DE4136176A1 - Toroid thrush - Google Patents

Toroid thrush

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DE4136176A1
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Germany
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partial
partial windings
toroidal choke
toroidal
winding
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Withdrawn
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DE4136176A
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German (de)
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Peter Oberehrendingen Ch Etter
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ABB Schweiz Holding AG
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Asea Brown Boveri AG Switzerland
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2895Windings disposed upon ring cores
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00Fixed inductances not covered by group H01F17/00
    • H01F37/005Fixed inductances not covered by group H01F17/00 without magnetic core

Description

Technisches GebietTechnical field

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Toroiddrossel nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention is based on a toroidal choke according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Mit dem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er aus der Schweizer Firmenzeitschrift: Brown Boveri Mitt. 12 (1978), S. 777-785, bekannt ist. Dort ist eine toroidförmige Luft-Drosselspule abgebildet, die eine mittlere Induktivität aufweist und mit einem stark oberschwingungsbehafteten Strom belastbar ist. Derartige Drosseln werden als Umschwing- und Löschdrosseln in Leistungsstromrichtern von Nahverkehrsfahrzeugen eingesetzt.With the preamble, the invention takes on a state of the Technology reference, as it comes from the Swiss company magazine: Brown Boveri Mitt. 12 (1978), pp. 777-785. There is a toroidal air choke coil shown which has a medium inductance and with a strong Harmonic current is resilient. Such Chokes are used as swinging and quenching chokes in Power converters of local vehicles used.

Für Kurzschlußströme in der Größenordnung von 100 kA- 140 kA, wie sie in Hochleistungsstromrichtern infolge von Durchzündungen auftreten können, ist eine derartige Drossel nicht geeignet. Derartige Kurzschlußströme können z. B. auftreten, wenn in einer Brückenschaltung 2 zur gleichen Phase gehörende Halbleiter ungewollt bzw. fehlerhaft gleichzeitig zünden und damit den Zwischenkreiskondensator eines Umrichters mit Gleichspannungszwischenkreis kurzschließen.For short-circuit currents in the order of 100 kA 140 kA, as is the case in high-performance converters as a result of Ignition can occur, is such a choke not suitable. Such short-circuit currents can, for. B. occur when in a bridge circuit 2 at the same Phase associated semiconductors unwanted or defective ignite simultaneously and thus the intermediate circuit capacitor of a converter with a DC link short circuit.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, löst die Aufgabe, eine Toroiddrossel der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß sie für Ströme von 100 kA einsetzbar ist und dabei ein minimales Volumen und kleine Verluste aufweist.The invention as defined in claim 1 solves the task of a toroidal choke of the type mentioned To develop in such a way that it is suitable for flows of 100 kA can be used with a minimum volume and has small losses.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Segmentdrossel aus einer Vielzahl von Segmenten eines Toroids bzw. Ringwulstes nach dem Zusammenbau der Windungen in Serie oder parallel geschaltet werden kann. Es lassen sich relativ formstabile Segmente hoher Stromtragfähigkeit verwenden, die nicht wickelbar sein müssen. Damit läßt sich eine hohe mechanische Festigkeit der Toroiddrossel erreichen. Die Toroiddrossel läßt sich einfach zusammenbauen, bei Gewährleistung einer hohen Kurzschlußfestigkeit.An advantage of the invention is that the Segment choke from a variety of segments one Toroids or ring beads after assembling the turns can be connected in series or in parallel. Leave it relatively stable segments with high current carrying capacity use that do not have to be windable. So that leaves high mechanical strength of the toroidal choke to reach. The toroidal choke is easy to use assemble while ensuring a high Short-circuit strength.

Ein vorgegebenes Einbauvolumen läßt sich besser ausnutzen, wobei die Geometrie der Toroiddrossel sehr genau reproduzierbar ist. Die Anzahl der Windungen und damit die Induktivität der Toroiddrossel lassen sich leicht verändern bzw. einstellen.A given installation volume can be better used the geometry of the toroidal choke being very precise is reproducible. The number of turns and thus the The inductance of the toroidal choke can be easily changed or adjust.

Bei Verwendung einer Druckbandage bzw. eines Stahlringes um die Toroiddrossel läßt sich das für die Segmente verwendete Kupfer bis zum Mehrfachen seiner Fließgrenze beanspruchen.When using a pressure bandage or a steel ring around the toroidal choke can do that for the segments used copper up to several times its yield point claim.

Für die segmentierte Toroiddrossel läßt sich ein hoher Füllfaktor mit großer Durchtrittsfläche für das Magnetfeld bei minimalem Streufluß erreichen.A high one can be used for the segmented toroidal choke Filling factor with a large passage area for the magnetic field with minimal leakage.

Ein modularer Drosselaufbau ist durch die Wahl von mehr oder weniger Windungen bzw. radial versetzt angeordneten Windungen möglich. A modular throttle design is by choosing more or fewer turns or radially offset Turns possible.  

Die Drosseln können außen rechteckig ausgebildet sein. Natürliche oder eine Ölkühlung mit Zwangsumlauf sind möglich.The chokes can be rectangular on the outside. Natural or an oil cooling with forced circulation are possible.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to embodiments play explained. Show it:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer perspektivisch dargestellten Toroiddrossel aus vorgefertigten Teilwicklungen, Fig. 1 a section of a Toroidal inductor shown in perspective of prefabricated partial windings,

Fig. 2 einen modularen Drosselaufbau im Ausschnitt mit radial versetzt angeordneten Teilwicklungen, Fig. 2 shows a modular choke structure in the cutout with radially staggered partial windings,

Fig. 3 eine am Außenumfang rechteckig begrenzte Toroiddrossel im Ausschnitt, Fig. 3 is a rectangular limited on the outer circumference Toroidal inductor in the cutout,

Fig. 4 eine Teilwicklung einer Toroiddrossel mit gewinkelten Verbindungselementen, Fig. 4 is a partial winding of a Toroidal inductor with angled connecting elements,

Fig. 5 ein Wicklungselement mit Mehrfachwindung, Fig. 5 is a winding element having Mehrfachwindung,

Fig. 6 eine Winkelprofilwindung, Fig. 6 is a Winkelprofilwindung,

Fig. 7a und 7b ein Wicklungselement aus Litze, Fig. 7a and 7b, a winding element made of wire,

Fig. 8 eine Segmentdrossel in Draufsicht, Fig. 8 is a segment throttle in plan view,

Fig. 9 einen senkrechten Schnitt durch die Segmentdrossel gemäß Fig. 8 mit Druckbandage und Spannplatten, Fig. 9 is a vertical section through the throttle segment of FIG. 8 with pressure bandage and clamping plates,

Fig. 10 ein Segment der Segmentdrossel gemäß Fig. 8 in perspektivischer Darstellung, Fig. 10 is a segment of the segment reactor according to Fig. 8 in a perspective view;

Fig. 11 eine Isolierfolie der Segmentdrossel gemäß Fig. 8 und Fig. 11 is an insulating film of the segment reactor according to Fig. 8 and

Fig. 12 einen Ausschnitt einer Teilwicklung in flächenhafter Ausbildung. Fig. 12 shows a section of a partial winding in a flat design.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention

In Fig. 1 ist mit (1) eine ausschnittsweise dargestellte Toroiddrossel bezeichnet, die aus mehreren U-förmigen Wicklungselementen bzw. segmentierten Teilwicklungen (2) aufgebaut ist. Die Teilwicklungen (2) sind ringförmig um eine zentrale, zylinderförmige Aussparung (6) angeordnet und weisen je einen unteren Schenkel (2a) und einen oberen Schenkel (2b) auf. Am Innenrand (4) weisen die Teilwicklungen (2) eine Breite a auf, die kleiner als eine Breite b an ihrem Außenrand (5) ist. Die beiden Schenkel (2a, 2b) besitzen nahe dem Innenrand (4) eine Höhe c, die größer als ihre Höhe d am Außenrand (5) ist. Die Breiten a und b sind so bemessen, daß das verfügbare Volumen für die Toroiddrossel (1) gut ausgenutzt wird. Die zugehörigen Höhen c und d sind so bemessen, daß eine Stromquerschnittsfläche durch jede Teilwicklung (2) gleich ist bzw. nicht mehr als 30%, vorzugsweise nicht mehr als 10% von einer mittleren bzw. Soll-Stromquerschnittsfläche abweicht. Am Außenrand (5) ist der obere Schenkel (2a) einer Teilwicklung (2) jeweils mit dem Außenrand (5) des unteren Schenkels (2a) einer benachbarten Teilwicklung (2) mittels eines elektrischen Verbindungselementes (3) aus Kupfer z. B. durch Löten elektrisch verbunden. Durch derartige elektrische Verbindungselemente (3) werden die einzelnen Teilwicklungen (2) zu einer einzigen toroidalen Windung verbunden bzw. in Reihe geschaltet. Die Toroiddrossel (1) weist 360/β Teilwicklungen auf, wobei β einen in Grad gemessenen Segmentteilungswinkel bezeichnet.In Fig. 1, ( 1 ) denotes a partial toroidal choke, which is constructed from a plurality of U-shaped winding elements or segmented partial windings ( 2 ). The partial windings ( 2 ) are arranged in a ring around a central, cylindrical recess ( 6 ) and each have a lower leg ( 2 a) and an upper leg ( 2 b). At the inner edge ( 4 ), the partial windings ( 2 ) have a width a that is smaller than a width b on their outer edge ( 5 ). The two legs ( 2 a, 2 b) have a height c near the inner edge ( 4 ) which is greater than their height d on the outer edge ( 5 ). The widths a and b are dimensioned so that the available volume for the toroidal choke ( 1 ) is used well. The associated heights c and d are dimensioned such that a current cross-sectional area through each partial winding ( 2 ) is the same or does not deviate from an average or desired current cross-sectional area by more than 30%, preferably not more than 10%. On the outer edge ( 5 ) of the upper leg ( 2 a) of a partial winding ( 2 ) with the outer edge ( 5 ) of the lower leg ( 2 a) of an adjacent partial winding ( 2 ) by means of an electrical connecting element ( 3 ) made of copper z. B. electrically connected by soldering. Such electrical connecting elements ( 3 ) connect the individual partial windings ( 2 ) to form a single toroidal turn or connect them in series. The toroidal choke ( 1 ) has 360 / β partial windings, where β denotes a segment pitch angle measured in degrees.

Fig. 2 zeigt ausschnittsweise um eine zentrale Aussparung (6) mehrere kreisförmig angeordnete, separate segmentierte Teilwicklungen, wobei zueinander benachbarte Teilwicklungen (7-9) in radialer Richtung eine unterschiedliche Länge (1) aufweisen. Durch eine derartige Staffelung läßt sich eine hohe Elementdichte bzw. Windungszahl der Toroiddrossel (1) erreichen. Auf diese Weise kann man bei einem großen Leiterquerschnitt einen hohen Füllfaktor erhalten. Fig. 2 shows partial around a central recess (6) a plurality of circularly arranged, separate segmented sub-windings, wherein mutually adjacent sub-windings (7-9) have in the radial direction a different length (1). Such a staggering enables a high element density or number of turns of the toroidal choke ( 1 ) to be achieved. In this way, a high fill factor can be obtained with a large conductor cross section.

Fig. 3 zeigt ausschnittsweise eine Toroiddrossel (1) mit mehreren Teilwicklungen (10), die in radialer Richtung unterschiedliche Länge und am Außenrand rechteckige Begrenzungen längs zueinander senkrechter Flächen (11, 12) aufweisen. Auf diese Weise läßt sich die Toroiddrossel (1) an ein vorgegebenes Volumen anpassen. Es versteht sich, daß die Außenbegrenzung auch z. B. 5eckig, 6eckig usw. gewählt werden könnte. Fig. 3 shows a detail of a toroidal choke ( 1 ) with a plurality of partial windings ( 10 ), which have different lengths in the radial direction and rectangular boundaries along the perpendicular edges ( 11 , 12 ) on the outer edge. In this way, the toroidal throttle ( 1 ) can be adapted to a predetermined volume. It is understood that the outer boundary z. B. 5-sided, 6-sided, etc. could be selected.

Fig. 4 zeigt eine U-förmige Teilwicklung (13) mit 2 symmetrischen, gewinkelten Verbindungselementen (13a, 13b), die einen Innenwinkel (α) im Bereich von 90°-150°, vorzugsweise im Bereich von 100°-130° zwischen sich einschließen. Derartige Teilwicklungen (13) können z. B. aus Aluminium oder Kupfer bestehen, als plane Blechschnitte hergestellt und erforderlichenfalls doppellagig eingesetzt werden. Fig. 4 is a U-shaped shows partial winding (13) with 2-symmetrical, angled connecting elements (13 a, 13 b) having an inside angle (α) in the range of 90 ° -150 °, preferably in the range of 100 ° -130 ° enclose between themselves. Such partial windings ( 13 ) can, for. B. consist of aluminum or copper, made as flat sheet metal cuts and, if necessary, used in two layers.

Fig. 5 zeigt eine Teilwicklung bzw. ein Wicklungselement (14) mit mehreren serpentinartig übereinander angeordneten Windungen, die mittels elektrisch isolierender Distanzstücke bzw. Isolatoren (15) gegenseitig isoliert sind. Die Bezugsziffer (16) bezeichnet einen Anschlußbereich und die Bezugsziffer (17) ein nach außen umgelegtes und isoliertes Anschlußende. Fig. 5 shows a partial winding or a winding element ( 14 ) with several serpentine windings arranged one above the other, which are mutually insulated by means of electrically insulating spacers or insulators ( 15 ). The reference number ( 16 ) denotes a connection area and the reference number ( 17 ) an outwardly folded and insulated connection end.

Fig. 6 zeigt eine Teilwicklung (18) in einem Winkelprofil mit abgeschrägten inneren Ecken (18a) und vergrößerten Außenflächen, die durch Abbiegen aus einem Blechschnitt gewonnen sind. Mit (19) sind Verbindungsbereiche für eine nicht dargestellte Schraubverbindung bezeichnet. Mit ähnlicher Geometrie können auch massive Teilwicklungen (18) z. B. gegossen, gepreßt oder tiefgezogen hergestellt sein. Fig. 6 shows a partial winding ( 18 ) in an angular profile with chamfered inner corners ( 18 a) and enlarged outer surfaces, which are obtained by bending from a sheet metal cut. ( 19 ) denotes connection areas for a screw connection, not shown. With similar geometry, massive partial windings ( 18 ) z. B. cast, pressed or deep drawn.

Fig. 7a zeigt eine Teilwicklung (20) aus Litze, die mit einem Wärmeleitharz zu einem kompakten, formbeständigen Element vergossen ist. Mit (21) ist ein Verbindungsprofil bezeichnet. Fig. 7b zeigt eine Schnittansicht längs einer Linie A-A in Fig. 7a. Statt aus Litze kann eine derartige Teilwicklung (20) auch aus einzelnen Blechstreifen durch Verklebung hergestellt sein, wobei die Blechstreifen verröbelt, d. h. verdrillt sind, so daß äußere Blechstreifen zyklisch nach innen und innere nach außen kommen. Damit wird eine kleine Stromverdrängung erreicht. Fig. 7a shows a partial winding (20) of wire, which is cast with an Wärmeleitharz into a compact, dimensionally stable element. With ( 21 ) a connection profile is designated. FIG. 7b shows a sectional view along a line AA in FIG. 7a. Instead of stranded wire, such a partial winding ( 20 ) can also be produced from individual sheet metal strips by gluing, the sheet metal strips being rubbed, ie twisted, so that outer sheet metal strips come cyclically inwards and inner ones outwards. A small current displacement is thus achieved.

Fig. 8 zeigt eine Toroiddrossel (1) mit mehreren jeweils durch Isolierfolien bzw. Isolierschichten (23) getrennten Wicklungssegmenten bzw. Teilwicklungen (22), die kreisförmig um die zentrale Aussparung (6) angeordnet und in ihrer Geometrie besser in Fig. 10 zu erkennen sind. Mit β ist wieder der Segmentteilungswinkel bezeichnet. Am Anfang und Ende der aus 360°/β° Teilwicklungen zusammengesetzten Gesamtwicklung sind 2 separat ausgeführte Stromanschlußelemente (30) bzw. (31) angebracht, die besser in Fig. 9 zu erkennen sind. Fig. 8 shows a Toroidal inductor (1) having a plurality of in each case by insulating films or insulating layers (23) winding segments or partial windings (22) separate, the circularly arranged around the central recess (6) and in their geometry better seen in Fig. 10 are. The segment pitch angle is again designated with β. At the beginning and end of the total winding composed of 360 ° / β ° partial windings, two separately designed power connection elements ( 30 ) and ( 31 ) are attached, which can be seen better in FIG. 9.

Das schraffiert dargestellte und nach oben herausgeführte Stromanschlußelement (30) bildet zusammen mit dem gepunktet dargestellten und waagerecht herausgeführten Stromanschlußelement (31) ein Segment, das jedoch, abweichend von den übrigen Segmenten (22), keinen Außensteg (40) aufweist. Auf Grund der Verschränkung des Segmentes (22) sind die beiden Stromanschlußelemente (30, 31) übereinander angeordnet und, wie auch die anderen Segmente (22), durch eine besser aus Fig. 11 ersichtliche Isolierfolie (23) elektrisch gegenseitig isoliert. Die Isolierfolie (23) ist im in radialer Richtung gesehen äußeren Bereich geschlitzt, so daß sie dort einen oberen und unteren Isolierfolienabschnitt (23a, 23b) aufweist, welche Abschnitte in Fig. 8 aus Gründen besserer Übersichtlichkeit nur im Bereich der Stromanschlußelemente (30, 31) ausgezogen bzw. gepunktet dargestellt sind. Das Stromanschlußelement (30) bildet z. B. den Anfang der Gesamtwicklung und das Stromanschlußelement (31), das z. B. auch waagerecht herausgeführt sein könnte, dessen Ende.The hatched power connection element ( 30 ), which is led out upwards, forms a segment together with the power connection element ( 31 ), which is shown in dotted lines and is carried out horizontally, but which, unlike the other segments ( 22 ), has no outer web ( 40 ). Due to the interlacing of the segment ( 22 ), the two power connection elements ( 30 , 31 ) are arranged one above the other and, like the other segments ( 22 ), are electrically insulated from one another by an insulating film ( 23 ) that can be seen better in FIG . The insulating film ( 23 ) is slotted in the outer area as seen in the radial direction, so that there it has an upper and lower insulating film section ( 23 a, 23 b), which sections in FIG. 8 are only in the area of the power connection elements ( 30 , 31 ) are shown in solid lines or dotted lines. The power connector ( 30 ) forms z. B. the beginning of the overall winding and the power connector ( 31 ), the z. B. could also be led out horizontally, the end.

Fig. 9 zeigt die Toroiddrossel (1) gemäß Fig. 8 in einem senkrechten Querschnitt durch deren Zentrum und zusätzlich einen zentralen Spannbolzen (28) in der Aussparung (6), obere und untere Isolierplatten (25), eine obere scheibenförmige Spannplatte (26), eine untere scheibenförmige Spannplatte (27) und eine elektrisch isoliert angebrachte Druckbandage (29) um den mittleren Teil des Torus, d. h. um einen Außenrand (41) der Teilwicklungen (22). Die aus Stahl oder aus einem Glasfasermaterial bestehende hochfeste Spannkonstruktion ist so ausgelegt, daß sie den Großteil der bei einer Stoßstrombelastung auftretenden Expansionskräfte der Wicklung aufnehmen kann. (Bei Teilwicklungen aus einfachem Blechschnitt wären die Isolierplatten (25) mit radialen Nuten versehen.) FIG. 9 shows the toroidal choke ( 1 ) according to FIG. 8 in a vertical cross section through its center and additionally a central clamping bolt ( 28 ) in the recess ( 6 ), upper and lower insulating plates ( 25 ), an upper disk-shaped clamping plate ( 26 ) , a lower disc-shaped clamping plate ( 27 ) and an electrically insulated pressure bandage ( 29 ) around the central part of the torus, ie around an outer edge ( 41 ) of the partial windings ( 22 ). The high-strength tensioning structure made of steel or of a glass fiber material is designed so that it can absorb the majority of the expansion forces of the winding that occur during a surge current load. (In the case of partial windings from a simple sheet metal cut, the insulating plates ( 25 ) would be provided with radial grooves.)

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zentrale Spannbolzen (28) mit scheibenförmigen Spannplatten (26, 27) aus Stahl durch Gewinde verbunden. Der Spannbolzen (28) weist in seinem Inneren einen zentralen Hohlraum bzw. Kühlmittelkanal (28a) auf. Gegenüber den Teilwicklungen (22) ist er durch Isolierringe (24) elektrisch isoliert.According to a preferred embodiment of the invention, the central clamping bolt ( 28 ) is connected to disk-shaped clamping plates ( 26 , 27 ) made of steel by thread. The clamping bolt (28) has a central cavity and coolant channel (28 a) in its interior. It is electrically insulated from the partial windings ( 22 ) by insulating rings ( 24 ).

Zur Kühlung durch ein Kühlmittel, vorzugsweise Öl, können in einer Teilwicklung (2) ein Kühlmittel-Einströmkanal (34) und ein Kühlmittel-Ausströmkanal (35) vorgesehen sein. Die eingetragenen Pfeile zeigen die Strömungsrichtung des Kühlmittels an. Alternativ dazu kann ein Kühlmittel durch strichpunktiert dargestellte schlitzförmige Öffnungen bzw. Kühlmittel-Einströmkanäle (32) in den Innenraum der Toroiddrossel (1) und von da durch Kühlmittel- Ausströmkanäle (33) und den Kühlmittelkanal (28) im Inneren des Spannbolzens (28) nach außen gelangen. Es versteht sich, daß die abzuführende Stromwärme alternativ oder zusätzlich auch mittels nicht dargestellter Kühlrippen an die Umgebung abgeführt werden kann. Mit (39) sind Übergangsstellen zu einer benachbarten, dahinterliegenden Teilwicklung (22) gekennzeichnet.For cooling by a coolant, preferably oil, a coolant inflow channel ( 34 ) and a coolant outflow channel ( 35 ) can be provided in a partial winding ( 2 ). The arrows show the direction of flow of the coolant. Alternatively, a coolant by dash-dotted slit-shaped openings or coolant inflow (32) into the interior of Toroidal inductor (1) and thence through coolant discharge channels (33) and the coolant passage (28) in the interior of the clamping bolt (28) get outside. It goes without saying that the current heat to be dissipated can alternatively or additionally also be dissipated to the surroundings by means of cooling fins (not shown). With ( 39 ) transition points to an adjacent, partial winding ( 22 ) lying behind are identified.

Fig. 10 zeigt ein Segment bzw. eine Teilwicklung (22) der Toroiddrossel (1) gemäß Fig. 8 aus einer massiven Windung in einer perspektivischen Ansicht im Detail. Die Teilwicklung (22) weist ein 1. bzw. Anfangsverbindungsstück (36) und ein 2. bzw. Endverbindungsstück (37) mit einer seitlichen, senkrechten Druckanlagefläche (37′) und einer waagerechten Anlagefläche (37′′) auf, die durch eine Aussparung (38) voneinander beabstandet sind. In diese Aussparung (38) wird beim Zusammenbau der Toroiddrossel (1) der obere Isolierfolienabschnitt (23a) eingeschoben. Der übrige Teil der Isolierfolie (23) dient zur elektrischen Isolierung einer Teilwicklung (22) von der benachbarten, vgl. Fig. 8 und 11. Beim Zusammenbau der Toroiddrossel (1) kommt die Druckanlagefläche des Anfangsverbindungsstückes (36) einer Teilwicklung (22) zur Anlage an die Druckanlagefläche (37′) der benachbarten Teilwicklung. Durch den Anpreßdruck wird eine elektrische Verbindung gewährleistet. Vorzugsweise wird jedoch von der Stirnseite her durch eine hochenergetische Schweißung z. B. mittels eines Elektronen- oder Laserstrahls eine nicht dargestellte Schweißnaht erzeugt, welche eine noch bessere elektrische Verbindung gewährleistet. FIG. 10 shows a segment or a partial winding ( 22 ) of the toroidal choke ( 1 ) according to FIG. 8 from a solid winding in a perspective view in detail. The partial winding (22) has a first or initial connection piece (36) and a second or end connector (37) with a lateral, vertical pressure bearing surface (37 ') and a horizontal bearing surface (37' '), which through a recess ( 38 ) are spaced apart. The upper insulating film section ( 23 a) is inserted into this recess ( 38 ) during assembly of the toroidal choke ( 1 ). The remaining part of the insulating film ( 23 ) serves for the electrical insulation of a partial winding ( 22 ) from the neighboring one, cf. FIGS. 8 and 11. In assembling the Toroidal inductor (1) the pressure contact surface of the initial connection piece (36) is a part winding (22) to bear against the pressure face (37 ') of the adjacent winding element. An electrical connection is guaranteed by the contact pressure. Preferably, however, is from the front side by a high-energy weld z. B. generated by means of an electron or laser beam, a weld, not shown, which ensures an even better electrical connection.

Wichtig ist, daß Anfangs- und Endverbindungsstücke (36, 37) zueinander passen bzw. komplementär zueinander ausgebildet sind, so daß bei der Anlage benachbarter Teilwicklungen (22) ein flächenhafter Kontakt gewährleistet ist. Relativ dicke Teilwicklungen (22) können in der gewünschten, gespreizten Form durch Gießen hergestellt werden. Flache Teilwicklungen (22) lassen sich aus einer ringförmigen Scheibe durch Auftrennen längs einer von innen nach außen führenden Schnittlinie z. B. mittels eines Laserstrahls und durch nachfolgendes Aufbiegen oder Spreizen herstellen. Benachbarte Teilwicklungen (22) werden dann längs dieser Schnittlinien verlötet oder vorzugsweise verschweißt, um eine Gesamtwicklung zu erhalten.It is important that the start and end connecting pieces ( 36 , 37 ) fit to one another or are complementary to one another, so that a flat contact is ensured when adjacent partial windings ( 22 ) are applied. Relatively thick partial windings ( 22 ) can be produced in the desired, spread shape by casting. Flat partial windings ( 22 ) can be made from an annular disk by cutting along a cutting line leading from the inside outwards, for. B. by means of a laser beam and subsequent bending or spreading. Adjacent partial windings ( 22 ) are then soldered or preferably welded along these cutting lines in order to obtain an overall winding.

Fig. 12 zeigt in einem Ausschnitt eine Teilwicklung (39) mit flächiger Ausbildung und vergrößerten Außenflächen zur Verringerung von Hochfrequenzverlusten. Ein Pfeil (B) zeigt in Richtung der nicht dargestellten Verbindungsstelle. Fig. 12 shows a detail of a partial winding ( 39 ) with a flat design and enlarged outer surfaces to reduce high-frequency losses. An arrow (B) points in the direction of the connection point, not shown.

Bei Blechschnitten können die Verbindungselemente weichgelötet, hartgelötet oder geschweißt werden. Für massiv ausgeführte Teilwicklungen eignen sich Preß- und Schraubverbindungen. Dabei werden die Teilwicklungen (2) der Reihe nach radial in einen nicht dargestellten Wicklungskörper eingeschoben und die Kontaktstellen z. B. mittels Schrauben fixiert.With sheet metal cuts, the connecting elements can be soft-soldered, hard-soldered or welded. Press and screw connections are suitable for solid partial windings. The partial windings ( 2 ) are inserted one after the other radially into a winding body, not shown, and the contact points z. B. fixed with screws.

Claims (11)

1. Toroiddrossel (1)
  • a) mit mindestens 2 Stromanschlußelementen (30, 31) und
  • b) mehreren Windungen,
  • c) die nebeneinander zu einem Torus angeordnet sind,
1. Toroidal choke ( 1 )
  • a) with at least 2 power connection elements ( 30 , 31 ) and
  • b) several turns,
  • c) which are arranged side by side to form a torus,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
  • d) daß die Toroiddrossel (1) aus mehreren Teilwicklungssegmenten bzw. segmentierten Teilwicklungen (2, 7-10, 13, 18, 22, 39) besteht,d) that the toroidal choke ( 1 ) consists of several partial winding segments or segmented partial windings ( 2 , 7 - 10, 13, 18, 22, 39 ),
  • e) daß jede Teilwicklung mindestens eine Windung aufweist unde) that each partial winding has at least one turn has and
  • f) daß jede Teilwicklung mit mindestens einem Verbindungselement (3; 36, 37) zur Reihen- und/oder Parallelschaltung der Teilwicklungen in elektrisch leitender Verbindung steht.f) that each partial winding with at least one connecting element ( 3 ; 36 , 37 ) for series and / or parallel connection of the partial windings is in an electrically conductive connection.
2. Toroiddrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß die Breite (a) von Schenkeln (2a, 2b) der Teilwicklungen (2) im zentralen, inneren Bereich (4) des Torus kleiner als die Breite (b) am peripheren Außenrand (5) ist,
  • b) insbesondere, daß die Höhe (c) von Schenkeln (2a, 2b) im zentralen, inneren Bereich (4) größer als die Höhe (d) am peripheren Außenrand (5) des Torus ist (Fig. 1).
2. Toroidal choke according to claim 1, characterized in that
  • a) that the width (a) of legs ( 2 a, 2 b) of the partial windings ( 2 ) in the central, inner region ( 4 ) of the torus is smaller than the width (b) at the peripheral outer edge ( 5 ),
  • b) in particular that the height (c) of legs ( 2 a, 2 b) in the central, inner region ( 4 ) is greater than the height (d) at the peripheral outer edge ( 5 ) of the torus ( Fig. 1).
3. Toroiddrossel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Schenkel von Teilwicklungen (7-10) unterschiedliche Länge aufweisen, gemessen vom zentralen, inneren Bereich (4) zum peripheren Außenrand (5; 11, 12) des Torus (Fig. 2).3. Toroidal choke according to claim 1 or 2, characterized in that adjacent legs of partial windings ( 7 - 10 ) have different lengths, measured from the central, inner region ( 4 ) to the peripheral outer edge ( 5 ; 11 , 12 ) of the torus ( Fig. 2). 4. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß der Torus peripher eckig,
  • b) insbesondere rechteckig (11, 12) begrenzt ist (Fig. 3).
4. Toroidal choke according to one of claims 1 to 3, characterized in
  • a) that the peripheral torus is angular,
  • b) in particular rectangular ( 11, 12 ) is limited ( Fig. 3).
5. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß die Teilwicklung (18) ein Kastenprofil mit abgerundeten oder abgeschrägten inneren Ecken (18a) aufweist,
  • b) insbesondere, daß Außenflächen der Teilwicklungen (18) gegenüber deren Innenflächen vergrößert sind (Fig. 6).
5. Toroidal choke according to one of claims 1 to 4, characterized in
  • a) that the partial winding ( 18 ) has a box profile with rounded or beveled inner corners ( 18 a),
  • b) in particular that the outer surfaces of the partial windings ( 18 ) are enlarged relative to their inner surfaces ( Fig. 6).
6. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß die Teilwicklungen (13) 2 Verbindungselemente (13a, 13b) aufweisen, die gegenseitig einen inneren Winkel (α) im Bereich von 90°-150°,
  • b) insbesondere im Bereich von 100°-130° einschließen (Fig. 4).
6. Toroidal choke according to one of claims 1 to 4, characterized in that
  • a) that the partial windings (13) 2 connection elements (13 a, 13 b) which each has an inner angle (α) in the range of 90 ° -150 °,
  • b) Include in particular in the range of 100 ° -130 ° ( Fig. 4).
7. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß die Teilwicklungen (20) aus Litze gebildet sind,
  • b) insbesondere, daß die Teilwicklungen aus verröbelten bzw. verdrillten Blechabschnitten hergestellt sind (Fig. 7).
7. Toroidal choke according to one of claims 1 to 6, characterized in that
  • a) that the partial windings ( 20 ) are formed from stranded wire,
  • b) in particular that the partial windings are made from bolted or twisted sheet metal sections ( FIG. 7).
8. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß die Teilwicklungen (22) innere und/oder äußere Kühlelemente bzw. Kühlvorrichtungen (32-35) aufweisen,
  • b) insbesondere, daß im Zentrum der Toroiddrossel (1) ein Spannbolzen (28) mit einem inneren Kühlmittelkanal (28a) vorgesehen ist (Fig. 9).
8. Toroidal choke according to one of claims 1 to 7, characterized in
  • a) that the partial windings ( 22 ) have inner and / or outer cooling elements or cooling devices ( 32-35 ),
  • b) in particular that a clamping bolt ( 28 ) with an inner coolant channel ( 28 a) is provided in the center of the toroidal throttle ( 1 ) ( FIG. 9).
9. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwicklungen (14) mehrere übereinanderliegende Windungen aufweisen (Fig. 5).9. Toroidal choke according to one of claims 1 to 8, characterized in that the partial windings ( 14 ) have a plurality of superposed turns ( Fig. 5). 10. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß mindestens eine Teilwicklung (22) ein Wicklungssegment mit einer Windung
  • b) und ein 1. bzw. Anfangsverbindungsstück (36) mit mindestens einer 1. Anlagestelle sowie ein davon beabstandetes 2. bzw. Endverbindungsstück (37) mit mindestens einer 2. Anlagestelle (37′, 37′′) aufweist,
  • c) welche Verbindungsstücke gegenseitig verschränkt sind,
  • d) insbesondere, daß das Anfangsverbindungsstück (36) eine Passung in Gestalt einer Aussparung oder eines Vorsprunges aufweist, welche zu einer Passung (37′) des Endverbindungsstückes (37) komplementär ist, und
  • e) daß Anfangs- und Endverbindungsstücke (36, 37) benachbarter Teilwicklungen (22) mittels einer Schweißnaht verbunden sind.
10. Toroidal choke according to one of claims 1 to 8, characterized in
  • a) that at least one partial winding ( 22 ) is a winding segment with one turn
  • b) and has a first or initial connecting piece ( 36 ) with at least one first contact point and a spaced-apart second or end connecting piece ( 37 ) with at least one second contact point ( 37 ', 37 ''),
  • c) which connecting pieces are mutually intertwined,
  • d) in particular that the initial connector ( 36 ) has a fit in the form of a recess or a projection which is complementary to a fit ( 37 ') of the end connector ( 37 ), and
  • e) that the start and end connectors ( 36 , 37 ) of adjacent partial windings ( 22 ) are connected by means of a weld seam.
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