DE2850657C2

DE2850657C2 - Drosselspule

Info

Publication number: DE2850657C2
Application number: DE2850657A
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Tokyo Tsuji
Original assignee: NIPPON KINZOKU CO Ltd TOKYO JP
Current assignee: NIPPON KINZOKU CO Ltd TOKYO JP
Priority date: 1977-11-22
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1982-04-29
Also published as: GB2008858A; FR2409584A1; SE440964B; FR2409584B1; SE7811977L; JPS5730834Y2; JPS5482345U; GB2008858B; CA1128154A; CH635702A5; DE2850657A1

Description

Die Erfindung betrifft eint. Dr sselspule mit einem ringförmigen isolierenden Gehäuse «us einem inneren Hohlzylinder, einem äußeren Hohlzylinder und zwei den Ringraum zwischen den beiden Zylindern verschließenden Ringscheiben, mit einem in das Gehäuse eingesetzten ringförmigen Eisenkern, mehreren inneren ίο Leiterstäben, die innerhalb des inneren Zylinders parallel zueinander in Axialrichtung dieses Zylinders verlaufen, mehreren äußeren Leiterstäben, die an aer Außenseite des äußeren Zylinders in dessen Axialrichtung verlaufend parallel zueinander angeordnet sind, mehreren die beiden Enden der einzelnen inneren Leiterstäbe mit denen der äußeren Leiterstäbe in der Weise verbindenden Verbindungsstücken, daß ein sich um den ringförmigen Eisenkern herum windender spiraliger Strompfad entsteht, und mit zwei an die Enden des Strompfades angeschlossenen Anschlüssen.

Eine derartige Drosselspule ist aus der 'CH-PS 2 90 733 bekannt. Bei der bekannten Lösung bestehen die Leiterstäbe aus U-förmigen Kupferbügeln mit Anschlußfahnen, die mit jeweils eine anderthalbfache Windung bildenden Kupferbändern zu einem sich um den ringförmigen Eisenkern herumwindenden spiraligen Strompfad miteinander verbunden werden. Die U-förmigen Kupferbügel und jeweils eine anderthalbfache Windung bildenden Kupferbänder folgen abwechselnd aufeinander und werden z. B. hartverlötet oder geschweißt.

Eine derartige Leiteranordnung und -verbindung ist relativ aufwendig in der Herstellung und Montage. Ferner ist die mechanische Festigkeit der bekannten Drosselspule aufgrund ihrer Konstruktion begrenzt. Die mechanische Festigkeit ist jedoch von großer Bedeutung, wenn die Drosselspulen hohen Schaltspannungen und -strömen ausgesetzt werden. In jüngster Zeit sind Stromumsetzer bzw. -wechselrichter und Reglervorrichtungen großer Leistung unter Verwendung von Halbleitervorrichtungen, wie Thyristoren, entwickelt worden. Die Schaltspannungen und -ströme dieser Vorrichtungen betragen ein Mehrfaches von 10—100 kV bzw. 10—100 kA. Diese hohen Schaltspannungen und -ströme und die dadurch bedingten hohen elektromagnetischen Kräfte müssen die bei diesen Vorrichtungen verwendeten Drosselspulen aush&'ten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drosselspule der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei einfacher Konstruktion eine hohe Festigkeit gtgenüber durch hohe Überströme erzeugten elektromagnetischen Kräfte erhalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes der Verbindungsstücke an seinen Enden eine Blindbohrung aufweist, in die an den Enden der Leiterstäbe angeordnete Zapfen einpaßbar sind so daß eine feste Verbindung zwischen den inneren und äußeren Leiterstäben entsteht, und daß zwischen den Ringscheiben ein Ring eingefügt ist, der mit einer Anzahl von Bohrungen in Axialrichtung versehen ist, welche von den äußeren Leiterstäben durchsetzt sind.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ist durch einen denkbar einfachen Aufbau gekennzeichnet, der dennoch eine ausreichend hohe Festigkeit der Drosselspule garantiert Insbesondere ist die Montage des Strompfades äußerst einfach.

Die »Zapfenverbindung« zwischen den Leiterstäben und den Verbindungsstücken gewährleistet zudem einen guten elektrischen Kontakt mit geringem Übergangswiderstand. Ferner ist eine derartige Verbindung relativ unanfällig gegenüber eindringender Feuchtigkeit die den Übergangswiderstand erhöhen würde.

Aus der DE-PS 9 68 215 ist es zwar an sich bekannt, einen Spulenkäfig mit einer Anzahl von Durchbrechungen zu versehen, welche von den inneren Schenkeln U-förmiger Wicklungsteile durchsetzt sind. Im übrigen ist die Primärwicklung für Stromwandler gemäß der DE-PS 9 68 215 mit der oben beschriebenen Drosselspule nicht vergleichbar. Insbesondere treten bei der bekannten Primärwicklung auch nicht die oben geschilderten Probleme hinsichtlich der Festigkeit etc. auf. Die Verbindung zwischen den Schenkeln und Stegen der U-förmigen Wicklungsteile entspricht auch nicht der erfindungsgemäßen Verbindung zwischen den Leiterstäben und den Verbindungsstücken.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf eine Drosselspule zur Darstellung des generellen Aufbaus derselben,

Fig.2 einen Schnitt durch die Drosselspule gemäß F i g. 1 längs der Linie H-II in F i g. 1,

Fig. 3 einen Teil der erfindungsgemäß abgewandelten Drosselspule im Schnitt und vergrößertem Maßstab, und

F i g. 4 eine Aufsicht auf eine bei der erfindungsgemäßen Drosselspule verwendete Ringscheibe.

Die in den Fig.! und 2 dargestellte Drosselspule weist einen ringförmigen Eisenkern 1 und ein ringförmiges isolierendes Gehäuse 2 auf. Der in das isolierende Gehäuse 2 eingesetzte Eisenkern 1 besteht dabei aus einem massiven ringförmigen Eisenstück oder aus einem Stapel aus Siliciumstahlplatten. Das Gehäuse 2 besteht aus einem inneren Hohlzylinder 4, einem äußeren Hohlzylinder 5, einer runden Platte oder

Scheibe 6 mit einer zentralen Öffnung und einer quadratischen Platte oder Scheibe 7, die eine Zentralbohrung und Bohrungen 4 in den vier Ecken aufweist Die Scheiben 6 und 7 verschließen den Ringraum zwischen den beiden Zylindern 4 und 5. Mittels der Bohrungen 3 kann die Drosselspule mit Schrauben oder dgi. befestigt werden. Die hohlen Zylinder 4 und 5 sowie die Scheiben 6 und 7 bestehen aus einem organischen Isoliermaterial, wie Holz oder Harz oder einem anorganischen Isoliermaterial, wie Glas oder Keramik, to Wahlweise können sie auch aus Metall bestehen und mit einem Isoliermaterial beschichtet sein.

An der Innenfläche des inneren Zylinders 4 sind mehrere innere Leiterstäbe 8 in gleicher Abständen voneinander und parallel zueinander in A '.:/-;chtung des Zylinders 4 verlaufend angeordn·-:. An der Außenseite des äußeren Zylinders S ..A mehrere äußere Leiterstäbe 9 in entspreCcivJer Anordnung vorgesehen. Die inneren unr äußeren Leiterstäbe durchsetzen mit ihren ^r.i cwbsohnitten jeweils die Scheiben 6 bzw. 7.

Die Drosselspule umfaßt weiterhin eine Anzahl von leitenden Verbindungsstücken 10, die erfindungsgemäß jeweils an den beiden Enden mit einer Blindbohrung 13 versehen sind, in die an den Enden der inneren und äußeren Leiterstäbe 8 und 9 angeordnete Zapfen 14 einpaßbar sind, so daß eine feste Verbindung zwischen den inneren und äußeren Leiterstäben entsteht. Die Verbindung zwischen den äußeren und inneren Leiterstäben 8 und 9 sowie den Verbindungsstücken 10 erfolgt gemäß F i g. 1 so, daß ein spiraliger Strompfad entsteht, der sich um den ringförmigen Eisenkern 1 herumwindet

Zwei Klemmen bzw. Anschlüsse <2 werden am einen Ende mit den beiden inneren Leiterstäben 8 verbunden, weiche die Endabschnitte des spiraligen Strompfades bilden. Die anderen Enden der Anschlüsse 12 verlaufen dabei nach außen.

Da das isolierende Gehäuse 2 den Eisenkern 1 vollständig umschließt, ist die Drosselspule elektrisch widerstandsfähig gegen hohe Spannungen und mechanisch stabil gegen eine durch den Eisenkern 1 bei Anlegen eines Überstroms erzeugte elektromagnetische Kraft Weiterhin wirkt das isolierende Gehäuse 2 als Tragelement, welches die Leiterstäbe 8 und 9 in den vorbestimmten Positionen hält. Die Leiterstäbe 8 und 9 sowie die Verbindungsstücke 10, welche den spiraligen Strompfad bilden, sind durch die oben beschriebene »Verzapfung« sicher an beiden Scheiben 6 und 7 befestigt, so daß sie nicht verrutschen können, auch wenn der Eisenkern 1 unter dem Einfluß eines Überstroms eine große elektromagnetische Kraft erzeugt

Bei der Drosselspule gemäß den F i g. 1 und 2 besitzt das isolierende Gehäuse 2 einen kreisförmigen Querschnitt; doch ist es keineswegs auf einen solchen Querschnitt beschränkt vielmehr kann dieser auch rechteckig, elliptisch oder je nach der Form des Eisenkerns 1 sowie der Konfiguration der Leiterstäbe 8 und 9 und der Verbindungsstücke 10 nor¹" anders geformt sein. Material und Form der Leitern je und Verbindungsstücke sind so gewählt, daß die Ldterelemente für den spezifischen Widerstand des Materials eine zweckmäßige Querschnittsfläche besitzen.

Die oben beschriebene »Verzapfung« zwischen den inneren und äußeren Leiterstäben und den Verbindungsstücken gewährleistet eine gute elektrische Verbindung zwischen diesen Elementen und, wie gesagt eine ausreichend große mechanische Festigkeit des resultierenden Strompfads.

Die Elemente 8, 9 und 10 können massiv oder aber hohl sein. Weiterhin ist die Drosselspule mit einem Stützring t6 gemäß Fig.4 versehen, der mehrere Bohrungen 15 zur Durchführung der ".aßeren Leiterstäbe 9 aufweist Der Stützring 16 ist zur Ve^rbesserung der mechanischen Festigkeit der Drosselspule zwischen den Ringscheiben 6 und 7 eingefügt

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist der Eisenke-n 1 vollständig in das isolierende Gehäuse 2 eingekapselt Der Eisenkern 1 und die den spiraligen Strompfad um ihn herum festlegenden leitenden Elemente 8, 9 und 10 sind daher vergleichsweise hochspannungsfest Da die Leiters'äbe 8 und 9 außerdem durch die Verbindungsstücke 10 miteinander verbunden und festgelegt sind, ist der durch diese Elemente gebildete spiralige Strompfad äußerst widerstandsfähig gegenüber einer bei Anlegen eines Überstroms erzeugten elektromagnetischen Kraft Da somit das Gehäuse 2 und die leitenden Elemente 8, 9 und 10 hochspannungsfest sind und gleichzeitig auch als mechanische Versteifungselemente whken, brauchen keine zusätzlichen speziellen Versteifungs- ode^r Verstärkungsbauteile vorgesehen zu sein. Weiterhin sind Keine anderen Isolierelemente zwischen Eisenkern 1 und leitenden Elementen 8, 9 und 10 nötig, weil das isolierende Gehäuse 2 den Eisenkern 1 vollständig umschließt bzw. kapselt Die erfindungsgeüiäße Drosselspule kann folglich außerordentlich klein und leicht ausgebildet sein und mit niedrigen Fertigungskosten hergestellt werden. Die Montage ist aufgrund der oben beschriebenen »Verzapfung« zwischen den Leiterstäben 8, 9 und den Verbindungsstücken 10 denkbar einfach.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Drosselspule mit einem ringförmigen isolierenden Gehäuse aus einem inneren Hohl-Zylinder, einem äußeren Hohl-Zylinder und zvei den Ringraum zwischen den beiden Zylindern verschließenden Ringscheiben, mit einem in das Gehäuse eingesetzten ringförmigen Eisenkern, mehreren inneren Leiterstäben, die innerhalb des inneren Zylinders parallel zueinander in Axialrichtung dieses Zylinders verlaufen, mehreren äußeren Leiterstäben, die an der Außenseite des äußeren Zylinders in dessen Axialrichtung verlaufend parallel zueinander angeordnet sind, mehreren die beiden Enden der einzelnen inneren Leiterstäbe mit denen der äußeren Leiterstäbe in der Weise verbindenden Verbindungsstücken, daß ein sich um den ringförmigen Eisenkern herumwindender spiraliger Strompfad entsteht, und mit zwei an die Enden des Strompfades angeschlossenen Anschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Verbindungsstücke (10) an seinen Enden eine Blindbohrung (13) aufweist, in die an den Enden der Leiterstäbe (8,9) angeordnete Zapfen (14) einpaßbar sind, so daß eine feste Verbindung zwischen den inneren (8) und äußeren (9) Leiterstäben entsteht, und daß zwischen den Ringscheiben (6, 7) ein Ring (16) eingefügt ist, der mit einer Anzahl von Bohrungen (15) in Axialrichtung versehen ist, welche von den äußeren Leiterstäben (9) durchsetzt sind.