DE2943124A1

DE2943124A1 - Elektrische wicklung fuer einen transformator, eine drosselspule o.dgl.

Info

Publication number: DE2943124A1
Application number: DE19792943124
Authority: DE
Inventors: Merlene Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt Marinescu
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1979-10-25
Filing date: 1979-10-25
Publication date: 1981-05-07
Also published as: JPS56501468A; FR2468194A1; WO1981001219A1; FR2468194B1; US4395693A

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Wicklung für einen Transformator, eine Drosselspule oder dgl., bei der der die Wicklung bildende Leiter in radialer Richtung in η Teilleiter unterteilt ist und innerhalb der Wicklung eine Verschränkung der Teilleiter derart vorgenommen ist, daß der zuerst am weitesten innen liegende Teilleiter nach der Verschränkung am weitesten außen, der an zweitinnerster Stelle liegende Teilleiter nach der Verschränkung an zweitäußerster Stelle liegt usw..

Es ist aus der DE-PS 902 C42 und aus Richter "Elektrische Maschinen III", Birkhauser Verlag 1963, Seiten 208-209, bekannt, dan dj3 Wicklung bildenden Leiter in radialer Richtung zu unterteilen und im Verlauf der Wicklung die Teilleiter so zu verschränken, daß der zuerst in radialer Richtung am weitesten außen liegende Teilleiter nach dem Verschränken am weitesten innen, liegt, der zuerst an zweitäußerster Stelle liegende Teilleiter nach der Verschränkung an zweitinnerster Stelle liegt usw. In beiden Fällen wird die Verringerung der Wirbelstromverluste als Grund hierfür angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bandwicklung zu schaffen, bei der mehrere übereinander liegende und elektrisch an den Enden parallel geschaltete Bänder den Leiter bilden und die so verschränkt ist, daß sie weitgehendst verlustfrei arbeitet.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß bei Ausbildung der Teilleiter als Leiterbänder die Teilleiter 1. bis (n-i). aus zwei sich teilweise überlappenden und im Überlappungsbereich an der Bandseitenkante miteinander leitend verbundenen Teilbändern besteht, daß das n. Leiterband einteilig ist und einen der außen liegenden Teilleiter des Leiters bildet, daß die Leiterbänder 2. bis n. zwischen den sich

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überlappenden Teilbändern des 1. Teilleiters, der der andern außen liegenden Teilleiter ist, hindurchgeführt sind, daß die Leiterbänder 3· bis n. zwischen den sich überlappenden Teilbändern des 2. Teilleiters hindurchgeführt sind usw. bis schließlich das n. Band durch die sich überlappenden Teilbänder des (n—1). Leiters hindurchgeführt ist.

Um ein starkes "Auftragen" der Wicklung an einer Stelle zu vermeiden, werden die Überlappungsbereiche vorzugsweise in Wicklungsrichtung etwas gegeneinander versetzt.

Der Überlappungsbereich wird günstigerweise derart breit gewählt, daß die leitende Verbindung zwischen den überlappenden Teilbändern etwa der Leiterbreite entspricht und somit keine wesentliche Erhöhung des ohm*sehen Widerstands durch die Ausbildung der Bänder zustande kommt.

Man kann den Grundgedanken der Leiterausbildung praktisch in verschiedener Weise realisieren. Bei der einen Möglichkeit läßt man bei der Herstellung des 1. bis (n-1). Leiterbands jeweils zwei Teilbänder überlappen und verbindet diese im Überlappungsbereich an einer Bandseitenkante.

Gemäß einer anderen Lösungsmöglichkeit wird das 1. bis (n-1). Leiterband jeweils zuerst um eine um 45° zur Wicklungsrichtung geneigte Kante gefaltet; danach wird der abgefaltete Teil durch eine weitere Faltung um eine zur Wicklungsrichtung um 45° geneigte Kante so gefaltet, daß das abgefaltete Leiterband wieder in Wicklungsrichtung, jedoch um ca. eine Bandbreite versetzt verläuft; schließlich wird durch eine Rückfaltung des versetzt verlaufenden Teils um die Bandseitenkante im Überlappungsbereich in den Wicklungsverlauf die gewünschte Bandausbildung erzielt.

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Gemäß einer dritten Möglichkeit wird das 1. bis (n-1). Leiterband jeweils dadurch hergestellt, daß aus einem Band doppelter Breite durch Wegschneiden oder dgl. der halben Bandbreite zwei Bereiche erzeugt werden, in denen das Leiterband um eine Bandbreite gegeneinander versetzt ist, wobei diese beiden Bereiche sich teilweise überlappen müssen und daß danach der eine Bandbereich um die Verbindungskante' der beiden Bereiche um 18O° in den Wicklungsverlauf gefaltet wird.

In allen drei Fällen entsteht ein durchgehendes Leiterband, das im Überlappungsbereich jedoch, den Wechsel von anderen Bändern von der einen zur anderen Bandseite erlaubt. Die letztgenannte Methode hat den Vorteil, daß sie durch Palten erzeugt werden kann und wenig aufträgt, insbesondere, wenn man die Uberlappungsbereiche noch gegeneinander versetzt. Bei ihr wird allerdings relativ viel Kupfer benötigt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der Verschränkungspunkt der einzelnen Teilleiter wenigstens in die Nähe des Punktes der Wicklungslänge gelegt, bei dem die Flüsse durch die Flächen der Teixschleifen gxeich groß sind. Bei dieser Anordnung des Verschränkungspunktes wird erreicht, daß die durch den Axialfluß in den einzelnen Schleifen hervorgerufenen Ströme sich weitgehend kompensieren und somit keinen oder nur einen geringen Beitrag zu den Verlusten leisten. Die Maßnahme ist somit z.B. bei Transformatoren mit sehr hohem Wirkungsgrad von besonderem Interesse. Diese Bemessung ist nicht auf Bandwicklungen beschränkt.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 - ein aus vier Teilleitern bestehender Leiter mit Verschränkung,

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Fig. 2 - eine Prinzipdarstellung des Verlaufs der Teilbänder bei der Erfindung in Aufsicht auf die Bandseitenkanten,

Fig. 3 - ein Ausführungsbeispiel für die Gestaltung der Einzelbänder,

Fig. 4 - ein zweites Ausführungsbeispiel für die Gestaltung der Einzelbänder,

Fig. 5 - eine Prinzipskizze zur Lageermittlung des Verschränkungspunktes.

Fig. 1 zeigt einen aus vier gegeneinander isolierten Leitern 1-4 zusammengesetzten Leiter einer elektrischen Wicklung der Länge 1 in abgewickelter Form. An den Enden 5 und 6 sind die Teilleiter kurzgeschlossen. Die Teilleiter 1-4 sind so verschränkt, daß der Teilleiter 1 zuerst an oberster Stelle und später an unterster Stelle, der Leiter 2 zuerst cn zweiter Stelle von obe:i, sp'iter an zweiter Stelle vor. unten liegt usw. Hierdurch werden Verluste herabgesetzt.

Bei Ausführung der Wicklung als Bandwicklung müssen die Teilleiter 1-3 den Wechsel anderer Teilleiter von der einen auf die andere Bandseite ermöglichen, während der Teilleiter 4 als durchgehendes Band ausgebildet ist. Dies zeigt im Prinzip Figur 2, die die vier Teilleiter 1 - 4 in Aufsicht auf die Seitenkanten zeigt. Um die Erfindung darstellen zu können, war jedoch eine Verzerrung in der Achse senkrecht zum Leiter notwendig. Man erkennt, daß der Teilleiter 1 (durchgezogen) zuerst oben und später unten verläuft. Der Teilleiter hat einen Überlappungsbereich 7, in dem die beiden getrennt dargestellten Teile des Teilleiters

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aii der Unterkante miteinander verbunden sind. Diese Verbindung ist schraffiert gezeigt, allerdings verzerrt dargestellt. Die Verbindung wird durch die Kante gebildet und nicht - wie dargestellt - durch eine Fläche. In Wirklichkeit liegen die Teile des Teilleiters 1, solange nicht andere Teilleiter durchgeführt sind, im Überlappungsbereich aufeinander. Zwischen den beiden Teilen des Teilleiters 1 wechseln die drei anderen Leiter 2-4 zur anderen Bandseite. Die Breite der Verbindung der beiden Leiterteile, also des Überlappungsbereichs, entspricht der Breite der Bänder.

In gleicher \>eise sind die Teilleiter 2 und 3 (strichpunktiert bzw. gestrichelt) aufgebaut. Durch sie wechseln die Leiter 3 und 4 bzw. nur 4 jeweils zur anderen Bandseite. Die Überlappungsbereiche 7-9 sind etwas gegeneinander versetzt. Der Leiter 4 (gepunktet) ist ein durchgehendes Band. Die Teilleiter 1-3 werden gemäß der Ausführungsform der Figur 3 im Überlappungsbereich so hergestellt, daß zuerst der Teilleiter 10 um eine Kante 11 gefaltet wird (Figur 3a)» danach der abgefaltete Teil 10a erneut um eine um 45° geneigte Kante 12 εο gefaltet v.ird, daß das abge-?alt3te Teil 10a um ca. die Breite b versetzt zum Teil 10 verläuft und daß schließlich durch Rückfalten des Teils iOa um die Kante 13 der gewünschte Teilleiter gewonnen wird. Der Überlappungsbereich ist hier mit 14 bezeichnet.

Gemäß Figur 4 wird aus einem Leiterband der Breite 2b durch Abtrennen der Teile 20 und 21 (Figur 4a) ein Leiter mit zwei um b versetzten Bereichen und dem Überlappungsbereich 22 gebildet. Durch Falten um die Kante 23 wird dann der Leiter (Figur 4b) erzeugt.

Das gleiche Aussehen wie Figur 4b hat der Leiter auch dann, wenn man zwei separate Bandteile im Überlappungsbereich

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übereinander legt und an der Kante 23 leitend verbindet.

In Figur 5a ist für einen aus zwei Teilleitern 30 und 31 gebildeten Leiter die Verteilung des die Schleife durchsetzenden Magnetflusses durch Kreise 33 angedeutet. Der daraus resultierende und wesentliche Verluste verursachende Strom ist durch Pfeile 32 angedeutet.

Legt man die Verschränkung so, daß der Gesamtfluß in den Teilschleifen 34 und 35 gleich groß ist, so kompensieren sich die in den Teilschleifen 34 und 35 erzeugten Ströme und es werden Verluste vermieden. Diese Lehre kann man auch bei der Anordnung mit 4 Leitern gemäß Figur 2 anwenden, muß dort dann die Überlappungsbereiche 7 - 9 in die Umgebung des entsprechenden Punktes der Leiterlänge legen. Dies ist in Figur 2 durch die unsymmetrische Lage der Überlappungsbereiche auf der Leiterlänge angedeutet. Die genaue Stellung des Punktes hängt von dem Streuflußverlauf im gegebenen Magnetkreis ab, der von Fall zu Fall verschieden sein kann. Normalerweise kann man jedoch annehmen, daß der interessierende Streufluß praktisch linear von der Oberfläche der Wicklung zum Magnetjocli hin abnimmt, um dort gleich Null zu werden. Unter dieser Voraussetzung liegt der Verschränkungspunkt bei etwa 30 $ ier Leiterlänge 1, gemessen von dem Wicklungsende aus, das sich im Bereich des starken Streuflusses befindet.

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L e e r s e i t e

Claims

C'/ O ^j -■-+ vj

TELDIX GmbH

Postfach 10 56 08
Grenzhöfer Weg 36
6900 Heidelberg 1

Heidelberg, 22. Oktober 1979 PT-Ka/Ba E-457

Elektrische Wicklung für einen Transformator,

eine Drosselspule oder dgl.

Patentansprüche

Elektrische. Wicklung für einen Transformator, eine Drosselspule oder dgl., insbesondere für hohe Frequenzen, bei der der die Wicklung bildende Leiter in radialer Richtung in η Teilleiter unterteilt ist lind innerhalb der Wicklung eine Verschränkung der Teilleiter derart vorgenommen ist, daß der zuerst am weitesten innen liegende Teilleiter nach der Verschränkung am weitesten außen, der an zweitinnerster Stelle liegende Teilleiter nach der Verschränkung an zweitäußerster Stelle liegt usw., dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Teilleiter als Leiterbänder die Teilleiter 1. bis (n-i). aus zwei sich teilweise überlappenden und im Überlappungsbereich an der Bandseitenkante miteinander leitend verbundenen Teilbändern besteht, daß das n. Leiterband einteilig ist und einen der außen liegenden Teilleiter des

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ORiQiNAL INSPECTED

E-457 / Patentansprüche

Leiters bildet, daß die Leiterbänder 2. bis n. zwischen den sich überlappenden Teilbändern des 1. Teilleiters, der der andern außen liegenden Teilleiter ist, hindurchgeführt sind, daß die Leiterbänder 3· bis n. zwischen den sich überlappenden Teilbändern des 2. Teilleiters hindurchgeführt sind usw. bis schließlich das n. Band durch die sich überlappenden Teilbänder des (n-i). Leiters hindurchgeführt ist.
2. Elektrische Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappungsbereiche der Teilleiter in vVinduiigsrichcung gegeneinander etwas versetzt sind.
3. Elektrische Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlappungsbereich derart gewählt ist, daß die Breite der leitenden Verbindung zwischen den sich überlappenden Teilbändern etwa der Bandbreite entspricht.
4. Elektrische Wicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch fekennzeicfrnet, daß das 1, bis (n-i). Leiterband jeweils durch Verschweißen, Verlöten oder dgl. von zwei separaten Teilbändern an den sich überlappenden Bandseitenkanten hergestellt ist.
5. Elektrische Wicklung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das 1. bis (n-i). Leiterband jeweils durch eine erste Faltung um eine um 45° zur Wicklungsrichtung geneigte Kante, durch eine weitere Faltung des abgefalteten Teils um eine um 45° zur Wicklungsj?ichtung geneigte Kante, derart, daß das abgefaltete Leiterband wieder in Wicklungsrichtung, jedoch um ca. eine Bandbreite versetzt verläuft und durch eine Rückfaltung des versetzt verlaufenden Teils um die Bandseitenkante im Überlappungsbereich hergestellt ist.

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6. Elektrische Wicklung nach Anspruch 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß das 1. bis (n-i). Leiterband jeweils dadurch hergestellt ist, daß 1.) aus einem Band doppelter Breite durch Abtrennen der halben Bandbreite zwei Bereiche entstehen, in denen das Leiterband um die Bandbreite gegeneinander versetzt verläuft, wobei sich diese Bereiche teilweise überlappen und daß 2.) der eine Bandbereit um die Bandseitenkante im Überlappungsbereich um 18O° gefaltet wird.
7. Elektrische Wicklung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschränkungspunkte, insbesondere die Überlappungsbereiche der einzelnen Teilleiter wenigstens in der Nähe des Punktes der Wicklungslänge liegen, bei dem die Flüsse in den Schleifenflächen der so gebildeten Schleifen gleich groß sind.

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