DE69716482T2 - Steuerbarer induktor - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung und Stand der Technik
• Die vorliegende Erfindung betrifft einen steuerbaren Induktor mit wenigstens einem rohrförmigen Kern, einer den Kern umgebenden Hauptwicklung und einer im Wesentlichen axial durch den Kern und im Wesentlichen axial außerhalb davon zwischen dem Kern und der Hauptwicklung zurücklaufenden Steuerwicklung, die in mehrere separate Teil-Steuerwicklungen unterteilt ist.
• Solch ein steuerbarer Induktor ist z. B. aus WO 94/11891 der Anmelderin bekannt. Die Definition "steuerbar" hat solch eine umfassende Bedeutung, dass sie auch den Fall umfasst, dass ein Steuerstrom, der über die Zeit konstant ist, durch die Steuerwicklung fließt.
• Ein steuerbarer Induktor dieser Art, der mit einem Kondensator in Reihe geschaltet ist, ist ein sogenanntes harmonisches Filter in Verbindung mit einer Hochspannungsstation zur Umwandlung von Gleichspannung in Wechselspannung und umgekehrt, wobei seine Hauptwicklung über einen Kondensator an ein Hochspannungsnetz angeschlossen ist, üblicherweise an der Wechselspannungsseite. In solch einem steuerbaren Induktor wird die Permeabilität seines Kerns und damit die Induktivität mittels der Quermagnetisierung eingestellt, die im Kern dadurch erzeugt wird, dass man einen Gleichstrom durch die Steuerwicklung fließen lässt, wobei die Induktivität des Induktors exakt so eingestellt werden kann, dass die Frequenz, die eine Oberwelle im Hochspannungsnetz hat, effektiv ausgeblendet wird, während im Induktor geringe Energieverluste hervorgerufen werden.
• Die unterschiedlichen Teil-Steuerwicklungen solch eines steuerbaren Induktors werden teilweise durch die Wirbelstromverluste erhitzt, die darin erzeugt werden, da der Magnetfluss, der von der Hauptwicklung erzeugt wird und im Wesentlichen longitudinal bezüglich des Kerns verläuft, durch die Steuerwicklungsdrähte verläuft, und teilweise durch den Gleichstrom, der durch die Drähte fließt, damit die Induktivität des Induktors gesteuert wird. Um die Wirbelstromverluste zu verringern, die jede Teil-Steuerwicklung mit einer Anzahl dünner Drähte erzeugt, da die Verlustleistung pro Einheitsvolumen dem Quadrat der Dicke des Metalls senkrecht zur Flussrichtung für das Metall aufgrund einer bestimmten Magnetflussdichte proportional ist. Vom wirtschaftlichen Standpunkt ist es wichtig, den Induktor und die Steuerwicklung derart zu bemessen, dass eine hohe Magnetenergiedichte im rohrförmigen Kern erreicht wird, so dass der Induktor ein geringes Gewicht erhält und dadurch niedrige Kosten erzielt werden. Die Dichte der speicherbaren Energie im Kern ist dadurch der Permeabilität der spezifischen Flussdichte umgekehrt proportional, und es ist daher wichtig, die höchstmögliche Anzahl von Amperewindungen der Steuerwicklung zu erreichen, die im Kern in einem spezifischen Wicklungsraum verläuft. Dies führt selbstverständlich zu einer hohen Wärmefreisetzung, und die Möglichkeiten, die Steuerwicklung zu kühlen, kann für die erzielbare Anzahl von Amperewindungen entscheidend sein. Daher sollte der Kern so kompakt wie möglich hergestellt werden, d. h., mit einem möglichst geringen Innenraum, während die Füllung dieses Raums mit den Teil-Steuerwicklungen einen möglichst hohen Grad haben sollte, so dass die höchstmögliche Anzahl von Amperewindungen erreicht wird, ohne dass Temperaturen in den Teil- Steuerwicklungen oder in den benachbarten Komponenten verursacht werden, die sie beachädigen.
• Bei den bisher bekannten Induktoren dieser Art wurden die Teil-Steuerwicklungen üblicherweise mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hergestellt, wobei die Steuerwicklungen so angeordnet sein sollen, dass sie zur Erzielung eines hohen Füllgrads des Innenraums des Kerns in Umfangsrichtung aneinander anliegen. Auf diese Weise werden Luftkanäle zwischen unterschiedlichen Teil- Steuerwicklungen erzeugt, die es ermöglichen, dass Kühlluft zum Wärmeaustausch mit den Flächen der Teil-Steuerwicklungen durch diese geblasen oder gesaugt wird. Bei dieser Ausführungsform der Teil-Steuerwicklungen erhalten die so gebildeten Luftkanäle zwischen den Teil-Steuerwicklungen einen zu großen Querschnitt an einigen Stellen und verschwinden vollständig, so dass sie überhaupt keine Kühlung an einigen Flächen der Teil-Steuerwicklungen bewirken, da die Teil- Steuerwicklungen längs einer im Wesentlichen axial verlaufenden Linie aneinanderliegen. Es wäre selbstverständlich möglich, irgendeine Art von Distanzelement anzuordnen, das diese Teil-Steuerwicklungen voneinander separiert hält, jedoch würden auf diese Weise die Kanäle eine noch größere Abmessung des Querschnitts an bestimmten Stellen erhalten, und es ist bekannt, dass die Wärmeübertragungszahl zunimmt, wenn die durchströmende Luft gezwungen wird, näher an der zu kühlenden Fläche zu strömen, d. h. wenn die Kanäle schmäler sind. Stattdessen eine große Anzahl von relativ dünnen Teil-Steuerwicklungen vorzusehen und sie etwas getrennt voneinander anzuordnen, würde zu sehr hohen Produktionskosten führen, und der Füllgrad des Innenraums des Kerns würde weiter verschlechtert werden.
Zusammenfassung der Erfindung
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung des oben erläuterten Problems dadurch zu erreichen, dass ein steuerbarer Induktor geschaffen wird, der eine wesentliche höhere Anzahl von Amperewindungen als bei den bisher bekannten steuerbaren Induktoren in einem spezifischen Windungsraum innerhalb des Kerns ermöglicht, indem eine gute Füllung dieses Raums ermöglicht wird, und der gleichzeitig eine effektive Kühlung bewirkt.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Teil- Steuerwicklungen des Induktors des in der Einleitung definierten Induktors, einen solchen Querschnitt erhalten, dass wenigstens einige benachbarte Teil- Steuerwicklungen, die innerhalb des Kerns verlaufen, durch einen Zwischenraum getrennt sind, der wenigstens teilweise durch im Wesentlichen parallele Flächen dieser Teil-Steuerwicklungen gebildet ist.
• Aufgrund solch einer Konstruktion des Querschnitts der Teil-Steuerwicklungen, wodurch man diese Zwischenräume durch im Wesentlichen parallele Flächen erhält, ist es möglich, eine sehr gute Füllung des Kerns zu erhalten, da diese im Wesentlichen Flächen relativ nahe aneinander verlaufen können, während die Kühlluft über die Flächen verteilt werden kann, die den Raum bilden, und aufgrund der Enge des Raums kann die Kühlung sehr effektiv sein, so dass eine sehr hohe Wärmefreisetzung pro Einheitsvolumen in den Teil-Steuerwicklungen ermöglicht wird. Daher wird die Möglichkeit geschaffen, eine sehr große Fläche zu erreichen, die zum Kühlen pro Einheitsvolumen der Steuerwicklung verfügbar ist.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Hauptteile der benachbarten Teil-Steuerwicklungen innerhalb des Kerns durch einen Raum voneinander getrennt, der wenigstens teilweise durch im Wesentlichen parallele Flächen der Teil-Steuerwicklungen gebildet ist. Die im vorherigen Abschnitt erläuterten Vorteile erhöhen sich auf diese Weise noch mehr und werden am meisten gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erhöht, bei der alle Teil-Steuerwicklungen durch einen Raum getrennt sind, der durch im Wesentlichen parallele Flächen dieser Teil-Steuerwicklungen gebildet ist.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die Teil- Steuerwicklungen solch einen Querschnitt, dass wenigstens einige benachbarte Teil- Steuerwicklungen außerhalb des Kerns durch einen Raum getrennt sind, der wenigstens teilweise durch im Wesentlichen parallele Flächen der Teil- Steuerwicklungen gebildet ist. Durch diese Konstruktion der Abschnitte der Teil- Steuerwicklungen, die außerhalb des Kerns verlaufen, ist es möglich, den Induktor auch außerhalb des Kerns kompakter zu machen und dennoch eine hohe maximale Anzahl von Amperewindungen zu erreichen und ausreichend Kühlung zu ermöglichen.
• Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat jede Teil- Steuermricklung, die am nächsten außerhalb und/oder innerhalb des Kerns verläuft, Flächen, die im Wesentlichen parallel zu den Flächen der Umhüllung des Kerns verlaufen, um einen Raum dazwischen zu bilden. Auf diese Weise ist es möglich, einen Sollabstand zwischen der Teil-Steuerwicklung zu erhalten, um die notwendige Kühlung der Teil-Steuerwicklung zu erzielen, jedoch kann aufgrund der im Wesentlichen parallelen Flächen und der damit verbundenen Vorteile bezüglich der Kühlung dieser Zwischenraum so "schmal" gemacht werden, dass eine sehr gute Füllung des Zwischenraums innerhalb und außerhalb des Kerns erreicht wird.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind diese Räume im Wesentlichen vollständig durch im Wesentlichen parallel Flächen der benachbarten Teil-Steuerwicklungen gebildet, was es möglich macht, eine sehr gleichmäßige Verteilung der Kühlluft über das vollständige Steuerwicklungsvolumen zu erhalten, was eine hohe Wärmefreisetzung pro Einheitsvolumen in Verbindung mit einem hohen Füllgrad des Innenraums des Kerns ermöglicht.
• Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben wenigstens einige Teil-Steuerwicklungen eine sich im Wesentlichen keilförmig zur Mitte des Kerns, gesehen in einem radialen Querschnitt durch einen Abschnitt der innerhalb des Kerns verlaufenden Wicklungen, verjüngende Form. Da die jeweilige Teil-Steuerwicklung eine solche Querschnittsform hat, kann der Raum innerhalb des Kerns in einem großen Maß gefüllt werden, während Zwischenräume, die durch im Wesentlichen parallel Flächen zwischen benachbarten Teil- Steuerwicklungen gebildet werden, einen Kreissegmentcharakter haben, und es ist möglich, eine sehr große zum Kühlen pro Einheitsvolumen der Steuerwicklung in Verbindung mit einem hohen Füllgrad des Innenraums des Kerns verfügbare Fläche zu erhalten.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Induktor Teil-Steuerwicklungen, die einen innerhalb des Kerns verlaufenden Abschnitt mit einer schmalen, im Wesentlichen langgestreckten Form in radialer Richtung bezüglich des Kerns, gesehen in einem radialen Querschnitt, haben. Auf diese Weise wird eine sehr vorteilhafte Beziehung zwischen der für die Kühlung zugänglichen Fläche und dem Volumen der Steuerwicklung erreicht. Diese Ausführungsform in Kombination mit der Ausführungsform betreffend die sich keilförmig verjüngende Form der Teil-Steuerwicklungen ist besonders geeignet, eine hohe maximale Anzahl von Amperewindungen bei einem spezifischen Wicklungsraum zu erreichen.
• Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Induktor einige Teil-Steuerwicklungen, die ineinander liegen und in radialer Richtung bezüglich des Kerns verlaufen, und diese Teil-Steuerwicklungen bilden Zwischenräume durch im Wesentlichen tangential und axial gerichtete Flächen davon. Diese Auführungsform ist insbesondere für große Induktoren geeignet, bei denen die Teil-Steuerwicklungen in dieser Weise handlicher gemacht werden können, während sie in eine große Anzahl unterteilt sind, und alle oben erwähnten Vorteile der Erfindung beibehalten werden.
• Gemäß einer Weiterentwicklung der zuletzt erwähnten Ausführungsform nimmt die Anzahl der Teil-Steuerwicklungen innerhalb des Kerns in radialer Richtung von der Mitte des Kerns und nach außen längs Kreisen mit der Mitte des Kerns als der Mitte zum Füllen des Innenraums des Kerns zu. Auf diese Weise ist es möglich, einen sehr hohen Füllgrad des Innenraums des Kerns zu erhalten, während gute Kühlmöglichkeiten sichergestellt sind, während auf diese Weise eine gute Füllung der Kreissektoren des Innenraums des Kerns erhalten wird, und gleichzeitig die Zwischenräume zwischen einzelnen Teil-Steuerwicklungen erhalten werden.
• Ein Teil der Steuerwicklung für einen steuerbaren Induktor, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist, kann durch ein Verfahren hergestellt werden, das durch langgestreckte elektrische Leiter gekennzeichnet ist, die einen Mantel mit einer thermoplastischen Klebstoffschicht haben, die um eine Form zu einer Spule gewickelt werden, wobei die Spule danach erhitzt wird, um die Leiter zu einer Steuerwicklung einstückig zu verbinden. Die oben definierten Teil-Steuerwicklungen können auf diese Weise mit einfachen Mitteln effektiv erreicht werden.
• Weitere Vorteile und vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den weiteren abhängigen Ansprüchen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen folgt nachstehend eine Beschreibung der bevorzugten Ausformen der Erfindung in Form eines Beispiels. In den Zeichnungen ist:
• Fig. 1 die Darstellung eines sehr schematischen Blockschaltbilds eines Anwendungsgebiets eines Induktors des Typs gemäß der Erfindung,
• Fig. 2 ein Teilschnitt einer vereinfachten Darstellung, aus der die allgemeine Konstruktion eines steuerbaren Induktors hervorgeht, der gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist,
• Fig. 3 eine Darstellung entsprechend der Darstellung der Fig. 2 der Steuerwicklung des Induktors gemäß Fig. 2,
• Fig. 4 eine Darstellung in einem Radialquerschnitt, d. h. üblicherweise von oben, der schematisch den Aufbau der Steuerwicklung der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 2 zeigt, und
• Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung einer Form, um die in Fig. 4 gezeigten Teil- Steuerwicklungen zu erhalten.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
• Fig. 1 zeigt schematisch, wie ein steuerbarer Induktor 1 gemäß der Erfindung über einen Kondensator C an die Wechselspannungsseite 2 einer Station 3 zur Umwandlung eines Hochspannungs-Gleichstroms (HVDC) in einen Wechselstrom und umgekehrt eines Wechselstroms in einen Gleichstrom angeschlossen werden kann. Beim Anschluss an solche Stationen werden unterschiedliche Oberwellen erhalten, die sich dem Wechselstrom, der die Station verlässt, überlagern, und diese Oberwellen können andere Geräte, die an das Netz angeschlossen sind, stören. Der steuerbare Induktor arbeitet in Verbindung mit einem Kondensator als einem harmonischen Filter, das diese Oberwellen ausblendet, wobei das Filter eine minimale Impedanz bei exakt der Frequenz haben soll, die die Oberwelle hat, die ausgeblendet werden soll. Unterschiedliche Lasten am Netz 4 zu unterschiedlichen Zeiten des Tages können jedoch etwas schwankende Frequenzen des Wechselstroms verursachen, was erfordert, dass die Induktivität des Induktors so gesteuert werden kann, dass das Minimum der Impedanz stets bei der fraglichen Oberwellenfrequenz liegt, wobei der Induktor an ein Steuersystem zur automatischen Einstellung des Steuerstroms des Induktors und damit seiner Impedanz zur Minimierung der Impedanz des Filters bei der fraglichen Frequenz angeschlossen ist.
• Der allgemeine Aufbau eines steuerbaren Induktors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Der Induktor hat eine Hauptwicklung 5, die über einen Kondensator an ein Hochspannungsnetz angeschlossen ist, wobei die Hauptwicklung in Schichten in einem Abstand außerhalb eines Zylinders 6 aus elektrischem Isoliermaterial gewickelt ist. Die Hauptwicklung 5 hat ein Ende 7, das auf hohem Potential liegt, wobei die Spannung dadurch in Richtung zum entgegengesetzten unteren Ende 8 in Fig. 2 abfällt, und das untere Ende auf Massepotential liegt. Ein Zylinder 9 aus elektrischem Isoliermaterial ist innerhalb des Zylinders 6 angeordnet und verläuft koaxial dazu. Ein Kern 10 aus magnetischem Material ist in dem durch den Zylinder 9 gebildeten Raum angeordnet und verläuft koaxial zum Zylinder. Dieser Kern hat eine teilweise konische Form an seinen Enden, wobei die Form Wirbelstromverluste verringern soll, die durch den wechselnden longitudinalen Magnetfluss hervorgerufen werden, der im Kern aufgrund des Oberwellenwechselstroms in der Hauptwicklung 5 erzeugt wird. Dieses Phänomen ist in der WO 94/11891 der Anmelderin beschrieben. Eine steuerbare Wicklung 11, die aus einigen gesonderten Teil-Steuerwicklungen gebildet ist, verläuft im Wesentlichen axial durch den Kern und zurück parallel zur Achse des Kerns in den Raum zwischen dem Kern und dem isolierenden Zylinder 9 in einen geschlossenen Kreis. Die Steuerwicklung 11 ist an eine Gleichstromquelle zur Übertragung eines Gleichstroms durch diese angeschlossen, welcher Gleichstrom einen tangential gerichteten Magnetfluss im Kern, der quer zum Hauptmagnetfluss läuft, erzeugt und auf diese Weise seine Permeabilität für den longitudinalen Magnetfluss von der Hauptwicklung aus verringert. Durch Erhöhen dieses Gleichstroms ist es möglich, die Permeabilität des Kerns und dadurch die Induktivität des Induktors zu reduzieren. Eine niedrigere Permebeabilität des Kerns ermöglicht auch eine höhere Energiespeicherung darin pro Einheitsvolumen, so dass der Induktor kompakter gemacht werden kann. Die Verlustleistung pro Einheitsvolumen in Folge des Magnetflusses, der über die Oberflächen eines Metallobjekts verläuft, ist dem Quadrat der Dicke dieses Objekts, gemessen senkrecht zur Flussrichtung, proportional, was erfordert, dass der Kern 10 aus sehr dünnen Blechen, die in mehreren Windungen gewickelt sind, hergestellt wird, während die Steuerwicklung aus einer großen Anzahl dünner Drähte gebildet wird. Die Wärmeabgabe in der Steuerwicklung wird dadurch in Folge der Wirbelstromverluste reduziert. Wärme wird jedoch auch in der Steuerwicklung in Folge des Gleichstroms freigesetzt, der durch die Steuerwicklung fließt, und diese Wärmefreisetzung ist im Allgemeinen wesentlich größer als die Wirbelstromverluste. Um den Induktor so kompakt und dadurch so preiswert wie möglich machen zu können, sollte man eine so hohe Anzahl von Amperewindungen wie möglich für einen spezifischen Raum der Steuerwicklung erhalten, wobei die Größe der Steuerwicklung davon abhängt, dass ein hoher Füllgrad des möglichen Raums in Verbindung mit guten Wärmeeigenschaften erhalten wird.
• Dies ist genau der Zweck, den die Erfindung zu erreichen sucht, und eine bevorzugte Ausführungsform einer Steuerwicklung, um diesen Zweck zu erreichen, wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 erläutert. Die jeweilige Teil-Steuervicklung 12 hat einen inneren Abschnitt 13, der im Wesentlichen axial durch den Innenraum 38 des Kerns 10 verläuft, ebenso wie einen im Wesentlichen axial verlaufenden äußeren Abschnitt 14, der außerhalb des Kerns zurückläuft, welche Abschnitte eine geschlossene Spule bilden, wobei ein Gleichstrom durch nicht gezeigte Mittel durch die Spule zu fließen veranlasst werden kann, um einen tangential gerichteten Magnetfluss im Kern zu erzeugen, der quer zum Hauptfluss läuft, der durch den Pfeil 15 angegeben ist.
• Die Teil-Steuerwicklungen haben solch einen Querschnitt, dass zwei benachbarte Teil-Steuerwicklungen Räume 20, 21 innerhalb ebenso wie außerhalb des Kerns zwischeneinander durch gegenseitig im Wesentlichen parallele Flächen 16, 17, 18, 19 bilden. Die Flächen 16, 17, 18, 19 verlaufen im Wesentlichen in radialer und axialer Richtung. Um dies zu erreichen hat der innere ebenso wie der äußere Abschnitt einen im Wesentlichen keilförmigen Querschnitt, gesehen in radialer Richtung, wobei eine unbedeutende Verjüngung am äußeren Abschnitt nach innen zum Kem ebenso als ein im Wesentlichen keilförmiger Querschnitt dargestellt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, relativ kleine Zwischenräume zwischen den verschiedenen Teil-Steuerwicklungen zu erhalten, so dass man einen hohen Füllgrad des Wicklungsraums erreicht. Gleichzeitig ist es sehr vorteilhaft, Kühlluft, die im Wesentlichen axial durch diese Räume gedrückt wird, über die im Wesentlichen parallelen Flächen sehr gleichmäßig im gesamten Steuerwicklungsvolumen zu verteilen, während eine lokale Überhitzung vermieden wird. Die "schmalen" Räume zwischen benachbarten Teil-Steuerwicklungen, die auf diese Weise erhalten werden, tragen zu einer verbesserten Wärmeübertragung von den Teil-Steuerwicklungen auf die Kühlluft bei, da die Wärmeübertragungskonstante für Kühlluft höher ist, die näher an den fraglichen Oberflächen als weiter entfernt strömt.
• Diese Vorteile werden auch mittels des Abschnitts 14 erhalten, der außerhalb des Kerns verläuft, ebenso wie der innere Abschnitt 13 der jeweiligen Teil-Steuerwicklung Flächen 22, 23 hat, die im Wesentlichen parallel zu den Flächen der Umhüllung des Kerns zur Bildung eines Zwischenraums 24, 25 jeweils dazwischen verläuft.
• Fig. 4 zeigt, wie mehrere Teil-Steuerwicklungen bezüglich des Kerns in radialer Richtung innerhalb voneinander angeordnet werden können, und dass diese Teil- Steuerwicklungen zwischeneinander Räume 26 durch im Wesentlichen tangential und axial gerichtete Flächen davon angeordnet werden können, mit der Ausnahme, dass die benachbarten Teil-Steuerwicklungsabschnitte 27, 28 durch im Wesentlichen parallel Flächen Räume zwischeneinander bilden. Gleiches gilt auch für die Steuerwicklungsabschnitte, die außerhalb des Kerns verlaufen, wo jedoch die Anzahl der Teil-Steuerwicklungen nach außen abnimmt, während die Anzahl der Teil- Steuerwicklungen innerhalb des Kerns in radialer Richtung von der Mitte des Kerns aus zunimmt. Diese alternative Ausführungsform ist vermutlich insbesondere für große Induktoren geeignet, bei denen die verschiedenen Teil-Steuerwicklungsspulen leicht handhabbar sind, da sie auf diese Weise unterteilt sind.
• Die Teil-Steuerwicklungen werden festgehalten, während sie diese Räume zwischeneinander und dem Kern durch geeignete Distanzstücke wie ein schiffssteuerradähnliches Gummistück bilden, das zentral im Kern bei 29 angeordnet ist und Vorsprünge hat, die zwischen jede Steuerwicklung vorsteht. Ein Tragkreuzstück 30, der vorgesehen ist, um den gesamten Induktor zu verbinden, ist auch in Fig. 5 angegeben.
• Durch die Ausbildung der unterschiedlichen Teil-Steuerwicklungen gemäß der Erfindung ist es möglich, eine sehr hohe Anzahl von Amperewindungen in einem spezifischen Wicklungsraum aufgrund des erreichbaren hohen Füllgrades des Wicklungsraumes und des sehr hohen Oberflächen/Volumen-Verhältnisses der Steuerwicklung und die erzielten ausgezeichneten Wärmeübertragungseigenschaften zwischen diesen Flächen und der Kühlluft aufgrund der gleichmäßig verteilten Kühlluft in den engen Räumen zu erreichen. Eine sehr hohe Wärmefreisetzung pro Einheitsvolumen kann auf diese Weise zugelassen werden. Wegen der oben erwähnten Eigenschaften kann der Induktor kompakter konstruiert und damit mit niedrigeren Kosten hergestellt werden.
• Eine Form 31 zur Herstellung einer Teil-Steuerwicklung gemäß der Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt. Diese Form 31 hat zwei Elemente 34, 35, die einen Zwischenraum bilden und mit inneren formbildenden Flächen 32, 33 versehen sind, die gegeneinander konvergieren, und mit einem Distanzstück 36, das diesen Raum unterteilt und die Elemente gegenseitig verbindet und so angeordnet ist, dass langgestreckte elektrische Leiter aufgenommen werden, die die Elemente umgeben, während der Raum auf jeder Seite davon gefüllt wird, um eine Teil-Steuerwicklung mit den beiden Abschnitten 13, 14 mit einem im Wesentlichen keilförmigen Querschnitt zu erhalten. Die Herstellung einer Teil-Steuerwicklung gemäß der Erfindung erfolgt mittels dieser Form auf die folgende Weise. Vorzugsweise wird solch eine Spule mit einer Anzahl paralleler Drähte gewickelt, was dazu führt, dass die Anzahl der Windungen der Wicklung minimiert wird, und dass die Möglichkeit der Anpassung an das Gerät besteht, das den durch die Spule fließenden Steuerstrom erzeugt. Die Spule wird vorzugsweise mit einem Draht gewickelt, der mit einer äußeren thermoplastischen Klebstoffschicht versehen ist, einem sogenannten zusammenbackbaren Draht. Wenn die Wicklung angebracht wird, kann es notwendig sein, die Drähte in den Raum zwischen den Elementen 34 und 35 mit einem geeigneten Werkzeug am schmäleren Ende 37 der Form einzudrücken, um den Zwischenraum vollständig zu füllen. Die Form wird dann durch Erhitzen der gesamten Spule auf eine Temperatur über der Schmelztemperatur der Klebstoffschicht fixiert, so dass die Spule eine stabile mechanische Einheit bildet, wenn sie abgekühlt wird. Eine derartige Erwärmung kann entweder dadurch erreicht werden, dass ein Gleichstrom durch die Spule geleitet wird, und Widerstandsverluste sie aufheizen, oder durch Erhitzen der Spule in einem Ofen. Als Alternative zur Verwendung einer Wicklungsform mit dem beschriebenen Aufbau ist es auch möglich, die Wicklung um eine Form mit z. B. rechteckigem Querschnitt zu bilden und die nach dem Backen erhaltene Spule in einem nachfolgenden Pressvorgang keilförmig auszubilden.
• Die Erfindung ist selbstverständlich in keiner Weise auf die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform beschränkt, sondern eine Anzahl von Möglichkeiten zu Abwandlungen davon sind für den Fachmann erkennbar, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
• Z. B. ist es möglich, eine vollständig unterschiedliche Anzahl von Teil- Steuerwicklungen im Vergleich zu dem, was in den Figuren gezeigt ist, zu verwenden, und es ist auch möglich, dass einige Räume nicht durch im Wesentlichen parallel gerichtete Flächen gebildet werden, selbst wenn dies sehr vorteilhaft und bevorzugt ist.
• Weiterhin könnte der innere Teilwicklungsabschnitt z. B. diese Räume als bezüglich benachbarten Teil-Steuerwicklungsabschnitten ausgebildet und/oder einen im Wesentlichen keilförmigen Querschnitt haben, während der äußere Abschnitt möglicherweise diese Eigenschaften nicht haben könnte, wenn die Kühlprobleme außerhalb des Kerns unbedeutend sind.
• Die Definition "im Wesentlichen parallele Flächen" in den Ansprüchen umfasst wenigstens alle Winkel zwischen solchen Flächen unter 20º. Diese Flächen müssen sich nicht einmal in einer einzigen Ebene erstrecken, sondern könnten eine bestimmte Bogenform haben.
• Die Definition "tangential" in den Ansprüchen soll alle Richtungen parallel zu einer Tangente an den Kern umfassen, was aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist.

Claims (15)

1. Steuerbarer Induktor, umfassend wenigstens einen rohrförmigen Kern (10), eine Hauptwicklung (5), die den Kern umgibt, und eine Steuerwicklung (11), die im wesentlichen axial durch den Kern verläuft und im wesentlichen axial außerhalb davon zwischen dem Kern und der Hauptwicklung zurückführt, wobei die Steuerwicklung in mehrere separate Teil-Steuerwicklungen (12) unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Teil-Steuerwicklungen einen solchen Querschnitt haben, dass wenigstens einige benachbarte Teil-Steuerwicklungen innerhalb des Kerns durch einen Zwischenraum (20) getrennt sind, der wenigstens teilweise von im wesentlichen parallelen Flächen (16, 17) der Teil-Steuerwicklungen gebildet ist.

2. Induktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Großteil der benachbarten Teil-Steuerwicklungen (12) innerhalb des Kerns (10) durch einen Zwischenraum (20) getrennt ist, der wenigstens teilweise von im wesentlichen parallelen Flächen (16, 17) der Teil-Steuerwicklungen gebildet ist.

3. Induktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle benachbarten Teil-Steuerwicklungen (12) innerhalb des Kerns (10) durch einen Zwischenraum (20) getrennt sind, der wenigstens teilweise von im wesentlichen parallelen Flächen (16, 17) der Teil-Steuerwicklungen gebildet ist.

4. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen parallelen Flächen (16, 17) Flächen aufweisen, die sich im wesentlichen radial und axial bezüglich des Kerns (10) erstrecken.

5. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teil-Steuerwicklungen (12) einen solchen Querschnitt haben, dass wenigstens einige benachbarte Teil-Steuerwicklungen außerhalb des Kerns (10) durch einen Zwischenraum (21) getrennt sind, der wenigstens teilweise von im wesentlichen parallelen Flächen (18, 19) der Teil-Steuerwicklungen gebildet ist.

6. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Teil-Steuerwicklung (12), die am nächsten außerhalb und/oder innerhalb des Kerns (10) verläuft, Flächen (22, 23) hat, die sich im wesentlichen parallel zu den Flächen der Umhüllung des Kerns erstrecken, um einen Zwischenraum (24, 25) zu bilden.

7. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er benachbarte Teil-Steuerwicklungen aufweist, die Zwischenräume (26) haben, die von Flächen davon gebildet sind, die sich im wesentlichen tangential und axial bezüglich des Kerns erstrecken.

8. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräume (20, 21) im wesentlichen ganz von im wesentlichen parallelen Flächen (16, 17) von benachbarten Teil-Steuerwicklungen gebildet sind.

9. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der Teil-Steuerwicklungen (12) eine Form haben, die sich im wesentlichen in Richtung zum Mittelpunkt des Kerns (10) in einem radialen Querschnitt über einen Abschnitt (13) der Wicklungen, die innerhalb des Kerns verlaufen, keilförmig verjüngt.

10. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der Teil-Steuerwicklungen (12) eine Form haben, die sich im wesentlichen in Richtung zum Kern (10) in einem radialen Querschnitt betrachtet über einen Abschnitt (14) der Wicklungen, die sich außerhalb des Kerns erstrecken, keilförmig verjüngt.

11. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er Teil-Steuerwicklungen (12) aufweist, die einen Abschnitt (13) aufweisen, der sich innerhalb des Kerns in einer schmalen, im wesentlichen länglichen Form in radialer Richtung bezüglich des Kerns (10) in einem radialen Querschnitt betrachtet erstreckt.

12. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere Teil-Steuerwicklungen (27, 28) aufweist, die ineinander angeordnet sind und bezüglich des Kerns in radialer Richtung verlaufen, und die Teil- Steuerwicklungen Zwischenräume (26) zwischen ihnen durch deren im wesentlichen tangential und axial ausgerichteten Flächen bilden.

13. Induktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Teil-Steuerwicklungen (12) innerhalb des Kerns (10) in radialer Richtung von der Mitte des Kerns und außerhalb entlang von Kreisen mit dem Mittelpunkt des Kerns als Mittelpunkt zunimmt, um den Innenraum (38) des Kerns auszufüllen.

14. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Teil-Steuerwicklungen (12) so gebildet sind, um den Innenraum (38) des Kerns (10) im wesentlichen auszufüllen.

15. Induktor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräume (20, 21) im radialen Querschnitt im wesentlichen schmäler sind als die durchschnittliche Dicke der Teil-Steuerwicklungen (12) in einem solchen Querschnitt.