DE3537437C2

DE3537437C2 -

Info

Publication number: DE3537437C2
Application number: DE19853537437
Authority: DE
Inventors: Donald Dr.-Ing. 7024 Filderstadt De Brandes
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-10-21
Filing date: 1985-10-21
Publication date: 1989-05-24
Also published as: BR8605128A; DE3537437A1

Description

Die Erfindung betrifft Drosselspulen mit mindestens einem im Querschnitt kreisförmigen Eisenkern aus in Achsrichtung mit unmagnetischen Zwischenräumen übereinander gestapelten Eisenscheiben, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie sie durch die FR-PS 11 31 038 bekannt sind.

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

Eine nicht unbedeutende Maßnahme zur Kleinhaltung der Eisenverluste besteht in der radialen Anordnung der Blechlamellen in den den Eisenkern bildenden Eisenscheiben, wie sie in der P-PS-0 00 39 901 beschrieben sind. Diese Eisenscheiben sind aus um eine zentrale Öffnung angeordneten Sektoren aus Lamellen aufgebaut, wobei jeder Sektor aus einem ersten Paket von Blechen identischer Länge und einem zweiten Paket von Blechen, deren Länge regelmäßig von Blech zu Blech kürzer wird, aufgebaut ist. Diese Lamellenanordnung mit dem Paket aus Lamellen gleicher Länge ermöglicht die Ausbildung ausreichend großer zentraler Öffnungen zur Aufnahme der Mittel einer sogenannten Zentralverspannung. 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 Ummagnetisierungsverluste nicht den kleinstmöglichen Wert erreichen. Dies wird jedoch offensichtlich in Kauf genommen, weil eine Herstellung von Eisenscheiben aus Blechen, deren Walzrichtung parallel zur Achse der Spule liegt, sehr viel höhere Stanzkosten verursachen würde.

Durch die FR-PS 11 31 038 ist darüber hinaus für die Eisenscheiben eines Drosselkernes auch schon eine Anordnung bekannt, bei der der Durchmesser der Zentralöffnung gleich der doppelten Längenstufung der Lamellen ist und bei der sich, ausgehend von der zweitlängsten und der kürzesten Lamelle, je zwei Lamellen zur Länge der längsten Lamelle ergänzen. Auch diese Anordnung erfordert jedoch einen erheblichen Aufwand bei der Stanzarbeit, weil die Länge der in radialer Richtung kürzesten Lamelle gleich der Längendifferenz zweier benachbarter Lamellen ist. Derart kleine Lamellen lassen sich nur mit erhöhtem Aufwand verzugsfrei herstellen und handhaben.

Die US-PS 24 68 786 zeigt für Drosselkerne eine Anordnung mit aus radial angeordneten Blechlamellen aufgebauten Eisenscheiben, in denen in Umfangsrichtung jeweils einige mögliche Lamellenpositionen unbesetzt sind. Bei dieser Anordnung sind die Eisenscheiben aus einzelnen Sektoren aus jeweils mehreren Stapeln von jeweils mehreren gleich langen Lamellen zusammengesetzt. Dies hat eine grobe Stufung der Lamellenlänge zur Folge, so daß zwar zum Vorteil der Fertigung nur wenige Lamellenlängen benötigt werden, daß aber andererseits ein verhältnismäßig großer Querschnittsteil der Eisenscheiben infolge großer Zwickel eisenfrei bleibt. Demzufolge hat diese Anordnung einen verhältnismäßig geringen Füllfaktor.

Durch die DE-OS 31 41 972 sind für Drosselspulen auch schon lochlose Eisenscheiben und durch die DE-OS 31 05 356 Eisenscheiben mit fertigungstechnisch bedingten, kleinen, zentralen Öffnungen und radialer Blechung bekannt. Diese bekannten Eisenscheiben stellen jedoch hinsichtlich einer wirtschaftlichen Fertigung und besonders hinsichtlich eines guten Füllfaktors noch nicht das Optimum dar. Vor allem der Füllfaktor hat großen Einfluß auf den erforderlichen Kerndurchmesser, weil bei vorgegebener Magnetflußdichte der Kerndurchmesser um so größer sein muß, je kleiner der Füllfaktor ist. Da mit wachsendem Kerndurchmesser aber auch der mittlere Windungsdurchmesser der Wicklung wächst, wirkt sich ein ungünstiger Füllfaktor auch vergrößernd auf die Masse der Wicklungswerkstoffe und die Ge samtabmessungen der Drosselspule aus. Größere Windungsdurchmesser 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 Ummagnetisierungsverluste gewährleisten, und die außerdem eine weitgehende Minimierung des Kerndurchmessers ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei Drosselspulen der eingangs genannten Art mit Eisenscheiben gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Eisenscheiben ist jede Eisenscheibe für sich durch eine auf ihrem Umfang liegende Bandage zusammengehalten und mit Gießharz imprägniert, so daß insbesondere die von den Lamellen eingeschlossenen Zwickel mit Gießharz gefüllt sind.

Sehr günstige Verhältnisse ergeben sich für derartige Eisenscheiben, wenn bei einer Stärke der Lamellen von 0,3 mm je Sektor mindestens zwanzig Lamellen vorgesehen sind, und wenn die Anzahl der Sektoren 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, weil dadurch die Anzahl der für eine Eisenscheibe erforderlichen Sektoren 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 zeigt

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 Sektoren aus je zwanzig Lamellen 1 bis n zusam mengesetzten Eisenscheiben 8 gemäß Fig. 2 umschließen eine zentrale Öffnung 11, deren Durchmesser gleich dem Maß 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 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 Sektoren 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 Sektoren 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 Sektoren eine entsprechend feinere Stufung und damit eine größere An zahl von Lamellen je Sektor möglich. Weil andererseits der innerhalb eines einzelnen Sektors 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 Sektoren ist.

Claims

1. Drosselspule mit mindestens einem im Querschnitt kreisförmigen Eisenkern aus in Achsrichtung mit unmagnetischen Zwischenräumen übereinander gestapelten, von Lamellen (1 bis n) aus Transformatorblech gebildeten Eisenscheiben (8),

- wobei die von Lamelle zu Lamelle um gleiche Längen s kürzer ausgeführten Lamellen (1 bis n) in achsparallelen Ebenen des Eisenkernes radial zu Sektoren der Eisenscheiben (8) geschichtet sind und
- wobei sich je zwei der Lamellen (1 bis n) zur Breite eines Transformatorblechbandes ergänzen und
- wobei die Eisenscheiben (8) eine lediglich fertigungstechnisch bedingte Zentralöffnung (11) mit einem Durchmesser von 2 s aufweisen,

dadurch gekennzeichnet,

- daß in Umfangsrichtung jeweils z mögliche Lamellenpositionen zwischen der kürzesten (n) und der längsten (1) Lamelle einander benachbarter Sektoren unbesetzt sind, wobei
bei m Lamellen je Sektor der Außendurchmesser der Eisenscheiben (Kerndurchmesser) annähernd durch die Größe 2(m + z + 1)s minimiert ist,
- und daß die Walzrichtung des die Lamellen (1 bis 6) bildenden Transformatorteiles parallel zur Achsrichtung der Eisenscheiben (8) ist.

2. Drosselspule nach Anspruch 1, 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.