DE2844700A1

DE2844700A1 - Drossel mit eisenkern

Info

Publication number: DE2844700A1
Application number: DE19782844700
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Ing Mueller; Georg Ing Grad Weigel
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1978-10-13
Filing date: 1978-10-13
Publication date: 1980-04-17
Also published as: JPS5553404A

Description

Drossol mit Eisenkorn
Die Erfindung betrifft eine Drossel mit Eisenkern aus in Achsrichtung übereinander angeordneten Eisenpaketen und dazwischen liegenden, mit unmagnetischem Werkstoff gefüllte Spalten.
Derartige Eisenkerne erhöhen in Drosseispulen die Induktivität gegenüber eisenlos ausgeführten Drosselspulen.
Der Energieinhalt der einzelnen Luftspalte ist dabei dem Quadrat der Luftspaltinduktion und dem Luftspaltvolumen proportional. Mit Rücksicht auf die Erwärmung der Randbleche der einzelnen Kernblechpakete kann die Luftspaltinduktion nicht über bestimmte Grenzwerte hinaus gesteigert werden. Diese Grenzwerte sind umso niedriger je größer der Luftspalt und damit der Querfluß in den Randzonen der Kernblechpakete ist, Demzufolge erlauben viele kleine Luftspalte eine hohe und wenige große Luftspalte eine verhältnismäßig niedrige Luftspaltinduktion.
Bei einer durch die DE-OS 24 54 393 bekannten Drosselausführung mit Luftspaltflächen normal zur Wicklungsachse bedeuten niedrige Luftspaltinduktionen gleichzeitig eine wenig intensive Ausnutzung des Eisens, weil in dem durch die Anordnung erzwungenen homogenen Feldbereich die Luftspaltinduktion und die Eiseninduktion gleich groß sind. Eine Eisenkernanordnung mit wenigen großen Luftspalten hat daher eine verhältnismäßig schlechte Werkstoffausnutzung zur Folge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Drosseln einen Kernaufbau zu schaffen, der eine gute Ausnutzung des eingesetzten Werkstoffs gestattet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Spalten zwischen den Eisenpaketen mit der Achsrichtung des Eisenkernes einen spitzen Winkel einschließen und daß das Verhältnis von Kernquerschnittsfläche zu Spaltfläche gleich dem Verhältnis der Luftapaltinduktion mit etwa 1,2 bis 1,4 Tesla zur Eiseninduktion mit etwa 1,7 Tesla ist.
Dabei sind die Spalte dachförmig oder W-förmig geknickt oder die Spalte sind von Kegelmantelflächen begrenzt, wobei jeder Spaltteil mit der Achsrichtung des Eisenkernes den spitzen Winkel einschließt und wobei die Achse des Eisenkerns gleichzeitig Symmetrieachse der Spalte ist.
Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, daß die die Luftspalte einschließenden Eisenpakete aus achsparallel angeordneten Blechlamellen geschichtet sind, die von Bandagen oder Preßbolzen zusammengehalten sind oder miteinander verklebt sind.
Die erfindungsgemäße Ausführung von Drosseleisenkernen ist sehr vorteilhaft, denn sie erlaubt es, die erforderlichen Grenzwerte der Luftspaltinduktion einzuhalten und trotzdem die Werkstoffausnutzung des eingesetzten Eisens zu steigern, weil aufgrund der vorgeschlagenen räumlichen Anordnung die Eiseninduktion größer ist als die Luftspaltinduktion.
Die Erfindung wird in einer Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine bekannte Spaltanordnung Figur 2 eine erfindungsgemäß gegen die Kernachse geneigte Spaltanordnung und Figur 3 und 4 symmetrische Spaltanordnungen, in denen rechtwinklig zur Kernachse auftretende Kraftkomponenten sich gegenseitig aufheben.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Achsrichtung 2 von aus Eisenpaketen 5 zusammengesetzten Eisenkernen ist durch eine Punkt-Strich-Linie angedeutet. Zwischen einander benachbarten Eisenpaketen 5 sind Spalten 1 mit einer Stärke 4 vorgesehen.
Bei entsprechend Figur 1 ausgebildeten bekannten Kernanordnungen ist der Eisenkern durch rechtwinklig zur Achsrichtung verlaufende Spalten 1 in Eisenpakete 5 unterteilt. Aufgrund dieser geometrischen Anordnung ist die Induktion in den Spalten 1 gleich der Induktion in den Eisenpaketen 5. Da mit Rücksicht auf die Erwärmung der Randbleche der Eisenpakete 5 die Luftspaltinduktion nicht über bestimmte, relativ niedrige Grenzwerte gesteigert werden kann, liegt die Eiseninduktion erheblich unter der Sättigungsinduktion.
Bei der Anordnung gemäß Figur 2 schließen die Spalte 1 zwischen den Eisenpaketen 5 mit der Achsrichtung 2 einen spitzen Winkel 3 ein. Zu diesem Zweck sind die die Eisenpakete 5 bildenden Blechlamellen entweder gegeneinander in Achsrichtung versetzt geschichtet oder mit dem Winkel 3 entsprechenden Konturen ausgeschnitten. Die Größe des Winkels 3 ist bestimmt durch das Verhältnis von Luftspaltinduktion zu Eiseninduktion. Dabei liegt die Luftspaltinduktion zwischen 1,2 und 1,4 Tesla und die Eiseninduktion beträgt 1,7 Tesla bei Verwendung von kaltgewalzten, kornorientierten Transformatorblechen zur Herstellung der Blechlamellen. Die Stärke 4 der Spalten 1 beträgt mit Rücksicht auf die auch bei erfindungsgemäß angeordneten Luftspalten auftretende Erwärmung der Randbleche der einzelnen Eisenpakete 5 zwischen 1,5 und 3 cm.
Durch die höhere Eiseninduktion in den Eisenpaketen 5 wird der Eisenquerschnitt unabhängig von der Querschnittsform bei gleicher Leistung kleiner als bei Anordnungen mit rechtwinklig zur Achsrichtung 2 angeordneten Spalten 1. Dadurch ist auch der Umfang des Eisenkernes kleiner und die mittlere Windungslänge in Wicklungen 6 ist ebenfalls kleiner.
Eine Anordnung von mehreren sich gegenseitig zu kompletten Eisenkernen ergänzenden Eisenpaketen 5 mit um die Eisenkerne angeordneten Wicklungen 6 zeigt Figur 3.
Die Enden der Eisenkerne aus den Eisenpaketen 5 sind durch Joche 7 miteinander verbunden.
Zur Vermeidung von radial nach außen wirksamen Kräften an den Spalten 1 sind diese bei der Ausführung gemäß Figur 3 dachförmig geknickt, so daß zwei symmetrisch zueinander angeordnete Teilspalte gebildet sind. Die infolge der axialen Pressung an den Begrenzungsflächen der Teilspalten auftretenden radialen Kräfte sind daher gleich groß und einander entgegengesetzt, so daß sie sich gegenseitig aufheben. Zur Verringerung der absoluten Größe derartiger radialer Kräfte kann es insbesondere bei Eisenkernen mit sehr großen Durchmessern zweckmäßig sein, die Spalten 1 in mehr als zwei, beispielsweise in vier, Teilspalte aufzuteilen. Vorteilhaft ist dabei eine Anordnung gemäß Figur 4 mit W-förmig gestalteten Spalten 1. Auch in dieser Anordnung schließt jeder Teilspalt mit der Achsrichtung 2 den spitzen Winkel 3 ein.
11 Patentansprüche 4 Figuren

Claims

Patentanspriiche 1. Drossel mit Eisenkern aus in Achsrichtung tbereinander angeordneten Eisenpaketen und dazwischen liegenden, mit unmagnetischem Werkstoff gefüllten Spalten, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, - daß die Spalten (1) mit der Achsrichtung (2) des Eisenkernes einen spitzen Winkel (3) einschließen und - daß das Verhältnis von Kernquerschnittsfläche zu Spaltfläche gleich dem Verhältnis der Luftspaltinduktion mit etwa 1,2 bis 1,4 Tesla zur Eiseninduktion mit etwa 1,7 Tesla ist.
2. Drossel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Spalten (1) dachförmig oder W-förmig geknickt sind, wobei jeder Spaltteil mit der Achsrichtung (2) des Eisenkernes den spitzen Winkel (3) einschließt.
3. Drossel nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Spalten (1) in Achsrichtung (2) des Eisenkernes von Kegelmantelflächen begrenzt sind, die mit der Achsrichtung (2) des Eisenkernes den spitzen Winkel (3) einschließen.
4. Drossel nach Anspruch 1 und einem der AnsprUche 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Achse (2) des Eisenkerns gleichzeitig Symmetrieachse der Spalten (1) ist.
5. Drossel nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e. n n -z e i c h n e t, daß die die Spalten (1) einschlieBenden Eisenpakete (5) aus achsparallel angeordneten Blechlamellen geschichtet und von Bandagen zusammengehalten sind.
6. Drossel nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Querschnittsform der Spalten (1) bei von Bolzen zusammengehaltenen Eisenpaketen (5) durch von Blechlamelle zu Blechlamelle versetzte Bolzenlöcher gewährleistet ist.
7. Drossel nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Stärke (4) der Spalten (1) 1,5 bis 3 cm beträgt.
8. Drossel nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die-Blechlamellen radial geschachtelt sind und je für sich die Form eines Parallelogrammes haben.
9. Drossel nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Parallelogramm-förmigen Blechlamellen zu Evolventen aufgerollt sind.
10. Drossel nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die achsparallelen Schichtebenen der Blechlamellen von aufeinander folgenden Eisenpaketen (5) um etwa 900 gegeneinander verdreht sind.
11. Drossel nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Blechlamellen zu Eisenpaketen (5) zusammengeklebt sind.