DE3043299C2 - Wicklungsanordnung für elektrische Spulen - Google Patents
Wicklungsanordnung für elektrische SpulenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Wicklungsanordnung für elektrische Spulen, die jeweils in Scheibenspulen
angeordnete Wicklungen aufweisen, welche spiralenförmig, parallel zueinander und in radialer Richtung
abwechselnd aufeinanderfolgend gewickelt sind, wobei die Wicklungen unterschiedlicher Scheibenspulen auch
unterschiedlichen Leitern (a, b, c) zugeordnet sind und jeweils zwei übereinander angeordnete Scheibenspulen
zu einer Doppelscheibenspule zusammengefaßt sind, so daß bei der Stoßspannungsverteilung Reihenkapazitäten
innerhalb der Scheibenspulen und Parallelkapazitäten zwischen den Scheiben- bzw. Doppelscheibenspulen
wirksam werden.
Derartige Wicklungsanordnungen für Scheibenspulen wurden bereits durch die DE-OS 16 38 596 offenbart,
bei der vier Leiter auf einem Spulenkörper untergebracht sind. Um durch Stoßspannungen auftretende
Potentialunterschiede innerhalb jeder der Scheibenspulen zu kompensieren, werden Dämpfungswiderstände
innerhalb bzw. außerhalb der Scheibenspulen zwischen einzelne Leiter der Wicklungen geschaltet. Diese
Widerstände nehmen erheblichen Platz in Anspruch, so daß der Füllfaktor der entsprechenden Spulen negativ
beeinflußt wird. Weiterhin werden die Spulen durch das Wickeln von vier getrennten Leitern auf einem
Spulenkörper verhältnismäßig teuer.
Außerdem können dadurch, daß vier Leiter auf jedem Spulenkörper gewickelt werden nur verhältnismäßig
wenige Windungen eines jeden Leiter·- auf dem Spulenkörper untergebracht werden, so daß man um
eins bestimmte Anzahl von Windungen für eine bestimmte Spule zu erreichen, viele der Scheibenspulen
zusammenschalten muß.
Durch die DE-PS 9 75 856 sind Doppelscheibenspulen bekanntgeworden, bei denen jede Scheibenspule zwei
Leiter aufweist, die derart zusammengeschaltet sind, daß nur der Anschluß eines Leiters ermöglicht wird
(siehe Tig. 1). Soll wie bei der DE-OS 16 38 596 der
Anschluß von drei Leitern ermöglicht werden, so müßten sechs Leiter auf einer Scheibenspule gewickelt
werden, wodurch nur wenige Windungen von jedem Leiter auf einer Scheibenspule untergebracht werden
könnte. Weiterhin werden sehr viele Verbindungsleiter zwischen den einzelnen Scheibenspulen benötigt.
wodurch die Herstellung solcher Spulen sehr teuer wird (siehe F i g. 2).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aus Doppelscheibenspulen zusammengesetzte elektrische
> Spjle zu schaffen, die bei einfacher und kostengünstiger
Herstellung zur Vermeidung von Potentialdifferenz innerhalb der Scheibenspule große Reihenkapazitäten,
dagegen aber zwischen den Scheibenspulen kleine Parallelkapazitäten aufweisen.
κι Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die einfache und kostengünstige Herstellung wird dadurch gewährleistet, daß obwohl der Anschluß von
drei Leitern vorgesehen ist, nur zwei Leiter auf jede Scheibenspule aufgebracht werden, die durch eine
besonders günstige Schaltung der Scheibenspulen untereinander nur wenige Verbindungsstellen benötigen.
Die großen Reihenkapazitäten werden bei dem Gegenstand der Erfindung dadurch erreicht, daß in
jeder Scheibenspule die Windungen eines Leiters nur durch die Windungen des zweiten Leiters voneinander
getrennt sind. Da die Leiter verhältnismäßig kleine Querschnitte aufweisen, sind die Zwischenräume zwischen
den Windungen eines Leiters verhältnismäßig klein, wodurch große Kapazitäten erreicht werden
können. Dagegen werden die kleinen Kapazitäten zwischen den Scheiben- bzw. Doppelscheibenspulen
durch die verhältnismäßig großen Abstände der Spulen zueinander erreicht.
Zweckmäßige Verknüpfungen der Leiter der Scheibenspulen
untereinander werden durch die Kennzeichnungsmerkmale der Ansprüche 2 bis 6 erreicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 eine teilweise im Schnitt wiedergegebene Wicklungsanordnung für elektrische Spulen nach der
DE-PS 9 75 856,
Fig. 2 eine entsprechend nach Fig. 1 angewandte Wicklungsanordnung für drei Anschlußleiter,
Fig. 3 und 4 teilweise im Schnitt dargestellte Ansichten der Wicklungsanordnung für elektrische
Spulen von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Fig.3 zeigt einen Teil der Spule 101ß, die auf den
Spulenhalter 102 aufgesetzt isi. Die Spule 101ß besteht
aus einzelnen Scheibenspulen IA, \B,\C,\D,2A 3D,
auf die jeweils zwei Leiter, z. B. bei der Scheibenspule \A die Leiter a, b, bei der Scheibenspule 1B die Leiter a,
cusw. parallel gewickelt sind.
Auf die Scheibenspule \A sind die Leiter a und b von
der Innenseite der Scheibenspule zu ihrer Außenseite gewickelt. Die äußere Windung a 9 des Leiters a der
Scheibenspule \A ist einstückig mit der äußeren Windung a 10 des Leiters a der Scheibenspule \B
verbunden, wobei der Übergang 11a Verwendung findet. Über den Übergang 12a ist die äußere Windung
Z>9des Leiters £>
der Scheibenspule \A mit der äußeren Windung b 10 des Leiters b der Scheibenspule IC
einstückig verbunden. An der Außenseite der Scheiben-
bo spule Iß wird auf der Innenseite der Windung a 10 ein
neuer Lsiter c (Windung el) eingeführt. An der
Außenseite der Scheibenspule IC wird ein neuer Leiter
c^Windung c 19) auf der Außenseite der Windung b 10 eingefügt. Die Windungen der Scheibenspulen IS und
lCwerden dadurch hergestellt, daß die beiden Leiter a, c und b, c jeweils von außen nach innen parallel
zueinander gewickelt werden. An den Innenseiten der Scheibenspulen Iß und lCwerden diese beiden Leiter
über die inneren Übergänge 13a und 14a mit den beiden Leitern der Scheibenspulen ID und 2D einstückig
verbunden. Die Wicklungen der beiden Scheibenspulen ID und 2 A werden dadurch hergestellt, daß die beiden
Leiter a, c und b, c jeweils von der Innenseite zur Außenseite der Scheibenspulen parallel zueinander
gewickelt werden. Die an der Außenseite der Scheibenspule ID befindliche Windung cl8 wird mit der
Windung c 19 an der Außenseite der Scheibenspule IC
an der mit X gekennzeichneten Stelle mittels einer Brücke elektrisch verbunden. Die der Außenseite der
Scheibenspule XD zugeordnete äußere Windung a 27 des Leiters a ist über einen äußeren Übergang 15a mit
der Windung a 28 des Leiters a an der Außenseite der Scheibenspule 2ß einstückig verbunden. Die zur
Scheibenspule 2A gehörende Windung 6 27 ist über einen äußeren Übergang 16a mit der äußeren Windung
£>28 der Scheibenspule IB einstückig verbunden,
wohingegen die zur Scheibenspule 2A gehörende Windung c36 mit der zur Scheibenspule 2C gehörende
Windung c37 über den äußeren Übergang 17a einstückig verbunden ist. Die Übergänge 16a und 17a,
die von der Scheibenspule 2A aus zu den Scheibenspulen 2ß und 2C führen, sind den Übergängen von der
Scheibenspule \A zu den Scheibenspulen Iß und IC
ähnlich, bei denen die äußeren Übergänge 11a und 12a
Anwendung finden. An der Außenseite der Scheibenspule 2C ist außerhalb der Windung c37 ein neuer
Leiter a (Wicklung a 46) hinzugefügt.
Die Windungen der beiden Scheibenspulen 2ßund 2C jo
werden dadurch hergestellt, daß die Leiter a, b und a, c
jeweils von außen nach innen parallel zueinander gewickelt werden. Der übrige Teil der Spule 101B wird
dadurch hergestellt, daß die Leiter in der zuvor beschriebenen Weise weiter auf die Scheibenspulen
gewickelt werden.
Durch den obenerwähnten Aufbau erhält man eine Spule 101 ß, bei der die drei Leiter a, b. c parallel
zueinander gewickelt sind. Nach F i g. 3 ist für die Windungen der drei Leiter in der Spule 101B die
nachstehend angeführte Reihenfolge gegeben: a I bis a 72, b 1 bis b 72 sowie c 1 bis c 72.
Um eine Scheibenspule für die mit F i g. 3 dargestellte Spule 101B herstellen zu können, werden nur zwei
elektrische Leiter parallel zueinander gewickelt. Für die Herstellung einer Spule mit zwölf Scheibenspulen sind
nur drei Brücken an den Stellen X erforderlich.
Die Spulen 101B nach der Fig.3 und die bereits
bekannte Spule 101Λ nach F i g. 2 besitzen die gleiche Anzahl von Scheibenspulen, Leitern und Windungen.
Vergleicht man die Spule !01B mit der verschachtelten
Spule 101Λ, so stellt man fest, daß für die Spule 101 ß
erheblich weniger Brücken erforderlich sind als für die verschachtelte Spule 1OM und daß die Anzahl der
zueinander parallel gewickelten Leiter pro Scheibenspule auf ein Drittel gegenüber der Spule 101/4
verringert worden ist Dem entsprechend kann die Spule ΙΟΙθ gegenüber der Spule 1OM leichter und
schneller hergestellt werden.
Die Reihenkapazität der Spule 101B kann durch die ί>ο
Berechnung der statischen elektrischen Energie, welche zwischen den Leitern der Spule gespeichert wird,
bestimmt werden, wobei die statische elektrische Energie E je Scheibenspule im allgemeinen mit der
Gleichung (1) bestimmt werden kann. *>5
wobei
E für die statische elektrische Energie,
C für die äquivalente Kapazität je Scheibenspule,
V für die Spannung je Scheibenspule (V = ne),
C, für die Kapazität zwischen den elektrischen
Leitern,
V, für die Spannung zwischen den elektrischen Leitern
V, für die Spannung zwischen den elektrischen Leitern
und
e für den Spannungsabfall je Windung stehen.
e für den Spannungsabfall je Windung stehen.
Jeder der drei Leiter a, b und c ist in acht der zwölf Scheibenspulen M bis 3D vorhanden. So ergibt sich die
durchschnittliche Anzahl von Windungen η für die Spule 101 ß aus der Gleichung:
π
wobei
wobei
8/i2 m
j m
π für die durchschnittliche Windungsanzahl für die
Spule 101 und
m für die Windungsanzahl pro Leiter und pro Scheibenspule steht.
m für die Windungsanzahl pro Leiter und pro Scheibenspule steht.
Die Summe der in Formel (1) angegebenen Spannungen V1 kann mit Hilfe folgender Überlegungen
ermittelt werden:
In den Scheibenspulen Iß, IC, 2Cund 3ß sind m Stellen
gegeben, an denen V1 = me ist, und die Anzahl der
Stellen, an denen V, = (m + 1) e ist, beträgt (m — 1). In
den Scheibenspulen ID, 2/4, 34 und 3D gibt es /η-Stellen, an denen V, = meist und (m — 1)Stellen, bei
denen V, = (m— l)e ist. In den Scheibenspulen M, 2ß, 2D und 3Cgibt es (m — 1) Stellen, bei den V, = e ist. So
kann die gesamte statische elektrische Energie E, für die zwölf Scheibenspulen M bis 3D mit der nachstehend
gegebenen Gleichung berechnet werden:
- C,(mefm+ |c,{(m+l)f)!(m-
+ 4 Ty C,(me)2m+ y C,{(m l)e)2(m-l)1
+ 4TyCy(TW-
+ 4 Ty C,(me)2m+ y C,{(m l)e)2(m-l)1
+ 4TyCy(TW-
AC,(mef{m-\)
(2)
Die statische elektrische Energie £je Scheibenspule kann somit anhand der nachstehend angeführten uieichung
bestimmt werden:
E = ^- E1 = j C,(me)2Qm-I)
(3)
Die äquivalente Kapazität je Scheibenspule C kann unter Verwendung von Gleichung (1) und Gleichung
(3) anhand der nachstehend angeführten Gleichung berechnet werden:
(D
= y(3n-l)C,
(4)
Nachstehend soll die Reihenkapazität für die verschachtelte Spule 1OM (siehe Fig. 2) mit drei
zueinander parallelen elektrischen Leitern berechnet werden. In jedem Abschnitt macht die Anzahl der
Stellen, an denen V1 = ne ist, V2 π aus, wohingegen für
die Stellen, an denen V, = (n — l)e ist, die Anzahl η
V2 — 1 ausmacht. Im Falle der Spule 1014 ist π also
gleich 6. Aus diesem Grunde kann die statische elektrische Energie E je Abschnitt auch mit der
nachstehend angeführten Gleichung berechnet werden:
)2 4 + 4
E = -i- C,(ne)2 γ « + y
05 -τ- C,(ne)'(3n-2)
(H
(5)
15
Die äquivalente Kapazität C je Scheibenspule kann somit unter Verwendung der Gleichung (1) und (5) anhand
der nachstehend angeführten Gleichung bestimmt werden:
C= (3/1-2) C,
(6)
Beim Vergleich der Gleichung (4) und (6) erkennt man,-daß die Reihenkapazität der erfindungsgemäßen
Spule lOlfl l'/2mal größer als die Reihenkapazität der
25
bereits bekannten verschachtelten Spule 1014 ist, obwohl beide Spulen die gleiche Anzahl an Scheibenspulen,
Windungen und Leitern aufweisen.
In der mit F i g. 3 wiedergegebenen Spule erfolgen die Uberkreuzungen der Leiter zwischen den äußeren
Enden zweier Scheibenspulen. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht nur auf dieses Merkmal,
sondern die in F i g. 4 gezeigte erfindungsgemäße Spule 101C offenbart eine Spule ähnlich der nach F i g. 3, bei
der jeweils die Überkreuzungen zwischen den inneren Enden zweier Scheibenspulen durchgeführt werden, und
nicht zwischen den äußeren Enden. Bei der Spule 101C
wird die gleiche Wirkung erzielt, wie dies bei der Spule 101B nach F i g. 3 der Fall ist. Auch die Spule 101C kann
leicht und schnell hergestellt werden, besitzt eine große Reihenkapazität und ein hervorragendes Verhalten
gegenüber Stoßspannungen.
Was die Ausführungsbeispiele der Erfindung betrifft, so sind in F i g. 3 und 4 die Scheibenspulen XA bis 3D so
dargestellt, als hätten sie eine ganz bestimmte Reihenfolge. Es kann aber bspw. die Anordnung der
einzelnen Scheibenspulen paarweise vertauscht werden, so kann die Scheibenspule Iß mit der Scheibenspule IC
vertauscht werden und die Scheibenspule ID mit der Scheibenspule 2A in ähnlicher Weise ist dann auch ein
Vertauschen anderer Scheibenspulen möglich.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Wicklungsanordnung für elektrische Spulen, die
jeweils in Scheibenspulen angeordnete Wicklungen aufweisen, welche spiralförmig, parallel zueinander und in radialer Richtung abwechselnd aufeinanderfolgend gewickelt sind, wobei die Wicklungen
unterschiedlicher Scheibenspulen auch unterschiedlichen Leitern (a, b, c) zugeordnet sind und jeweils
zwei übereinander angeordnete Scheibenspulen zu einer Doppelscheibenspule zusammengefaßt sind, so
daß bei der Stoßspannungsverteilung Reihenkapazitäten innerhalb der Scheibenspule und Parallelkapazitäten zwischen den Scheiben- bzw. Doppelscheibenspulen wirksam werden, dadurch gekenn-
zeichnet,
— daß die erste Scheibenspule (\A)den Leitern (a,
b), die zweite Scheibenspule (lßjden Lettern (a,
c/und die dritte Scheibenspule(iC)den Leitern
(b, cj zugeordnet sind,
— daß jeweils die beiden Leiter am inneren Ende der Scheibenspule (B, Iß, 2B, 3B) mit den
entsprechenden Leitern an den inneren Enden der übernächsten Scheibenspulen (D; ID, 2D,
3Z?jverbunden sind,
— daß jeweils die beiden Leiter an den inneren Enden der Scheibenspulen (C; IC, 2C) mit den
entsprechenden Leitern an den inneren Enden der übernächsten Scheibenspulen (A; 2A, 3A) jo
verbunden sind, während die beiden Leiter am inneren Ende der Scheibenspule (3C) als
Ausgänge der elektrischen Spulen (101B, iOiC)
dienen,
— daß jeweils ein Leiter am äußeren Ende der Scheibenspulen (D; ID, 2D, 3D; mit dem
entsprechenden Leiter an den äußeren Enden der vorhergehenden Scheibenspulen (C; 1C, 2C,
3C; verbunden ist, während der jeweilige zweite
Leiter am äußeren Ende der Scheibenspulen (D; -to ID, 2D; mit dem entsprechenden äußeren
Leiter der übernächsten Scheibenspulen (B; 2ß, 3ß; verbunden ist und der zweite Leiter am
äußeren Ende der Scheibenspule (3D; als Ausgang der elektrischen Spulen (101 B, iOiC)
dient, und
— daß jeweils einer der beiden Leiter am äußeren Ende der Scheibenspulen (A; \A, 2A, 3A) mit
einem der jeweils zweiten Leiter an den äußeren Enden der nachfolgenden Scheibenspulen (B; Iß, 2ß, 3B) verbunden ist, während
der jeweilige zweite Leiter an den äußeren Enden der Scheibenspulen (A; IA, 2A, 3A) mit
den zweiten Leitern an den äußeren Enden der übernächsten Scheibenspulen (C; IC, 2C, 3Q
verbunden ist.
2. Wicklungsanordnung für elektrische Spulen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
— daß die Verbindungen der Leiter an den inneren Enden der Scheibenspulen (B) mit den Leitern
an den inneren Enden der übernächsten Scheibenspulen (D), und die Verbindungen der
Leiter an den inneren Enden der Scheibenspulen (C) mit den Leitern an den inneren Enden
der übernächsten Scheibenspulen (A) jeweils über innere Verbindungsstellen hergestellt sind,
60
— daß die Verbindungen zwischen den jeweiligen ersten Leitern an den äußeren Enden der
Scheibenspulen (D) mit den entsprechenden ersten Lettern an den äußeren Enden der
vorhergehenden Scheibenspulen (C), und die Verbindungen zwischen den zweiten Lsitern an
den äußeren Enden der Scheibenspulen (D) mit den ersten Leitern an den äußeren Enden der
übernächsten Scheibenspulen (B) jeweils über äußere Verbindungsstellen erfolgt sind, und
— daß die Verbindungen der ersten Leiter an den äußeren Enden der Scheibenspulen (A) mit den
ersten Leitern an den äußeren Enden der nachfolgenden Scheiben (B), sowie die Verbindungen der zweiten Leiter an den äußeren
Enden der Scheibenspulen (A) mit den zweiten Leitern an den äußeren Enden der übernächsten
Scheibenspulen (C) über äußere Verbindungsstellen erfolgt sind.
3. Wicklungsanordnung für elektrische Spulen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungen der beiden Leiter an den inneren Enden der Scheibenspulen (B)
mit den beiden Leitern an den inneren Enden der übernächsten Scheibenspulen (D), sowie die Verbindungen der beiden Leiter an den inneren Enden der
Scheibenspulen (C) mit den beiden Leitern an den inneren Enden der übernächsten Scheibenspulen (A)
ohne Kreuzung der verbindenden Leiter erfolgt sind.
4. Wicklungsanordnung für elektrische Spulen nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungen der beiden Leiter an den inneren Enden der Scheibenspulen (B)
mit den beiden Leitern an den inneren Enden der übernächsten Scheibenspulen (D), sowie die Verbindungen der beiden Leiter an den inneren Enden der
Scheibenspulen (C) mit den beiden Leitern an den inneren Enden der übernächsten Scheibenspulen (A)
mit Überkreuzung der verbindenden Leitern erfolgt sind.
5. Wicklungsanordnung für elektrische Spulen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet,
— daß die in radialer Richtung inneren Leiter an
den äußeren Enden der Scheibenspulen (D) mit den in radialer Richtung äußeren Leitern an den
äußeren Enden der vorhergehenden Scheibenspulen (C) verbunden sind,
— daß die in radialer Richtung äußeren Leiter an
den äußeren Enden der Scheibenspulen (D) mit den in radialer Richtung inneren Leitern an den
äußeren Enden der übernächsten Scheibenspulen (B) verbunden sind, und
— daß die in radialer Richtung inneren Leiter an den äußeren Enden der Scheibenspulen (A) mit
den in radialer Richtung äußeren Leitern an den äußeren Enden der nachfolgenden Scheibenspulen
(B), und die in radialer Richtung äußeren Leiter an den äußeren Enden der Scheibenspule
(A) mn den in radialer Richtung inneren Leitern an den äußeren Enden der übernächsten
Scheibenspulen (C) verbunden sind.
6. Wicklungsanordnung für elektrische Spulen nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch
gekennzeichnet,
daß die in radialer Richtung inneren Leiter an den äußeren Enden der Scheibenspulen (D) mit
den in radialer Richtung inneren Leitern an den äußeren Enden der vorhergehenden Scheibenspulen
(C), und die in radialer Richtung äußeren Leiter an den äußeren Enden der Scheibenspulen
(D) mit den in radialer Richtung äußeren Leitern an den äußeren Enden der übernächsten
Scheibenspulen (B) verbunden sind, und
daß die in radialer Richtung inneren Leiter an den äußeren Enden der Scheibenspulen (A) mit den in radialer Richtung inneren Leiter an den äußeren Enden der nachfolgenden Scheibenspulen (B), sowie die in radialer Richtung äußeren Leiter an den äußeren Enden der Scheibenspulen (A) mit den in radialer Richtung äußeren Leitern an den äußeren Enden der übernächsten Scheibenspulen (C) verbunden sind.
daß die in radialer Richtung inneren Leiter an den äußeren Enden der Scheibenspulen (A) mit den in radialer Richtung inneren Leiter an den äußeren Enden der nachfolgenden Scheibenspulen (B), sowie die in radialer Richtung äußeren Leiter an den äußeren Enden der Scheibenspulen (A) mit den in radialer Richtung äußeren Leitern an den äußeren Enden der übernächsten Scheibenspulen (C) verbunden sind.
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE3043299A Expired DE3043299C2 (de) | 1979-11-19 | 1980-11-17 | Wicklungsanordnung für elektrische Spulen |
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US9974577B1 (en) | 2015-05-21 | 2018-05-22 | Nuvasive, Inc. | Methods and instruments for performing leveraged reduction during single position spine surgery |
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- 1979-11-19 JP JP14883779A patent/JPS5671913A/ja active Pending
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1980
- 1980-11-17 DE DE3043299A patent/DE3043299C2/de not_active Expired
- 1980-11-18 US US06/207,998 patent/US4316169A/en not_active Expired - Lifetime
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BR8007516A (pt) | 1981-06-02 |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Owner name: KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA, KAWASAKI, KANAGAWA, JP |
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