EP4557323A1 - Magnetkern mit regelbarer induktivität und drossel mit einem solchen magnetkern - Google Patents

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EP4557323A1
EP4557323A1 EP24208302.0A EP24208302A EP4557323A1 EP 4557323 A1 EP4557323 A1 EP 4557323A1 EP 24208302 A EP24208302 A EP 24208302A EP 4557323 A1 EP4557323 A1 EP 4557323A1
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EP
European Patent Office
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core
magnetic core
core leg
disc
winding
Prior art date
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Pending
Application number
EP24208302.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Hamberger
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.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
    • H01F2029/143—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias with control winding for generating magnetic bias

Definitions

  • the invention relates to a magnetic core for a coil of a high-voltage device, in particular for a choke.
  • the magnetic core has at least one core leg extending along a longitudinal direction.
  • the longitudinal direction defines a main magnetic flux direction for the core leg.
  • a high-voltage winding can be arranged around the core leg.
  • the magnetic core and high-voltage winding together form a coil.
  • the core leg in the high-voltage winding influences the inductance of the coil.
  • Chokes are used to compensate for reactive power in power transmission lines and thus improve the transmission capacity of existing lines.
  • the inductance of a choke should be adjustable over a certain range.
  • an adjustable inductance can also be useful for other high-voltage devices, such as transformers.
  • the core leg from several core leg segments that are arranged successively along the longitudinal direction.
  • Adjacent core leg segments can be spaced apart by spacers, particularly made of ceramic.
  • the air gap in the magnetic core caused by the spacers increases the magnetic resistance of the choke circuit and thus also the inductance of the high-voltage device.
  • the object of the invention to overcome at least one of the above-mentioned problems and to provide a solution with which the inductance of a coil, in particular a choke, can be controlled in a simple manner over the largest possible range and preferably linearly.
  • a magnetic core which has at least one core leg which is composed of a plurality of core leg segments which are arranged successively along a longitudinal direction of the core leg, wherein at least one core leg segment is a control element for controlling the inductance of the core leg, and wherein the control element has a disk whose two opposite flat sides are arranged transversely to the longitudinal direction of the core leg, and at least one electrically controllable winding designed to generate a magnetic field in the disk.
  • the disc of this control element By energizing the winding of a control element, the disc of this control element is brought into saturation and thus acts as an air gap in the core leg.
  • the alternating flux of the choke does not generate any voltage in the control element's winding, the current can be supplied to the control element's winding with low power. Only the ohmic resistance needs to be overcome.
  • the overall behavior of a choke fitted with a magnetic core is linear, meaning that no distorted currents are caused.
  • the control of the current supply to the winding of the control element is easy to implement.
  • the effective magnetic resistance of the iron circuit and thus the inductance of the choke can be changed without having to change the number of turns of the high-voltage winding.
  • the inductance can be varied over a relatively wide range. The range depends primarily on the proportion of the control elements in the core leg segments.
  • the at least one winding in particular at least one turn thereof, can overlap the flat sides of the disk at least in sections.
  • the turns of the winding can therefore run essentially parallel to the flat sides.
  • the magnetic flux induced by the winding in the disk then runs parallel to the flat sides.
  • the disk is preferably a circular disk. Since a circular disk itself has very low magnetic resistance in the circumferential direction, only a few turns of the control element winding are required to saturate the disk.
  • the disc is an annular disc with a central opening.
  • the central opening can extend longitudinally through the control element.
  • a magnetic flux generated by the winding can then, for example, run along the circumferential direction of the annular disc, i.e., the annular direction.
  • Efficient generation of a magnetic flux through the ring of a disc shaped as an annular disc can be achieved by at least one turn of the winding extending through the central opening and being wound at least partially around at least one ring section of the annular disc.
  • the winding of the control element has a plurality of turns which are arranged equidistant from one another along a circumferential direction of the disc, in particular the annular direction of an annular disc.
  • turns can extend radially outward from the central opening.
  • one turn each runs from the circumference of the annular disc along one of the flat sides to the central opening, penetrates the central opening, and runs along the opposite flat side back to the circumference.
  • the disk of the control element is preferably made of electrical steel.
  • Electrical steel is a silicon-containing iron alloy, known as electrical sheet.
  • a disc that is easy to manufacture, it can be made from a wound strip of electrical steel.
  • the core leg is provided with a plurality of control elements according to one of the preceding claims. These control elements can preferably be controlled independently of one another. Control is understood to mean the supply of current to the windings.
  • the effective magnetic resistance of the magnetic circuit and thus the inductance of the coil can be changed without having to change the number of turns of the high-voltage winding. A tap changer is therefore unnecessary.
  • At least one spacer can be provided between the two core leg segments.
  • the at least one spacer can be made, in particular, of a ceramic material.
  • the disks can be provided with grooves to accommodate the windings, windings made of flat material can be used, or the passive core leg segments can be provided with recesses, particularly trench-shaped recesses, to accommodate the windings in the assembled state.
  • the invention also relates to a choke with at least one magnetic core according to the invention and with a high-voltage winding wound around a core leg of the magnetic core.
  • the core leg has a plurality of the inventive Control elements that can be controlled independently of one another.
  • Figure 1 shows a schematic diagram of a magnetic core 1 for a coil of a high-voltage device.
  • the magnetic core 1 has a core leg 3, which is connected to two additional core legs 9, 11 via yokes 5, 7.
  • a high-voltage winding 13 can be arranged around the core leg 3, which Figure 1 is only indicated by the dotted lines.
  • the magnetic core 1 and the high-voltage winding 13 together form a coil 15, in particular a choke 17.
  • the core leg 3 extends along a longitudinal direction 19, which corresponds to the main magnetic flux direction 21 of the magnetic flux induced in the core leg 3 by the high-voltage winding 13.
  • the magnetic core 1, in particular the yokes 5, 7 and the other core legs 9, 11, can be constructed from electrical steel sheet.
  • the core leg 3 is composed of core leg segments 23. Some of the core leg segments 23 may be passive core leg segments 25. These, like the yokes 5, 7 and the other core legs 9, 11, may be constructed of electrical steel.
  • the core leg 3 has core leg segments 23, which are control elements 27.
  • the control elements 27 can alternatively be referred to as active core leg segments 27.
  • the core leg 3 is constructed from alternately arranged passive core leg segments 23 and control elements 27.
  • the different segments 25 and 27 are arranged alternately along the longitudinal direction 19.
  • Each control element 27 has a disk 29 and an electrically controllable winding 31.
  • the disk 29 has two opposing flat sides 33, 35.
  • control elements 27 are arranged such that their flat sides 33, 35 are aligned perpendicular to the longitudinal direction 19.
  • the passive core leg segments 23 are preferably shaped as cylindrical sections, including a disc shape.
  • the control elements 27 can therefore be stacked with the passive core leg segments 23 to form the core leg 3.
  • control element 27 is described with reference to the Figure 2 described in more detail.
  • all control elements 27 in the core leg 3 are constructed identically.
  • the disc 29 of the control element 27 preferably has the shape of a circular disc, particularly preferably the shape of an annular disc 36.
  • the annular disc 36 has a circular circumference 37 and a central opening 39, which is preferably also circular. This forms a ring 41 that extends along a ring direction 46.
  • the ring direction 46 extends around the longitudinal direction 19.
  • the core leg 3 and the ring 41 extend coaxially with one another. This is shown in Figure 2 indicated.
  • the disc 29 is preferably made of electrical steel, i.e., a silicon-containing iron alloy. Particularly preferably, the disc 29 is made of a rolled strip of electrical steel sheet. This allows the desired material properties to be achieved. Furthermore, the annular disc shape can be easily achieved by rolling a sheet metal strip.
  • the winding 31 of the control element 27 consists of turns 43.
  • the turns 43 preferably extend radially between the central opening 39 and the circumference 37 of the ring 41 and penetrate the central opening 39.
  • the windings 43 are wound around the ring 41. They sweep over the flat sides 33, 35 of the disc 29.
  • the windings can be arranged equidistant from one another along the circumference 37.
  • the above-described arrangement of the winding 31 with respect to the disc 29 results in a magnetic flux 45 being induced in the ring 41 along a ring direction 46 of the ring 41 when a current flows through the winding 31.
  • the magnetic flux 45 is in Figure 2 indicated by the arrow.
  • the disc acts as an air gap in the core leg 3. Because the control elements 27 of the core leg 3 can be controlled individually, the number of the saturated discs 29 adjust the inductance of the coil 15.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Magnetkern (1) für eine Spule (15) eines Hochspannungsgeräts, insbesondere für eine Drossel (17), wobei der Magnetkern (1) wenigstens einen Kernschenkel (3) aufweist, der aus mehreren Kernschenkelsegmenten (23) zusammengesetzt ist, die entlang einer Längsrichtung (19) des Kernschenkels (3) aufeinanderfolgend angeordnet sind. Um die Induktivität des Magnetkern (1) auf einfache Weise über einen großen Bereich und mit einer linearen Charakteristik regeln zu können, ist vorgesehen, dass wenigstens eines der Kernschenkelsegmente (23) ein Steuerungselement (27) zur Steuerung der Induktivität des Kernschenkels (3) ist, wobei das Steuerungselement (27) eine Scheibe (29), dessen zwei sich gegenüberliegende Flachseiten (33, 35) quer zur Längsrichtung (19) des Kernschenkels (3) angeordnet sind, und wenigstens eine zur Erzeugung eines Magnetflusses (45) in der Scheibe (29) ausgestaltete elektrisch ansteuerbare Wicklung (31) aufweist

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Magnetkern für eine Spule eines Hochspannungsgeräts, insbesondere für eine Drossel. Der Magnetkern weist wenigstens einen Kernschenkel auf, der sich entlang einer Längsrichtung erstreckt. Die Längsrichtung definiert eine Hauptmagnetflussrichtung für den Kernschenkel. Um den Kernschenkel herum kann eine Hochspannungswicklung angeordnet sein. Magnetkern und Hochspannungswicklung bilden zusammen eine Spule. Der Kernschenkel in der Hochspannungswicklung beeinflusst die Induktivität der Spule.
  • Drosseln werden genutzt, um die Blindleistung bei Energieübertragungsleitungen zu kompensieren und damit die Übertragungskapazität von bestehenden Leitungen zu verbessern. Die Induktivität einer Drossel sollte über einen bestimmten Bereich einstellbar sein. Eine einstellbare Induktivität kann aber auch für andere Hochspannungsgeräte, beispielsweise Transformatoren, nützlich sein.
  • Es ist bekannt, einen Magnetkern durch einen Gleichstrom in der Hochspannungswicklung oder einer zusätzlichen Wicklung in Sättigung zu bringen. Diese Lösung hat jedoch einen nichtlinearen Charakter.
  • Alternativ dazu ist es bekannt, den Kernschenkel aus mehreren Kernschenkelsegmenten zusammenzusetzen, die entlang der Längsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
  • Benachbarte Kernschenkelsegmente können durch Abstandshalter, insbesondere aus Keramik, voneinander beabstandet sein. Der durch die Abstandshalter verursachte Luftspalt im Magnetkern erhöht den magnetischen Widerstand des Drosselmagnetkreises und somit auch die Induktivität des Hochspannungsgeräts.
  • Des Weiteren ist es bekannt, auch in Kombination mit einem aus Kernschenkelsegmenten zusammengesetzten Kern, durch Veränderung der Windungszahl der Hochspannungswicklung über einen Lastschalter die Induktivität in einem gewissen Bereich zu verändern.
  • Die Zahl der Einstellungsmöglichkeiten bei dieser Lösung hängt jedoch von der Anzahl der Schaltstufen ab.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, wenigstens eines der oben genannten Probleme zu überwinden und eine Lösung bereitzustellen, mit der die Induktivität einer Spule, insbesondere einer Drossel, auf einfache Weise über einen möglichst großen Bereich und bevorzugt linear regelbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Magnetkern nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß ist also ein Magnetkern vorgesehen, der wenigstens einen Kernschenkel aufweist, der aus mehreren Kernschenkelsegmenten zusammengesetzt ist, die entlang einer Längsrichtung des Kernschenkels aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei wenigstens ein Kernschenkelsegment ein Steuerungselement zur Steuerung der Induktivität des Kernschenkels ist, und wobei das Steuerungselement eine Scheibe, dessen zwei sich gegenüberliegende Flachseiten quer zur Längsrichtung des Kernschenkels angeordnet sind, und wenigstens eine zur Erzeugung eines Magnetfelds in der Scheibe ausgestaltete elektrisch ansteuerbare Wicklung aufweist.
  • Durch Bestromung der Wicklung eines Steuerungselements wird die Scheibe dieses Steuerungselements in Sättigung gebracht und wirkt somit als Luftspalt in dem Kernschenkel.
  • Wird die Scheibe in Sättigung gebracht, wird also der magnetische Widerstand des Magnetkreises im Magnetkern erhöht und die Induktivität steigt.
  • Da in der Wicklung des Steuerungselements der Wechselfluss der Drossel keine Spannung erzeugt, kann die Bestromung der Wicklung des Steuerungselements leistungsarm erfolgen. Es muss nur der Ohmsche Widerstand überwunden werden.
  • Das Gesamtverhalten einer mit dem Magnetkern versehenen Drossel ist linear, das heißt, es werden keine verzerrten Ströme verursacht.
  • Die Ansteuerung der Bestromung der Wicklung des Steuerungselements ist einfach zu realisieren.
  • Je nachdem, wie viele der Scheiben der Steuerungselemente in Sättigung gebracht werden, kann der effektive magnetische Widerstand des Eisenkreises und somit die Induktivität der Drossel verändert werden, ohne die Windungszahl der Hochspannungswicklung verändern zu müssen. Die Induktivität kann über einen relativ großen Bereich verändert werden. Der Bereich häng in erster Linie davon ab, wie groß der Anteil der Steuerungselemente an den Kernschenkelsegmenten ist.
  • Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile ist im Folgenden eingegangen.
  • Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetkerns kann die wenigstens eine Wicklung, insbesondere wenigstens eine Windung derselben, die Flachseiten der Scheibe zumindest abschnittsweise überschneiden. Die Windungen der Wicklung kann daher im Wesentlichen parallel zu den Flachseiten verlaufen. Der durch die Wicklung in der Scheibe induzierte Magnetfluss verläuft dann parallel zu den Flachseiten.
  • Die Scheibe ist bevorzugt eine Kreisscheibe. Da eine Kreisscheibe in Umfangsrichtung selbst einen sehr kleinen magnetischen Widerstand hat, sind nur wenige Windungen für die Wicklung des Steuerungselements erforderlich, um die Scheibe in Sättigung zu bringen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Scheibe eine Ringscheibe mit einer zentralen Öffnung ist. Die zentrale Öffnung kann sich entlang der Längsrichtung durch das Steuerungselement erstrecken. Ein durch die Wicklung erzeugter Magnetfluss kann dann beispielsweise entlang der Umfangsrichtung der Ringscheibe, also der Ringrichtung, verlaufen.
  • Eine effiziente Erzeugung eines Magnetflusses durch den Ring einer als Ringscheibe geformten Scheibe kann dadurch erhalten werden, dass sich wenigstens eine Windung der Wicklung durch die zentrale Öffnung erstreckt und zumindest abschnittsweise um wenigstens einen Ringabschnitt der Ringscheibe gewickelt ist.
  • Bevorzugt weist die Wicklung des Steuerungselements mehrere Windungen auf, die entlang einer Umfangsrichtung der Scheibe, insbesondere der Ringrichtung einer Ringscheibe, äquidistant zueinander angeordnet sind.
  • Die Windungen können radial von der zentralen Öffnung aus nach außen verlaufen. Bevorzugt verläuft jeweils eine Windung vom Umfang der Ringscheibe an einer der Flachseiten entlang zur zentralen Öffnung, durchdringt die zentrale Öffnung und verläuft entlang der gegenüberliegenden Flachseite wieder zum Umfang.
  • Die Scheibe des Steuerungselements ist bevorzugt aus Elektrostahl gefertigt. Elektrostahl ist eine siliziumhaltige Eisenlegierung, die als Blech unter der Bezeichnung Elektroblech bekannt ist.
  • Um eine einfach herzustellende Scheibe zu erhalten, kann diese aus einem aufgewickelten Band aus Elektroblech gefertigt sein.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Kernschenkel mit mehreren Steuerungselementen nach einem der vorangehenden Ansprüche versehen. Bevorzugt sind diese Steuerungselemente unabhängig voneinander ansteuerbar. Unter der Ansteuerung ist dabei die Bestromung der Wicklungen zu verstehen.
  • Je nachdem wie viele der Scheiben in Sättigung gebracht werden, kann der effektive magnetische Widerstand des Magnetkreises und somit die Induktivität der Spule verändert werden, ohne die Windungszahl der Hochspannungswicklung verändern zu müssen. Auf einen Stufenschalter kann somit verzichtet werden.
  • Um zu verhindern, dass die Windungen einer oder mehrerer Wicklungen zwischen zwei Kernschenkelsegmenten beschädigt werden, kann zwischen den zwei Kernschenkelsegmenten wenigstens ein Abstandshalter vorgesehen sein. Der wenigstens eine Abstandshalter kann insbesondere aus einem keramischen Material gefertigt sein.
  • Alternativ zu Abstandshaltern sind auch andere Maßnahmen zum Schutz der Windungen denkbar. So können die Scheiben beispielsweise mit Gräben zur Aufnahme der Windungen versehen sein, es können Windungen aus Flachmaterial verwendet werden oder die passiven Kernschenkelsegmente können mit Aussparungen, insbesondere grabenförmigen Aussparungen, zur Aufnahme der Windungen im zusammengesetzten Zustand versehen sein.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Drossel mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Magnetkern und mit einer Hochspannungswicklung, die um einen Kernschenkel des Magnetkerns gewickelt ist. Bevorzugt weist der Kernschenkel eine Mehrzahl der erfindungsgemäßen Steuerungselemente auf, die unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf Figuren Bezug genommen, aus denen weitere vorteilhafte Einzelheiten und mögliche Einsatzgebiete der Erfindung zu entnehmen sind. Die Figuren sind als beispielhaft zu verstehen und sollen den Erfindungscharakter zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben. Für Elemente mit gleichem Aufbau und/oder gleicher Funktion werden stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetkerns in einer Seitenansicht; und
    Fig. 2
    eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerungselements in einer Aufsicht.
  • Figur 1 zeigt schematisch einen Magnetkern 1 für eine Spule eines Hochspannungsgeräts. Der Magnetkern 1 weist einen Kernschenkel 3 auf, der über Joche 5, 7 mit zwei weiteren Kernschenkeln 9, 11 verbunden ist.
  • Um den Kernschenkel 3 kann eine Hochspannungswicklungswicklung 13 angeordnet sein, die in Figur 1 nur durch die gepunkteten Linien angedeutet ist. Der Magnetkern 1 und die Hochspannungswicklung 13 bilden zusammen eine Spule 15, insbesondere eine Drossel 17.
  • Der Kernschenkel 3 erstreckt sich entlang einer Längsrichtung 19, die der Hauptmagnetflussrichtung 21 des durch die Hochspannungswicklung 13 im Kernschenkel 3 induzierten Magnetflusses entspricht. Der Magnetkern 1, insbesondere die Joche 5, 7 und die weiteren Kernschenkel 9, 11 können aus Elektroblech aufgebaut sein.
  • Der Kernschenkel 3 ist aus Kernschenkelsegmenten 23 zusammengesetzt. Einige der Kernschenkelsegmente 23 können passive Kernschenkelsegmente 25 sein. Diese können wie die Joche 5, 7 und die weiteren Kernschenkel 9, 11 aus Elektroblech aufgebaut sein.
  • Darüber hinaus weist der Kernschenkel 3 Kernschenkelsegmente 23 auf, welche Steuerungselemente 27 sind. Die Steuerungselemente 27 können alternativ als aktive Kernschenkelsegmente 27 bezeichnet werden.
  • Vorzugsweise ist der Kernschenkel 3 aus abwechselnd angeordneten passiven Kernschenkelsegmenten 23 und Steuerungselementen 27 aufgebaut. Die unterschiedlichen Segmente 25 und 27 sind entlang der Längsrichtung 19 abwechselnd angeordnet.
  • Jedes Steuerungselement 27 weist eine Scheibe 29 und eine elektrisch ansteuerbare Wicklung 31 auf. Die Scheibe 29 besitzt zwei sich gegenüberliegende Flachseiten 33, 35.
  • Im Kernschenkel 3 sind die Steuerungselemente 27 so angeordnet, dass ihre Flachseiten 33, 35 senkrecht zur Längsrichtung 19 ausgerichtet sind.
  • Die passiven Kernschenkelsegmente 23 sind bevorzugt als Zylinderabschnitte geformt, was eine Scheibenform miteinschließt. Die Steuerungselemente 27 können daher mit den passiven Kernschenkelsegmenten 23 aufeinandergestapelt werden, um den Kernschenkel 3 zu bilden.
  • Im Folgenden ist ein einzelnes Steuerungselement 27 mit Bezug auf die Figur 2 näher beschrieben. Vorzugsweise sind alle Steuerungselemente 27 im Kernschenkel 3 identisch aufgebaut.
  • Die Scheibe 29 des Steuerungselements 27 hat vorzugsweise die Form einer Kreisscheibe, besonders bevorzugt die Form einer Ringscheibe 36.
  • Vorzugsweise besitzt die Ringscheibe 36 einen kreisrunden Umfang 37 und eine zentrale Öffnung 39, die bevorzugt ebenfalls kreisrund ist. Dadurch ist ein Ring 41 gebildet, der sich entlang einer Ringrichtung 46 erstreckt. Im zusammengesetzten Zustand des Kernschenkels 3 verläuft die Ringrichtung 46 um die Längsrichtung 19 herum. Mit anderen Worten verlaufen Kernschenkel 3 und Ring 41 koaxial miteinander. Dies ist in Figur 2 angedeutet.
  • Die Scheibe 29 ist bevorzugt aus Elektrostahl gefertigt, also aus einer siliziumhaltigen Eisenlegierung. Besonders bevorzugt ist die Scheibe 29 aus einem aufgerollten Band aus Elektroblech gefertigt. Dadurch lassen sich zum einen die gewünschten Materialeigenschaften erhalten. Zum anderen lässt sich die Ringscheibenform auf einfache Weise durch Aufrollen eines Blechbands erreichen.
  • Die Wicklung 31 des Steuerungselements 27 besteht aus Windungen 43. Die Windungen 43 erstrecken sich vorzugsweise radial zwischen zentraler Öffnung 39 und Umfang 37 des Rings 41 und durchdringen die zentrale Öffnung 39.
  • Die Windungen 43 sind um den Ring 41 herum gewickelt. Dabei überstreichen sie die Flachseiten 33, 35 der Scheibe 29. Die Windungen können entlang des Umfangs 37 äquidistant zueinander angeordnet sein.
  • Die oben beschriebene Anordnung der Wicklung 31 in Bezug auf die Scheibe 29 führt dazu, dass bei einem Stromfluss durch die Wicklung 31 ein Magnetfluss 45 in dem Ring 41 entlang einer Ringrichtung 46 des Rings 41 induziert wird. Der Magnetfluss 45 ist in Figur 2 durch den Pfeil angedeutet.
  • Ist der Magnetfluss 45 stark genug, um die Scheibe 29 in Sättigung zu bringen, wirkt die Scheibe als Luftspalt im Kernschenkel 3. Dadurch, dass die Steuerungselemente 27 des Kernschenkels 3 einzeln ansteuerbar sind, lässt sich über die Anzahl der in Sättigung gebrachten Scheiben 29 die Induktivität der Spule 15 einstellen.
  • Lediglich angedeutet in Figur 2 sind Abstandshalter 47, die verhindern sollen, dass die Windungen 43 durch das Anliegen am benachbarten passiven Kernschenkelsegment 25 beschädigt werden.
  • Alternativ zu Abstandshaltern 47 sind auch andere Maßnahmen zum Schutz der Windungen 43 denkbar.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Magnetkern
    3
    Kernschenkel
    5, 7
    Joche
    9, 11
    weitere Kernschenkel
    13
    Hochspannungswicklung
    15
    Spule
    17
    Drossel
    19
    Längsrichtung
    21
    Hauptmagnetflussrichtung
    23
    Kernschenkelsegment
    25
    passives Kernschenkelsegment
    27
    Steuerungselement
    29
    Scheibe
    31
    Wicklung
    33, 35
    Flachseiten
    36
    Ringscheibe
    37
    Umfang
    39
    zentrale Öffnung
    41
    Ring
    43
    Windung
    45
    Magnetfluss
    46
    Ringrichtung
    47
    Abstandshalter

Claims (10)

  1. Magnetkern (1) für eine Spule (15) eines Hochspannungsgeräts, insbesondere für eine Drossel (17), wobei der Magnetkern (1) wenigstens einen Kernschenkel (3) aufweist, der aus mehreren Kernschenkelsegmenten (23) zusammengesetzt ist, die entlang einer Längsrichtung (19) des Kernschenkels (3) aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei wenigstens eines der Kernschenkelsegmente (23) ein Steuerungselement (27) zur Steuerung der Induktivität des Kernschenkels (3) ist, und wobei das Steuerungselement (27) eine Scheibe (29), dessen zwei sich gegenüberliegende Flachseiten (33, 35) quer zur Längsrichtung (19) des Kernschenkels (3) angeordnet sind, und wenigstens eine zur Erzeugung eines Magnetflusses (45) in der Scheibe (29) ausgestaltete elektrisch ansteuerbare Wicklung (31) aufweist.
  2. Magnetkern (1) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Wicklung (31) die Flachseiten (33, 35) der wenigstens einen Scheibe (29) zumindest abschnittsweise überschneidet.
  3. Magnetkern (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine Scheibe (29) eine Ringscheibe (36) mit einer zentralen Öffnung (39) ist.
  4. Magnetkern (1) nach Anspruch 3, wobei sich wenigstens eine Windung (43) der Wicklung (31) durch die zentrale Öffnung (39) erstreckt und zumindest abschnittsweise um wenigstens einen Abschnitt der Ringscheibe (36) gewickelt ist.
  5. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Wicklung (31) mehrere Windungen (43 aufweist, die entlang eines Umfangs (37) der Scheibe (29) äquidistant zueinander angeordnet sind.
  6. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die wenigstens eine Scheibe (29) aus Elektrostahl gefertigt ist.
  7. Magnetkern (1) nach Anspruch 6, wobei die wenigstens eine Scheibe (29) aus einem aufgewickelten Band aus Elektroblech gefertigt ist.
  8. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kernschenkel (3) mit mehreren Steuerungselementen (27) nach einem der vorangehenden Ansprüche versehen ist.
  9. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zwischen zwei benachbarten Kernschenkelsegmenten (23), von denen wenigstens eines ein Steuerungselement (27) ist, wenigstens ein Abstandshalter (47) vorgesehen ist.
  10. Drossel (17) mit einem Magnetkern (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche und einer Hochspannungswicklung (13), die um den Magnetkern (1) gewickelt ist.
EP24208302.0A 2023-11-16 2024-10-23 Magnetkern mit regelbarer induktivität und drossel mit einem solchen magnetkern Pending EP4557323A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023211392.9A DE102023211392A1 (de) 2023-11-16 2023-11-16 Magnetkern mit regelbarer Induktivität und Drossel mit einem solchen Magnetkern

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Publication Number Publication Date
EP4557323A1 true EP4557323A1 (de) 2025-05-21

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