DE3537437A1 - Drosselspule mit mindestens einem im querschnitt kreisfoermigen eisenkern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Drosselspulen mit mindestens ei­ nem im Querschnitt kreisförmigen Eisenkern aus in Achs­ richtung mit unmagnetischen Zwischenräumen übereinander gestapelten, von Lamellen aus Transformatorblech gebilde­ ten Eisenscheiben, wobei die von Lamelle zu Lamelle um gleiche Längen s kürzer ausgeführten Lamellen in achsparal­ lelen Ebenen des Eisenkerns radial zu Segmenten der Eisen­ scheiben geschichtet sind, und wobei die Eisenscheiben eine lediglich fertigungstechnisch bedingte Zentralöff­ nung aufweisen.

Die Eisenkerne derartiger Drosselspulen sollen einerseits rationell und wirtschaftlich herstellbar sein und anderer­ seits im Betrieb möglichst geringe Verluste verursachen.

Eine nicht unbedeutende Maßnahme zur Kleinhaltung der Eisenverluste besteht in der radialen Anordnung der Blech­ lamellen in den den Eisenkern bildenden Eisenscheiben, wie sie in der E-B1-00 39 901 beschrieben sind. Diese Eisen­ scheiben sind aus um eine zentrale Öffnung angeordneten Segmenten aus Lamellen aufgebaut, wobei jedes Segment aus einem ersten Paket von Blechen identischer Länge und ei­ nem zweiten Paket von Blechen, deren Länge regelmäßig von Blech zu Blech kürzer wird, aufgebaut ist. Diese Lamellen­ anordnung mit dem Paket aus Lamellen gleicher Länge er­ möglicht die Ausbildung ausreichend großer zentraler Öff­ nungen zur Aufnahme der Mittel einer sogenannten Zentral­ verspannung. Dabei liegt bei der bekannten Anordnung die Walzrichtung der einzelnen Bleche senkrecht zur Achse der Spule, so daß die magnetische Vorzugsrichtung ebenfalls senkrecht zum Magnetfluß liegt und die Ummagnetisierungs­ verluste nicht den kleinstmöglichen Wert erreichen. Dies wird jedoch offensichtlich in Kauf genommen, weil eine Herstellung von Eisenscheiben aus Blechen, deren Walz­ richtung parallel zur Achse der Spule liegt, sehr viel höhere Stanzkosten verursachen würde.

Durch die DE-OS 31 41 972 sind für Drosselspulen auch schon lochlose Eisenscheiben und durch die DE-OS 31 05 356 Eisenscheiben mit kleinen fertigungstechnisch bedingten zentralen Öffnungen und radialer Blechung bekannt. Diese bekannten Eisenscheiben stellen jedoch hinsichtlich einer wirtschaftlichen Fertigung und besonders hinsichtlich ei­ nes guten Füllfaktors noch nicht das Optimum dar. Vor allem der Füllfaktor hat großen Einfluß auf den erforderlichen Kerndurchmesser, weil bei vorgegebener Magnetisierungs­ dichte der Kerndurchmesser um so größer sein muß, je klei­ ner der Füllfaktor ist. Da mit wachsendem Kerndurchmesser aber auch der mittlere Windungsdurchmesser der Wicklung wächst, wirkt sich ein ungünstiger Füllfaktor auch ver­ größernd auf die Masse der Wicklungswerkstoffe und die Ge­ samtabmessungen der Drosselspule aus. Größere Windungs­ durchmesser bedeuten darüber hinaus größere Leiterlängen und damit auch größere Verluste.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine Drosselspule der eingangs genannten Art Eisenscheiben aus radial angeordneten Lamellen zu schaffen, die einerseits wirtschaftlich herstellbar sind, die andererseits eine Minimierung der im Betrieb auftretenden Ummagnetisierungs­ verluste gewährleisten und die außerdem eine weitgehende Minimierung des Kerndurchmessers ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei Drosselspulen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in Umfangs­ richtung jeweils z mögliche Lamellenpositionen zwischen der jeweils kürzesten und der längsten Lamelle einander benachbarter Segmente unbesetzt sind,
daß die Zentralöffnung einen Durchmesser von 2s hat,
daß bei m Lamellen je Segment der Außendurchmesser der Eisenscheiben 2(m + z + 1)s groß ist,
daß die kürzeste Lamelle (z + 1)s und die längste Lamelle (m + z)s lang ist und
daß sich, ausgehend von diesen beiden Lamellen, je zwei zur Breite (m + 2z + 1)s eines Transformatorblechbandes er­ gänzen.

Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist die Walzrichtung des die Lamellen bildenden Transformator­ bleches parallel zur Achsrichtung der Eisenkerne und stellt die Länge der kürzesten Lamelle die fertigungs­ technisch kleinstmögliche Länge für eine Lamelle dar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen bestehen darin, daß jede Eisenscheibe für sich durch eine auf ihrem Umfang liegende Bandage zusammengehalten und mit Gießharz imprägniert ist, so daß insbesondere die von den Lamel­ len eingeschlossenen Zwickel mit Gießharz gefüllt sind.

Sehr günstige Verhältnisse ergeben sich für erfindungs­ gemäß ausgeführte Eisenscheiben für Drosselspulen, wenn bei einer Stärke der Lamellen von 0,3 mm je Segment min­ destens zwanzig Lamellen vorgesehen sind, und wenn die Anzahl der Segmente je Eisenscheibe kleiner als 200 ist.

Die erfindungsgemäße Ausführung der Eisenscheiben ist sehr vorteilhaft, weil durch das Freilassen von einer oder mehreren möglichen Lamellenpositionen die Stufung s der Lamellen feiner wird und weil dadurch die Anzahl der für eine Eisenscheibe erforderlichen Segmente verringert wird und weil hierdurch eine prozentual höhere Belegung des Eisenscheibenquerschnittes mit Eisen erreicht wird.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand ei­ ner Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch eine drei­ schenklige Drosselspule und

Fig. 2 und 3 je einen Ausschnitt aus der Draufsicht auf eine Eisenscheibe aus Segmenten mit je zwanzig bzw. je dreißig Lamellen, wobei die Durchmesser annähernd in natürlicher Größe, die Blechdicke dagegen in sehr stark vergrößertem Maßstab dargestellt ist.

Einander entsprechende Bauteile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wicklungen 7 einer dreiphasigen Drosselspule umfassen je­ weils einen Kernschenkel aus in Achsrichtung übereinander gestapelten Eisenscheiben 8. Zwischen jeweils aufeinander­ folgenden Eisenscheiben 8 ist je eine Zwischenlage 9 aus unmagnetischem Werkstoff mit sehr hohem Elastizitätsmodul angeordnet, so daß jeder Kernschenkel für sich eine feste starre Säule darstellt. Die einzelnen Eisenscheiben 8 wei­ sen ebenso wie die Zwischenlagen 9 eine achsparallele zentrale Öffnung 11 auf.

Unter Zwischenschaltung von weiteren Zwischenlagen 9 lie­ gen auf den Stirnflächen der von den Eisenscheiben 8 ge­ bildeten Kernschenkel Joche 10 auf, die vorzugsweise als gerade Balken gestaltet sind und aus Transformatorblech­ lamellen zusammengesetzt sind. Die Kernschenkel aus den Eisenscheiben 8, den Zwischenlagen 9 sowie den Wicklungen 7 sind in Achsrichtung auf nicht näher dargestellte Art und Weise zwischen den Jochen 10 fest eingespannt.

Die aus Segmenten aus je zwanzig Lamellen 1 bis n zusam­ mengesetzten Eisenscheiben 8 gemäß Fig. 2 umschließen eine zentrale Öffnung 11, deren Durchmesser gleich der doppelten Stufung s der Lamellen 1 bis n ist. Neben der kürzesten Lamelle n ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine theoretisch mit einer weiteren Lamelle belegbare Lamellenposition frei gelassen. Die Anzahl 1 dieser freigelassenen Lamellenpositionen ist mit z bezeichnet. Entsprechend ist die Länge der kürzesten Lamelle (z + 1)s.

Nach dem Schneiden und Zusammenlegen der Lamellen 1 bis n jeweils in Segmenten werden diese in der erforderlichen Anzahl zu einer Eisenscheibe 8 zusammengefügt, indem eine die Eisenscheibe 8 auf ihrem gesamten Umfang umfassende Bandage 12 fest angezogen wird. Im Anschluß hieran wird jede der Eisenscheiben 8 mit einem Gießharz imprägniert, das infolge der Kapillarwirkung zwischen den einzelnen Lamellen 1 bis n in die von diesen gebildete Spalten ein­ dringt, so daß nach dem Erhärten des Kunstharzes jede der Eisenscheiben 8 ein gut handhabbares Bauteil dar­ stellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind zwei theoretisch durch Lamellen belegbare Lamellenpositionen neben der Lamelle n nicht belegt, so daß bei gleichen Durchmesserverhältnissen wie bei der Anordnung gemäß Fig. 2 eine feinere Stufung s für die Länge der ein­ zelnen Lamellen möglich ist, deren Anzahl dadurch ent­ sprechend ansteigt. Darüber hinaus wird durch die fei­ nere Stufung auch die absolute Größe der zentralen Öff­ nung 11 kleiner.

Da im Hinblick auf die Handhabbarkeit der einzelnen La­ mellen beim Abschneiden und beim Zusammensetzen der ein­ zelnen Segmente zu Eisenscheiben 8 eine Mindestlänge für die kürzeste Lamelle n erforderlich ist, wird durch das Freilassen von z theoretisch mit Lamellen belegbaren Lamellenpositionen innerhalb der einzelnen Segmente eine entsprechend feinere Stufung und damit eine größere An­ zahl von Lamellen je Segment möglich. Weil andererseits der innerhalb eines einzelnen Segments nicht mit Eisen belegte Querschnittsanteil nahezu unabhängig von der Feinheit der Lamellenstufung s ist, wird die Belegung des Querschnitts der Eisenscheibe umso besser, je klei­ ner die Anzahl der Segmente ist, solange dieser Effekt nicht durch das Freilassen von Randpositionen von Lamel­ len aufgehoben wird.

Claims (7)

1. Drosselspule mit mindestens einem im Querschnitt kreisförmigen Eisenkern aus in Achsrichtung mit un­ magnetischen Zwischenräumen übereinandergestapelten, von Lamellen (1 bis n) aus Transformatorblech gebilde­ ten Eisenscheiben (8),

• - wobei die von Lamelle zu Lamelle um gleiche Längen s kürzer ausgeführten Lamellen (1 bis n) in achsparalle­ len Ebenen des Eisenkernes radial zu Segmenten der Eisenscheiben (8) geschichtet sind und
• - wobei die Eisenscheiben (8) eine lediglich fertigungs­ technisch bedingte eisenfreie Zentralöffnung (11) auf­ weisen,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß in Umfangsrichtung jeweils z mögliche Lamellen­ positionen zwischen der kürzesten (n) und der läng­ sten (1) Lamelle einander benachbarter Segmente un­ besetzt sind,
• - daß die Zentralöffnung einen Durchmesser von 2s hat,
• - daß bei m Lamellen je Segment der Außendurchmesser der Eisenscheiben 2(m + z + 1)s groß ist,
• - daß die kürzeste Lamelle (z + 1)s und die längste Lamel­ le (m + z)s lang ist und
• - daß sich, ausgehend von diesen beiden Lamellen, je zwei zur Breite (m + 2z + 1)s eines Transformatorblech­ bandes ergänzen.

2. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Walzrichtung des die Lamellen (1 bis n) bildenden Transformatorbleches pa­ rallel zur Achsrichtung der Eisenkerne ist.

3. Drosselspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (z + 1)s der kürzesten Lamelle (n) die fertigungstechnisch kleinst­ mögliche Länge für eine Lamelle darstellt.

4. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Eisenscheibe (8) für sich durch eine auf ihrem Umfang liegende Bandage (12) zusammengehalten und mit Gießharz imprägniert ist, so daß insbesondere die von den Lamellen (1 bis n) eingeschlossenen Zwickel mit Gießharz gefüllt sind.

5. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Stärke der einzelnen Lamellen (1 bis n) von 0,3 mm je Segment mindestens zwanzig Lamellen (1 bis n) vorgesehen sind.

6. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Segmente je Eisenscheibe kleiner als 200 ist.