EP3516669A1 - Transformator - Google Patents

Transformator

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EP3516669A1
EP3516669A1 EP17800707.6A EP17800707A EP3516669A1 EP 3516669 A1 EP3516669 A1 EP 3516669A1 EP 17800707 A EP17800707 A EP 17800707A EP 3516669 A1 EP3516669 A1 EP 3516669A1
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EP
European Patent Office
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coils
transformer
base
feet
transformer according
Prior art date
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EP17800707.6A
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EP3516669B1 (de
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Wolfgang Mönig
Ulrich FRIGGER
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Hitachi Energy Ltd
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ABB Schweiz AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/06—Mounting, supporting or suspending transformers, reactors or choke coils not being of the signal type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C3/00—Electric locomotives or railcars

Definitions

  • the invention relates to a transformer comprising two coils, each coil having a core and a plurality of windings and wherein the coils in a
  • Transformers or their coils, are often positioned so that their longitudinal axes are oriented vertically. As a result, a relatively high height is achieved. Furthermore, transformers are usually not designed to withstand strong vibrations without damage. In certain applications, however, there is a need to arrange a transformer in a machine room, in particular a rail vehicle. In a machine room, often only a certain space is available for constructing a transformer. Furthermore, a transformer in a
  • Engine room of a vehicle may be exposed to significant vibration.
  • the invention is therefore based on the object to design a transformer such and continue to form that this shows a long operating life with a low and compact design in a vehicle.
  • the above object is achieved by a transformer with the features of claim 1.
  • the transformer mentioned above is characterized in that the support means has feet for setting up the support means on a base, wherein the longitudinal axes of the coils by placing the support means on the base are horizontally oriented.
  • Vehicles especially rail vehicles, can be used. It has been recognized that, in particular, voltage gaps must be maintained in a tight space and the transformer must withstand high mechanical loads.
  • a suitable support means coils can be arranged horizontally to a base. As a result, a certain height is not exceeded, even if the coils are relatively long. Furthermore, the coils are stored in the support device against vibrations.
  • the feet have means for fixing the carrying device on the base.
  • the means may be formed as passages for screws.
  • the transformer can be connected to a vehicle so that it can not be displaced or displaced.
  • the support device has two spaced-apart feet, wherein a press beam protrudes from each foot and wherein the coils extend between the press beams.
  • the coils can be stacked one above the other in the support means, so that their longitudinal axes are oriented in parallel.
  • the coils can be fixed to the press beams and stored against vibrations,
  • a pressing beam is provided with at least one strut and / or reinforcement for stiffening.
  • Press beam is avoided. Furthermore, a displacement of the coils is avoided.
  • the connections to the base in order to control large forces in the direction of travel, transverse to the direction of travel and in the vertical direction, the connections to the base, in particular a car floor, must be designed in a special way.
  • the feet are connected by a central strut. This also makes it possible to compensate for large forces in or transverse to the direction of travel of the vehicle without the press beams bending noticeably.
  • a slipping of the coils is advantageously avoided.
  • the center strut advantageously extends parallel to the longitudinal axes of the coils. As a result, a compression of the support device in the direction of the longitudinal axis of the coils is avoided.
  • connection could be made by an adhesive.
  • the windings are advantageously arranged horizontally and one above the other. As a result, slipping of the windings is avoided.
  • the coils are interconnected.
  • the position of the coils relative to each other is maintained even with strong vibrations.
  • the coils are glued together.
  • an arrangement comprises a transformer of the type described here and a vehicle having a base, wherein the coils are oriented horizontally to the base or a driving plane.
  • the transformer described here is preferably used in rail vehicles, namely in railway operation. In railway operation, particularly strong vibrations occur, so that the transformer described here is particularly suitable for this use.
  • the carrying device can advantageously with a car body of a
  • Fig. 1 is a perspective view of a transformer, in which the
  • FIG. 1 shows a transformer 1, comprising two coils 2, 3, wherein each coil 2, 3 has a core and a plurality of windings and wherein the coils 2, 3 are held in a support means 4.
  • the support means 4 has feet 5, 6 for erecting the support means 4 on a base 7, wherein the longitudinal axes of the coils 2, 3 by setting up the
  • Carrying device 4 are horizontally oriented on the base 7.
  • the longitudinal axes are arranged parallel to each other and horizontally.
  • the feet 5, 6 have means 8, namely passages, for fixing the
  • the support device 4 has two spaced-apart feet 5, 6, wherein each of the feet 5, 6 a pressing beam 9, 10 protrudes and wherein the coils 2, 3 extending between the pressing bars 9, 10.
  • Fig. 2 shows that a press beam 9, 10 with struts 1 1 and / or
  • FIG. 2 further shows that the feet 5, 6 are connected by a central strut 12 with each other.
  • the center strut 12 extends parallel to the longitudinal axes of the coils 2, 3.
  • the windings of a single coil 2, 3 are connected to each other and / or to the core to avoid bending or slipping.
  • the windings are horizontal and arranged one above the other.
  • the coils 2, 3 are also connected to each other.
  • the known from Fig. 1 transformer 1 is advantageous on a vehicle having a base 7, wherein the coils 2, 3 are oriented horizontally to the base 7 or a driving plane, can be arranged.
  • the vehicle can be designed as a rail vehicle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Railway Tracks (AREA)

Abstract

Ein Transformator (1), umfassend zwei Spulen (2, 3), wobei jede Spule (2, 3) einen Kern und mehrere Wicklungen aufweist und wobei die Spulen (2, 3) in einer Trageinrichtung (4) gehalten sind, ist im Hinblick auf die Aufgabe, einen Transformator derart auszugestalten und weiter zu bilden, dass dieser bei niedriger und kompakter Bauweise in einem Fahrzeug eine möglichst lange Betriebsdauer zeigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageinrichtung (4) Füße (5, 6) zum Aufstellen der Trageinrichtung (4) auf einer Unterlage (7) aufweist, wobei die Längsachsen der Spulen (2, 3) durch Aufstellen der Trageinrichtung (4) auf der Unterlage (7) waagerecht orientierbar sind.

Description

Transformator
Die Erfindung betrifft einen Transformator, umfassend zwei Spulen, wobei jede Spule einen Kern und mehrere Wicklungen aufweist und wobei die Spulen in einer
Trageinrichtung gehalten sind. Transformatoren, bzw. deren Spulen, werden häufig so aufgestellt, dass deren Längsachsen senkrecht orientiert sind. Hierdurch wird eine relativ hohe Bauhöhe erreicht. Des Weiteren sind Transformatoren üblicherweise nicht so ausgelegt, dass sie starken Vibrationen beschädigungsfrei Stand halten können. In bestimmten Anwendungsfällen besteht jedoch ein Bedarf, einen Transformator in einem Maschinenraum, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, anzuordnen. In einem Maschinenraum steht häufig nur ein bestimmter Raum zum Aufbau eines Transformators zur Verfügung. Des Weiteren wird ein Transformator in einem
Maschinenraum eines Fahrzeugs unter Umständen erheblichen Vibrationen ausgesetzt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Transformator derart auszugestalten und weiter zu bilden, dass dieser bei niedriger und kompakter Bauweise in einem Fahrzeug eine möglichst lange Betriebsdauer zeigt.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch einen Transformator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist der eingangs genannte Transformator dadurch gekennzeichnet, dass die Trageinrichtung Füße zum Aufstellen der Trageinrichtung auf einer Unterlage aufweist, wobei die Längsachsen der Spulen durch Aufstellen der Trageinrichtung auf der Unterlage waagerecht orientierbar sind.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass es notwendig ist, bestehende Transformatoren zu verändern, damit diese in einem Maschinenraum von
Fahrzeugen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, eingesetzt werden können. Darauf ist erkannt worden, dass insbesondere Spannungsabstände in einem engen Bauraum eingehalten werden müssen und der Transformator starken mechanischen Belastungen Stand halten muss. Durch eine geeignete Trageinrichtung können Spulen waagerecht zu einer Unterlage angeordnet werden. Hierdurch wird eine bestimmte Bauhöhe nicht überschritten, auch wenn die Spulen relativ lang sind. Des Weiteren werden die Spulen in der Trageinrichtung gegen Vibrationen gelagert.
Vorteilhaft weisen die Füße Mittel zum Fixieren der Trageinrichtung auf der Unterlage auf. Die Mittel können als Durchgänge für Schrauben ausgebildet sein. Hierdurch kann der Transformator läge- und verschiebefest mit einem Fahrzeug verbunden werden.
Besonders bevorzugt weist die Trageinrichtung zwei voneinander beabstandete Füße auf, wobei von jedem Fuß ein Pressbalken abragt und wobei die Spulen sich zwischen den Pressbalken erstrecken. Hierdurch können die Spulen übereinander in der Trageinrichtung gestapelt werden, so dass ihre Längsachsen parallel orientiert sind. Die Spulen können an den Pressbalken festgelegt und gegen Vibrationen gelagert sein,
Weiter vorteilhaft ist ein Pressbalken mit mindestens einer Verstrebung und/ oder Verstärkung zur Versteifung versehen. Hierdurch können große Kräfte in oder quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs kompensiert werden, ohne dass sich die
Pressbalken merklich verbiegen. Auch eine Verbiegung bzw. Stauchung der
Pressbalken wird vermieden. Des Weiteren wird ein Verschieben der Spulen vermieden. Um große Kräfte in Fahrtrichtung, quer zur Fahrtrichtung und in vertikaler Richtung zu beherrschen, müssen die Verbindungen zur Unterlage, insbesondere einem Wagenboden, in besonderer Weise ausgelegt sein. Vorteilhaft sind die Füße durch eine Mittelstrebe miteinander verbunden. Auch hierdurch können große Kräfte in oder quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs kompensiert werden, ohne dass sich die Pressbalken merklich verbiegen. Darüber hinaus wird ein Verrutschen der Spulen vorteilhaft vermieden. Die Mittelstrebe erstreckt sich vorteilhaft parallel zu den Längsachsen der Spulen. Hierdurch wird eine Stauchung der Trageinrichtung in Richtung der Längsachse der Spulen vermieden.
Die Wicklungen einer einzelnen Spule sind vorteilhaft zur Vermeidung eines
Durchbiegens oder Verrutschens miteinander und/ oder mit dem Kern der jeweiligen Spule verbunden. Die Verbindung könnte durch einen Klebstoff erfolgen.
Die Wicklungen sind vorteilhaft waagerecht und übereinander angeordnet. Hierdurch wird ein Verrutschen der Wicklungen vermieden.
Vorteilhaft sind die Spulen miteinander verbunden. So bleibt die Position der Spulen relativ zueinander auch bei starken Vibrationen erhalten. Bevorzugt sind die Spulen miteinander verklebt. Bevorzugt umfasst eine Anordnung einen Transformator der hier beschriebenen Art und ein Fahrzeug, welches eine Unterlage aufweist, wobei die Spulen waagerecht zur Unterlage oder einer Fahrebene orientiert sind.
Der hier beschriebene Transformator wird bevorzugt in Schienenfahrzeugen, nämlich im Bahnbetrieb, verwendet. Im Bahnbetrieb treten besonders starke Vibrationen auf, so dass sich der hier beschriebene Transformator besonders für diese Verwendung eignet. Die Trageinrichtung kann vorteilhaft mit einem Wagenkasten eines
Schienenfahrzeugs verbunden werden. Trotz gegebener Abmessungen, Vibrationen und Massen kann so ein hoher Wirkungsgrad gewährleistet werden und kann
Materialermüdung entgegengewirkt werden.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Transformators, bei welchem die
Längsachsen der Spulen waagerecht zu einer Unterlage orientiert sind, und
Fig. 2 eine Ansicht der Trageinrichtung, in welcher die Spulen gemäß Fig. 1 übereinander gelagert sind. Fig. 1 zeigt einen Transformator 1 , umfassend zwei Spulen 2, 3, wobei jede Spule 2, 3 einen Kern und mehrere Wicklungen aufweist und wobei die Spulen 2, 3 in einer Trageinrichtung 4 gehalten sind.
Die Trageinrichtung 4 weist Füße 5, 6 zum Aufstellen der Trageinrichtung 4 auf einer Unterlage 7 auf, wobei die Längsachsen der Spulen 2, 3 durch Aufstellen der
Trageinrichtung 4 auf der Unterlage 7 waagerecht orientierbar sind. Im konkreten Fall sind die Längsachsen parallel zueinander und waagerecht angeordnet.
Die Füße 5, 6 weisen Mittel 8, nämlich Durchgänge, zum Fixieren der
Trageinrichtung 4 auf der Unterlage 7 auf. Durch die Durchgänge können Schrauben geführt werden, um die Trageinrichtung 4 mit der Unterlage 7 zu verschrauben.
Die Trageinrichtung 4 weist zwei voneinander beabstandete Füße 5, 6 auf, wobei von jedem Fuß 5, 6 ein Pressbalken 9, 10 abragt und wobei die Spulen 2, 3 sich zwischen den Pressbalken 9, 10 erstrecken.
Fig. 2 zeigt, dass ein Pressbalken 9, 10 mit Verstrebungen 1 1 und/ oder
Verstärkungen zur Versteifung versehen ist. Fig. 2 zeigt weiter, dass die Füße 5, 6 durch eine Mittelstrebe 12 miteinander verbunden sind.
Die Mittelstrebe 12 erstreckt sich parallel zu den Längsachsen der Spulen 2, 3.
Die Wicklungen einer einzelnen Spule 2, 3 sind zur Vermeidung eines Durchbiegens oder Verrutschens miteinander und/ oder mit dem Kern verbunden. Die Wicklungen sind waagerecht und übereinander angeordnet. Die Spulen 2, 3 sind ebenfalls miteinander verbunden.
Der aus Fig. 1 bekannte Transformator 1 ist dabei vorteilhaft auf einem Fahrzeug, welches eine Unterlage 7 aufweist, wobei die Spulen 2, 3 waagerecht zur Unterlage 7 oder einer Fahrebene orientiert sind, anordenbar. Das Fahrzeug kann dabei als Schienenfahrzeug ausgestaltet sein.
Bezuqszeichenliste
1 Transformator
2 Spule
3 Spule
4 Trageinrichtung 5 Fuß
6 Fuß
7 Unterlage
8 Mittel
9 Pressbalken
10 Pressbalken
1 1 Verstrebung
12 Mittelstrebe

Claims

Patentansprüche
Transformator (1 ), umfassend zwei Spulen (2, 3), wobei jede Spule (2, 3) einen Kern und mehrere Wicklungen aufweist und wobei die Spulen (2, 3) in einer Trageinrichtung (4) gehalten sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Trageinrichtung (4) Füße (5, 6) zum Aufstellen der Trageinrichtung (4) auf einer Unterlage (7) aufweist, wobei die Längsachsen der Spulen (2, 3) durch Aufstellen der Trageinrichtung (4) auf der Unterlage (7) waagerecht orientierbar sind.
Transformator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Füße (5, 6) Mittel (8) zum Fixieren der Trageinrichtung (4) auf der Unterlage (7) aufweisen.
Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageinrichtung (4) zwei voneinander beabstandete Füße (5, 6) aufweist, wobei von jedem Fuß (5, 6) ein Pressbalken (9, 10) abragt und wobei die Spulen (2, 3) sich zwischen den Pressbalken (9, 10) erstrecken.
Transformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Pressbalken (9, 10) mit mindestens einer Verstrebung (1 1 ) und/ oder
Verstärkung zur Versteifung versehen ist.
Transformator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Füße (5, 6) durch eine Mittelstrebe (12) miteinander verbunden sind.
Transformator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die
Mittelstrebe (12) parallel zu den Längsachsen der Spulen (2, 3) erstreckt.
7. Transformator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen einer einzelnen Spule (2, 3) zur
Vermeidung eines Durchbiegens oder Verrutschens miteinander und/ oder mit dem Kern verbunden sind. 8. Transformator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Wicklungen waagerecht und übereinander angeordnet sind.
9. Transformator nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Spulen (2, 3) miteinander verbunden sind.
10. Anordnung, umfassend einen Transformator (1 ) nach einem der
voranstehenden Ansprüche und ein Fahrzeug, welches eine Unterlage (7) aufweist, wobei die Spulen (2, 3) waagerecht zur Unterlage (7) oder einer Fahrebene orientiert sind.
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