EP2916333A1 - Amorphous transformer core - Google Patents

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Publication number
EP2916333A1
EP2916333A1 EP14000743.6A EP14000743A EP2916333A1 EP 2916333 A1 EP2916333 A1 EP 2916333A1 EP 14000743 A EP14000743 A EP 14000743A EP 2916333 A1 EP2916333 A1 EP 2916333A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
core
amorphous
winding
cross
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14000743.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Irma Buschmann
Frank Cornelius
Jens Dr. Tepper
Benjamin Weber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Technology AG filed Critical ABB Technology AG
Priority to EP14000743.6A priority Critical patent/EP2916333A1/en
Publication of EP2916333A1 publication Critical patent/EP2916333A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08Cooling; Ventilating
    • H01F27/10Liquid cooling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/25Magnetic cores made from strips or ribbons

Definitions

  • the invention relates to an amorphous transformer core, comprising a rectangular-like outer core ring and two adjacent in a common plane in the outer core ring rectangular-like inner core rings each having a similar magnetic cross-sectional area size, wherein a total of two core yokes and three core legs are formed, the respective magnetic total cross section respectively from the magnetic cross section of two different partially adjacent core rings is formed, wherein the core rings are wound around a respective winding axis of a plurality of winding layers of amorphous strip material.
  • transformers are used to allow coupling between respective voltage levels.
  • These typically include a transformer core and primary and secondary windings, with coupling being provided by a magnetic flux through the magnetic cross section of the transformer core.
  • a transformer core is usually constructed of layered core sheets, which are insulated from each other to prevent the formation of circular currents. Such transformer cores cause unwanted active losses during their operation, which lead to heating of the transformer core.
  • wound transformer cores made of an amorphous strip material are known. This has a very small thickness of, for example, 25 microns, so that a plurality of turns is required to reach a magnetic thickness of the core cross-section, for example, 30cm.
  • a known embodiment for a three-limbed transformer core of wound amorphous strip material is a so-called Evans core, in which two in a common plane adjacent inner wound core rings are nested in an outer wound core ring, so that form three core legs, the magnetic cross sections of each two magnetic cross sections of adjacent sections of adjacent core rings are formed.
  • the inner cross-section of hollow cylindrical coils arranged around a core leg is generally not rectangular for reasons of production technology, but rather approximately round or oval, so that the inner coil cross-section is not satisfactorily filled by a core leg with a rectangular magnetic cross-section arranged therein. The size of a corresponding transformer is thereby increased disadvantageously.
  • the object of the invention to provide an amorphous transformer core core core, whose magnetic cross-sectional areas, at least in the core leg area allow a better fill factor.
  • the task is also to provide a transformer with a corresponding transformer core.
  • an amorphous transformer core of the aforementioned type is characterized in that the respective winding width of a winding layer of amorphous strip material increases in the case of the inner core rings with radially outer winding layers against radially inner winding layers and in the case of the outer core ring in the reverse Is reduced, so that a respective at least approximately circular or elliptical magnetic total cross-section of at least the core legs is formed.
  • the basic idea of the invention is to adapt the winding width of the respective winding layers in such a way that it increases with increasing radial distance from the winding axis in the inner core rings, so that the magnetic cross section increases in the radially outer direction and is semicircular in the theoretical ideal case.
  • the assembled state of the transformer core connects radially outside either a respective portion of the outer core ring or a portion of the adjacent inner core ring.
  • rectangle-like is to be interpreted broadly.
  • the amorphous strip material is mechanically extremely sensitive and therefore usually a minimum bending radius is required, which should not be exceeded, in order to exclude breaking of the amorphous strip material.
  • a minimum bending radius is for example in the range of greater than 0.5cm - 3cm, which may also cause a bending radius of 30cm and higher in radially outer layers, with a corresponding core ring shape according to the invention also be considered as a rectangle.
  • the outer core ring according to the invention has an exactly opposite layering of the winding layers, so they are narrower with increasing radial distance, wherein the radially inner width of an outer core ring preferably corresponds to the radially outer width of an inner core ring.
  • a stepless Ensures contiguity of the magnetic cross sections of radially outer and inner core rings.
  • a comparable overall magnetic cross-sectional surface shape results in inner core rings adjoining one another in a plane.
  • a wound core ring In terms of production technology, it may prove expedient to separate a wound core ring after winding, so that a corresponding layer package is formed, which is joined together again during the production process to form a core ring.
  • a coil can be arranged around a section of an open core ring. According to the invention, such a cut and rejoined layer package is to be understood as a wound core ring.
  • an at least approximately circular or elliptical cross-section can expressly also be understood as a stepped cross-sectional shape, for example also a cross-sectional shape with only two steps, which can ultimately be assumed to be composed of three rectangular-like regions.
  • a shape then has, for example, only two width variants of the winding layers, which is particularly easy to realize in terms of production technology.
  • the total magnetic cross section can be approximated by increasing the number of respective stages as close as possible to a circular upper elliptical overall cross section, or at exactly the inner cross section of a transformer coil which is to be arranged around a core leg thus formed.
  • the amorphous strip material to be wound is continuously adjusted in its width along its extent, resulting in the shape of a very elongated wedge or trapezium for the strip material.
  • a mechanical width adjustment is carried out for example by means of laser cutting the edges of an amorphous strip material of constant width.
  • a plurality of radially adjacent winding layers have at least one Kernringes the same width, thus step-like rectangular cross-sectional areas are formed.
  • Several such superimposed winding layers are also referred to as layer packages.
  • the number of widths of the winding layers used is thus reduced in an advantageous manner, which brings in particular production engineering advantages. Nevertheless, the achievable with such a cross-sectional shape filling factor of a core leg thus formed is advantageously increased.
  • At least one winding layer of a core ring is formed from at least two turns of the amorphous strip material arranged axially next to one another.
  • the width of a winding layer can be varied in a particularly simple manner by using a corresponding number of adjacent turns or winding packages. This is particularly advantageous if the respective width of the turns or Windungslagenwovene is identical.
  • radially adjacent winding layers with axially adjacent turns of the amorphous strip material have an inner step-like axial offset from one another.
  • radially superposed turns or winding packages overlap at their common interface, which advantageously leads to increased stability of the wound amorphous transformer core ring.
  • all windings of the amorphous strip material have the same width and are arranged in a common axial grid. This advantageously simplifies the production of a transformer core, in particular by using only a single bandwidth of the amorphous strip material.
  • the width of the wound amorphous strip material is at least partially continuously adapted to a magnetic cross-sectional shape to be achieved.
  • the width of the amorphous strip material to be wound for example by means of laser cutting to modify the edges such that a core ring wound therefrom at least in regions has a desired magnetic cross-sectional shape with a correspondingly high filling factor.
  • the actual magnetic cross section can be approximated arbitrarily close to the theoretical required cross section for a maximum fill factor.
  • cooling channels are provided at least in regions between adjoining core rings or adjoining winding layers.
  • Amorphous core material increasingly loses its excellent magnetic properties when exceeding a threshold temperature.
  • cooling channels are optionally provided between at least two winding layers. These can be realized for example by strip-like elements, which are arranged for example on an insulating mat, which are wound as well as the amorphous strip material.
  • a transformer comprising a three-limb transformer core according to the invention with at least one electrical winding around each of the three legs, wherein the inner diameter of the mostly hollow-cylindrical windings or coils is ideally adapted to the outer diameter of each transformer core leg of the transformer according to the invention , This results in a particularly high fill factor.
  • Fig. 1 shows an exemplary amorphous transformer core 10, which is also known under the name "Evans core".
  • a first 12 and a second 14 rectangular-like core ring of wound amorphous ribbon material are disposed adjacent in a common plane.
  • Both core rings 12, 14 are positively interlocked in a rectangular-like outer core ring 16 of wound amorphous ribbon material, which is arranged in the same plane. All winding axes of the core rings 12, 14, 16 are aligned parallel.
  • core shanks 20, 22, 24 and an upper and a lower yoke 26 are formed by partially adjacent core rings 12, 14, 16.
  • the magnetic cross sections of the inner 12, 14 and the outer 16 core ring are at least approximately equal.
  • the magnetic cross-section of the core legs 20, 22, 24 and the yokes 26 each results in twice the magnetic cross-section of a core ring 12, 14, 16.
  • the middle core leg 22 is formed by adjacent portions of the inner core rings 12, 14 whereas the outer Core legs 20, 24 and upper and lower yoke 26 of adjacent regions of one of the inner core rings 12, 14 are formed with the outer core ring 16. It can not be deduced from this illustration that the magnetic cross sections of at least the core limbs 20, 22, 24 are roundish, which, however, is given in this case.
  • exemplary cooling channels 18 are arranged between adjoining core rings 12, 14, 16, which are approximately parallel to the Winding axes of the core rings 12, 14, 16 extend. Cooling channels 18 can be realized, for example, by inserting corresponding strips or cooling channel modules.
  • Such a transformer core has, for example, a height of 1.5 m and a width of 2 m, and this information can vary greatly from case to case.
  • FIG. 2 Figure 14 shows exemplary variants of circular magnetic cross sections of core limbs in a drawing 30.
  • Subfiguration 30a shows an ideal semicircular magnetic cross section 32 of an inner core ring and an ideal semicircular magnetic cross section 34 of an outer core ring, both core rings being wound around a respective winding axis which is parallel to the winding axis represented by the reference numeral 36.
  • the straight sections of the magnetic cross sections 32, 34 adjoin one another in regions and a core leg formed therefrom has a round overall cross section.
  • the example shown is, of course, also applicable in a comparable manner to a yoke cross-section or two sections of two inner core rings adjoining one another in the middle core leg.
  • the sub-variant 30b shows a stepped 42, 44, 46, 48 semicircular cross-section 38 of an inner core ring and a stepped semi-circular cross-section 40 of an outer core ring, wherein both core rings are wound around a respective winding axis, which is parallel to the winding axis represented by the reference numeral 50 ,
  • the respective winding width of a winding layer or a winding package amorphous strip material is increased in the case of the inner core ring at radially outer winding layers against radially inner winding layers and reduced in the case of the outer core ring in the reverse manner.
  • Sub-variant 30c shows a stepped semicircular cross-section 52, comparable to sub-variant 30b, of an inner core ring with a plurality of windings 56, 58, 60 in the same winding layer, which is widened in the radial direction, and a corresponding stepped semicircular cross-section 54 of an outer core ring which is in Radial direction is narrowed. Both core rings are wound around a respective winding axis, which is parallel to the reference numeral 62 winding axis is shown.
  • the number of real winding layers can amount to several thousand, so that the turns 56, 58, 60 shown here can also be understood as winding layer packages each having a few hundred layers.
  • the number of widths of the amorphous strip material used can advantageously be reduced.
  • radially adjacent winding layers with axially juxtaposed windings 56, 58, 60 of the amorphous strip material have an inner step-like axial offset from one another.
  • FIG. 12 shows exemplary variants of elliptical magnetic cross sections in a drawing 70.
  • Subfiguration 70a shows an ideal semi-elliptical magnetic cross section 72 of an inner core ring and an ideal semi-elliptical magnetic cross section 74 of an outer core ring, both core rings being wound about a respective winding axis parallel to the inner core ring is the winding axis represented by the reference numeral 76.
  • the straight sections of the magnetic cross sections adjoin each other in regions and an elliptical overall cross section of a core leg formed therefrom is reached.
  • Sub-variant 70b shows a stepped semi-elliptical magnetic cross-section 78 of an inner core ring and a stepped semi-elliptical magnetic cross-section 80 of an outer core ring, both core rings wound around a respective winding axis which is parallel to the winding axis indicated by reference numeral 82.
  • Fig. 4 10 shows exemplary variants of further magnetic cross sections in a representation 90.
  • a first grid-shaped stepped semicircular cross-section 92 is shown by an inner core ring and a first grid-shaped stepped semicircular cross-section 94 from an outer core ring in relation to a winding axis 96.
  • the cross-sections 92, 94 shown in sub-variant 90a lie in a respective leg region of a transformer core formed therefrom, in which at least approximately a roundish magnetic cross-section is to be achieved so that a hollow-cylindrical transformer coil or electrical winding can be arranged around a core leg formed therein with the highest possible fill factor ,
  • Sub-variant 90b shows a second grid-shaped stepped cross section 98 of an inner core ring and a second grid-shaped stepped cross section 100 of an outer core ring.
  • the cross-sections 98, 100 shown in sub-variant 90b lie in a respective yoke region of a transformer core formed therefrom, in which the cross-sectional shape does not necessarily have to be round because there is no hollow-cylindrical transformer coil or electrical winding arranged there.
  • a respective core ring is ultimately composed by a plurality of axially adjacent arranged partial core rings, which ideally each have the same axial width.
  • the magnetic cross section of a core ring thus formed is not necessarily constant along its direction of rotation.
  • Fig. 5 11 shows an exemplary variant of a magnetic cross-section with a cooling channel in a representation 110.
  • sub-variant 110a a first stepped semicircular cross-section 112 of an inner core ring and a first grid-shaped stepped semicircular cross-section 114 of an outer core ring in relation to a winding axis 118 are shown. Between two adjacent winding layers or ply packages respective cooling channels 116 are provided.
  • Fig. 6 shows in a representation 120 a section of the magnetic cross section of an exemplary core ring. Two rectangular cross-sectional areas are shown, which are formed as a respective layer package 124 of a plurality of winding layers 122 of an amorphous strip material.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen amorphen Transformatorkern (10), umfassend einen rechteckähnlichen äußeren Kernring (16) und zwei in einer gemeinsamen Ebene nebeneinanderliegende in den äußeren Kernring (16) verschachtelte rechteckähnliche innere Kernringe (12, 14) mit jeweils ähnlicher magnetischer Querschnittsflächengröße, wobei insgesamt zwei Kernjoche (26) und drei Kernschenkel (20, 22, 24) gebildet sind, deren jeweiliger magnetischer Gesamtquerschnitt jeweils aus dem magnetischen Querschnitt (30, 70, 90, 110) zweier verschiedener bereichsweise aneinander grenzender Kernringe (12, 14, 16) gebildet ist, wobei die Kernringe um eine jeweilige Wickelachse (36, 50, 62, 76, 82, 96, 102, 118) aus einer Vielzahl an Wickellagen (122) amorphen Bandmaterials gewickelt sind. Die jeweilige Wickelbreite einer Wickellage des amorphen Bandmaterials ist im Falle der inneren Kernringe (12, 14) bei radial außen liegende Wickellagen (122) gegenüber radial innen liegenden Wickellagen (122) erhöht und im Falle des äußeren Kernringes (16) in umgekehrter Weise reduziert, so dass ein jeweiliger zumindest annährend kreisförmiger (30) oder elliptischer (70) magnetischer Gesamtquerschnitt zumindest der Kernschenkel (20, 22, 24) gebildet ist. Die Erfindung betrifft auch einen Transformator mit erfindungsgemäßem Transformatorkern.The invention relates to an amorphous transformer core (10) comprising a rectangle - like outer core ring (16) and two rectangular - like inner core rings (12, 14) each juxtaposed in a common plane into the outer core ring (16) each having a similar magnetic cross sectional area size, two in total Core yokes (26) and three core legs (20, 22, 24) are formed, whose respective magnetic total cross section in each case from the magnetic cross section (30, 70, 90, 110) of two different partially adjacent core rings (12, 14, 16) is formed wherein the core rings are wound around a respective winding axis (36, 50, 62, 76, 82, 96, 102, 118) from a plurality of winding layers (122) of amorphous ribbon material. The respective winding width of a winding layer of the amorphous strip material is increased in the case of the inner core rings (12, 14) with radially outer winding layers (122) with respect to radially inner winding layers (122) and in the case of the outer core ring (16) in the reverse manner, such that a respective at least approximately circular (30) or elliptical (70) magnetic total cross-section of at least the core limbs (20, 22, 24) is formed. The invention also relates to a transformer with a transformer core according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft einen amorphen Transformatorkern, umfassend einen rechteckähnlichen äußeren Kernring und zwei in einer gemeinsamen Ebene nebeneinanderliegende in den äußeren Kernring verschachtelte rechteckähnliche innere Kernringe mit jeweils ähnlicher magnetischer Querschnittsflächengröße, wobei insgesamt zwei Kernjoche und drei Kernschenkel gebildet sind, deren jeweiliger magnetischer Gesamtquerschnitt jeweils aus dem magnetischen Querschnitt zweier verschiedener bereichsweise aneinander grenzender Kernringe gebildet ist, wobei die Kernringe um eine jeweilige Wickelachse aus einer Vielzahl an Wickellagen amorphen Bandmaterials gewickelt sind.The invention relates to an amorphous transformer core, comprising a rectangular-like outer core ring and two adjacent in a common plane in the outer core ring rectangular-like inner core rings each having a similar magnetic cross-sectional area size, wherein a total of two core yokes and three core legs are formed, the respective magnetic total cross section respectively from the magnetic cross section of two different partially adjacent core rings is formed, wherein the core rings are wound around a respective winding axis of a plurality of winding layers of amorphous strip material.

Es ist allgemein bekannt, dass in elektrischen Energieverteilungsnetzen, beispielsweise in Spannungsebenen von 6kV, 10kV, 30kV, 60kV oder 110kV Transformatoren zum Einsatz kommen, um eine Kopplung zwischen jeweiligen Spannungsebenen zu ermöglichen. Diese weisen typischerweise einen Transformatorkern sowie primär- und sekundärseitige Wicklungen auf, wobei eine Kopplung durch einen magnetischen Fluss durch den magnetischen Querschnitt des Transformatorkerns gegeben ist.It is well known that in electrical power distribution networks, for example in voltage levels of 6kV, 10kV, 30kV, 60kV or 110kV transformers are used to allow coupling between respective voltage levels. These typically include a transformer core and primary and secondary windings, with coupling being provided by a magnetic flux through the magnetic cross section of the transformer core.

Ein Transformatorkern ist üblicherweise aus geschichteten Kernblechen aufgebaut, welche gegeneinander isoliert sind, um die Ausbildung von Kreisströmen zu unterbinden. Derartige Transformatorkerne verursachen während ihres Betriebes unerwünschte Wirkverluste, welche zu einer Erwärmung des Transformatorkerns führen.A transformer core is usually constructed of layered core sheets, which are insulated from each other to prevent the formation of circular currents. Such transformer cores cause unwanted active losses during their operation, which lead to heating of the transformer core.

Als verlustarme Alternative zu geblechten Transformatorkernen sind gewickelte Transformatorkerne aus einem amorphen Bandmaterial bekannt. Dieses weist eine sehr geringe Dicke von beispielsweise 25 µm auf, so dass eine Vielzahl von Windungen erforderlich ist, um auf eine magnetische Dicke des Kernquerschnittes von beispielsweise 30cm zu gelangen. Eine bekannte Ausführungsform für einen dreischenkligen Transformatorkern aus gewickeltem amorphen Bandmaterial ist ein sogenannter Evans-Kern, bei welchem zwei in einer gemeinsamen Ebene nebeneinander liegende innere gewickelte Kernringe in einen äußeren gewickelten Kernring verschachtelt sind, so dass sich drei Kernschenkel ausbilden, deren magnetische Querschnitte aus jeweils zwei magnetischen Querschnitten nebeneinander liegender Abschnitten benachbarter Kernringe gebildet sind.As a low-loss alternative to laminated transformer cores, wound transformer cores made of an amorphous strip material are known. This has a very small thickness of, for example, 25 microns, so that a plurality of turns is required to reach a magnetic thickness of the core cross-section, for example, 30cm. A known embodiment for a three-limbed transformer core of wound amorphous strip material is a so-called Evans core, in which two in a common plane adjacent inner wound core rings are nested in an outer wound core ring, so that form three core legs, the magnetic cross sections of each two magnetic cross sections of adjacent sections of adjacent core rings are formed.

Als nachteilig erweist sich hierbei, dass die Breite des magnetischen Querschnitts eines gewickelten Kernringes von der Breite des verwendeten amorphen Bandmaterials abhängig ist, welche beispielsweise maximal 30cm beträgt. Es ergeben sich daher rechteckförmige magnetische Querschnittsflächen der Kernringe, so dass die daraus resultierende magnetische Querschnittsfläche eines Kernschenkels ebenfalls rechteckförmig ist. Der innere Querschnitt von um einen Kernschenkel angeordneten hohlzylindrischen Spulen ist in der Regel aus produktionstechnischen Gründen nicht rechteckig, sondern vielmehr ansatzweise rund oder oval, so dass der innere Spulenquerschnitt von einem darin angeordneten Kernschenkel mit rechteckförmigem magnetischem Querschnitt nicht in zufriedenstellender Weise ausgefüllt ist. Die Baugröße eines entsprechenden Transformators ist dadurch in nachteiliger Weise erhöht.A disadvantage here proves that the width of the magnetic cross section of a wound core ring is dependent on the width of the amorphous strip material used, which is for example a maximum of 30cm. There are therefore rectangular magnetic cross-sectional areas of the core rings, so that the resulting magnetic cross-sectional area of a core leg is also rectangular. The inner cross-section of hollow cylindrical coils arranged around a core leg is generally not rectangular for reasons of production technology, but rather approximately round or oval, so that the inner coil cross-section is not satisfactorily filled by a core leg with a rectangular magnetic cross-section arranged therein. The size of a corresponding transformer is thereby increased disadvantageously.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen amorphen Transformatorkern mit Kernschenkeln bereitzustellen, deren magnetische Querschnittsflächen zumindest im Kernschenkelbereich einen besseren Füllfaktor ermöglichen. Aufgabe ist es auch, einen Transformator mit entsprechendem Transformatorkern bereitzustellen.Based on this prior art, it is the object of the invention to provide an amorphous transformer core core core core, whose magnetic cross-sectional areas, at least in the core leg area allow a better fill factor. The task is also to provide a transformer with a corresponding transformer core.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen amorphen Transformatorkern der eingangs genannten Art. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Wickelbreite einer Wickellage amorphen Bandmaterials im Falle der inneren Kernringe bei radial außen liegenden Wickellagen gegenüber radial innen liegenden Wickellagen erhöht und im Falle des äußeren Kernringes in umgekehrter Weise reduziert ist, so dass ein jeweiliger zumindest annährend kreisförmiger oder elliptischer magnetischer Gesamtquerschnitt zumindest der Kernschenkel gebildet ist.This object is achieved by an amorphous transformer core of the aforementioned type. This is characterized in that the respective winding width of a winding layer of amorphous strip material increases in the case of the inner core rings with radially outer winding layers against radially inner winding layers and in the case of the outer core ring in the reverse Is reduced, so that a respective at least approximately circular or elliptical magnetic total cross-section of at least the core legs is formed.

Die Grundidee der Erfindung besteht darin, die Wickelbreite der jeweiligen Wickellagen derart zu anzupassen, dass diese bei den inneren Kernringen mit steigendem radialen Abstand zur Wickelachse ansteigt, so dass sich der magnetische Querschnitt in radial äußerer Richtung erhöht und im theoretischen Idealfall halbkreisförmig ausgeprägt ist. In zusammengesetzten Zustand des Transformatorkerns schließt sich radial außen entweder ein jeweiliger Abschnitt des äußeren Kernringes oder aber ein Abschnitt des benachbarten inneren Kernringes an. Somit ist in vorteilhafter Weise zumindest in den Kernschenkelbereichen ein rundlicher oder elliptischer magnetischer Gesamtquerschnitt erreicht.The basic idea of the invention is to adapt the winding width of the respective winding layers in such a way that it increases with increasing radial distance from the winding axis in the inner core rings, so that the magnetic cross section increases in the radially outer direction and is semicircular in the theoretical ideal case. In the assembled state of the transformer core connects radially outside either a respective portion of the outer core ring or a portion of the adjacent inner core ring. Thus, advantageously, at least in the core leg regions, a roundish or elliptical overall magnetic cross section is achieved.

Der Begriff rechteckähnlich ist weit auszulegen. Das amorphe Bandmaterial ist mechanisch ausgesprochen empfindlich und daher ist üblicherweise ein Mindestbiegeradius erforderlich, welcher nicht unterschritten werden sollte, um ein Brechen des amorphen Bandmaterials auszuschließen. Ein derartiger Mindestbiegeradius liegt beispielsweise im Bereich von größer als 0.5cm - 3cm, was bei radial außen befindlichen Lagen auch einen Biegeradius von 30cm und höher bedingen kann, wobei eine entsprechende Kernringform erfindungsgemäß ebenfalls als rechteckähnlich aufzufassen sind. Auf der anderen Seite sind zumindest im Bereich der zu bildenden Kernschenkel auch gerade Abschnitte der jeweiligen Kernringe vorzusehen, um so mit einem möglichst hohen Füllfaktor darum eine hohlzylindrische Transformatorspule oder eine Wicklung anordnen zu können.The term rectangle-like is to be interpreted broadly. The amorphous strip material is mechanically extremely sensitive and therefore usually a minimum bending radius is required, which should not be exceeded, in order to exclude breaking of the amorphous strip material. Such a minimum bending radius is for example in the range of greater than 0.5cm - 3cm, which may also cause a bending radius of 30cm and higher in radially outer layers, with a corresponding core ring shape according to the invention also be considered as a rectangle. On the other hand, at least in the region of the core limbs to be formed, it is also necessary to provide straight sections of the respective core rings so as to be able to arrange a hollow-cylindrical transformer coil or a winding with the highest possible fill factor.

Der äußere Kernring weist erfindungsgemäß eine genau entgegen gesetzte Schichtung der Wickellagen auf, diese werden also mit steigendem radialen Abstand schmaler, wobei die radial innere Breite eines äußeren Kernringes vorzugsweise der radial äußeren Breite eines inneren Kernringes entspricht. Somit ist ein stufenloses Aneinandergrenzen der magnetischen Querschnitte von radial äußerem und innerem Kernringen gewährleistet. In analoger Weise ergibt sich eine vergleichbare magnetische Gesamtquerschnittsflächenform bei benachbart in einer Ebene aneinander grenzenden inneren Kernringen.The outer core ring according to the invention has an exactly opposite layering of the winding layers, so they are narrower with increasing radial distance, wherein the radially inner width of an outer core ring preferably corresponds to the radially outer width of an inner core ring. Thus, a stepless Ensures contiguity of the magnetic cross sections of radially outer and inner core rings. In an analogous manner, a comparable overall magnetic cross-sectional surface shape results in inner core rings adjoining one another in a plane.

Produktionstechnisch kann es sich als sinnvoll erweisen, einen gewickelten Kernring nach dem Wickeln aufzutrennen, so dass ein entsprechendes Lagenpaket gebildet ist, welches während des Produktionsvorganges an anderer Stelle wieder zu einem Kernring zusammengefügt wird. Hierdurch lässt sich beispielsweise eine Spule um einen Abschnitt eines geöffneten Kernringes anordnen. Erfindungsgemäß ist auch ein derartiges aufgeschnittenes und wieder zusammengefügtes Lagenpaket als gewickelter Kernring aufzufassen.In terms of production technology, it may prove expedient to separate a wound core ring after winding, so that a corresponding layer package is formed, which is joined together again during the production process to form a core ring. As a result, for example, a coil can be arranged around a section of an open core ring. According to the invention, such a cut and rejoined layer package is to be understood as a wound core ring.

Unter einem zumindest annährend kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt kann erfindungsgemäß ausdrücklich auch eine gestufte Querschnittsform verstanden werden, beispielsweise auch eine Querschnittsform mit lediglich zwei Stufen, welche letztendlich als aus drei rechteckähnlichen Bereichen zusammengesetzt angenommen werden kann. Eine derartige Form weist dann beispielsweise lediglich zwei Breitenvarianten der Wickellagen auf, was produktionstechnisch besonders einfach zu realisieren ist.According to the invention, an at least approximately circular or elliptical cross-section can expressly also be understood as a stepped cross-sectional shape, for example also a cross-sectional shape with only two steps, which can ultimately be assumed to be composed of three rectangular-like regions. Such a shape then has, for example, only two width variants of the winding layers, which is particularly easy to realize in terms of production technology.

Selbstverständlich kann der magnetische Gesamtquerschnitt durch Erhöhung der Anzahl der jeweiligen Stufen beliebig nahe an einen kreisförmigen ober elliptischen Gesamtquerschnitt approximiert werden, beziehungsweise an genau den Innenquerschnitt einer Transformatorspule, welche um einen derart gebildeten Kernschenkel angeordnet werden soll. Bei einer derartigen Ausführungsform wird das zu wickelnde amorphe Bandmaterial längs seiner Erstreckung kontinuierlich in seiner Breite angepasst, wobei sich für das Bandmaterial in etwa die Form eines sehr lang gestreckten Keils oder Trapezes ergibt. Eine mechanische Breitenanpassung erfolgt beispielsweise mittels Laserschneidens der Kanten eines amorphen Bandmaterials konstanter Breite.Of course, the total magnetic cross section can be approximated by increasing the number of respective stages as close as possible to a circular upper elliptical overall cross section, or at exactly the inner cross section of a transformer coil which is to be arranged around a core leg thus formed. In such an embodiment, the amorphous strip material to be wound is continuously adjusted in its width along its extent, resulting in the shape of a very elongated wedge or trapezium for the strip material. A mechanical width adjustment is carried out for example by means of laser cutting the edges of an amorphous strip material of constant width.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen amorphen Transformatorkerns weisen mehrere radial benachbarte Wickellagen wenigstens eines Kernringes dieselbe Breite auf, wobei somit stufenartige rechteckförmige Querschnittsbereiche gebildet sind. Mehrere derartig übereinanderliegende Wickellagen werden auch als Lagenpakete bezeichnet. Die Anzahl der verwendeten Breiten der Wickellagen ist somit in vorteilhafter Weise reduziert, was insbesondere produktionstechnische Vorteile mit sich bringt. Trotzdem ist der mit einer derartigen Querschnittsflächenform erzielbare Füllfaktor eines so gebildeten Kernschenkels vorteilhaft erhöht.According to a preferred embodiment of the amorphous transformer core according to the invention, a plurality of radially adjacent winding layers have at least one Kernringes the same width, thus step-like rectangular cross-sectional areas are formed. Several such superimposed winding layers are also referred to as layer packages. The number of widths of the winding layers used is thus reduced in an advantageous manner, which brings in particular production engineering advantages. Nevertheless, the achievable with such a cross-sectional shape filling factor of a core leg thus formed is advantageously increased.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Transformatorkerns ist wenigstens eine Wickellage eines Kernringes aus wenigstens zwei axial nebeneinander angeordneten Windungen des amorphen Bandmaterials gebildet. Hierdurch lässt sich die Breite einer Wickellage durch Verwendung einer entsprechenden Anzahl nebeneinander liegender Windungen oder Windungspakete in besonders einfacher Weise variieren. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die jeweilige Breite der Windungen oder Windungslagenpakete identisch ist.According to a further embodiment of the transformer core according to the invention, at least one winding layer of a core ring is formed from at least two turns of the amorphous strip material arranged axially next to one another. In this way, the width of a winding layer can be varied in a particularly simple manner by using a corresponding number of adjacent turns or winding packages. This is particularly advantageous if the respective width of the turns or Windungslagenpakete is identical.

Einer weiteren Erfindungsvariante folgend weisen radial benachbarte Wickellagen mit axial nebeneinander angeordneten Windungen des amorphen Bandmaterials einen inneren stufenartigen axialen Versatz zueinander auf. Somit überlappen sich radial übereinander angeordnete Windungen oder Windungspakete an ihrer gemeinsamen Grenzfläche, was in vorteilhafter Weise zu einer erhöhten Stabilität des gewickelten amorphen Transformatorkernringes führt.According to another variant of the invention, radially adjacent winding layers with axially adjacent turns of the amorphous strip material have an inner step-like axial offset from one another. Thus, radially superposed turns or winding packages overlap at their common interface, which advantageously leads to increased stability of the wound amorphous transformer core ring.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform des amorphen Transformatorkerns weisen alle Windungen des amorphen Bandmaterials dieselbe Breite auf und sind in einem gemeinsamen axialen Raster angeordnet. Hierdurch wird die Produktion eines Transformatorkerns in vorteilhafter Weise vereinfacht, insbesondere durch die Verwendung lediglich einer einzigen Bandbreite des amorphen Bandmaterials.According to a further embodiment of the amorphous transformer core according to the invention, all windings of the amorphous strip material have the same width and are arranged in a common axial grid. This advantageously simplifies the production of a transformer core, in particular by using only a single bandwidth of the amorphous strip material.

Gemäß einer weiteren Erfindungsvariante des amorphen Transformatorkerns ist die Breite des gewickelten amorphen Bandmaterials zumindest abschnittsweise kontinuierlich an eine zu erzielenden magnetische Querschnittsform angepasst. Hierfür ist die Breite des zu wickelnden amorphen Bandmaterials beispielsweise mittels Laserschneiden der Kanten derart zu verändern, dass ein daraus gewickelter Kernring zumindest bereichsweise eine gewünschte magnetische Querschnittsform mit einem entsprechend hohem Füllfaktor aufweist. Auf diese Weise lässt sich der der tatsächliche magnetische Querschnitt beliebig nahe an den theoretischen benötigten Querschnitt für einen maximalen Füllfaktor approximieren.According to a further variant of the invention of the amorphous transformer core, the width of the wound amorphous strip material is at least partially continuously adapted to a magnetic cross-sectional shape to be achieved. For this purpose, the width of the amorphous strip material to be wound, for example by means of laser cutting to modify the edges such that a core ring wound therefrom at least in regions has a desired magnetic cross-sectional shape with a correspondingly high filling factor. In this way, the actual magnetic cross section can be approximated arbitrarily close to the theoretical required cross section for a maximum fill factor.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen amorphen Transformatorkerns sind zwischen aneinandergrenzenden Kernringen oder aneinandergrenzenden Wickellagen zumindest bereichsweise Kühlkanäle vorgesehen. Amorphes Kernmaterial verliert seine hervorragenden magnetischen Eigenschaften zunehmend bei Übersteigen einer Grenztemperatur. Um auch unter wärmegeprägten Randbedingungen, beispielsweise bei Betrieb eines Transformatorkerns in heißen Klimagebieten, einen gewünschten geringen Kernverlust zu gewährleisten sind optional zwischen wenigstens zwei Wickellagen Kühlkanäle vorgesehen. Diese sind beispielsweise durch leistenähnliche Elemente realisierbar, welche beispielsweise auf einer Isoliermatte angeordnet sind, welche ebenso wie das amorphe Bandmaterial gewickelt werden.According to a further embodiment of the amorphous transformer core according to the invention, cooling channels are provided at least in regions between adjoining core rings or adjoining winding layers. Amorphous core material increasingly loses its excellent magnetic properties when exceeding a threshold temperature. In order to ensure a desired low core loss even under heat-affected boundary conditions, for example when operating a transformer core in hot climates, cooling channels are optionally provided between at least two winding layers. These can be realized for example by strip-like elements, which are arranged for example on an insulating mat, which are wound as well as the amorphous strip material.

Die zuvor beschriebenen Vorteile werden auch durch einen Transformator, umfassend einen erfindungsgemäßen dreischenkligen Transformatorkern mit mindestestens einer elektrischen Wicklung um jeden der drei Schenkel realisiert, wobei der Innendurchmesser der zumeist hohlzylindrischen Wicklungen beziehungsweise Spulen idealerweise auf den Außendurchmesser eines diese jeweils durchgreifenden Transformatorkernschenkels des erfindungsgemäßen Transformators angepasst ist. Somit ergibt sich ein besonders hoher Füllfaktor.The advantages described above are also realized by a transformer comprising a three-limb transformer core according to the invention with at least one electrical winding around each of the three legs, wherein the inner diameter of the mostly hollow-cylindrical windings or coils is ideally adapted to the outer diameter of each transformer core leg of the transformer according to the invention , This results in a particularly high fill factor.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiment possibilities can be found in the further dependent claims.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung, weitere Ausführungsformen und weitere Vorteile näher beschrieben werden.Reference to the embodiments illustrated in the drawings, the invention, further embodiments and other advantages will be described in detail.

Es zeigen:

Fig. 1
einen exemplarischen amorphen Transformatorkern,
Fig. 2
exemplarische Varianten von kreisförmigen magnetischen Querschnitten,
Fig. 3
exemplarische Varianten von elliptischen magnetischen Querschnitten,
Fig. 4
exemplarische Varianten von weiteren magnetischen Querschnitten,
Fig. 5
eine exemplarische Variante eines magnetischen Querschnitts mit Kühlkanal sowie
Fig. 6
einen Ausschnitt eines magnetischen Querschnitts eines Kernringes.
Show it:
Fig. 1
an exemplary amorphous transformer core,
Fig. 2
exemplary variants of circular magnetic cross-sections,
Fig. 3
exemplary variants of elliptical magnetic cross-sections,
Fig. 4
exemplary variants of further magnetic cross sections,
Fig. 5
an exemplary variant of a magnetic cross section with cooling channel and
Fig. 6
a section of a magnetic cross section of a core ring.

Fig. 1 zeigt einen exemplarischen amorphen Transformatorkern 10, welcher auch unter der Bezeichnung "Evans Kern" bekannt ist. Ein erster 12 und ein zweiter 14 rechteckähnlicher Kernring aus gewickeltem amorphem Bandmaterial sind in einer gemeinsamen Ebene benachbart angeordnet. Beide Kernringe 12, 14 sind formschlüssig in einen rechteckähnlichen äußeren Kernring 16 aus gewickeltem amorphen Bandmaterial verschachtelt, welcher in derselben Ebene angeordnet ist. Alle Wickelachsen der Kernringe 12, 14, 16 sind parallel ausgerichtet. Fig. 1 shows an exemplary amorphous transformer core 10, which is also known under the name "Evans core". A first 12 and a second 14 rectangular-like core ring of wound amorphous ribbon material are disposed adjacent in a common plane. Both core rings 12, 14 are positively interlocked in a rectangular-like outer core ring 16 of wound amorphous ribbon material, which is arranged in the same plane. All winding axes of the core rings 12, 14, 16 are aligned parallel.

Durch eine derartige Anordnung sind durch bereichsweise aneinander grenzende Kernringe 12, 14, 16 drei Kernschenkel 20, 22, 24 sowie ein oberes und ein unteres Joch 26 gebildet. Die magnetischen Querschnitte der inneren 12, 14 und des äußeren 16 Kernringes sind zumindest annähernd gleich. Somit ergibt sich der magnetische Querschnitt der Kernschenkel 20, 22, 24 und der Joche 26 jeweils zu dem doppelten des magnetischen Querschnitts eines Kernringes 12, 14, 16. Der mittlere Kernschenkel 22 ist von aneinandergrenzenden Bereichen der inneren Kernringe 12, 14 gebildet wohingegen die äußeren Kernschenkel 20, 24 sowie oberes und unteres Joch 26 aus aneinander grenzenden Bereichen eines der inneren Kernringe 12, 14 mit dem äußeren Kernring 16 gebildet sind. Dieser Darstellung ist nicht zu entnehmen, dass die magnetischen Querschnitte zumindest der Kernschenkel 20, 22, 24 rundlich ausgeprägt sind, was in diesem Fall jedoch gegeben ist.By such an arrangement, core shanks 20, 22, 24 and an upper and a lower yoke 26 are formed by partially adjacent core rings 12, 14, 16. The magnetic cross sections of the inner 12, 14 and the outer 16 core ring are at least approximately equal. Thus, the magnetic cross-section of the core legs 20, 22, 24 and the yokes 26 each results in twice the magnetic cross-section of a core ring 12, 14, 16. The middle core leg 22 is formed by adjacent portions of the inner core rings 12, 14 whereas the outer Core legs 20, 24 and upper and lower yoke 26 of adjacent regions of one of the inner core rings 12, 14 are formed with the outer core ring 16. It can not be deduced from this illustration that the magnetic cross sections of at least the core limbs 20, 22, 24 are roundish, which, however, is given in this case.

In der hier gezeigten Sonderform sind zwischen aneinander grenzenden Kernringen 12, 14, 16 exemplarische Kühlkanäle 18 angeordnet, welche in etwa parallel zu den Wickelachsen der Kernringe 12, 14, 16 verlaufen. Kühlkanäle 18 sind beispielsweise durch Einlegen von entsprechenden Leisten oder Kühlkanalmodulen realisierbar. Ein derartiger Transformatorkern weist beispielsweise eine Höhe von 1,5m und eine Breite von 2m auf, wobei diese Angaben fallweise sehr variieren können.In the special form shown here, exemplary cooling channels 18 are arranged between adjoining core rings 12, 14, 16, which are approximately parallel to the Winding axes of the core rings 12, 14, 16 extend. Cooling channels 18 can be realized, for example, by inserting corresponding strips or cooling channel modules. Such a transformer core has, for example, a height of 1.5 m and a width of 2 m, and this information can vary greatly from case to case.

Fig. 2 zeigt exemplarische Varianten von kreisförmigen magnetischen Querschnitten von Kernschenkeln in einer Zeichnung 30. Die Untervariante 30a zeigt einen idealen halbkreisförmigen magnetischen Querschnitt 32 eines inneren Kernringes und einen idealen halbkreisförmigen magnetischen Querschnitt 34 eines äußeren Kernringes, wobei beide Kernringe um eine jeweilige Wickelachse gewickelt sind, welche parallel zu der mit der Bezugsziffer 36 dargestellten Wickelachse ist. Im verschachtelten Zustand grenzen die geraden Abschnitte der magnetischen Querschnitte 32, 34 bereichsweise aneinander und ein daraus gebildeter Kernschenkel weist einen runden Gesamtquerschnitt auf. Fig. 2 Figure 14 shows exemplary variants of circular magnetic cross sections of core limbs in a drawing 30. Subvariante 30a shows an ideal semicircular magnetic cross section 32 of an inner core ring and an ideal semicircular magnetic cross section 34 of an outer core ring, both core rings being wound around a respective winding axis which is parallel to the winding axis represented by the reference numeral 36. In the nested state, the straight sections of the magnetic cross sections 32, 34 adjoin one another in regions and a core leg formed therefrom has a round overall cross section.

Das gezeigte Beispiel ist selbstverständlich auch in vergleichbarer Weise anwendbar auf einen Jochquerschnitt oder zwei im mittleren Kernschenkel aneinandergrenzende Abschnitte von zwei inneren Kernringen.The example shown is, of course, also applicable in a comparable manner to a yoke cross-section or two sections of two inner core rings adjoining one another in the middle core leg.

Die Untervariante 30b zeigt einen gestuften 42, 44, 46, 48 halbkreisförmigen Querschnitt 38 eines inneren Kernringes und einen gestuften halbkreisförmigen Querschnitt 40 eines äußeren Kernringes, wobei beide Kernringe um eine jeweilige Wickelachse gewickelt sind, welche parallel zu der mit der Bezugsziffer 50 dargestellten Wickelachse ist. Hierbei ist die jeweilige Wickelbreite einer Wickellage oder eines Wickelpaketes amorphen Bandmaterials im Falle des inneren Kernringes bei radial außen liegende Wickellagen gegenüber radial innen liegenden Wickellagen erhöht und im Falle des äußeren Kernringes in umgekehrter Weise reduziert.The sub-variant 30b shows a stepped 42, 44, 46, 48 semicircular cross-section 38 of an inner core ring and a stepped semi-circular cross-section 40 of an outer core ring, wherein both core rings are wound around a respective winding axis, which is parallel to the winding axis represented by the reference numeral 50 , Here, the respective winding width of a winding layer or a winding package amorphous strip material is increased in the case of the inner core ring at radially outer winding layers against radially inner winding layers and reduced in the case of the outer core ring in the reverse manner.

Die Untervariante 30c zeigt einen mit der Untervariante 30b vergleichbaren gestuften halbkreisförmigen Querschnitt 52 von einem innerem Kernring mit mehreren Windungen 56, 58, 60 in derselben Wickellage, welcher in radialer Richtung verbreitert ist sowie einen entsprechenden gestuften halbkreisförmigen Querschnitt 54 von einem äußerem Kernring, welcher in radialer Richtung verschmälert ist. Beide Kernringe sind um eine jeweilige Wickelachse gewickelt, welche parallel zu der mit der Bezugsziffer 62 dargestellten Wickelachse ist. Die Anzahl realer Wickellagen kann bei einer Dicke des amorphen Bandmaterials von beispielsweise 25µm mehrere 1000 betragen, so dass die hier gezeigten Windungen 56, 58, 60 auch als Windungslagenpakete mit jeweils einigen 100 Lagen verstanden werden können.Sub-variant 30c shows a stepped semicircular cross-section 52, comparable to sub-variant 30b, of an inner core ring with a plurality of windings 56, 58, 60 in the same winding layer, which is widened in the radial direction, and a corresponding stepped semicircular cross-section 54 of an outer core ring which is in Radial direction is narrowed. Both core rings are wound around a respective winding axis, which is parallel to the reference numeral 62 winding axis is shown. With a thickness of the amorphous strip material of, for example, 25 μm, the number of real winding layers can amount to several thousand, so that the turns 56, 58, 60 shown here can also be understood as winding layer packages each having a few hundred layers.

Durch die Verwendung mehrerer Windungen 56, 58, 60 amorphen Bandmaterials in derselben Wickellage ist die Anzahl der verwendeten Breiten des amorphen Bandmaterials in vorteilhafter Weise reduzierbar. In diesem Beispiel weisen radial benachbarte Wickellagen mit axial nebeneinander angeordneten Windungen 56, 58, 60 des amorphen Bandmaterials einen inneren stufenartigen axialen Versatz zueinander auf.By using a plurality of turns 56, 58, 60 of amorphous strip material in the same winding layer, the number of widths of the amorphous strip material used can advantageously be reduced. In this example, radially adjacent winding layers with axially juxtaposed windings 56, 58, 60 of the amorphous strip material have an inner step-like axial offset from one another.

Fig. 3 zeigt exemplarische Varianten von elliptischen magnetischen Querschnitten in einer Zeichnung 70. Die Untervariante 70a zeigt einen idealen halbelliptischen magnetischen Querschnitt 72 eines inneren Kernringes und einen idealen halbelliptischen magnetischen Querschnitt 74 eines äußeren Kernringes, wobei beide Kernringe um eine jeweilige Wickelachse gewickelt sind, welche parallel zu der mit der Bezugsziffer 76 dargestellten Wickelachse ist. Im verschachtelten Zustand grenzen die geraden Abschnitte der magnetischen Querschnitte bereichsweise aneinander und ein elliptischer Gesamtquerschnitt eines daraus gebildeten Kernschenkels ist erreicht. Fig. 3 FIG. 12 shows exemplary variants of elliptical magnetic cross sections in a drawing 70. Subvariante 70a shows an ideal semi-elliptical magnetic cross section 72 of an inner core ring and an ideal semi-elliptical magnetic cross section 74 of an outer core ring, both core rings being wound about a respective winding axis parallel to the inner core ring is the winding axis represented by the reference numeral 76. In the nested state, the straight sections of the magnetic cross sections adjoin each other in regions and an elliptical overall cross section of a core leg formed therefrom is reached.

Die Untervariante 70b zeigt einen gestuften halbelliptischen magnetischen Querschnitt 78 eines inneren Kernringes und einen gestuften halbelliptischen magnetischen Querschnitt 80 eines äußeren Kernringes, wobei beide Kernringe um eine jeweilige Wickelachse gewickelt sind, welche parallel zu der mit der Bezugsziffer 82 dargestellten Wickelachse ist.Sub-variant 70b shows a stepped semi-elliptical magnetic cross-section 78 of an inner core ring and a stepped semi-elliptical magnetic cross-section 80 of an outer core ring, both core rings wound around a respective winding axis which is parallel to the winding axis indicated by reference numeral 82.

Fig. 4 zeigt exemplarische Varianten von weiteren magnetischen Querschnitten in einer Darstellung 90. In der Untervariante 90a ist ein erster rasterförmiger gestufter halbkreisförmiger Querschnitt 92 von einem inneren Kernring und ein erster rasterförmiger gestufter halbkreisförmiger Querschnitt 94 von einem äußeren Kernring in Relation zu einer Wickelachse 96 gezeigt. Fig. 4 10 shows exemplary variants of further magnetic cross sections in a representation 90. In sub-variant 90a, a first grid-shaped stepped semicircular cross-section 92 is shown by an inner core ring and a first grid-shaped stepped semicircular cross-section 94 from an outer core ring in relation to a winding axis 96.

Bei den betreffenden Kernringen ist deren magnetischer Querschnitt längs ihres Umfangs nicht konstant. Die in der Untervariante 90a gezeigten Querschnitte 92, 94 liegen in einem jeweiligen Schenkelbereich eines daraus gebildeten Transformatorkerns, bei welchem zumindest annähernd ein rundlicher magnetischer Querschnitt zu erzielen ist, damit um einen dort gebildeten Kernschenkel mit möglichst hohem Füllfaktor eine hohlzylindrische Transformatorspule beziehungsweise elektrische Wicklung anordenbar ist.In the case of the core rings in question, their magnetic cross section is not constant along their circumference. The cross-sections 92, 94 shown in sub-variant 90a lie in a respective leg region of a transformer core formed therefrom, in which at least approximately a roundish magnetic cross-section is to be achieved so that a hollow-cylindrical transformer coil or electrical winding can be arranged around a core leg formed therein with the highest possible fill factor ,

Die Untervariante 90b zeigt einen zweiten rasterförmigen gestuften Querschnitt 98 von einem inneren Kernring und einen zweiten rasterförmigen gestuften Querschnitt 100 von einem äußeren Kernring. Die in der Untervariante 90b gezeigten Querschnitte 98, 100 liegen in einem jeweiligen Jochbereich eines daraus gebildeten Transformatorkerns, bei welchem die Querschnittsform nicht notwendigerweise rund sein muss, weil dort keine hohlzylindrische Transformatorspule oder elektrische Wicklung angeordnet wird.Sub-variant 90b shows a second grid-shaped stepped cross section 98 of an inner core ring and a second grid-shaped stepped cross section 100 of an outer core ring. The cross-sections 98, 100 shown in sub-variant 90b lie in a respective yoke region of a transformer core formed therefrom, in which the cross-sectional shape does not necessarily have to be round because there is no hollow-cylindrical transformer coil or electrical winding arranged there.

Durch die rasterförmige Anordnung ist ein jeweiliger Kernring letztendlich durch mehrere axial benachbart angeordnete Teilkernringe zusammengesetzt, welche idealerweise jeweils dieselbe axiale Breite aufweisen. Hierdurch ist der magnetische Querschnitt eines so gebildeten Kernringes längs seiner Umlaufrichtung nicht notwendiger Weise konstant.Due to the grid-shaped arrangement, a respective core ring is ultimately composed by a plurality of axially adjacent arranged partial core rings, which ideally each have the same axial width. As a result, the magnetic cross section of a core ring thus formed is not necessarily constant along its direction of rotation.

Fig. 5 zeigt eine exemplarische Variante eines magnetischen Querschnitts mit Kühlkanal in einer Darstellung 110. In der Untervariante 110a ist ein erster gestufter halbkreisförmiger Querschnitt 112 von einem inneren Kernring und ein erster rasterförmiger gestufter halbkreisförmiger Querschnitt 114 von einem äußeren Kernring in Relation zu einer Wickelachse 118 gezeigt. Zwischen zwei benachbarten Wickellagen oder Lagenpaketen sind jeweilige Kühlkanäle 116 vorgesehen. Fig. 5 11 shows an exemplary variant of a magnetic cross-section with a cooling channel in a representation 110. In sub-variant 110a, a first stepped semicircular cross-section 112 of an inner core ring and a first grid-shaped stepped semicircular cross-section 114 of an outer core ring in relation to a winding axis 118 are shown. Between two adjacent winding layers or ply packages respective cooling channels 116 are provided.

Fig. 6 zeigt in einer Darstellung 120 einen Ausschnitt des magnetischen Querschnitts eines exemplarischen Kernringes. Es sind zwei rechteckförmige Querschnittsbereiche gezeigt, welche als jeweiliges Lagenpaket 124 aus mehreren Wickellagen 122 eines amorphen Bandmaterials gebildet sind. Fig. 6 shows in a representation 120 a section of the magnetic cross section of an exemplary core ring. Two rectangular cross-sectional areas are shown, which are formed as a respective layer package 124 of a plurality of winding layers 122 of an amorphous strip material.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
exemplarischer amorpher Transformatorkernexemplary amorphous transformer core
1212
erster rechteckähnlicher innerer Kernringfirst rectangular-like inner core ring
1414
zweiter rechteckähnlicher innerer Kernringsecond rectangle-like inner core ring
1616
äußerer rechteckähnlicher Kernringouter rectangle-like core ring
1818
Kühlkanalcooling channel
2020
erster Kernschenkelfirst core leg
2222
zweiter Kernschenkelsecond core leg
2424
dritter Kernschenkelthird core leg
2626
unteres Kernjochlower core yoke
3030
exemplarische Varianten von kreisförmigen magnetischen Querschnittenexemplary variants of circular magnetic cross sections
3232
idealer halbkreisförmiger Querschnitt von innerem Kernringideal semicircular cross section of inner core ring
3434
idealer halbkreisförmiger Querschnitt von äußerem Kernringideal semicircular cross section of outer core ring
3636
Wickelachsewinding axis
3838
gestufter halbkreisförmiger Querschnitt von innerem Kernringstepped semi-circular cross section of inner core ring
4040
gestufter halbkreisförmiger Querschnitt von äußerem Kernringstepped semi-circular cross section of outer core ring
4242
erster rechteckförmiger Querschnittsbereichfirst rectangular cross-sectional area
4444
zweiter rechteckförmiger Querschnittsbereichsecond rectangular cross-sectional area
4646
dritter rechteckförmiger Querschnittsbereichthird rectangular cross-sectional area
4848
vierter rechteckförmiger Querschnittsbereichfourth rectangular cross-sectional area
5050
Wickelachsewinding axis
5252
gestufter halbkreisförmiger Querschnitt von innerem Kernring mit mehreren Windungen in selber Wickellagestepped semi-circular cross-section of inner core ring with several turns in self-winding layer
5454
gestufter halbkreisförmiger Querschnitt von äußerem Kernring mit mehreren Windungen in selber Wickellagestepped semi-circular cross-section of outer core ring with several turns in self-winding layer
5656
erste Windung von Wickellagefirst turn of winding layer
5858
zweite Windung von Wickellagesecond turn of winding layer
6060
dritte Windung von Wickellagethird turn of winding layer
6262
Wickelachsewinding axis
7070
exemplarische Varianten von elliptischen magnetischen Querschnittenexemplary variants of elliptical magnetic cross sections
7272
idealer elliptischer Querschnitt von innerem Kernringideal elliptical cross section of inner core ring
7474
idealer elliptischer Querschnitt von äußerem Kernringideal elliptical cross section of outer core ring
7676
Wickelachsewinding axis
7878
gestufter elliptischer Querschnitt von innerem Kernringstepped elliptical cross section of inner core ring
8080
gestufter elliptischer Querschnitt von äußerem Kernringstepped elliptical cross section of outer core ring
8282
Wickelachsewinding axis
9090
exemplarische Varianten von weiteren magnetischen Querschnittenexemplary variants of further magnetic cross sections
9292
erster rasterförmiger gestufter halbkreisförmiger Querschnitt von innerem Kernringfirst grid-shaped stepped semicircular cross-section of inner core ring
9494
erster rasterförmiger gestufter halbkreisförmiger Querschnitt von äußerem Kernringfirst grid-shaped stepped semicircular cross-section of outer core ring
9696
Wickelachsewinding axis
9898
zweiter rasterförmiger gestufter halbkreisförmiger Querschnitt von innerem Kernringsecond grid-shaped stepped semicircular cross-section of inner core ring
100100
zweiter rasterförmiger gestufter halbkreisförmiger Querschnitt von äußerem Kernringsecond grid-shaped stepped semicircular cross section of outer core ring
102102
Wickelachsewinding axis
110110
exemplarische Variante eines magnetischen Querschnitts mit Kühlkanalexemplary variant of a magnetic cross section with cooling channel
112112
gestufter halbkreisförmiger Querschnitt von innerem Kernring mit Kühlkanalstepped semi-circular cross section of inner core ring with cooling channel
114114
gestufter halbkreisförmiger Querschnitt von äußerem Kernring mit Kühlkanalstepped semi-circular cross section of outer core ring with cooling channel
116116
Kühlkanalcooling channel
118118
Wickelachsewinding axis
120120
Ausschnitt von magnetischem Querschnitt eines KernringesDetail of magnetic cross section of a core ring
122122
Wickellagen eines LagenpaketesWinding layers of a layer package
124124
rechteckförmiger Querschnittsbereichrectangular cross-sectional area

Claims (9)

Amorpher Transformatorkern (10), umfassend einen rechteckähnlichen äußeren Kernring (16) und zwei in einer gemeinsamen Ebene nebeneinanderliegende in den äußeren Kernring (16) verschachtelte rechteckähnliche innere Kernringe (12, 14) mit jeweils ähnlicher magnetischer Querschnittsflächengröße, wobei insgesamt zwei Kernjoche (26) und drei Kernschenkel (20, 22, 24) gebildet sind, deren jeweiliger magnetischer Gesamtquerschnitt jeweils aus dem magnetischen Querschnitt (30, 70, 90, 110) zweier verschiedener bereichsweise aneinander grenzender Kernringe (12, 14, 16) gebildet ist, wobei die Kernringe um eine jeweilige Wickelachse (36, 50, 62, 76, 82, 96, 102, 118) aus einer Vielzahl an Wickellagen (122) amorphen Bandmaterials gewickelt sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige Wickelbreite einer Wickellage amorphen Bandmaterials im Falle der inneren Kernringe (12, 14) bei radial außen liegende Wickellagen (122) gegenüber radial innen liegenden Wickellagen (122) erhöht und im Falle des äußeren Kernringes (16) in umgekehrter Weise reduziert ist, so dass ein jeweiliger zumindest annährend kreisförmiger (30) oder elliptischer (70) magnetischer Gesamtquerschnitt zumindest der Kernschenkel (20, 22, 24) gebildet ist.
Amorphous transformer core (10) comprising a rectangular-like outer core ring (16) and two in a common plane adjacent in the outer core ring (16) interlaced rectangular-like inner core rings (12, 14) each having a similar magnetic cross-sectional area size, wherein a total of two Kernjoche (26) and three core limbs (20, 22, 24) are formed, the respective magnetic total cross section of each of the magnetic cross section (30, 70, 90, 110) of two different partially adjacent core rings (12, 14, 16) is formed, wherein the core rings about a respective winding axis (36, 50, 62, 76, 82, 96, 102, 118) are wound from a plurality of winding layers (122) of amorphous strip material,
characterized,
that the respective winding width of a winding layer of amorphous strip material in the case of the inner core rings (12, 14) is increased with radially outer winding layers (122) compared to radially inner winding layers (122) and in the case of the outer core ring (16) is reduced in the reverse manner, such that a respective at least approximately circular (30) or elliptical (70) magnetic total cross-section of at least the core limbs (20, 22, 24) is formed.
Amorpher Transformatorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere radial benachbarte Wickellagen (122) wenigstens eines Kernringes (12, 14, 16) dieselbe Breite aufweisen und somit stufenartige rechteckförmige Querschnittsbereiche (42, 44, 46, 48, 124) gebildet sind.Amorphous transformer core according to claim 1, characterized in that a plurality of radially adjacent winding layers (122) of at least one core ring (12, 14, 16) have the same width and thus step-like rectangular cross-sectional areas (42, 44, 46, 48, 124) are formed. Amorpher Transformatorkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wickellage (122) eines Kernringes (12, 14, 16) aus wenigstens zwei axial nebeneinander angeordneten Windungen (56, 58, 60) des amorphen Bandmaterials gebildet ist.Amorphous transformer core according to claim 1 or 2, characterized in that at least one winding layer (122) of a core ring (12, 14, 16) of at least two axially juxtaposed windings (56, 58, 60) of the amorphous strip material is formed. Amorpher Transformatorkern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass radial benachbarte Wickellagen (122) mit axial nebeneinander angeordneten Windungen (56, 58, 60) des amorphen Bandmaterials einen inneren stufenartigen axialen Versatz zueinander aufweisen.Amorphous transformer core according to claim 3, characterized in that radially adjacent winding layers (122) having axially juxtaposed windings (56, 58, 60) of the amorphous strip material have an inner step-like axial offset from each other. Amorpher Transformatorkern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass alle Windungen des amorphen Bandmaterials dieselbe Breite aufweisen und in einem gemeinsamen axialen Raster angeordnet sind.Amorphous transformer core according to claim 3, characterized in that all the turns of the amorphous strip material have the same width and are arranged in a common axial grid. Amorpher Transformatorkern nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des gewickelten amorphen Bandmaterials zumindest abschnittsweise kontinuierlich an eine zu erzielenden magnetische Querschnittsform angepasst ist.Amorphous transformer core according to one of the preceding claims, characterized in that the width of the wound amorphous strip material is at least partially continuously adapted to a magnetic cross-sectional shape to be achieved. Amorpher Transformatorkern nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen aneinandergrenzenden Kernringen (12, 14, 16) zumindest bereichsweise Kühlkanäle (18, 116) vorgesehen sind.Amorphous transformer core according to one of the preceding claims, characterized in that at least partially cooling channels (18, 116) are provided between adjoining core rings (12, 14, 16). Amorpher Transformatorkern nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen aneinandergrenzenden Wickellagen (124) zumindest bereichsweise Kühlkanäle (18, 116) vorgesehen sind.Amorphous transformer core according to one of the preceding claims, characterized in that at least partially cooling channels (18, 116) are provided between adjoining winding layers (124). Transformator, umfassend einen dreischenkligen Transformatorkern mit mindestestens einer elektrischen Wicklung jeden der drei Kernschenkel, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformatorkern ein Transformatorkern (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.A transformer comprising a three-leg transformer core having at least one electrical winding each of the three core legs, characterized in that the transformer core is a transformer core (10) according to one of claims 1 to 8.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2431128A (en) * 1943-06-04 1947-11-18 Line Material Co Three-phase transformer
US2974401A (en) * 1956-06-01 1961-03-14 Mcgraw Electric Co Three-phase core for electrical transformers and method of manufacturing the same
US3399365A (en) * 1964-11-24 1968-08-27 Vadim Subovici Wound magnetic core having staggered strips
US4557039A (en) * 1979-10-19 1985-12-10 Susan V. Manderson Method of manufacturing transformer cores
US20020067239A1 (en) * 1997-08-21 2002-06-06 Nathasingh David M Segmented transformer core
EP2463871A1 (en) * 2010-12-07 2012-06-13 ABB Technology AG Amorphous transformer core

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2431128A (en) * 1943-06-04 1947-11-18 Line Material Co Three-phase transformer
US2974401A (en) * 1956-06-01 1961-03-14 Mcgraw Electric Co Three-phase core for electrical transformers and method of manufacturing the same
US3399365A (en) * 1964-11-24 1968-08-27 Vadim Subovici Wound magnetic core having staggered strips
US4557039A (en) * 1979-10-19 1985-12-10 Susan V. Manderson Method of manufacturing transformer cores
US20020067239A1 (en) * 1997-08-21 2002-06-06 Nathasingh David M Segmented transformer core
EP2463871A1 (en) * 2010-12-07 2012-06-13 ABB Technology AG Amorphous transformer core

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