE-PS 5 35 978 ist schließlich eine aus gleichen Windungsteilen bestehende, zusammengesetzte Magnetspule bekannt, deren Einzelwindungsteile derart geformt sind, daß sie aus einem Blechstreifen ohne Abfall gestanzt werden können. Jeweils zwei solcher Stanzteile werden seitenverkehrt zueinander als Einzelwindung angeordnet und im Überlappungsbereich verlötet oder unter Zwischenlage von isolierenden und gegebenenfalls zusätzlichen elektrisch leitenden Distanzstücken verschraubt.

Ί5 Der Zusammenbau zu einer fortlaufenden Wicklung ist hierbei relativ aufwendig, da jedes Einzelelement lediglich eine halbe Windung darstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile bekannter Hochstromdrosselspulen deren Wicklungsaufbau fertigungstechnisch weiter zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Hochstromdrosselspule der eingangs erwähnten Art die Schlitze der jeweils benachbarten

Platten zur Bildung eines Überlappungsbereiches zwischen den Schlitzen gegeneinander versetzt sind und die benachbarten Platten in diesem Überlappungsbereich elektrisch leitend verbunden sind.
Durch die erfindungsgemäße Lösung gelingt es in überraschend einfacher Weise eine Hochstromdrosselspule bereitzustellen, die sich insbesondere durch einen einfachen Aufbau ihrer Wicklung auszeichnet.

Um eine fortlaufende Spulenwicklung zu erhalten, können die einzelnen Platten entweder im Bereich der

t>5 Schlitze etwas aufgebogen und dann durch stirnseitige Verbindung jeweils einer Begrenzungsfläche des Schlitzes einer Platte mit einer entsprechenden Fläche der benachbarten Platte miteinander elektrisch leitend

verbunden werden oder es können geeignete Verbindungsteile zwischen den entsprechenden Flächen benachbarter Platten vorgesehen sein. Die Kühlung der Wicklung wird durch die Zwischenräume zwischen den einzelnen Platten erheblich begünstigt

Die Schiitzeder jeweils aufeinanderfolgenden Platten können vorteilhaft senkrecht zueinander verlaufen. Ferner können jeweils zwei Platten mit geraden Seitenkanten, beispielsweise die ersten beiden Platten und die jeweils darauf folgenden Plattenpaare der Hochstromdr^sselspule, vorteilhaft ein Windungspaar bilden, dessen Schlitze jeweils außermittig auf der gleichen Außenkante enden. Die einzelnen in Richtung der Spulenachse liegenden Platten sind dabei derart angeordnet, daß jeweils die geradzahligen (2„ 4, ... Platte) gegenüber den benachbarten ungeradzahligen Platten seitenverkehrt angeordnet sind Der Ausdruck »seitenverkehrte Anordnung« soll in diesem Zusammenhang bedeuten, daß bei einem Windungspaar jeweils die eine Platte gegenüber der andertn um 180° um eine in der PJattenebene durch den Plattenmittelpunkt und senkrecht zu der geschlitzten Kante verlaufenden Achse gedreht angeordnet ist. Besonders günstig ist hierbei, wenn die Schlitze je eines Windungspaares parallel zueinander verlaufen.

Vorzugsweise werden, insbesondere bei Platten aus Kupfer, die entsprechenden Überlappungsbereiche unter Zwischenlage von elektrisch leitenden Distanzstücken miteinander verlötet.

Anhand der Figuren und Ausführungsbeispiele soll die Erfindung noch näher erläutert werden

Fig. IA bis IC zeigen aufeinanderfolgende Platten einer Ausführungsform der Hochstromdrosselspule.

Fig.2A bis 2H zeigen aufeinanderfolgende Platten einer weiteren Ausführungsform der Hochstromdrosseispule, wobei jeweils zwei Platten ein Windungspaar bilden.

Fig.3 zeigt schematisch in Seitenansicht eine beispielhafte Ausführungsform einer Hochstromdrosselspule mit einer Wicklung aus Platten nach Art von Fig.2Abis2H.

Die in Fig. IA dargestellte Platte Ha weist einen radialen, von der Bohrung 12 bis zur Außenkante verlaufenden Schlitz 13a auf. Der Schlitz der in den Fig. IB und IC gezeigten Platten 116 und Uc, die alle die gleiche Grundform besitzen, ist jeweils gegenüber dem in F i g. 1A, beziehungsweise 1B dargestellten Schlitz um 90° verdreht. Die radialen Schlitzt 13a, ft, c wandern dabei ringförmig um die Bohrung 12. Die drei Platten 11a, b, c bilden eine fortlaufende schraubenförmige Wicklung, wenn sie hintereinander und im Abstand voneinander in der angegebenen Reihenfolge angeordnet und in den jeweiligen Überlappungsbereichen zwischen den Schlitzen benachbarter Platten elektrisch leitend verbunden werden. Die Platten 11a und lift werden dabei im Überlappungsbereich 14 zwischen den Schlitzen 13a und 136 elektrisch leitend verbunden. Der nächste elektrische Übergang kann dann ira Überlappungsbereich 15 zwischen den Schlitzen 13ftund 13cder Platten llftund llcerfolgen.

Im Überlappungsbereich zwischen den Schlitzen benachbarter Platten werden vorzugsweise elektrisch leitende Distanzstücke, zum Beispiel aus Kupfer, zur Verbindung der Platten vorgesehen, um den Zwischenraum zwischen den einzelnen Platten zur Verbesserung b5 der Kühlung ausreichend groß zu halten.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Plattenform für die Spulenwicklung zeigt F i g. 2A. Der mit 23a bezeichnete Schlitz der Platte 21a verläuft bei dieser Ausführungsform ebenfalls senkrecht zu einer Außenkante und endet auf dieser. Gegenüber F i g. IA ist die in Fig.2A dargestellte Platte jedoch unsymmetrisch geschlitzt, d Il, der Schlitz ist außermittig angeordnet Die in F i g. 2A bis 2H dargestellten Platten 21a bis h, die beispielsweise aus etwa 6 mm dickem Flachkupfer bestehen und Bohrungen 22 aufweisen, werden in der Reihenfolge der Figuren hintereinander us;d im Abstand voneinander zu einer Wicklung zusammengesetzt Der Zwischenraum zwischen den Platten kann dabei ebenfalls etwa 6 mm betragen. In den jeweiligen Überlappungsbereichen 24 bis 30 zwischen den Schlitzen benachbarter Platten kann dann wieder durch Verlöten mit leitenden Distanzstücken die elektrisch leitende Verbindung hergestellt werden.

Auch bei dieser Anordnung haben alle Platten die gleiche Grundform. Die Platten 21a und b, 21 cund d, 21 e und / sowie die Platten 2lg und h bilden jeweils Windungspaare. Dreht man nämlich zum Beispiel die Platte 21a um 180° um die durch den Plattenmittelpunkt und senkrecht zu der geschlitzten Außenkante verlaufende Achse 20, so wird die Platte 21a in die Form der Platte 21 ft überführt. Diese seitenverkehrte Anordnung der Platten 21a und 21 ft führt zum ersten Windungspaar. Im Überlappungsbereich 24 zwischen den Schlitzen 23a und 23ft wird dieses Windungspaar elektrisch leitend verbunden. Die geschlitzten Außenkanten der weiteren, zu solchen Windungspaaren zusammengesetzten Platten brauchen dann nur noch fortlaufend um jeweils 90° gedreht zu werden. Anschließend kann man in den Überlappungsbereichen 25, 27 und 29 zwischen den Schlitzen 23ft und c, 23c/ und e sowie 23/ und g die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Windungspaaren herstellen.

Aus den vier Windungspaaren 21a und ft, 21c und d, 21 e und /und 21^und h aus den in den Fig.2A bis H dargestellten Platten kann dann eine vollständige Wicklung für die Hochstromdrosselspule zusammengesetzt werden. Gegenüber der Ausführungsform nach F i g. IA bis IC hat diese Wicklung den Vorteil, daß die Überlappungsbereiche zwischen den Schlitzen benachbarter Platten kleiner sind, und dadurch bei gleichem Aufwand an Flattenmaterial mehr Windungen hergestellt werden können.

Eine beispielhafte Ausführungsform einer Hochstromdrosselspule aus derartigen Windungspaaren ist in Fig.3 schematisch dargestellt, wobei mit 31 die einzelnen Platten bezeichnet sind. Die beiden elektrischen Anschlüsse der Wicklung der Hochstromdrosselspule sind stabförmig herausgeführt und mit 32 bezeichnet. Die elektrisch leitende Verbindung von Platte 31a zu Platte 31ft erfolgt im Überlappungsbereich zwischen den Schlitzen 34 und 35 mittels eines elektrisch leitenden Distanzstückes 33. Ein zweigeteilter Magnetkern 36, der beispielsweise aus einem oxidischen Ferritmaterial bestehen kann, ist durch die zentralen Bohrungen der Platten 31 gesteckt und an den Trennflächen verklebt. An den beiden unteren Ecken der beiden äußeren Platten ist jeweils eine Lasche 37 zur Befestigung der Drosselspule, beispielsweise an Stegen 38, angebracht. Da die Laschen 37 mit den Platten verb'inden sind, ist es zweckmäßig, zwischen den Laschen und den Platten eine Isolation vorzusehen.

Eine derartige Hochstromdrosselspule, deren Wicklung beispielsweise für Ströme von 500 bis 1000 A belastbar ist, kann insbesondere bei Thyristorschaltungen Verwendung finden, und zwar als Siebdrossel zum

Abblocken eines großen gleichstromüberlagerten Hochfrequenzstroms oder als Schutzdrossel zur Erzeugung von stromschwachen Zeitabschnitten, zum Beispiel als Schutzdrossel für Hochleistungsplasmaschweißanlagen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hochstromdrosselspule mit einem Magnetkern und einer Wicklung auf wenigstens einem Schenkel des Magnetkerns, wobei die Wicklung aus hintereinander und im Abstand voneinander angeordneten Platten einer einheitlichen Grundform aufgebaut ist, die jeweils eine Bohrung für den Magnetkern und einen von dieser Bohrung zur Außenkante verlaufenden Schlitz aufweisen und wobei die benachbarten Platten im Bereich der Schlitze miteinander zu einer fortlaufenden Wicklung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (13a... c; 23a... h) der jeweils benachbarten Platten (1 la... c; 21a... A,)zur Bildung eines Überlappungsbereiches (14, 15; 24 ... 30) zwischen den Schlitzen gegeneinander versetzt sind und die benachbarten Platten in diesem Überlappungsbereich elektrisch leitend verbunden sind.

2. Hochstromdrosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (13a... c) der jeweils aufeinanderfolgenden Platten (11a... c) senkrecht zueinander verlaufen.

3. Hochstromdrosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (21a ... h) gerade Seitenkanten haben und jeweils zwei Platten seitenverkehrt zueinander als Windungspaar angeordnet sind, dessen Schlitze (23a ... h) jeweils außermittig auf der gleichen Außenkante enden.

4. Hochstromdrosselspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze der Platten je eines Windungspaares parallel zueinander verlaufen.