FI121098B - Laippakäämi - Google Patents

Description

LAIPPAKÄÄMI

KEKSINNÖN TAUSTAA

5 Keksintö liittyy suur- tai jakelumuuntajan tai kuristimen laippakää- miin, joka muodostuu kahdesta tai useammasta rinnakkaisesta osajohtimesta tai kaksoiskaapelista.

Johtimen tekeminen helpommin taivutettavaksi sekä pyörrevirtojen vähentämiseksi tehomuuntajan käämin johdin tyypillisesti muodostuu useasta 10 rinnakkaisesta litteästä kupari- tai alumiiniosajohtimesta yhden ison suorakaiteen muotoisen johtimen sijaan.

Jokainen osajohdin on pinnaltaan eristetty sallien potentiaalieron kahden vierekkäisen osajohtimen välille siten estämään pyörrevirran muodostuminen osajohtimien välille.

15 Silti esiintyy vakavia ongelmia. Rinnakkaisten osajohtimien pituus muodostuu keskenään erilaiseksi koska etäisyyden keskiarvo muuntajan sydämeen on erilainen. Sen vuoksi osajohtimiin indusoituu erilainen jännite ja koska ne ovat molemmista päistään galvaanisesti yhteen kytkettyjä, käämissä esiintyy kiertovirta joka kuumentaa käämiä. Myös kuormitusvirta jakautuu epä-20 tasaisesti osajohtimien välillä pienentäen kokonaiskuormituskapasiteettia. Tunnetaan kaksi pääratkaisutapaa näiden ongelmien välttämiseksi.

Perinteinen käämirakenne on sellainen, jossa jokaisen kahden vierekkäisen laipan välillä on peilikuva-vuorotteluristeily, jossa jokainen erillinen osajohdin jokaisessa risteilyssä taivutetaan erikseen. Tämän ratkaisun ongel-25 ma on se, että suuri määrä erillisiä osajohtimia joudutaan taivuttamaan manuaalisesti ja eristämään huolellisesti.

W003/067616 kuviossa Fig. 6 hakija esittää laippakäämin, joka on aksiaalisesti jaettu useampaan lohkoon, jokaisen risteilyn lohkon sisällä ollessa tyyppiä, jossa kaikki osajohtimet taivutetaan oleellisesti rinnakkain. Kaksois-30 tyyppinen vuorottelu-risteily jokaisen kahden vierekkäisen lohkon välissä tuo virta- ja jännitetasapainon osajohtimien välille. Edullisesti käämi on jaettu yhtä 2 moneen aksiaaliseen lohkoon kuin on rinnakkaisia kupari- tai alumiiniosajoh-timia hyvän jännitetasapainon saavuttamiseksi. Vaihtoehtoisesti käämi voidaan jakaa niin moneen lohkoon, mikä on rinnakkaisten osajohtimien lukumäärän monikerta. Tapauksessa, jossa lohkoja on parillinen määrä, kuten 5 kuusi tai kahdeksan, on lohkojen välillä pariton määrä vuorotteluristeilyjä ja peilikuva-vuorotteluristeily on sijoitettu keskelle käämiä tehden risteilyn sijainnin optimointilaskennan tarpeettomaksi.

W003/067616 kuviossa Fig. 7 hakija esittelee laippakäämin, joka on lähes sama kuten kuviossa Fig. 6, mutta monimutkainen peilikuva vuorotte-10 luristeily keskellä käämin on korvattu puolet ja puolet tyyppisellä vuorotteluris-teilyllä.

Rinnakkaistaivutus tarkoittaa sitä, että jokainen osajohdin taivutetaan yhdessä työvaiheessa käyttäen esim. pneumaattista, hydraulista tai sähköistä käsityökalua.

15 Yllä mainitut edistykselliset käämit ovat hyviä täys-kierroksisille lai poille, mutta niitä ei voida käyttää puolikierroslaipoille. Puolikierrosten käyttö lisää joustavuutta käämin suunnittelussa valmistusprosessin optimoimiseksi.

Taivutettaessa useita osajohtimia rinnakkain tarvitaan suurta mekaanista voimaa. Puoliautomaattiset käämintäkoneet nykyään tyypillisesti va-20 rustetaan kahdella taivutuspäällä kaksois-tyyppisten risteilyjen tekemiseen. Rinnakkaisen taivutuksen tekemiseksi osajohtimet täytyy jakaa näiden taivu-tuspäiden kesken taivuttamiseen tarvittavan mekaanisen voiman jakamiseksi. Kahden nipun tarkka kohdistaminen taivutuspäille tarvitaan, jotta saataisiin oikeasti rinnakkainen taivutus yhdessä kiilavälissä kahden vierekkäisen kiilan 25 välissä. Eristyspaperi, jota tarvitaan joka toiselle osajohtimelle laajentaa rinnakkain taivutettua johdinta.

Keksinnön ajatus on tehdä käämit paremmin sopiviksi puoliautomaattisille käämintäkoneille yleensä ja erityisesti niitä käytettäessä puolikier-rosvyyhdille.

30 3

KEKSINNÖN LYHYT KUVAUS

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laippakäämi jossa edellä 5 mainitut ongelmat on ratkaistu. Tämä on saavutettu siten kuinka itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1 on määritelty. Edulliset suoritusmuodot on kuvattu epäitsenäisissä vaatimuksissa.

Päällimmäisenä ajatuksena on saada lohkon sisälle yhtenäinen risteily-tyyppi, joka on sopiva kahdella taivutuspäällä varustetulle puoliautomaat-10 tiselle käämintäkoneelle ja standardi vuorotteluristeily kahden viereisen lohkon välille.

KUVIOIDEN LYHYT ESITTELY

Seuraavassa keksintö kuvataan yksityiskohtaisemmin suori-15 tusesimerkkien avulla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio Fig. 1 on skemaattinen kuva käämistä kaksois-risteilyllä, jossa osajohtimet on taivutettu kahdessa ryhmässä;

Kuvio Fig. 2 esittää skemaattisen näkymän kaksoisristeilystä yli-20 määräisin eristysliuskoin;

Kuvio Fig. 3 esittää periaatekuvan kaksois-risteilystä, jossa kahdeksan osajohdinta on taivutettu kahdessa ryhmässä;

Kuvio Fig. 4 esittää periaatekuvan kaksois-vuorotteluristeilystä, jossa kahdeksan osajohdinta on taivutettu kahdessa ryhmässä; 25 Kuvion Fig. 5 esittää laippakäämin risteilykaavion viidelle rinnakkai selle osajohtimelle täyskierroslaipoin;

Kuvio Fig. 6 esittää laippakäämin risteilykaavion kuudelle osajohtimelle puolikierroslaipoin.

30 4

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS

Kuvio Fig. 1 esittää osittaisen skemaattisen kuvan keksinnön mu-5 kaisesta tehomuuntajan laippakäämistä. Laippakäämi muodostuu johtimesta (1), joka on käämitty eristehylsyn (2) ympärille. Eristesauvat (3) varmistavat jäähdytysnesteen aksiaalisen virtaamisen, mutta ne on myös järjestetty kohdistamaan eristevälikkeet (4) paikoilleen. Yksi laippa (5) tyypillisesti muodostuu useista radiaalisista johtimen (1) kierroksista ja on aksiaalisesti erotettu 10 edellisestä ja seuraavasta laipasta eristevälikkeiden (4) avulla. Kahden eriste-välikkeen (4) välistä tilaa kutsutaan kiilaväliksi (8). Keksinnön mukaan yhdessä lohkossa johdin (1) siirtyy laipalta toiselle taivuttamalla se kaksois-risteilyllä (6).

Kuvio Fig 2 esittää yksityiskohtaisen skemaattisen näkymän kak-sois-risteilystä (6). Yksi johdin (1) muodostuu kahdeksasta oleellisesti rinnak- 15 kaisesta osajohtimesta (1a.....1h). Kaksois-risteilyssä (6) ensimmäinen kolmen osajohtimen (1a, 1b, 1c) ryhmä on taivutettu laipalta (5) toiselle ensimmäisessä kiilavälissä (8) kahden eristevälikkeen (4) välissä ja toinen, jäljellejäävien viiden osajohtimen (1d,1e,1f,1g,1h) ryhmä on taivutettu seuraavassa kiilavälissä (8).

20 Johtimen (1) riittävän eristystason säilyttämiseksi joka toinen osa- johdin tyypillisesti kiedotaan ylimääräisellä eristeliuskalla (7). Jos rinnakkais-taivutuksessa on kahdeksan osajohdinta, niin tarvitaan neljä eristeliuskaa, jotka rinnakkain sijoitettuna laajentavat laipan (5) radiaalista halkaisijaa. Siihen verrattuna esimerkin kaksois-risteilyssä tarvitaan vain yksi tai kaksi eristelius-25 kaa kohdallaan, säästäen siten laipan (5) radiaalista tilantarvetta.

Kuvio Fig. 3 esittää kaksoisristeilyn (6) periaatteen, jossa osajohti-met on taivutettu kahdessa ryhmässä. Kahdeksan osajohdinta (1a,...,1h) on jaettu kolmen (1a, 1b, 1c) ja viiden osajohtimen (1d.....1h) ryhmään.

Keksinnön mukaisesti osajohtimien jakautuminen ryhmien välillä voi 30 vaihdella riippuen osajohtimien kokonaismäärästä. Tyypillisesti tehomuuntajan käämissä on neljästä kahdeksaan, mutta voi olla jopa enemmän osajohtimia 5 johtimessa (1). Tämä tarkoittaa sitä, että ensimmäisen ryhmän osajohtimien lukumäärä voi vaihdella kahdesta aina puoleen osajohtimien kokonaismäärästä ja toinen ryhmä muodostuu lopuista osajohtimista.

Neljän osajohtimen tapauksessa ryhmät ovat kaksi ja kaksi, viidelle 5 osajohtimelle kaksi ja kolme, kuudelle osajohtimelle kaksi ja neljä tai kolme ja kolme. Seitsemälle osajohtimelle ryhmät ovat kaksi ja viisi tai kolme ja neljä, kahdeksalle osajohtimelle kaksi ja kuusi, kolme ja viisi tai neljä ja neljä. Puoli-kierroslaipoissa osajohtimia tulee olla parillinen määrä ja ne on jaettava kahteen samankokoiseen ryhmään, puolet ja puolet.

10 Koska jokainen lohkon sisällä oleva risteily on samanlainen muiden risteilyjen kanssa, niin kaksi nippua osajohtimia juoksee puoliautomaattiko-neen taivutuspäiden läpi. Koska osajohtimia ei ole tarvetta siirtää taivutuspääl-tä lohkon sisällä, niin käsityöltä vältytään ja aikaa säästyy.

Kuvio Fig. 4 esittää standardin kaksois-vuorotteluristeilyn, jota käy-15 tetään keksinnön mukaisesti kahden vierekkäisen lohkon välillä. Joka kerta uloin osajohdin ensin taivutetaan erikseen muista osajohtimista. Loput osajoh-timet säilyttävät keskinäisen järjestyksensä ja ne taivutetaan seuraavassa kii-lavälissä (8). Käyttäjän ei tarvitse lukea mitään ohjeita jokaiselle vuorotteluris-teilylle, koska ne on standardisoitu tähän yhteen tyyppiin.

20 Yhden käämin vuorottelu-risteilyjen lukumäärä on n -1 parittomille osajohtimien määrälle (n) ja n/2-1 käämeille, joissa on parillinen määrä (n) osajohtimia.

Kuvio Fig. 5 näyttää laippakäämin risteilykaavion esimerkin omaisesti viidelle rinnakkaiselle osajohtimelle (1a,...,1e). Käämi muodostuu tässä 25 esimerkissä viidestä lohkosta, jotka kaikki muodostuvat viidestä laipasta (5). Laippojen kokonaismäärä riippuu käämin sähköisistä vaatimuksista. Tyypillisesti tehomuuntajassa se on 60:stä 130:een. Tässä kaaviossa koko käämin ensimmäinen laippa on käämin pohjalla ja viimeinen laippa käämin yläosassa.

Aluksi kaksi ulointa osajohdinta (1a, 1b) juoksevat ensimmäisen tai-30 vutuspään kautta ja kaikki loput kolme (1c,1d,1e) osajohdinta juoksevat toisen taivutuspään kautta. Alimmaisessa laipassa ryhmät ovat (1a, 1b), (1c,1d,1e). Jokaisessa kaksois-risteilyssä (6) nämä kaksi ryhmää risteilevät siten, että 6 ulompi ryhmä tulee sisimmäksi ja päinvastoin. Ensimmäisen lohkon lopussa ryhmät ovat (1c,1d,1e), (1a,1b). Vastaavasti ensimmäinen ryhmä voisi muodostua kahdesta sisemmästä osajohtimesta ja toinen ryhmä kaikista lopuista osajohtimista.

5 Standardoitu kaksois-vuorotteluristeily (9) muodostuu samoin kah desta ryhmästä. Ensin käyttäjän tulee siirtää kaksi osajohdinta (1 d,1 e) toiselta taivutuspäältä ensimmäiselle taivutuspäälle, sitten taivuttaa uloin osajohdin (1c) ja sitten toinen ryhmä (1 d, 1 e, 1 a,1 b) seuraavassa kiilavälissä (8). Kun ensimmäinen kaksois-vuorotteluristeily (9) on tehty, ryhmät ovat 10 (1d,1e,1a,1b),(1c). Nyt käyttäjän tulee järjestää osajohtimet siten, että ryhmä (1d,1e) siirretään ensimmäiselle taivutuspäälle ja ryhmä (1a, 1b, 1c) tulee toiselle taivutuspäälle. Koko toinen lohko ajetaan näillä taivutusryhmillä.

Kuvio Fig. 6 näyttää laippakäämin risteilykaavion esimerkin omaisesti puolikierroslaippa-tyyppisen käämityksen kuudelle rinnakkaiselle osajoh-15 timelle (1a.....1f). Käämi muodostuu kolmesta lohkosta tässä esimerkissä, jo kaisen lohkon muodostuessa neljästä laipasta (5). Koska lohkoja on vain kolme, niin kaksois-vuorotteluristeilyjä (9) on vain kaksi vastaten kaavaa n/2 - 1, osajohtimien lukumäärän (n) ollessa kuusi.

Puolikierros-laippakäämin kaksois-risteilyssä (6) lohkon sisällä on 20 aina puolet osajohtimista ensimmäisessä ryhmässä ja loput toinen puoli osajohtimista toisessa ryhmässä.

Luettaessa minkä tahansa puolikierros-laippakäämin risteilykaaviota täytyy ymmärtää, että kaksoisristeilyn (6) kaksi taivutusta tulee tehdä kelan eristehylsyn (2) vastakkaisilla puolilla toisiinsa nähden.

25 Ensimmäisen laipan ensimmäisellä ryhmällä (1a, 1b, 1c) on vain kaksi ja puoli kierrosta ennen kaksois-risteilyn ensimmäistä osuutta, mutta toisella ryhmällä (1d,1e,1f) on täydet kolme kierrosta ennen kaksois-risteilyn toista osuutta. Toisessa laipassa tilanne on päinvastainen, joten lopputuloksena käämin jokaisella osajohtimella on sama määrä kierroksia. Tämä järjestely 30 mahdollistaa täyskierrosten, kuten 2 tai 3 kierrosta laippaa kohden myös puo-likierrokset, kuten 5 kierrosta kahta laippaa kohden, tehden keskiarvona 2,5 kierrosta laippaa kohden, esimerkiksi.

Claims (4)

1. Laippakäämitys tehomuuntajalle tai kuristimelle samankeskeisin sylinteri-mäisin käämein, missä johdin (1) muodostuu useasta rinnakkaisesta latta-5 osajohtimesta (1a,...,1h), käämin ollessa aksiaalisesti jaettu useaan lohkoon, jokaisen lohkon muodostuessa useasta laipasta (5), jokaisen laipan (5) muodostuessa useasta johtimen (1) kierroksesta, tunnettu siitä, että jokainen risteily lohkon sisällä on kaksois-risteily (6), jossa osajohtimet on taivutettu kahdessa ryhmässä, vähintään kaksi osajohdinta ensimmäisessä 10 ryhmässä ja loput osajohtimet toisessa ryhmässä, ja jokaisen kahden aksiaalisesti vierekkäisen lohkon välissä ollessa kaksois-vuorotteluristeilyn (9), jossa uloin osajohdin on taivutettu sisimmäksi ja kaikki loput osajohtimet on taivutettu toisessa ryhmässä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laippakäämi, tunnettu siitä, että lohko jen lukumäärä on sama kuin osajohtimien (1a,... 1e) pariton lukumäärä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laippakäämi, tunnettu siitä, että lohkojen lukumäärä on puolet osajohtimien parillisesta lukumäärästä (1a, ...1h). 20

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen laippakäämi, tunnettu siitä, että kaksois-risteilyn (6) kaksi taivutusta on järjestetty oleellisesti eristehylsyn (2) vastakkaisille puolille puolikierrostyyppisen laippakäämin aikaansaamiseksi. 25