WO1981001219A1 - Electric winding for a transformer,a self or similar - Google Patents

Electric winding for a transformer,a self or similar Download PDF

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WO1981001219A1
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M Marinescu
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Teldix Gmbh
M Marinescu
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
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    • H01F27/2847—Sheets; Strips
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    • H01F27/2847—Sheets; Strips
    • H01F2027/2861—Coil formed by folding a blank

Definitions

  • the invention relates to an electrical winding for a transformer, a choke coil or the like.
  • the conductor forming the winding is divided into n partial conductors in the radial direction and the partial conductors are entangled within the winding in such a way that the first one lying on the inside Subconductor furthest outside after entanglement, subconductor in second innermost position after entanglement, etc.
  • the invention has for its object to provide a tape winding in which a plurality of superimposed tapes electrically connected at the ends form the conductor and which is interlaced so that it works largely without loss.
  • the partial conductors are designed as conductor strips, the partial conductors 1 to (n-1). consists of two partially overlapping and in the overlap area at the tape side edge connected to each other conductively connected that the n. Partial conductor are passed through, that the conductor strips 3rd to nth are passed between the overlapping subbands of the 2nd subconductor, etc. until finally the nth band through the overlapping subbands of (n-1). Is led through.
  • the overlap areas are preferred wise offset in the direction of winding.
  • the overlap area is advantageously chosen to be so wide that the conductive connection between the overlapping subbands corresponds approximately to the conductor width and thus no significant increase in the ohmic resistance occurs due to the formation of the bands.
  • the 1st to (n-1) Conductor tape first folded around an edge inclined at 45 ° to the winding direction; then the folded part is folded by a further folding around an edge inclined to the winding direction by 45 ° in such a way that the folded conductor strip again runs in the winding direction, but offset by approximately one bandwidth; finally, by folding the offset part around the strip side edge in the overlap region into the winding course, the desired strip formation is achieved.
  • the 1st to (n-1) Conductor tape each manufactured in that from a Double-width tape by cutting or the like. Half the bandwidth two areas are generated in which the conductor tape is offset by a bandwidth from each other, these two areas must partially overlap and then the one band area around the connecting edge of the two areas Is folded 180 ° in the winding course.
  • the entanglement point of the individual partial conductors is at least placed in the vicinity of the point of the winding length at which the flows through the surfaces of the partial loops are of the same size.
  • FIG. 1 - a conductor consisting of four partial conductors with entanglement
  • FIG. 2 - a schematic representation of the course of the partial tapes in the invention, with a view of the tape side edges
  • FIG. 3 an embodiment for the design of the individual tapes
  • Fig. 4 - a second embodiment for the design of the individual tapes
  • Fig. 5 - a schematic diagram for determining the position of the entanglement point.
  • the partial conductors are short-circuited at the ends 5 and ⁇ .
  • the partial conductors 1-4 are so entangled that the partial conductor 1 is first at the top and later at the bottom, the conductor 2 is first at the second position from the top, later at the second position from the bottom, etc. This reduces losses.
  • the partial conductors 1-3 When the winding is designed as a strip winding, the partial conductors 1-3 must allow the replacement of other partial conductors from one side of the strip to the other, while the partial conductor 4 is designed as a continuous strip.
  • Figure 2 shows the four partial conductors 1 - 4 in supervision of the side edges.
  • Sub-conductor 1 (solid) runs first above and later below.
  • the partial conductor has an overlap region 7 in which the two parts of the partial conductor 1, which are shown separately, are connected to one another at the lower edge. This connection is shown hatched, however distorted, is shown.
  • connection is formed by the edge and not - as shown - by a surface.
  • the parts of the partial conductor 1 lie on top of one another in the overlap area, unless other partial conductors have been carried out.
  • the three other conductors 2-4 change to the other side of the strip.
  • the width of the connection of the two conductor parts that is, the overlap area, corresponds to the width of the strips.
  • the partial conductors 2 and 3 are constructed in the same way. Through them the conductors 3 and 4 or only 4 change to the other side of the band.
  • the overlap areas 7-9 are slightly offset from one another.
  • the conductor 4 (dotted) is a continuous band.
  • the partial conductors 1 - 3 are produced in accordance with the embodiment of FIG. 3 in the overlap area so that the partial conductor 10 is first increased by one
  • Edge 11 is folded (Figure 3a), then the folded part 10a is folded again by an edge 12 inclined by 45 ° so that the folded part 10a is offset by approximately the width b from part 10 and that closes borrowed by folding part 10a around edge 13 to obtain the desired partial conductor.
  • the overlap area is designated 14 here.
  • a conductor is formed from a conductor strip of width 2b by separating the parts 20 and 21 (FIG. 4a) with regions offset by b and egg and the overlap region 22.
  • the conductor (FIG. 4 b) is then produced by folding around the edge 23.
  • the conductor also has the same appearance as FIG. 4b if two separate strip parts are placed one above the other in the overlap region and connected conductively at the edge 23.
  • FIG. 5a the distribution of the magnetic flux passing through the loop through circles 33 is indicated for a conductor formed from two partial conductors 30 and 31.
  • the resulting current, which causes significant losses, is indicated by arrows 32.

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Description

Elektrische Wicklung für einen Transformator, eine Drosselspule o. dgl.
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine elektrische Wicklung für einen Transformator, eine Drosselspule oder dgl., bei der der die Wicklung bildende Leiter in radialer Richtung in n Teilleiter unterteilt ist und innerhalb der Wicklung eine Verschränkung der Teilleiter derart vorgenommen ist, daß der zuerst am weitesten innen liegende Teilleiter nach der Verschränkung am weitesten außen, der an zweitinnerster Stelle liegende Teilleiter nach der Verschränkung an zweitäußerster Stelle liegt usw..
Stand der Technik
Es ist aus der DE-PS 902 042 und aus Richter "Elektrische Maschinen III", Birkhauser Verlag 1963, Seiten 203-209, bekannt, den die Wicklung bildenden Leiter in radialer Richtung zu unterteilen und im Verlauf der Wicklung die Teilleiter so zu verschränken, daß der zuerst in radialer Richtung am weitesten außen liegende Teilleiter nach dem Verschränken am weitesten innen liegt, der zuerst an zweitäußerster Stelle liegende Teilleiter nach der Verschränkung an zweitinnerster Stelle liegt usw. In beiden Fällen wird die Verringerung der Wirbelstromverluste als Grund hierfür angegeben.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bandwicklung zu schaffen, bei der mehrere übereinander liegende und elektrisch an den Enden parallel geschaltete Bänder den Leiter bilden und die so verschränkt ist, daß sie v/eitgehendst verlustfrei arbeitet.
Offenbarung der Erfindung
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß bei Ausbildung der Teilleiter als Leiterbänder die Teilleiter 1. bis (n-1). aus zwei sich teilweise überlappenden und im Überlappungsbereich an der Bandseitenkante miteinander leitend verbundenen Teilbändern besteht, daß das n. Leiterband einteilig ist und einen der außen liegenden Teilleiter des Leiters bildet, daß die Leiterbänder 2. bis n. zwischen den sich überlappenden Teilbändern des 1. Teilleiters hindurchgeführt sind, daß die Leiterbänάer 3. bis n. zwischen den sich überlappenden Teilbändern des 2. Teilleiters hindurchgeführt sind usw. bis schließlich das n. Band durch die sich überlappenden Teilbänder des (n-1). Leiters hindurchgeführt ist.
Um ein starkes "Auftragen" der Wicklung an einer Stelle zu vermeiden, werden die Überlappungsbereiche vorzugs weise in Wicklungsrichtung etwas gegeneinander versetzt.
Der Uberlappungsbereich wird günstigerweise derart breit gewählt, daß die leitende Verbindung zwischen den überlappenden Teilbändern etwa der Leiterbreite entspricht und somit keine wesentliche Erhöhung des ohm' sehen Widerstands durch die Ausbildung der Bänder zustande kommt .
Man kann den Grundgedanken der Leiterausbildung praktisch in verschiedener Weise realisieren. Bei der einen Möglichkeit läßt man bei der Herstellung des 1. bis (n-1). Leiterbands jeweils zwei Teilbänder überlappen und verbindet diese im Uberlappungsbereich an einer Bandseitenkante.
Gemäß einer anderen Lösungsmöglichkeit wird das 1. bis (n-1). Leiterband jeweils zuerst um eine um 45° zur Wicklungsrichtung geneigte Kante gefaltet; danach wird der abgefaltete Teil durch eine weitere Faltung um eine zur Wicklungsrichtung um 45° geneigte Kante so gegefaltet, daß das abgefaltete Leiterband wieder in Wicklungsrichtung, jedoch um ca. eine Bandbreite versetzt verläuft; schließlich wird durch eine Rückfaltung des versetzt verlaufenden Teils um die Bandseitenkante im Uberlappungsbereich in den Wicklungsverlauf die gewünsch- te Bandausbildung erzielt.
Gemäß einer dritten Möglichkeit wird das 1. bis (n-1). Leiterband jeweils dadurch hergestellt, daß aus einem Band doppelter Breite durch V/egschneiden oder dgl. der halben Bandbreite zwei Bereiche erzeugt werden, in denen das Leiterband um eine Bandbreite gegeneinander versetzt ist, wobei diese beiden Bereiche sich teilweise überlappen müssen und daß danach der eine Bandbereich um die Verbindungskante der beiden Bereiche um 180° in den Wicklungsverlauf gefaltet wird.
In allen drei Fällen entsteht ein durchgehendes Leiterband, das im Überlappungsbereich jedoch den Wechsel von anderen Bändern von der einen zur anderen Bandseite erlaubt. Die letztgenannte Methode hat den Vorteil, daß sie durch Falten erzeugt werden kann und wenig aufträgt, insbesondere, wenn man die Überlappungsbereiche noch gegeneinander versetzt. Bei ihr wird allerdings relativ viel Kupfer benötigt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der Verschränkungspunkt der einzelnen Teilleiter wenigstens in die Nähe des Punktes der Wicklungslänge gelegt, bei dem die Flüsse durch die Flächen der Teilschleifen gleich groß sind. Bei dieser Anordnung des Verschränkungspunktes wird erreicht, daß die durch den Axialfluß in den einzelnen Schleifen hervorgerufenen Ströme sich weitgehend kompensieren und somit keinen oder nur einen geringen Beitrag zu den Verlusten leisten. Die Maßnahme ist somit z.B. bei Transformatoren mit sehr hohem Wirkungsgrad von beson- derem Interesse. Diese Bemessung ist nicht auf Bandwicklungen beschränkt. Beschr eoning der Zeichnungen
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 - ein aus vier Teilleitern bestehender Leiter mit Verschränkung, Fig. 2 - eine Prinzipdarstellung des Verlaufs der Teilbänder bei der Erfindung in Aufsicht auf die Bandseitenkanten,
Fig. 3 - ein Ausführungsbeispiel für die Gestaltung der Einzelbänder, Fig. 4 - ein zweites Ausführungsbeispiel für die Gestaltung der Einzelbänder,
Fig. 5 - eine Prinzipskizze zur Lageermittlung des Verschränkungspunktes.
Fig. 1 zeigt einen aus vier gegeneinander isolierten Leitern 1-4 zusammengesetzten Leiter einer elektrischen Wicklung der Länge 1 in abgewickelter Form. An den Enden 5 und β sind die Teilleiter kurzgeschlossen. Die Teilleiter 1-4 sind so verschränkt, daß der Teilleiter 1 zuerst an oberster Stelle und später an unterster Stelle, der Leiter 2 zuerst an zweiter Stelle von oben, später an zweiter Stelle von unten liegt usw. Hierdurch werden Verluste herabgesetzt.
Bei Ausführung der Wicklung als Bandwicklung müssen die Teilleiter 1-3 den Wechsel anderer Teilleiter von der einen auf die andere Bandseite ermöglichen, während der Teilleiter 4 als durchgehendes Band ausgebildet ist. Dies zeigt im Prinzip Figur 2, die die vier Teilleiter 1 - 4 in Aufsicht auf die Seitenkanten zeigt. Um die Erfindüng darstellen zu können, war jedoch eine Verzerrung in der Achse senkrecht zum Leiter notwendig. Man erkennt, daß der. Teilleiter 1 (durchgezogen) zuerst oben und später unten verläuft. Der Teilleiter hat einen Überlappungsbereicht 7, in dem die beiden getrennt darge- stellten Teile des Teilleiters 1 an der Unterkante miteinander verbunden sind. Diese Verbindung ist schraffiert gezeigt, allerdings verzerrt, dargestellt. Die Verbindung wird durch die Kante gebildet und nicht - wie dargestellt - durch eine Fläche. In Wirklichkeit liegen die Teile des Teilleiters 1, solange nicht andere Teilleiter durchgeführt sind, im Überlappungsbereich aufeinander. Zwischen den beiden Teilen des Teilleiters 1 wechseln die drei anderen Leiter 2 - 4 zur anderen Bandseite. Die Breite der Verbindung der beiden Leiterteile, also des Überlappungsbereichs, entspricht der Breite der Bänder.
In gleicher weise sind die Teilleiter 2 und 3 (strichpunktiert bzw. gestrichelt) aufgebaut. Durch sie wechsein die Leiter 3 und 4 bzw. nur 4 jeweils zur anderen Bandseite. Die Überlappungsbereiche 7 - 9 sind etwas gegeneinander versetzt. Der Leiter 4 (gepunktet) ist ein durchgehendes Band. Die Teilleiter 1 - 3 werden gemäß der Ausführungsform der Figur 3 im Überlappungsbereich so hergestellt, daß zuerst der Teilleiter 10 um eine
Kante 11 gefaltet wird (Figur 3a), danach der abgefaltete Teil 10a erneut um eine um 45° geneigte Kante 12 so gefaltet wird, daß das abgefaltete Teil 10a um ca. die Breite b versetzt zum Teil 10 verläuft und daß schließ lieh durch Rückfalten des Teils 10a um die Kante 13 der gewünschte Teilleiter gewonnen wird. Der Überlappungsbereich ist hier mit 14 bezeichnet.
Gemäß Figur 4 wird aus einem Leiterband der Breite 2b durch Abtrennen der Teile 20 und 21 (Figur 4a) ein Leiter mit zv/ei um b versetzten Bereichen und dem Überlapp-ungsbereich 22 gebildet. Durch Falten um die Kante 23 wird dann der Leiter (Figur 4b) erzeugt).
Das gleiche Aussehen wie Figur 4b hat der Leiter auch dann, wenn man zwei separate Bandteile im Überlappungsbereich übereinander legt und an der Kante 23 leitend verbindet.
In Fugr 5a ist für einen aus zwei Teilleitern 30 und 31 gebildeten Leiter die Verteilung des die Schleife durchsetzenden Magnetflusses durch Kreise 33 angedeutet. Der daraus resultierende und wesentliche Verluste verursachende Strom ist durch Pfeile 32 angedeutet.
Legt man die Verschränkung so, daß der Gesamtfluß in den Teilschleifen 34 und.35 gleich groß ist, so kompensieren sich die in den Teilschleifen 34 und 35 erzeugten Ströme und es werden Verluste vermieden. Diese Lehre kann man auch bei der Anordnung mit 4 Leitern gemäß Figur 2 anwenden, muß dort dann die Überlappungsbereiche 7 - 9 in die Umgebung des entsprechenden Punktes der Leiterlänge legen. Dies ist in Fugr 2 durch die unsymmetrische Lage der Überlappungsbereiche auf der Leiterlänge angedeutet. Die genaue Stellung des Punktes hängt von dem Streuflußverlauf im gegebenen Magnetkreis ab, der von Fall zu Fall verschieden sein kann. Normalerweise kann man jedoch annehmen, daß der interessierende Streufluß praktisch linear von der Oberfläche der Wicklung zum Magnetjoch hin abnimmt, um dort gleich Null zu werden. Unter dieser Voraussetzung liegt der Verschränkungspunkt bei etwa 30 70 der Leiterlänge 1, gemessen von dem Wicklungsende aus, das sich im Bereich des starken Streuflusses befindet.

Claims

Patentasprüche 1. Elektrische- Wicklung für einen Transformator, eine Drosselspule oder dgl., insbesondere für hohe Frequenzen, bei der der die Wicklung bildende Leiter in radialer Richtung in n Teilleiter unterteilt ist und innerhalb der Wicklung eine Verschränkung der Teilleiter derart vorgenommen ist, daß der zuerst am weitesten innen liegende Teilleiter nach der Verschränkung am weitesten außen, der an zweitinnerster Stelle liegende Teilleiter nach der Verschränkung an zweitäußerster Stelle liegt usw. , dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der
Teilleiter als Leiterbänder die Teilleiter 1. bis (n-1). aus zwei sich teilweise überlappenden und im Uberlappungsbereich an der 3andseitenkante miteinander leitend verbundenen Teilbändern besteht, daß das n. Leiterband einteilig ist und einen der außen liegenden Teilleiter des Leiters bildet, daß die Leiterbänder 2. bis n. zwischen den sich überlappenden Teilbändern des 1. Teilleiters hindurchgeführt sind, daß die Leiterbänder 3. bis n. zwi sehen den sich überlappenden Teilbändern des 2.
Teilleiters hindurchgeführt sind usw. bis schließlich das n. Band durch die sich überlappenden Teilbänder des (n-1). Leiters hindurchgeführt ist.
2. Elektrische Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappungsbereiche der Teilleiter in Windungsrichtung gegeneinander etwas versetzt sind.
3. Elektrische Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlappungsbereich derart gewählt ist, daß die Breite der leitenden Verbindung zwischen den sich überlappenden Teilbändern etwa der Bandbreite entspricht.
4. Elektrische Wicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das 1. bis (n-1).
Leiterband jeweils durch Verschweißen, Verlöten oder dgl. von zwei separaten Teilbändern an den sich überlappenden Bandseitenkanten hergestellt ist.
5. Elektrische Wicklung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das 1. bis (n-1). Leiterband je weils durch eine erste Faltung um eine um 45 zur Wicklungsrichtung geneigte Kante, durch eine v/eitere Faltung des abgefalteten Teils um eine um 45° zur Wicklungsrichtung geneigte Kante, derart, daß das abgefaltete Leiterband wieder in Wicklungsrichtung, jedoch um ca. eine Bandbreite versetzt verläuft und durch eine Rückfaltung des versetzt verlaufenden Teils um die Bandseitenkante im Über lappungsbereich hergestellt ist..
6. Elektrische Wicklung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das 1. bis (n-1). Leiterband jeweils dadurch hergestellt ist, daß 1.) aus einem Band doppelter Breite durch Abtrennen der halben Bandbreite zwei Bereiche entstehen, in denen das Leiterband um die Bandbreite gegeneinander versetzt verläuft, wobei sich diese Bereiche teilweise über läppen und daß 2.) der eine Bandbereich um die Bandseitenkante im Überlappungsbereich um 180º ge faltet wird.
7. Elektrische Wicklung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschränkungspunkte, insbesondere die Überlappungs bereiche der einzelnen Teilleiter wenigstens in der Nähe des Punktes der Wicklungslänge liegen, bei dem die Flüsse in den Schleifenflächen der so gebildeten Schleifen gleich groß sind.
PCT/DE1980/000150 1979-10-25 1980-10-16 Electric winding for a transformer,a self or similar WO1981001219A1 (en)

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