DE2930387A1 - Transformator - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE Z J O U U ö /

SCHAUMBURG, SCHULZ-DÖRLAM & TIIOENES

ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

KARL-HEINZ SCHAUMBURG, Dipl.-Ing· WOLFGANQ SCHULZ-DÖRLAM

Ingenieur diploma E.N.S.!. Grenoble DR. DIETER THOENES, Dlpl.-Phy».

26.JuIi 1979 W 7ΟΟ4 KErt

Dipl.-Ing. Norbert Weiner
Bergneustadt 2

Transformator

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MAUERKIRCHERSTRASSE 31 · D - 8OOO MÜNCHEN 80 ■ TELEFON (Ο89) 981979 und QB7B31

TELEX 5 22 019 ESPAT D

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator mit einem Eisenkern mit in einer Ebene liegenden Schenkeln, der auf jedem Schenkel eine durch einen bewickelten, geflanschten Spulenkörper gebildete Spulenanordnung trägt, deren Wicklungsenden mit an der Außenseite des Spulenkörpers vorgesehenen Anschlußelementen elektrisch verbunden sind.

Es sind sogenannte Flachtransformatoren bekannt, deren Spulenanordnungen vergossen sind, die bei Dauerbelastung zwar normale Außenhauttemperaturen zeigen, iedoch im Inneren durch den Hitzestau, auch bei einwandfreiem, ohne Bläschen durchgeführtem Verguß unzulässig hohe Temperaturen aufweisen. Derartige Flachtransformatoren neigen daher zur vorzeitigen Alterung und folglich zum vorzeitigen Ausfall.

Bei nicht vergossenen Transformatoren, insbesondere bei miniaturisierten Ausführungen, besteht das Problem, daß die Luftstrecken und die sogenannten Kriechstrecken entlang den Isolierteilen des Transformators nicht ausreichend groß sind, um eine genügende und den gesetzlichen Bestimmungen gemäße Isolierung der Spulenwicklungen untereinander und der Spulenwicklungen zum Eisenkern bzw. dessen Joch zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transformator der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß dessen Isoliereigenschaften selbst bei kleinstmöglicher Bauweise gegenüber herkömmlichen, nicht vergossenen Transformatoren wesentlich verbessert werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Isoliergehäuse mit einem etwa rechteckförmig gewellten Querschnitt Taschen für die von unterschiedlichen Seiten her

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einzulegenden Spulenanordnungen der Schenkel bildet und an seinen quer zu den Schenkeln angeordneten, die entsprechenden Spulenkörperflansche übergreifenden Stirnseiten dem jeweiligen Schenkel des Eisenkerns entsprechend bemessene Aussparungen aufweist.

Durch die besondere Ausgestaltung der Taschen innerhalb eines gewellten, einer Mäanderform ähnlichen Gehäusemantels und durch die stirnseitige Umfassung der Spulenanordnungen mit den nur eng bemessene Aussparungen für die Schenkel des Eisenkerns aufweisenden Taschen-Stirnwänden werden die Luft- und Kriechstrecken zwischen den Spulenwicklungen untereinander und zwischen den Spulenwicklungen und dem Eisenkern bzw. dem Kernjoch so gro3, daß auch bei kleinstmöglichen Ausführungen solcher Transformatoren noch Kriech- und Luftstrecken von nach den deutschen Normen geforderten 6mm erreicht werden.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Aussparungen an den Stirnseiten des Isoliergehäuses zur Aufnahme von Spulenkörpern, die an den Flanschaußenseiten unter Bildung eines Spaltes für die Stirnseiten des Isoliergehäuses mit angeformten Leisten für die Anschlußelemente versehen sind, sich zur offenen Einlegeseite der zugehörigen Tasche hin öffnen. Dadurch wird neben einer sehr einfachen Montage der Spulenanordnungen durch einfaches und geradliniges Einlegen in die Taschen des Gehäuses erreicht, daß die Spulenkörperflansche im Lagebereich der Schenkel und Joche des Eisenkerns weitestgehend von den Stirnseiten bzw. Stirnwänden des Gehäuses umzogen sind, wogegegen zwischen den offenen Seiten der Aussparungen und dem Eisenkern sich als Isolierelemente die angeformten Leisten befinden können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in jeweils dem die Leiste tragenden Flansch jedes Spulenkörpers wenigstens ein einseitig offener, vom Wickelkörper

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des Spulenkörpers ausgehend in die Anschlußebene der Leiste übergehender Schlitz für die Verlegung der Wicklungsenden eingeformt, der sich in einen in die Leiste eingearbeiteten, bis zurgenannten Anschlußebene verlaufenden Kanal fortsetzt. In diesen Schlitzen können die Wicklungsenden sehr einfach, beispielsweise auch maschinell, verlegt werden, wobei durch die Anordnung des Kanals zwischen Wickelkörper und Leisten-Anschlußebene die Länge der vorgenannten Luft- und Kriechstrecke in keiner Weo.se beeinträchtigt wird.

Eine weitere Isolierung des erfindungsgemäßen Transformators gegenüber Berührung und gegenüber Einwirken von äußeren Einflüssen, z.B. Verschmutzung, wird schließlich dadurch erzielt, daß ein eine Abdeckung für die freiliegende Seite zumindest einer Spulenanordnung, vorzugsweise der mittleren von drei Spulenanordnungen, aufweisender weiterer Teil des Isoliergehäusöo an die gegenüberliegenden Seiten der Abdeckung angeformte Schalen aufweist, die entsprechend den Jochen des Eisenkerns ausgebildet sind und diese mindestens an zwei Längsseiten umschließen. In vorteilhafter Weise kann diese Abdeckung im Isoliergehäuse ausgenützt werden zur Bildung und Begrenzung eines Raumes für die Anordnung eines thermischen Sicherungselementes.

Selbstverständlich ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, den Transformator in bezug auf die Anzahl der Spulenkörper und die Ausbildung des Eisenkerns in vielfältiger Weise z.B. mit sogenannten M-, EI-, UI-, L-Schnittformen zu variieren.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen nachstehend erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Transformator ohne Spulenwicklung und ohne Eisenkern in perspektivischer Explosionsdarstellung,

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Fig. 2, 3 und 4 unterschiedliche Ansichten der zusammengestellten Spulenanordnungen gemäß Fig. 1 mit strichpunktierter Darstellung des Isoliergehäuses,

Fig. 5 eine Einzelheit einer Spulenanordnung in vergrößerter, perspektivischer Darstellung,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des montierten Transformators gemäß den vorhergehenden Figuren zusammen mit einem auf diesen aufsteckbaren weiteren Isoliergehäuse-Teil,

Fig. 7 und 8 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transformators in Draufsicht und Seitenansicht.

Das in Fig. 1 dargestellte, aus Isolierkunststoff bestehende Isoliergehäuse 1 besitzt einen gewellten Wandungsquerschnitt mit Wandungsflächen 2 bis 8, die drei Taschen 9, 10 und jeweils nach drei Seiten hin umschließen. Quer dazu werden die Taschen 9, 10, 11 durch Stirnwandungen geschlossen, von denen in der Figur nur die mit 12,13 und 14 bezeichneten Stirnwandungen sichtbar sind. Diese Stirnwandungen enthalten jeweils eine Aussparung 15 bzw. 16 bzw. 17, deren Breite der Schenkelbreite eines nachstehend beschriebenen Eisenkerns entspricht und die sich zur offenen Einlegeseite der zugehörigen Tasche hin öffnet.

Mit 18 und 18' sind zwei jeweils einstückige, zueinander spiegelbildliche Spulenanordnungen aus Isolierkunststoff bezeichnet, von denen jede einen Spulenkörper 19 bzw. 19* mit Spulenflanschen 20 bzw. 20' und Leisten 21 bzw. 21', sogenannte Lötleisten, besitzt, die unter Bilden eines Spaltes 20a bzw. 20'a für die Stirnwandungen 12 und 14 angeformt ε-ad. Die Spulenkörper 19, 19' bilden mit der jeweiligen Leiste 21, 21" eine L-Form. Die Spulenkörper 19, 19' sind durchzogen von Kernöffnungen 22, 22'.

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Die auf der Anschlußebene Lötstifte 23 aufweisenden Leisten 21, 21' sind unterhalb der Kernöffnungen 22, 22' an den Spulenrflanschen 20, 20' angeformt, und zwar in einer Breite, die im Ausführungsbeispiel geringer ist als die Breite des betreffenden Schenkels des Eisenkerns. Wie anhand von Fig. 5 verdeutlicht, ist in dem die Leiste 21 tragenden Flansch 20 des Spulenkörpers 19 ein einseitig offener, vom zylindrischen Wickelkörper des Spulenkörpers 19 in die die Lötstifte 23 aufweisende Anschlußebene der Leiste 21 übergehender Schlitz 24 für die Verlegung der Wicklungsenden eingeformt. Der Boden eines sich daran anschließenden Kanals 29 durchbricht den Spulenflansch 20 und erstreckt sich schräg nach oben zur vorgenannten Anschlußebene der Leiste 21 hin, wo er L-förmig abgebogen ist. Wie die nachstehend erläuterte Fig. 3 zeigt, sind gleichartige Schlitze

24 bzw. Kanäle 29 auch bei den anderen Spulenanordnungen vorgesehen.

Mit 25 ist eine weitere Spulenanordnung bezeichnet, die aus einem Spulenkörper 26 mit Spulenflanschen 27 und einer angeformten Leiste 28 besteht, die mit dem Spulenkörper 26 eine T-Form bildet. Die Anbindung der Leiste 28 an den Spulenflansch 27 ist gleich wie bei den Spulenanordnungen 18 und 18', die ihrerseits zusammengestellt eine U-Form ergeben. Die Spulenanordnung

25 ist dem Mittelschenkel eines dreischenkeligen Eisenkerns zugeordnet, der beispielsweise aus EI-Blechen aufgebaut ist. Fig. 3 zeigt einen Spalt 27a zwischen dem Flansch 27 und dem jeweiligen Teil der Leiste 28, der für die Stirnwandung 13 des Isoliergehäuses 1 vorgesehen ist, welche auf der den zuvor erläuterten Stirnwandungen 12, 13, 14 gegenüberliegenden Seite des Isoliergehäuses 1 angeordnet ist.

In das Isoliergehäuse 1 in Fig. 1 von unten her einlegbar sind die Spulenanordnungen 18 und 18', wobei auch die Spulenflansche 20, 20' infolge des Spaltes 20a bzw. 20'a innerhalb der Taschen 9 und 11 des Isoliergehäuses 1 praktisch allseitig umschlossen sind. In die Tasche 10 des Isoliergehäuses 1 in Fig. 1 von oben her

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einlegbar ist die Spulenanordnung 25, wobei auch hier der Spulenkörper 26 einschließlich der Spulenflansche 27 infolge des Spaltes 27a weitgehend von den Wandungsteilen der Tasche 10 umschlossen ist.

Anhand der Fig. 2, 3 und 4 ist die Zusammenstellung der Spulenanordnungen verdeutlicht. Hierbei stoßen die Leisten und 21' der Spulenanordnungen 18 und 18', deren Spulenkörper 19, 19' von den Schenkeln eines strichpunktiert angedeuteten EI-Eisenkerns durchdrungen werden, spiegelbildlich aneinander. Die Joche 30, 31 des Eisenkerns liegen im wesentlichen flächenbündig auf den Leisten 21, 21' bzw. 28 auf, und zwar auf der der schon genannten Anschlußebene abgekehrten Leistenseite. Insbesondere die Fig. 3 und 4 zeigen deutlich die Lage des Isoliergehäuses 1 in bezug auf die Spulenanordnungen 18, 18' und 25. Ma,n sieht, daß die Spulenanordnungen vom Isoliergehäuse 1 eng umschlossen und gegenüber den Leisten 21, 28 und damit den EisenkernJochen 30,31 abgeschirmt sind. Durch die engbemessenen Aussparungen 15, 16, 17 (Fig. 1) und die Spalte 20a, 20'a und 27a enthält man zwischen den Spulenwicklungen und den Jochen 30, 31 des Eisenkerns sehr lange Luft- und Kriechstrecken, die an jeder Stelle mindestens der Höhe der Spulenkörperflansche 20, 20' und 27 entsprechen. Aus Fig. 3 ist deutlich die Lage und Form der anhand von Fig. 5 schon erläuterten Schlitze 24 und Kanäle 29 ersichtlich, die die Spulenflansche 20, 20', 27 und damit auch die entsprechenden Stirnwandungen des Gehäuses 1 durchdringen. Dabei sind im Bereich der Leiste 28 der Spulenanordnung 25 zwei entgegengesetzt geneigte Kanäle 29 vorgesehen.

In Fig. 6 ist der anhand der vorhergehenden Figuren erläuterte Transformator mit einem Eisenkern komplettiert, dessen Joche 30, 31 erkennbar und praktisch deckungsgleich mit den ihnen zugeordneten Leisten 21, 21' und 28 sind. Die Spulenkörper der Spulenanordnungen 18, 18' und 25 (Fig. 1) sind mit Spulenwicklungen z.B. 32 versehen, deren Wicklungsenden durch

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die schon erläuterten Kanäle 29 hindurch zu den Lötstiften 23 geführt und dort elektrisch angeschlossen sind. Hierbei sind die Spulenanordnungen mit den Leisten durch die steckbaren Eisenkernteile im Isoliergehäuse 1 gegeneinander arretiert und festverankert. Allgemein mit 33 ist ein weiterer Teil des Isoliergehäuses bezeichnet. Er besitzt eine in Form einer Traverse ausgebildete Abdeckung 35 für die freiliegende Seite der mittleren Spulenanordnung. Beidseitig dieser Abdeckung 35 sind zwei seitliche Schalen 34 angeformt, die federnd auseinanderbiegbar sind und die auf die Joche und zugehörigen Leisten des Transformators verrastend in Pfeilrichtung aufgesteckt werden können, wobei die Schalen 34 die genannten Joche und Leisten 21, 21", 28 bzw. 30, 31 an zwei längsseiten und zwei Stirnseiten umschließen. Der durch zwei Schalenabschnitte 37 der Schalen 34 und die Abdeckung umschlossene Raum 36 kann der Anordnung eines nicht weiter dargestellten thermischen Sicherungselementes dienen. Für die Verlegung der einem solchen thermischen Sicherungselement zugehörigen elektrischen Leitungen können ebenfalls die Schlitze 24 und Kanäle 29 gemäß Fig. 3 herangezogen werden. Durch diesen weiteren Teil des Isoliergehäuses ist der Transformator nach außen hin weitgehend abgekapselt.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 und 8 ist ein Isoliergehäuse 40 vorgesehen, das durch eine vollständige Wellenform zwei unmittelbar nebeneinanderliegende, nach entgegengesetzten Seiten hin offene Taschen 41 und 42 besitzt, die durch eine Zwischenwand 43 voneinander getrennt sind. Wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel· sind auch diese Taschen stirnseitig durch entsprechende Stirnwandungen 44, 4 5 umschlossen, in welchen Stirnwandungen 44, 45 sich wiederum den Schenkeln des Eisenkerns entsprechend bemessene Aussparungen z.B. 46 befinden. In diese Taschen 41, 42 von entgegengesetzten Seiten her einsetzbar sind zwei zusammen mit ihren Leisten 47, 48 L-förmige Spulenanordnungen 49 und 50, die durch zwei z.B. L-förmige Teile eines nicht weiter dargestellten Eisenkerns

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komplettiert sind. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel werden durch die besondere Ausbildung des Isoliergehäuses 40 zwischen den Spulenwicklungen untereinander und zwischen den Spulenwicklungen und den Jochen des Eisenkerns lange Luft- und Kriechstrecken gebildet, ebenso wie dies beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel der Fall ist.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Aussparungen 15, 16, 17, 46 der beschriebenen Stirnwandungen 12, 13, 14, 44, 45 nicht unbedingt in die jeweilige Taschenöffnung übergehen müssen, denn bei Fehlen von Lötleisten an den Spulenanordnungen ist deren Einlegen in die Gehäusetaschen 9, 10, 11, 41, 42 auch dann möglich, wenn die Aussparungen 15, 16, 17, 46 den jeweiligen Kernschenkel allseitig umschließen.

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L e e r s e i t e

Claims (6)

1. Patentansprüche

   ransformator mit einem Eisenkern mit in einer Ebene lie-

   ^ Agenden Schenkeln, der auf jedem Schenkel eine durch einen

   bewickelten, geflanschten Spulenkörper gebildete Spulenanordnung trägt, deren Wicklungsenden mit an der Außenseite des Spulenkörpers vorgesehenen Anschlußelementen elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Isoliergehäuse (1, 40) mit einem etwa rechteckförmig gewellten Querschnitt Taschen (9, 10, 11; 41, 42) für die von unterschiedlichen Seiten her einzulegenden Spulenanordnungen (18, 18', 25; 49, 50) der Schenkel bildet und an seinen quer zu den Schenkeln angeordneten, die entsprechenden Spulenkörperflansche übergreifenden Stirnseiten dem jeweiligen Schenkel des Eisenkerns entsprechend bemessene Aussparungen (15, 16, 17; 46) aufweist.
2. 2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (15, 16, 17; 46) an den Stirnseiten des Isoliergehäuses (1; 40) zur Aufnahme von Spulenkörpern (19, 19', 26), die an den Flanschaußenseiten unter Bildung eines Spaltes (20a, 20'a, 27a) für die Stirnseiten des Isoliergehäuses (1, 40) mit angeformten Leisten (21, 21', 28) für die Anschlußelemente (23) versehen sind, sich zur offenen Einlegeseite der zugehörigen Tasche (9, 10, 11) hin öffnen.
3. 3. Transformator nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch zwei äußere Spulenkörper (19, 19') mit L-förmig an die Flanschaußenseiten angeformten, spiegelbildlich aneinanderstoßenden Leisten (21, 21') und durch einen mittleren Spulenkörper (26) mit einer T-förmig an der Flanschaußenseite angeformten Leiste (28) .

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   ORIGINAL INSPECTED
4. 4. Transformator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jeweils dem die Leiste (21 bzw. 21' bzw. 28) tragenden Teil des Spulenflansches (20 bzw. 20' bzw. 27) jedes Spulenkörpers wenigstens ein einseitig offener, vom Wickelkörper des Spulenkörpers in die Anschlußebene der Leiste übergehender Schlitz (24, 24', 29) für die Verlegung der Wicklungsenden eingeformt ist, der sich in einen in die Leiste (21 bzw. 21' bzw. 28) eingearbeiteten, bis zur genannten Anschlußebene verlaufenden Kanal (29) fortsetzt.
5. 5. Transformator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Abdeckung (35) für die freiliegende Seite zumindest einer Spulenanordnung, vorzugsweise der mittleren (25), von drei Spulenanordnungen aufweisender weiterer Teil (33) des Isoliergehäuses an die gegenüberliegenden Seiten der Abdeckung angeformte Schalen (34) aufweist, die entsprechend den Jochen des Eisenkerns ausgebildet sind und diese mindestens an zwei Längsseiten umschließen.
6. 6. Transformator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (35) im Isoliergehäuse einen Raum (36) für die Anordnung eines thermischen Sicherungselementes begrenzt.

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