EP2251876B1 - Wicklung mit einem rechteckigem Querschnitt und Verfahren zur Herstellung einer solchen Wicklung - Google Patents

Wicklung mit einem rechteckigem Querschnitt und Verfahren zur Herstellung einer solchen Wicklung Download PDF

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EP2251876B1
EP2251876B1 EP09006365A EP09006365A EP2251876B1 EP 2251876 B1 EP2251876 B1 EP 2251876B1 EP 09006365 A EP09006365 A EP 09006365A EP 09006365 A EP09006365 A EP 09006365A EP 2251876 B1 EP2251876 B1 EP 2251876B1
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EP
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winding
coil
segment
core
segments
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Benjamin Weber
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ABB Technology AG
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ABB Technology AG
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Publication date
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    • H01F27/2847Sheets; Strips
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    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
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    • H01F41/061Winding flat conductive wires or sheets
    • HELECTRICITY
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    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F27/2847Sheets; Strips
    • H01F2027/2857Coil formed from wound foil conductor
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    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2847Sheets; Strips
    • H01F2027/2861Coil formed by folding a blank

Definitions

  • the invention relates to a winding with a rectangular cross section and to a method for producing such a winding.
  • One field of application is the production of transformer windings.
  • winding of windings on winding cores is a well-known method in transformers.
  • the winding is often wound on individual core legs, which are clamped in a winding device.
  • This procedure works for core legs with round and rectangular cross section.
  • core legs with a round cross-section can be wound on a complete, consisting of several core legs winding core whose individual core legs can not be rotated.
  • a device is applied to the core leg, which is rotatably mounted and can be driven by a motor.
  • This method works with core legs with rectangular cross-section only if the diameter of the winding to be applied corresponds at least to the diagonal of the core cross-section, the winding would then have a round cross-section. Due to the large diameter of the winding, the coil interior is not optimally utilized in such a case.
  • the invention has for its object to provide a winding with a rectangular cross-section.
  • This object is achieved in terms of the invention in that in a first step, a plurality of each separate winding segments is produced and that in a second step, these winding segments on a winding core of at least two different sides of this winding core are pushed from one another, wherein the segment ends are connected to each other.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that the coil interior is well filled. This improves the electrical properties on the one hand of the transformer, on the other hand, this promotes a compact, space-saving design of a transformer.
  • the method is particularly suitable for non-rotatable cores of rectangular cross-section.
  • Fig. 1 Fig. 3 is a side sectional view of a winding core and winding foil configuration prior to winding. It is the winding core 1 having a rectangular core cross section with its first core surface 2, its adjoining second core surface 3, its adjoining third core surface 4 and its adjoining fourth core surface 5 (adjacent to the first core surface 2). It is a relatively thin winding film 7 to wind around the winding core, the coil interior is to use optimally. For this purpose, the winding film 7 is divided into individual winding segments, between each of which a kink is arranged. The length of each winding segment is exactly matched to the length of that core surface to which it is associated.
  • the winding 22 formed from the winding film 7 consists of only two (not even complete) windings, the winding segments 8 and 16 being stacked above the first core surface 2, the winding segments 10 and 18 being stacked above the second core surface 3 in that winding segments 12 and 20 are arranged one above the other over the third core surface 4 and the winding segment 14 above the fourth core surface 5.
  • Each kink forms a corner, that is, a right angle bent edge of the winding respectively the winding.
  • Fig. 3 the assignment of the individual winding segments is shown to the individual core surfaces, each arrow the assignment of the individual winding segments 8, 10, 12, 14 to the individual core surfaces 2, 3, 4, 5 of the winding core 1 sketch.
  • Fig. 4 a lateral section through a wound core is shown, it being clearly evident that the winding 22 closely surrounding the winding core 1 has a rectangular cross-section which exactly matches the shape of the winding core 1 so that the coil interior is optimally utilized.
  • a lateral section through a winding 22 formed with U-winding segments is shown.
  • four superimposed on the winding core 1 nested U-winding segments 24 - 27 are provided directly on the winding core 1, starting with a downwardly open U-winding segment 24, about a subsequent right open U-winding segment 25, about a subsequent upwardly open U-winding segment 26 and again above a subsequent left open U-winding segment 27.
  • the individual U-winding segments 24-27 are electrically connected in series, which is outlined in the figure by dots between the interconnected legs. The connection points are among the FIGS. 15 and 16 explained. Of course, further U-winding segments close in the same manner until the desired number of turns of the winding is reached.
  • a certain limitation in this embodiment is given by the fact that the sliding of the U-winding segments must be made from all four sides of the winding core - see the arrows A, B, C, D.
  • One advantage is the fact that optimally few connection points between the individual U-winding segments are required, for example only three connection points in the three turns shown.
  • Fig. 6 is a perspective view of one in the arrangement according to Fig. 5 used U-winding segment 24 shown, consisting of a base leg with both sides perpendicular thereto arranged side legs.
  • the base leg and the two side legs represent flat winding sections.
  • a U-turn segment forms a 3 ⁇ 4 turn.
  • the length of the base leg and the side legs of each U-winding segment is specifically adapted to the exact position of an individual U-winding segment within the winding.
  • these lengths of the base leg and the side legs of each individual U-turn segment increase with increasing distance from the winding core 1, ie with outwardly progressing winding.
  • a lateral section through a winding 22 formed with L-winding segments is shown.
  • six L-winding segments 29, 30, 31, 32, 33, 34 are arranged around the winding core 1 and electrically connected in series with each other, which is sketched by points between the legs connected to each other.
  • the connection points are among the FIGS. 15 and 16 described.
  • further L-winding segments close in the same manner until the desired number of turns of the winding is reached.
  • An advantage in this embodiment is given by the fact that the sliding of the L-winding segments must be made only from two sides of the winding core - see, for example, the arrows A and C (alternatively, the insertion of A and B or A and C from etc possible). This configuration is therefore suitable for.
  • B. for the middle core leg of a three-limb core, of course, for the left / right core leg. In the considered three windings, five connection points between the individual winding segments are required.
  • Fig. 8 is a perspective view of one in the arrangement according to Fig. 7 used L-winding segment 29 shown, consisting of two mutually perpendicular legs, which each represent planar winding sections.
  • An L-winding segment forms a 1 ⁇ 2 turn.
  • the length of the thighs is specifically adapted to the exact position of an individual L-winding segment within the winding.
  • these lengths of the legs of each individual L-winding segment increase with increasing distance from the winding core.
  • a lateral section through a winding 22 formed from ⁇ -winding segments is shown.
  • six ⁇ -winding segments 36, 37, 38, 39, 40, 41 are arranged around the winding core 1 and electrically connected in series, which is sketched by points between the legs connected to each other.
  • the connection points are among the FIGS. 15 and 16 explained.
  • further ⁇ -winding segments close in the same manner until the desired number of turns of the winding is reached.
  • An advantage of this embodiment is given by the fact that the sliding of the ⁇ -winding segments must be made only from two opposite sides of the winding core - see the arrows A and C. This configuration is therefore suitable for.
  • B. for the middle core leg of a three-limb core, of course, for the left / right core leg. In the considered three windings, five connection points between the individual winding segments are required.
  • Fig. 10 is a perspective view of one in the arrangement according to Fig. 9 shown,-winding segment 36 shown, consisting of three legs arranged at right angles to each other, namely a base leg with a short side legs on the one hand and a long side legs on the other.
  • the base leg and the two side legs respectively form a flat winding section or winding section.
  • a ⁇ winding segment like an L winding segment, forms a 1 ⁇ 2 turn.
  • the particular advantage of the ⁇ -winding segment compared to the L-winding segment is the simpler and more robust connection technology, since the segment ends each directly opposite to a straight line and are not arranged at right angles to each other, as is the case with L-winding segments.
  • the length of the legs is specifically adapted to the exact position of an individual ⁇ -winding segment within the winding.
  • these lengths of the legs of each ⁇ -winding segment increase with increasing distance from the winding core 1, ie with outward progressing winding.
  • a lateral section through a winding formed from U-winding segments and L-winding segments is shown.
  • U-winding segments and L-winding segments are arranged around the winding core 1 and electrically connected in series with each other, which is outlined by points between the legs connected to each other.
  • the connection points are among the FIGS. 15 and 16 explained.
  • the winding 22 begins with a U-winding segment 43 open to the left, followed by an L-winding segment 44, followed by a downwardly open U-winding segment 45, followed by a U-turn segment 46 open to the left, whereupon an L-winding segment 47 follows, followed by a downwardly open U-winding segment 48 connects.
  • Fig. 12 is a perspective view of the arrangement according to Fig. 11 used U-winding segments 43 and L-winding segments 44 shown.
  • Fig. 6 and Fig. 8 The above explanations apply to Fig. 6 and Fig. 8 ,
  • Fig. 13 a lateral section through a winding formed from U-winding segments and I-winding segments is shown.
  • U-winding segments and I-winding segments are disposed around the winding core 1 and electrically connected in series, as indicated by dots between the connected legs.
  • the connection points are among the FIGS. 15 and 16 explained.
  • winding 22 begins with a downwardly open U-winding segment 50, followed by an I-winding segment 51, followed by a downwardly open U-winding segment 52, followed by an I-winding segment 53, followed by a downward one open U-winding segment 54 follows, followed by an I-winding segment 55 connects.
  • FIG. 14 is a perspective view of the arrangement according to Fig. 13 used U-winding segments 50 and I-winding segments 51 shown.
  • U-winding segments 50 the explanations to Fig. 6 ,
  • An I-winding segment 51 represents a single planar winding section and forms a 1 ⁇ 4 turn.
  • a latching connection point for the electrical connection of two segment-ends is shown, wherein the one segment end 57 with a latching pawl 58 and the other segment-end 59 with a corresponding latching opening 60 is provided. After the "snap-in" of the latching pawl 58 in the latching opening 60, the electrical and mechanical connection is ensured.
  • Fig. 16 a tongue and groove joint for the electrical connection of two segment ends is shown, wherein one segment end 62 is provided with a spring 63 and the other segment end 64 with a groove 65 corresponding thereto.
  • a subsequent crimping under pressure takes place expediently - see crimp connection point 66.
  • connection points For all connection points, it should be noted that these are not arranged directly at a corner, but that there is still a minimal 90 ° deflection so that the connection points are on a straight path.
  • the insulation between the windings can be either already attached to the conductor material or alternatively unwound from a roll when pushing a winding segment are interposed on the winding core.

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  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wicklung mit rechteckigem Querschnitt und auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Wicklung. Ein Anwendungsgebiet ist die Produktion von Transformatorwicklungen.
  • Das Wickeln von Wicklungen auf Wicklungskerne ist eine allgemein bekannte Methode bei Transformatoren. Hierbei wird oftmals die Wicklung auf einzelne Kernschenkel aufgewickelt, die in einer Wickelvorrichtung eingespannt werden. Dieses Verfahren funktioniert für Kernschenkel mit rundem und rechteckigem Querschnitt. Bei Kernschenkeln mit rundem Querschnitt kann auch auf einen kompletten, aus mehreren Kernschenkeln bestehenden Wicklungskern gewickelt werden, dessen einzelne Kernschenkel nicht mehr gedreht werden können. Hierbei wird eine Vorrichtung auf den Kernschenkel aufgebracht, die drehbar gelagert ist und motorisch angetrieben werden kann. Dieses Verfahren funktioniert bei Kernschenkeln mit rechteckigem Querschnitt nur dann, wenn der Durchmesser der aufzubringenden Wicklung mindestens der Diagonalen des Kernquerschnitts entspricht, die Wicklung hätte dann einen runden Querschnitt. Aufgrund des großen Durchmessers der Wicklung ist in einem solchen Fall der Spuleninnenraum nicht optimal genutzt.
  • So ist im Dokument US 7257881 B1 ein Verfahren zur Herstellung einer Bandwicklung um ein Zentralglied mit rechteckförmigem Querschnitt offenbart. Hierbei wird ein vorgefertigtes flaches Wickelmaterial durch jeweiliges Knicken beziehungsweise Falten in einer gewünschten Form um das Zentraglied angeordnet.
  • Das Dokument US 6269531 B1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer spirale ähnlichen Hochstromwicklung, welche aus flachen, gestanzten Leitersegmenten puzzleähnlich zusammengesetzt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wicklung mit einem rechteckigen Querschnitt anzugeben.
  • Des Weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Wicklung angegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Wicklung erfindungsgemäß gelöst durch eine Wicklung mit einem rechteckigen Querschnitt und gebildet aus einer Wicklungsfolie, angepasst an einen Wicklungskern mit rechteckigem Querschnitt mit je zwei sich gegenüberliegenden Kernflächen gleicher Länge,
    • wobei die Wicklungsfolie in einzelne elektrisch in Reihe geschaltete Wicklungssegmente unterteilt ist,
    • wobei jedes Wicklungssegment zumindest einen planebenen Wicklungsabschnitt aufweist,
    • wobei jeder planebene Wicklungsabschnitt exakt an die Länge der derjenigen Kernfläche angepasst ist, welcher er zugeordnet ist,
    • wobei bei der Bemessung der Länge des Wicklungsabschnitts die genaue Position des Wicklungsabschnitts innerhalb der Wicklung berücksichtigt ist und
    • wobei die Wicklung aus einer Vielzahl jeweils separater Wicklungssegmente gebildet ist, welche untereinander mittels Verbindungsstellen elektrisch verbunden sind.
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich des erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem ersten Schritt eine Vielzahl jeweils separater Wicklungssegmente hergestellt wird und dass in einem zweiten Schritt diese Wicklungssegmente auf einen Wicklungs kern von mindestens zwei unterschiedlichen Seiten dieses Wicklungskerns aus übereinander aufgeschoben werden, wobei die Segment-Enden jeweils miteinander verbunden werden.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der Spuleninnenraum gut gefüllt ist. Dies verbessert zum einen die elektrischen Eigenschaften des Transformators, zum Anderen wird hierdurch ein kompakter, raumsparender Aufbau eines Transformators gefördert. Das Verfahren eignet sich insbesondere auch bei nicht drehbaren Kernen von rechteckigem Querschnitt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    einen seitlichen Schnitt durch eine Konfiguration mit Wicklungskern und Wicklungsfolie vor dem Wickeln,
    Fig. 2
    einen seitlichen Schnitt durch einen mit den ersten Wicklungssegmenten belegten Wicklungskern,
    Fig. 3
    die Zuordnung der einzelnen Wicklungssegmente zu den einzelnen Kern- flächen,
    Fig. 4
    einen seitlichen Schnitt durch einen mit Wicklung versehenen Kern,
    Fig. 5
    einen seitlichen Schnitt durch eine mit U-Wicklungssegmenten gebildete Wicklung der Erfindung,
    Fig. 6
    eine perspektivische Ansicht eines bei der Anordnung gemäß Fig. 5 ein- gesetzten U-Wicklungssegmentes,
    Fig. 7
    einen seitlichen Schnitt durch eine mit L-Wicklungssegmenten gebildete Wicklung der Erfindung,
    Fig. 8
    eine perspektivische Ansicht eines bei der Anordnung gemäß Fig. 7 ein- gesetzten L-Wicklungssegmentes,
    Fig. 9
    einen seitlichen Schnitt durch eine aus Γ-Wicklungssegmenten gebildete Wicklung der Erfindung,
    Fig. 10
    eine perspektivische Ansicht eines bei der Anordnung gemäß Fig. 9 ein- gesetzten Γ-Wicklungssegmentes,
    Fig. 11
    einen seitlichen Schnitt durch eine aus U-Wicklungssegmenten und L- Wicklungssegmenten gebildete Wicklung der Erfindung,
    Fig. 12
    eine perspektivische Ansicht der bei der Anordnung gemäß Fig. 11 einge- setzten U-Wicklungssegmente und L-Wicklungssegmente,
    Fig. 13
    einen seitlichen Schnitt durch eine aus U-Wicklungssegmenten und I- Wicklungssegmenten gebildete Wicklung der Erfindung,
    Fig. 14
    eine perspektivische Ansicht der bei der Anordnung gemäß Fig. 13 einge- setzten U-Wicklungssegmente und I-Wicklungssegmente,
    Fig. 15
    eine Rast-Verbindungsstelle zur elektrischen Verbindung von zwei Seg- ment-Enden,
    Fig. 16
    eine Nut-Feder-Verbindungsstelle zur elektrischen Verbindung von zwei Segment-Enden.
  • In Fig. 1 ist ein seitlicher Schnitt durch eine Konfiguration mit Wicklungskern und Wicklungsfolie vor dem Wickeln dargestellt. Es ist der einen rechteckigen Kernquerschnitt aufweisende Wicklungskern 1 mit seiner ersten Kernfläche 2, seiner sich daran anschließender zweiten Kernfläche 3, seiner sich daran anschließenden dritten Kernfläche 4 und seiner sich daran anschließenden vierten Kernfläche 5 (benachbart der ersten Kernfläche 2) zu erkennen. Es ist eine relativ dünne Wicklungsfolie 7 um den Wicklungskern zu wickeln, wobei der Spuleninnenraum optimal zu nutzen ist. Hierzu ist die Wicklungsfolie 7 in einzelne Wicklungssegmente unterteilt, zwischen denen jeweils ein Knick angeordnet ist. Die Länge eines jeden Wicklungssegmentes ist exakt an die Länge derjenigen Kernfläche angepasst, welcher es zugeordnet ist.
  • Zur verbesserten Unterscheidungsfähigkeit sind die in Fig. 1 gezeigten Wicklungssegmente in unterschiedlicher Strichart gekennzeichnet. Im Einzelnen gilt folgendes:
    • ein erstes Wicklungssegment 8 ist der ersten Kernfläche 2 zugeordnet,
    • ein zweites, der zweiten Kernfläche 3 zugeordnetes Wicklungssegment 10 ist vom ersten Wicklungssegment 8 durch einen Knick 9 "getrennt",
    • ein drittes, der dritten Kernfläche 4 zugeordnetes Wicklungssegment 12 ist vom zweiten Wicklungssegment 10 durch einen Knick 11 "getrennt",
    • ein viertes, der vierten Kernfläche 5 zugeordnetes Wicklungssegment 14 ist vom dritten Wicklungssegment 12 durch einen Knick 13 "getrennt",
    • ein fünftes, wiederum der ersten Kernfläche 2 zugeordnetes Wicklungssegment 16 ist vom vierten Wicklungssegment 14 durch einen Knick 15 "getrennt",
    • ein sechstes, wiederum der zweiten Kernfläche 3 zugeordnetes Wicklungssegment 18 ist vom fünftes Wicklungssegment 16 durch einen Knick 17 "getrennt",
    • ein siebtes, wiederum der dritten Kernfläche 4 zugeordnetes Wicklungssegment 20 ist vom sechsten Wicklungssegment 18 durch einen Knick 19 "getrennt",
    • usw.
  • Dabei ist bei der Bemessung der Länge eines bestimmten Wicklungssegmentes nicht nur die Länge der jeweils zugeordneten Kernfläche berücksichtigt, sondern zusätzlich ist auch der Raumbedarf / Platzbedarf aller zwischen dem bestimmten Wicklungssegment und dem Wicklungskern 1 angeordneten Wicklungssegmente beachtet. Diese Notwendigkeit ist beispielsweise aus Fig. 2 zu erkennen, in welcher ein seitlicher Schnitt durch einen mit den ersten Wicklungssegmenten belegten Wicklungskern 1 dargestellt ist. Aus Gründen der besserten Übersichtlichkeit besteht die gezeigte, aus der Wicklungsfolie 7 gebildete Wicklung 22 lediglich aus zwei (nicht einmal vollständigen) Windungen, wobei die Wicklungssegmente 8 und 16 übereinander über der ersten Kernfläche 2, die Wicklungssegmente 10 und 18 übereinander über der zweiten Kernfläche 3, die Wicklungssegmente 12 und 20 übereinander über der dritten Kernfläche 4 und das Wicklungssegment 14 über der vierten Kernfläche 5 angeordnet sind. Jeder Knick bildet eine Ecke, d. h. eine rechtwinklig abgebogene Kante der Windung respektive der Wicklung.
  • In Fig. 3 ist die Zuordnung der einzelnen Wicklungssegmente zu den einzelnen Kernflächen dargestellt, wobei jeweils Pfeile die Zuordnung der einzelnen Wicklungssegmente 8, 10, 12, 14 zu den einzelnen Kernflächen 2, 3, 4, 5 des Wicklungskerns 1 skizzieren.
  • In Fig. 4 ist ein seitlicher Schnitt durch einen mit Wicklung versehenen Kern dargestellt, wobei deutlich zu erkennen ist, dass die den Wicklungskern 1 eng umschließende Wicklung 22 einen rechteckigen Querschnitt aufweist, welcher exakt der Formgebung des Wicklungskern 1 angepasst ist, so dass der Spuleninnenraum optimal genutzt wird.
  • Bei der vorstehend unter den Figuren 1 - 4 erläuterten Technologie gemäß dem Stand der Technik wird die Wicklungsfolie vor dem Aufwickeln auf den Wicklungskern respektive Kernsschenkel an denjenigen Stellen vorgeknickt, welche die Ecken der Wicklung bilden. Das Maß zwischen zwei Knickstellen wird damit immer größer, je weiter die Wicklung nach außen fortschreitet. Während demnach unter den Figuren 1 - 4 eine aus einer relativ "dünnen", "endlosen" Wicklungsfolie 7 gebildete Wicklung realisiert wird, bei welcher die einzelnen Wicklungssegmente lediglich durch Knicke voneinander "getrennt" sind, soll nachstehend eine Wicklung betrachtet werden, welche aus einer Vielzahl jeweils separater Wicklungssegmente zusammengesetzt wird.
  • In Fig. 5 ist ein seitlicher Schnitt durch eine mit U-Wicklungssegmenten gebildete Wicklung 22 dargestellt. Dabei sind vier übereinander auf dem Wicklungskern 1 ineinander verschachtelt angeordnete U-Wicklungssegmente 24 - 27 vorgesehen, unmittelbar am Wicklungskern 1 beginnend mit einem nach unten offenen U-Wicklungssegment 24, darüber einem sich anschließenden nach rechts offenen U-Wicklungssegment 25, darüber einem sich anschließenden nach oben offenen U-Wicklungssegment 26 und wiederum darüber einem sich anschließenden nach links offenen U-Wicklungssegment 27. Die individuellen U-Wicklungssegmente 24 - 27 sind elektrisch in Reihe miteinander verbunden, was in der Figur durch Punkte zwischen den miteinander verbundenen Schenkeln skizziert ist. Die Verbindungsstellen sind unter den Figuren 15 und 16 erläutert. Selbstverständlich schließen sich weitere U-Wicklungssegmente in gleicher Art und Weise an, bis die gewünschte Windungszahl der Wicklung erreicht ist. Eine gewisse Einschränkung bei dieser Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass das Aufschieben der U-Wicklungssegmente von allen vier Seiten des Wicklungskerns aus erfolgen muss - siehe die Pfeile A, B, C, D. Ein Vorteil ist darin zu sehen, dass optimal wenige Verbindungsstellen zwischen den einzelnen U-Wicklungssegmenten erforderlich sind, beispielsweise lediglich drei Verbindungsstellen bei den gezeigten drei Windungen.
  • In Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines bei der Anordnung gemäß Fig. 5 eingesetzten U-Wicklungssegmentes 24 dargestellt, bestehend aus einem Basisschenkel mit beidseitig rechtwinklig hierzu angeordneten Seitenschenkeln. Der Basisschenkel und die beiden Seitenschenkel stellen planebene Wicklungsabschnitte dar. Ein U-Wicklungssegment bildet eine ¾-Windung. Die Länge des Basisschenkels und der Seitenschenkel eines jeden U-Wicklungssegments ist konkret der genauen Position eines individuellen U-Wicklungssegmentes innerhalb der Wicklung angepasst. Zusätzlich vergrößern sich diese Längen des Basisschenkels und der Seitenschenkel eines jeden individuellen U-Wicklungssegments mit zunehmendem Abstand vom Wicklungskern 1, d. h. mit nach außen fortschreitender Wicklung.
  • In Fig. 7 ist ein seitlicher Schnitt durch eine mit L-Wicklungssegmenten gebildete Wicklung 22 dargestellt. Dabei sind sechs L-Wicklungssegmente 29, 30, 31, 32, 33, 34 um den Wicklungskern 1 angeordnet und elektrisch in Reihe miteinander verbunden, was durch Punkte zwischen den miteinander verbundenen Schenkeln skizziert ist. Die Verbindungsstellen sind unter den Figuren 15 und 16 beschrieben. Selbstverständlich schließen sich weitere L-Wicklungssegmente in gleicher Art und Weise an, bis die gewünschte Windungszahl der Wicklung erreicht ist. Ein Vorteil bei dieser Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass das Aufschieben der L-Wicklungssegmente nur von zwei Seiten des Wicklungskerns aus erfolgen muss - siehe beispielsweise die Pfeile A und C (alternativ wäre das Einlegen auch von A und B oder von A und C aus usw. möglich). Diese Konfiguration eignet sich deshalb z. B. für den mittleren Kernschenkel eines Dreischenkel-Kerns, selbstverständlich auch für den linken / rechten Kernschenkel. Bei den betrachteten drei Windungen sind fünf Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Wicklungssegmenten erforderlich.
  • In Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines bei der Anordnung gemäß Fig. 7 eingesetzten L-Wicklungssegmentes 29 dargestellt, bestehend aus zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Schenkeln, welche jeweils planebene Wicklungsabschnitte darstellen. Ein L-Wicklungssegment bildet eine ½-Windung. Die Länge der Schenkel ist konkret der genauen Position eines individuellen L-Wicklungssegmentes innerhalb der Wicklung angepasst. Zusätzlich vergrößern sich diese Längen der Schenkel eines jeden individuellen L-Wicklungssegments mit zunehmendem Abstand vom Wicklungskern.
  • In Fig. 9 ist ein seitlicher Schnitt durch eine aus Γ-Wicklungssegmenten gebildete Wicklung 22 dargestellt. Dabei sind sechs Γ-Wicklungssegmente 36, 37, 38, 39, 40, 41 um den Wicklungskern 1 angeordnet und elektrisch in Reihe miteinander verbunden, was durch Punkte zwischen den miteinander verbundenen Schenkeln skizziert ist. Die Verbindungsstellen sind unter den Figuren 15 und 16 erläutert. Selbstverständlich schließen sich weitere Γ-Wicklungssegmente in gleicher Art und Weise an, bis die gewünschte Windungszahl der Wicklung erreicht ist. Ein Vorteil bei dieser Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass das Aufschieben der Γ-Wicklungssegmente nur von zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Wicklungskerns aus erfolgen muss - siehe die Pfeile A und C. Diese Konfiguration eignet sich deshalb z. B. für den mittleren Kernschenkel eines Dreischenkel-Kerns, selbstverständlich auch für den linken / rechten Kernschenkel. Bei den betrachteten drei Windungen sind fünf Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Wicklungssegmenten erforderlich.
  • In Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines bei der Anordnung gemäß Fig. 9 eingesetzten Γ-Wicklungssegmentes 36 dargestellt, bestehend aus drei rechtwinklig zueinander angeordneten Schenkeln, und zwar einem Basisschenkel mit einem kurzen Seitenschenkel einerseits und einem langen Seitenschenkel andererseits. Der Basisschenkel respektive die beiden Seitenschenkel stellen einen planebenen Wicklungsabschnitt respektive Wicklungsteilabschnitte dar. Ein Γ-Wicklungssegment bildet wie ein L-Wicklungssegment eine ½-Windung. Der besondere Vorteil des Γ-Wicklungssegmentes gegenüber dem L-Wicklungssegment ist die einfachere und robustere Verbindungstechnik, da sich die Segment-Enden jeweils unmittelbar auf einer geraden Strecke gegenüberliegen und nicht rechtwinklig zueinander angeordnet sind, wie dies bei L-Wicklungssegmenten der Fall ist. Die Länge der Schenkel ist konkret der genauen Position eines individuellen Γ-Wicklungssegmentes innerhalb der Wicklung angepasst. Zusätzlich vergrößern sich diese Längen der Schenkel eines jeden Γ-Wicklungssegments mit zunehmendem Abstand vom Wicklungskern 1, d. h. mit nach außen fortschreitender Wicklung. Ferner ist es möglich, die Länge der Seitenschenkel zu variieren, um zu vermeiden, dass zwei Verbindungsstellen benachbarter Windungen unmittelbar übereinander liegen.
  • In Fig. 11 ist ein seitlicher Schnitt durch eine aus U-Wicklungssegmenten und L-Wicklungssegmenten gebildete Wicklung dargestellt. Dabei sind U-Wicklungssegmente und L-Wicklungssegmente um den Wicklungskern 1 angeordnet und elektrisch in Reihe miteinander verbunden, was durch Punkte zwischen den miteinander verbundenen Schenkeln skizziert ist. Die Verbindungsstellen sind unter den Figuren 15 und 16 erläutert. Beispielsweise beginnt die Wicklung 22 mit einem nach links offenen U-Wicklungssegment 43, hieran schließt sich ein L-Wicklungssegment 44 an, es folgt ein nach unten offenes U-Wicklungssegment 45, hieran schließt sich ein nach links offenes U-Wicklungssegment 46 an, worauf ein L-Wicklungssegment 47 folgt, an welches sich ein nach unten offenes U-Wicklungssegment 48 anschließt. Selbstverständlich schließen sich weitere U-Wicklungssegmente und L-Wicklungssegmente in gleicher Art und Weise an, bis die gewünschte Windungszahl der Wicklung erreicht ist. Ein Vorteil bei dieser Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass das Aufschieben der Wicklungssegmente nur von drei Seiten des Wicklungskerns aus erfolgen muss - siehe die Pfeile A, C und D und dass relativ wenig Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Wicklungssegmenten erforderlich sind. Bei den betrachteten vier Windungen sind lediglich fünf Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Wicklungssegmenten erforderlich. Es wird vermieden, dass ein Wicklungssegment von der Seite B aufgeschoben werden muss (bei der sich der nächste Kernschenkel befinden würde), so dass die in Fig. 11 gezeigte Konfiguration z. B. für den rechten Kernschenkel eines Dreischenkel-Kerns geeignet ist. Selbstverständlich ist in ähnlicher Art und Weise auch eine für den linken Kernschenkel geeignete Konfiguration realisierbar.
  • In Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht der bei der Anordnung gemäß Fig. 11 eingesetzten U-Wicklungssegmente 43 und L-Wicklungssegmente 44 dargestellt. Es gelten die vorstehenden Erläuterungen zu Fig. 6 und Fig. 8.
  • In Fig. 13 ist ein seitlicher Schnitt durch eine aus U-Wicklungssegmenten und I-Wicklungssegmenten gebildete Wicklung dargestellt. Dabei sind abwechselnd U-Wicklungssegmente und I-Wicklungssegmente um den Wicklungskern 1 angeordnet und elektrisch in Reihe miteinander verbunden, was durch Punkte zwischen den miteinander verbundenen Schenkeln skizziert ist. Die Verbindungsstellen sind unter den Figuren 15 und 16 erläutert. Beispielsweise beginnt die Wicklung 22 mit einem nach unten offenen U-Wicklungssegment 50, hieran schließt sich ein I-Wicklungssegment 51 an, es folgt ein nach unten offenes U-Wicklungssegment 52, hieran schließt sich ein I-Wicklungssegment 53 an, worauf ein nach unten offenes U-Wicklungssegment 54 folgt, an welches sich ein I-Wicklungssegment 55 anschließt. Selbstverständlich schließen sich weitere U-Wicklungssegmente und I-Wicklungssegmente in gleicher Art und Weise an, bis die gewünschte Windungszahl der Wicklung erreicht ist. Ein Vorteil bei dieser Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass das Aufschieben der Wicklungssegmente nur von zwei Seiten des Wicklungskerns aus erfolgen muss - siehe die Pfeile A und C und dass diese Kombination eine besonders günstige Automatisierung ermöglicht. Die U-Wicklungssegmente und I-Wicklungssegmente werden jeweils immer aus der gleichen Richtung aufgebracht. Bei den betrachteten drei Windungen sind fünf Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Wicklungssegmenten erforderlich. Es wird vermieden, dass ein Wicklungssegment von den Seiten B und D aufgeschoben werden muss (bei der sich der benachbarte Kernschenkel befinden würde), so dass die in Fig. 13 gezeigte Konfiguration insbesondere für den mittleren Kernschenkel eines Dreischenkel-Kerns geeignet ist, selbstverständlich auch für den linken / rechten Kernschenkel.
  • In Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht der bei der Anordnung gemäß Fig. 13 eingesetzten U-Wicklungssegmente 50 und I-Wicklungssegmente 51 dargestellt. Bezüglich der U-Wicklungssegmente 50 gelten die Erläuterungen zu Fig. 6. Ein I-Wicklungssegment 51 stellt einen einzigen planebenen Wicklungsabschnitt dar und bildet eine ¼ - Windung.
  • Für das Zusammensetzen der Wicklungssegmente zu einer Wicklung sind Verbindungsstellen erforderlich, welche vorteilhaft in Form von Rast-Verbindungsstellen, Steck-Verbindungsstellen oder Crimp-Verbindungsstellen ausgebildet sein können. In Fig. 15 ist eine Rast-Verbindungsstelle zur elektrischen Verbindung von zwei Segment-Enden dargestellt, wobei das eine Segment-Ende 57 mit einer Rastklinke 58 und das andere Segment-Ende 59 mit einer hierzu korrespondierenden Rastöffnung 60 versehen ist. Nach dem "Einschnappen" der Rastklinke 58 in die Rastöffnung 60 ist die elektrische und mechanische Verbindung gewährleistet.
  • In Fig. 16 ist eine Nut-Feder-Verbindungsstelle zur elektrischen Verbindung von zwei Segment-Enden dargestellt, wobei das eine Segment-Ende 62 mit einer Feder 63 und das andere Segment-Ende 64 mit einer hierzu korrespondierenden Nut 65 versehen ist. Bei einer solchen Nut-Feder-Verbindungsstelle erfolgt zweckmäßig eine anschließende Vercrimpung unter Druck - siehe Crimp-Verbindungsstelle 66.
  • Bei allen Verbindungsstellen ist zu beachten, dass diese nicht direkt an einer Ecke angeordnet werden, sondern dass noch eine minimale Umkantung um 90° erfolgt, damit die Verbindungsstellen sich auf einer geraden Strecke befindet.
  • Die Isolation zwischen den Windungen kann dabei entweder schon auf dem Leitermaterial befestigt sein oder alternativ von einer Rolle abgewickelt beim Aufschieben eines Wicklungssegmentes auf den Wicklungskern zwischengelegt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wicklungskern mit rechteckigem Kernquerschnitt
    2
    erste Kernfläche
    3
    zweite Kernfläche
    4
    dritte Kernfläche
    5
    vierte Kernfläche
    6
    -
    7
    Wicklungsfolie (relativ dünn)
    8
    erstes Wicklungssegment
    9
    Knick
    10
    zweites Wicklungssegment
    11
    Knick
    12
    drittes Wicklungssegment
    13
    Knick
    14
    viertes Wicklungssegment
    15
    Knick
    16
    fünftes Wicklungssegment
    17
    Knick
    18
    sechstes Wicklungssegment
    19
    Knick
    20
    siebtes Wicklungssegment
    21
    -
    22
    Wicklung mit rechteckigem Querschnitt
    23
    -
    24
    U-Wicklungssegment (nach unten offen)
    25
    U-Wicklungssegment (nach rechts offen)
    26
    U-Wicklungssegment (nach oben offen)
    27
    U-Wicklungssegment (nach links offen)
    28
    -
    29
    L-Wicklungssegment
    30
    L-Wicklungssegment
    31
    L-Wicklungssegment
    32
    L-Wicklungssegment
    33
    L-Wicklungssegment
    34
    L-Wicklungssegment
    35
    -
    36
    Γ-Wicklungssegment
    37
    Γ-Wicklungssegment
    38
    Γ-Wicklungssegment
    39
    Γ-Wicklungssegment
    40
    Γ-Wicklungssegment
    41
    Γ-Wicklungssegment
    42
    -
    43
    U-Wicklungssegment (nach links offen)
    44
    L-Wicklungssegment
    45
    U-Wicklungssegment (nach unten offen)
    46
    U-Wicklungssegment (nach links offen)
    47
    L-Wicklungssegment
    48
    U-Wicklungssegment (nach unten offen)
    49
    -
    50
    U-Wicklungssegment (nach unten offen)
    51
    I-Wicklungssegment
    52
    U-Wicklungssegment (nach unten offen)
    53
    I-Wicklungssegment
    54
    U-Wicklungssegment (nach unten offen)
    55
    I-Wicklungssegment
    56
    -
    57
    Segment-Ende
    58
    Rastklinke
    59
    Segment-Ende
    60
    Rastöffnung
    61
    -
    62
    Segment-Ende
    63
    Feder
    64
    Segment-Ende
    65
    Nut
    66
    Crimp-Verbindungsstelle

Claims (9)

  1. Wicklung mit einem rechteckigen Querschnitt und gebildet aus einer Wicklungsfolie, angepasst an einen Wicklungskern (1) mit rechteckigem Querschnitt mit je zwei sich gegenüberliegenden Kernflächen (2 - 5) gleicher Länge,
    • wobei die Wicklungsfolie in einzelne elektrisch in Reihe geschaltete Wicklungssegmente (24 - 27, 29 - 34, 36 - 41, 43 - 48, 50 - 55) unterteilt ist,
    • wobei jedes Wicklungssegment zumindest einen planebenen Wicklungsabschnitt aufweist,
    • wobei jeder planebene Wicklungsabschnitt exakt an die Länge der derjenigen Kernfläche angepasst ist, welcher er zugeordnet ist,
    • wobei bei der Bemessung der Länge des Wicklungsabschnitts die genaue Position des Wicklungsabschnitts innerhalb der Wicklung (22) berücksichtigt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (22) aus einer Vielzahl jeweils separater Wicklungssegmente (24 - 27, 29 - 34, 36 - 41; 43 - 48, 50 - 55) gebildet ist, welche untereinander mittels Verbindungsstellen elektrisch verbunden sind.
  2. Wicklung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch U-Wicklungssegmente (24, 25, 26, 27, 43, 45, 46, 48, 50, 52, 54), welche jeweils aus drei planebenen, rechtwinklig zueinander angeordneten Wicklungsabschnitten bestehen.
  3. Wicklung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch L-Wicklungssegmente (29, 30, 31, 32, 33, 34, 44, 47), welche jeweils aus zwei planebenen, rechtwinklig zueinander angeordneten Wicklungsabschnitten bestehen.
  4. Wicklung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Γ-Wicklungssegmente (36, 37, 38, 39, 40, 41), welche jeweils aus einem planebenen Wicklurigsabschnitt bestehen, welcher beidseitig mit je einem rechtwinklig hierzu angeordneten Wicklungsteilabschnitt versehen ist.
  5. Wicklung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch I-Wicklungssegmente (51, 53, 55), welche jeweils aus einem planebenen Wicklungsabschnitt bestehen.
  6. Wicklung nach einem der Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet durch Rast-Verbindungsstellen mit einer Rastklinke (58) am einen Segment-Ende (57) und einer hierzu korrespondierende Rastöffnung (60) am anderen Segment-Ende (59).
  7. Wicklung nach einem der Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet durch Nut-Feder-Verbindungsstellen mit einer Feder (63) am einen Segment-Ende (62) und einer hierzu korrespondierende Nut (65) am anderen Segment-Ende (64).
  8. Wicklung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Crimp-Verbindungsstellen (66).
  9. Verfahren zur Herstellung einer Wicklung mit einem rechteckigen Querschnitt nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt eine Vielzahl jeweils separater Wicklungssegmente (24 - 27, 29 - 34, 36 - 41, 43 - 48, 50 - 55) hergestellt wird und dass in einem zweiten Schritt diese Wicklungssegmente auf einen Wicklungskern (1) von mindestens zwei unterschiedlichen Seiten dieses Wicklungskerns aus übereinander aufgeschoben werden, wobei die Segment-Enden (57, 59, 62, 64) jeweils miteinander verbunden werden.
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