WO2010000005A1 - Drosselspule für elektrische energieversorgungsnetze mit reduzierten schallemissionen - Google Patents

Drosselspule für elektrische energieversorgungsnetze mit reduzierten schallemissionen Download PDF

Info

Publication number
WO2010000005A1
WO2010000005A1 PCT/AT2009/000259 AT2009000259W WO2010000005A1 WO 2010000005 A1 WO2010000005 A1 WO 2010000005A1 AT 2009000259 W AT2009000259 W AT 2009000259W WO 2010000005 A1 WO2010000005 A1 WO 2010000005A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
winding
choke coil
coil according
current
winding layers
Prior art date
Application number
PCT/AT2009/000259
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Grisenti
Josef Eder
Johann MÜLLEDER
Original Assignee
Coil Innovation Gmbh
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=41134606&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2010000005(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Coil Innovation Gmbh filed Critical Coil Innovation Gmbh
Priority to BRPI0913649A priority Critical patent/BRPI0913649B1/pt
Priority to CN2009801316494A priority patent/CN102203888B/zh
Priority to CA2729020A priority patent/CA2729020C/en
Priority to US12/737,311 priority patent/US8339234B2/en
Priority to EP09771828.2A priority patent/EP2304744B2/de
Publication of WO2010000005A1 publication Critical patent/WO2010000005A1/de
Priority to HK12101591.7A priority patent/HK1161416A1/xx

Links

Classifications

    • 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
    • H01F27/33—Arrangements for noise damping
    • 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
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/303—Clamping coils, windings or parts thereof together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00
    • H01F37/005—Fixed inductances not covered by group H01F17/00 without magnetic core

Definitions

  • the invention relates to a choke coil, in particular a choke coil without iron core for use in electrical power supply networks, with at least two cylindrical, with respect to a coil center axis concentrically arranged and electrically connected in parallel winding layers, and at least one means for reducing or minimizing during operation of the choke coil resulting acoustic emissions, as indicated in claim 1 or 18.
  • FIGS 1 and 2 show the basic structural design of such
  • winding stars made of metal or plastic.
  • the number of turns of the winding layers 1 and the electrical coils to be manufactured are determined so that both the desired inductance is achieved and the desired current and operating temperature distribution via the parallel winding layers 1 - see FIG. 1 - is achieved. With this requirement, there are different numbers of turns decreasing predominantly from the inside to the outside for the winding layers 1 connected electrically in parallel.
  • a possible uniform axial voltage gradient in all winding layers 1 and thus the avoidance of significant voltage differences between the opposing turns of adjacent winding layers 1 is ensured by achieving equal heights or equal axial lengths of the individual winding layers 1, ie by maintaining the same possible axial winding layer heights H. This is achieved by adapting the height GH1, GH2, GH3 of the conductor or conductor bundle 6 measured in the axial direction of the winding layers 1 to the different numbers of turns of the winding layers 1 connected in parallel.
  • the measured in the axial direction of the winding layers 1 height GHl, GH2, GH3 of the conductor or conductor bundle 6 in the individual winding layers 1 is also referred to as a pitch, which defines the dimension of the conductor or conductor bundle 6 in the direction of the winding or coil axis. Due to the number of turns predominantly decreasing from the inner winding layers 1 to the outer winding layers 1, the conductors or conductor bundles 6 in the outer winding layers 1 have larger dimensions in the axial direction.
  • the conductors or conductor bundles 6 of the outer winding layers 1 in a direction parallel to the Spulenl Kunststoffs- or Spulenstoffachse 7 greater heights GH 2, GH3, as the heights GHL the conductor or conductor bundle 6 of the inner winding layer 1 of the coil.
  • the adaptation of the axial height GH1, GH2 or GH3 of the conductor or of the conductor bundle 6 to the respectively required conductor or conductor bundle 6 with an approximately or largely rectangular cross-sectional shape is achieved by pressing a round conductor or a cable-shaped conductor material.
  • the required dimensions of the conductors or of the conductor bundles 6, in particular the aforementioned pitches GH1, GH2, GH3, are calculated.
  • the increase due to the applied in the sequence, electrical insulation of the conductor or conductor bundle 6 is taken into account in determining the required dimensions.
  • the conductors which are in the original state having a circular cross-section or the rope-like conductor bundle strands are formed or pressed onto a substantially rectangular cross-sectional shape with the dimensions calculated in advance.
  • the outer insulation is then applied to these conductors or conductor bundles, which is usually formed by high-temperature-resistant insulating films and / or impregnated fabric tapes.
  • Air choke coils i. Choke coils with air core or without iron core
  • Air choke coils are mainly used in electrical systems for energy transmission and power distribution, as well as in power supply systems of industrial plants. Due to the increasing density or intermeshing electrical power grids electrical medium and high voltage systems must be built more often in the immediate vicinity of residential areas, which entails an increasing demand for particularly low-noise inductors. This is increasingly reflected in the legal requirements regarding the permissible sound emission of electrical equipment.
  • One property of the inductors known from the prior art is, inter alia, that they emit sound, depending on the type of power and current spectrum, especially when loaded with high alternating currents or combined load with high DC and AC, of people, especially in adjacent to the inductor installation Residential areas, is perceived as disturbing.
  • a conventional measure is also to encapsulate the choke coil as possible sound-absorbing, which may adversely affect the required air cooling.
  • the choke coils to assign a sound enclosure 8 or to arrange the choke coils in a separate building 9.
  • An embodiment of soundproof walls 10 in addition to the choke coils represents a conventional measure.
  • openings 13, 14 in a soundproof housing 8 for carrying out the electrical connections must have the required or at least necessary voltage spacings 15, 16, which can lead to a significant deterioration in the efficiency of the shielding effect of the sound.
  • the measures to reduce or minimize the noise emissions should be as economical and effective.
  • a choke coil designed in this way has a significantly lower noise emission compared to conventional choke coils, in particular generates significantly less current flow-related noise in the form of a monotonous, acoustic hum signal.
  • at least the outermost, current-carrying winding layer of the choke coil acts as a soundbar for the sound waves generated within the winding core. That is to say that the noises or vibrations arising in the inner winding layers of the choke coil are not emitted or only to a greatly reduced extent into the surroundings of the choke coil.
  • the outermost shield winding itself has only a small or vemachläßigbar small natural vibration and therefore produces itself no or significantly lower or weaker sound emissions.
  • An essential advantage of this embodiment is that the current-carrying, acoustic shield winding is at the same or approximately the same voltage potentials, as the at least one, immediately adjacent winding layer of the choke coil, whereby the risk of
  • the sound-reducing or sound-blocking means i. to the acoustic shield winding, to maintain a distance of about 60 cm.
  • the acoustic shield winding relatively close to the concentrically arranged winding layers of
  • a choke coil according to the invention is therefore much quieter compared to conventional choke coils with the same or approximately the same electrical power.
  • such a relatively quiet reactor installation is relatively compact in construction.
  • the space required for an inventive, low-noise inductor is relatively low. Namely, even without external encapsulation, a choke coil according to the invention achieves relatively low sound level values, so that frequently without additional passive silencing measures, e.g. elaborate housing or cost-intensive building, the Aus GmbH can be found.
  • an advantage is that the shield winding leads significantly lower current than the inner winding layers and thus hardly excited even to Schwinungept. As a result, a relatively low-noise inductor can be achieved even without structurally relatively complex external enclosures or encapsulations.
  • the Reduzi für so as acoustic emissions can by the embodiment of claim 4 be further improved.
  • this creates two radially distanced sound barriers for those sounds which are radiated from the inner or the innermost winding layers of the choke coil in the radial direction.
  • the sound emitted radially in the direction of the coil center is thereby at least partially damped or intercepted by the inner acoustic shield winding.
  • the vibrating during operation vibrating or winding layers transmit their vibrational energy to the outer, formed as acoustic shield windings winding layers.
  • the acoustic shield windings are hardly or significantly less excited to vibrate.
  • a significantly lower noise emission of the choke coil results.
  • the avoidance of voltage differences or as uniform as possible a voltage gradient is achieved by the measures according to claim 7. It is advantageous that thereby no minimum voltage distances between the sound-shielding agent, i. the at least one acoustic shield winding, and the high voltage leading portion of the inductor must be adhered to.
  • the acoustic shield winding is a subcomponent of the electrical functional components of the choke coil.
  • the current flowing in the acoustic shield winding current can be adjusted in an effective or trouble-free manner such that the acoustic shield winding is hardly excited to vibrate, so that the overall construction of the inductor has a relatively low acoustic emission having.
  • the extent of sound attenuation or a limitation of sound propagation via the acoustic shield winding can be further improved by the embodiment according to claim 9. In particular, this significantly reduces the excitation of mechanical vibrations of the shield winding due to the mechanical vibrations of the inner winding layers of the choke coil.
  • the embodiment according to claim 11 avoids potential differences or achieves the most uniform possible axial voltage gradient in all winding layers. As a result, this measure for reducing noise emissions is reliable, relatively inexpensive and structurally particularly easy to produce.
  • an undesirable propagation of the emerging at at least one front end of the choke coil sound waves is reduced or suppressed.
  • the noise emissions of the inductor are thereby reduced to a significant extent.
  • the reduction of the noise emissions can be further increased by the measures according to claim 14. In particular, thereby sound propagation in radial Direction of the coil center axis and in the radial direction away from the coil center axis minimized or suppressed.
  • the sound propagation of the higher frequency components can be better controlled.
  • a higher degree of sound cancellation can be achieved in the mixing and extinguishing zone.
  • a choke coil equipped in this way thus has a greatly reduced noise emission.
  • the angled connecting straps can fulfill the desired electrical connections between the winding layers and, moreover, contribute to the lowest possible or reduced acoustic emission, since the respective legs of the connecting straps do not buckle or scarcely buckle in their middle sections or vibrate relatively little.
  • Tensile stress or compressive stress-induced vibrations of the legs of the binding bracket which may be different due to production and, for example, due to temperature changes during operation of the choke coil occur in various ways, have no or only marginal influence on the behavior of this connecting S Bügelwing by the embodiment according to claim 23. In particular, this creates particularly vibration or vibration-poor connection bracket.
  • the embodiment according to claim 24 is extremely vibration or low noise.
  • operational thermal expansion of such a construction can be easily compensated. Temperature-influenced vibrations and noise sources or sound developments, which so far from the front-side holding or
  • FIG. 1 shows a detail of a choke coil of three coaxially arranged, cylindrical winding layers according to the prior art
  • Fig. 2 is a detail detail of Figure 1 on an enlarged scale.
  • Fig. 3 conventional means for reducing during operation of a
  • Fig. 4 shows a choke coil in longitudinal section, with measures according to the invention
  • FIG. 5 shows the choke coil of Figure 4 in plan view ..
  • Fig. 4 shows a schematic longitudinal section through a choke coil with several measures to reduce the noise emissions, which during active operation, i. occur at current flow through the inductor.
  • the measures described below with reference to FIGS. 4 and 5 for reducing the noise emissions can be used combinatorially and also be used independently.
  • the individual measures for sound reduction or suppression can each represent their own inventive solutions.
  • This inductor has a plurality of concentric with respect to their coil central axis 7 arranged and electrically connected in parallel winding layers 1.
  • a choke coil is also referred to as a multi-layer choke coil, wherein in practice up to 20 winding layers 1 or individual coils can be formed. At least two such cylindrical winding layers 1 form a erfmdungswashe inductance coil, wherein the diameter of the concentric nested winding layers 1 is dimensioned such that between the lateral surfaces of the individual winding layers 1, ie between the individual coil windings, defined clearances or gaps 17 for Gutum Beneficiung the winding layers , Are formed in particular as air flow channels.
  • the winding layers 1 of the choke coil are distributed over the circumference of the winding layers or spaced from one another arranged insulation elements 5 - Fig. 2 -. Supports each other in the radial direction. These insulation elements 5 - Fig. 2 - are often referred to as gap strips.
  • the current distribution over the winding layers 1 connected in parallel has hitherto been chosen such that a substantially uniform temperature distribution over the individual winding layers 1 of the multi-layer inductance coil is achieved.
  • the comparatively better cooling properties of the innermost and in particular the outermost winding layer 1 of the choke coil were taken into account accordingly.
  • the outermost winding layer 1 and / or the innermost winding layer 1 has a higher current than the other winding layers 1, i. the adjacent or intermediate winding layers 1 or individual coils.
  • the desired current distribution between the parallel connected winding layers 1 is - as known per se - essentially controlled by the number of turns of the individual winding layers 1.
  • At least the outermost winding layer 1 of the choke coil thereby forms a current-carrying, acoustic shield winding 18.
  • this shield winding 18 is dimensioned such that it is provided or designed to transmit a current that is only a fraction of the current that is to be transmitted from the immediately adjacent or closest winding layer 1.
  • the choke coil is thus embodied in such a way that the outermost winding layer 1 forms an outer acoustic shield winding 18 and innermost winding layer 1 of the multilayer or multiple choke coil forms an inner acoustic shield winding 18 '.
  • the screen windings 18, 18 ' are thus formed by structurally largely unchanged electrical winding layers 1, which are also current-carrying, or which also serve for power transmission parallel to the inner or central winding layers 1 of the inductor. At least the outermost and possibly the innermost winding layer 1 of the choke coil thus forms an acoustic, acted upon by current and voltage shield winding 18, 18 'at the choke coil.
  • the acoustic shield winding 18, 18 ' is a sound barrier for sound emissions, which of the inner winding layers 1 and of the inner General organ. Individual coils of the inductor are generated or emitted.
  • an inner lateral surface 19 of the shield winding 18 and optionally an outer jacket surface 19 'of an inner shield winding 18' - referring to the coil central axis 7 - acts as a sound barrier, wherein the acoustic, current-carrying shield winding 18, 18 'itself, due to the relative low currents or power transmission, only causes a relatively low noise or represents a marginal and relatively uncritical sound source.
  • the acoustic screen winding 18 in such a way that it is provided or designed to transmit an amperage which is between 0.1% and at most 50% of the amperage which depends on the winding layer adjacent in the direction of the coil central axis 7 1 is to be transmitted.
  • An advantageous dimensioning or current distribution within the choke coil is also given when the current to be transmitted by the acoustic shield winding 18 and / or 18 'is between 0.1% to 5% of that current, that of the choke coil as a whole, ie of all Winding layers 1, in particular of the shield winding 18, 18 'and of the other winding layers 1, is to be transmitted.
  • outer shield winding 18 and the possibly additionally formed, inner shield winding 18 'lead in comparison to the adjacent winding layers 1 relatively low currents and thus provide an effective effect as acoustic shield winding 18 and / or 18'.
  • the acoustic shield winding 18, 18 ' have a higher electrical impedance Z, i. has a higher alternating current resistance, as the adjacent in the direction of the coil central axis 7 winding layer. 1
  • Another measure for minimizing or reducing acoustic emissions is to mechanically decouple the cylindrical lateral surface 19, 19 'of the acoustic screen winding 18, 18' with respect to the closest cylindrical lateral surface 20 of the adjacent winding layer 1 or the lateral surfaces 19, 19 'of FIG acoustic shield winding 18, 18 'with respect to the cylindrical surface 20 of the adjacent winding layer 1 to isolate vibration technology.
  • vibration or vibration damping compounds for example, with the use of elastomeric elements, be formed.
  • a continuous air gap or gap 17 with preferably uninterrupted, hollow cylindrical shape is formed between the inner or the outer jacket surface 19, 19 'of the acoustic screen windings 18, 18' and the closest lateral surface 20 of the adjacent winding layer 1.
  • no radially acting support elements in particular no strip-shaped insulation elements 5 - as they are known from the prior art of FIG. 2 - arranged. This means that the manu- tel vom 19, 19 'relative to the lateral surfaces 20 in the radial direction of the inductor can not support each other.
  • a radial distance 21, 21 'between the lateral surface 19, 19' of the acoustic shield winding 18, 18 'and the lateral surface 20 of an adjacent winding layer 1 is dimensioned larger than a radial distance 22nd between two adjacent, concentric with the acoustic shield winding 18, 18 'arranged winding layers 1.
  • Expedient conditions or effective effects are present when the distance 21, 21' is up to ten times larger, preferably sized about two to four times greater than the distance 22 between the inner winding layers 1.
  • the distance 22 is usually in about 2 to 4 cm, preferably about 3 cm. That that the insulation elements 5 - according to FIG. 2 - between the inner winding layers 1 of the choke coil have a support width or bar width of usually about 3 cm.
  • the individual winding layers 1 and the at least one shield winding 18, 18 ' are each designed as a hollow cylinder.
  • the term lateral surface or cylindrical lateral surface 19, 19 ', 20 is to be understood as meaning the inner and / or outer lateral surfaces of these hollow or hollow cylindrical bodies.
  • At least one acoustic shield winding 18, 18 ' ie at least the outermost and possibly the innermost winding layer 1 of the inductor at least one front end extending in the axial direction, hollow cylindrical or polygonal Verandrungsab - Section 23, 23 'has.
  • This hollow-cylindrical extension section 23, 23 ' which is hollow-cylindrical in cross-section or polygonal in cross-section adjoins at least one front end of the outermost and / or innermost winding layer 1. Ie that this extension section 23, 23 'is a structural extension of the current-carrying acoustic shield winding 18, 18' represents in the axial direction of the choke coil.
  • the extension section 23, 23 ' projects beyond the front ends of the winding layers 1 in the axial direction.
  • the extension sections 23, 23 'thus represent, as it were, an extension of the electrical section of the choke coil.
  • the hollow cylindrical extension section 23, 23' is formed from electrically insulating material, for example from glass-fiber reinforced plastics or resin-impregnated tapes, which are wound into a hollow cylindrical shape ,
  • the preferably formed at least on the outermost shield winding 18 extension section 23 is thus preferably not energized.
  • a hollow-cylindrical, electrically insulating and thus non-current-carrying extension section 23 ' is also formed on the inner shield winding 18', in particular on the innermost winding layer 1.
  • the hollow-cylindrical extension section 23 and / or 23 ' forms an electrically non-conductive end ring 24 and / or 24' on the choke coil, which at least one front end of the electrically conductive portion of the choke coil, in particular at least one front end of the shield winding 18, 18 ' connects.
  • an end ring 24, 24' executed at least at the upper end face of the shield winding 18, 18 ', in particular at the upper end of the outermost and / or innermost winding layer 1, an end ring 24, 24' executed.
  • at least at the upper ends of the outer and inner acoustic shield winding 18, 18 ' is an outer and inner hollow cylindrical or in plan view polygonal extension portion 23, 23' is formed. These respectively formed extension portions 23, 23 'extend the outer and the inner shield winding 18, 18' in the axial direction relative to the front ends of the winding layers 1 arranged therebetween.
  • the compensation or extinguishing effect of the mixing and extinguishing zone 25 can be increased by forming both an outer extension section 23 and an inner extension section 23 ', since this produces a spatially delimited or defined mixing and extinguishing zone 25.
  • a mixing and extinguishing zone 25 also arises when an extension section 23 is formed only on the outer shield winding 18 or winding layer 1.
  • Extinguishing zone in particular above and / or below the mixing and extinguishing zone 25, passive and / or reactive sound absorbing elements 26, for example blocks or plate elements made of foamed plastic or of fibers, such as e.g. Nonwovens or rock wool, formed.
  • the sound absorbing elements 26 may also be provided by knit packages, fiber mats and / or relatively high mass acoustic absorber plates, such as, e.g. Tar plates, be formed.
  • the sound absorbing elements 26 are preferably arranged distanced in the axial direction to the front ends of the winding layers 1.
  • the mixing and extinguishing zone 25 for axially emerging, antiphase sound waves is formed in the space between the sound absorbing elements 26 and the front ends of the winding layers 1.
  • the outwardly directed sound radiation of the outer winding layer 1 is reduced in that it is embodied as a mechanically decoupled or vibration-insulated shield winding 18 and leads a relatively low current compared to the winding layer 1 adjacent in the direction of the coil center axis she herself is hardly excited to vibrate. Due to the current flow in the shield winding 18 or 18 ', there is a controlled voltage reduction, whereby this has approximately the same voltage potentials as the adjacent winding layer 1, which eliminates the risk of flashovers. Since the ends of the shield winding 18 or 18 'have the same electrical potential as the retaining elements 2 or the electrical connections of the choke coil, the electrical connection of the choke coil is unproblematic despite the acoustic shield winding 18 or 18'.
  • FIGS. 6a to 6c examples of four-armed holding elements 2 known from the prior art, as described with reference to FIGS. 1 and 2, are illustrated. These holding elements 2 may in practice also have only two or three or more than four star-shaped arms. In particular, holding elements 2 with up to twelve star-shaped arms are known from the prior art. These holding elements 2, which are often referred to as winding stars, have, inter alia, the task of
  • the holding elements 2 often also serve to distribute the total current to be conducted via the choke coil to the winding layers 1 connected in parallel.
  • the holding element 2 is made of electrically conductive material, in particular of metal, such as e.g. Aluminum or stainless steel.
  • the holding elements 2 are usually arranged at the top and at the bottom of the choke coil, as can be seen in Fig. 1.
  • a retaining element 2 arranged on the upper side and on the lower side of the choke coil thus usually also forms the respective electrical connections for the supply and discharge of the coil current, as was schematically illustrated in FIGS. 6a to 6c by ring symbols.
  • the holding elements 2 are thus star-shaped constructions, which are often formed from an aluminum profile.
  • the individual arms of these star-shaped holding elements 2 can also be used to achieve the desired or required Power distribution between the winding layers serve.
  • fractions of an entire turn can also be tapped or provided via the arms of the holding element 2. That is, certain or selected arms of a holding element 2 are used to activate fractions of a turn in the individual, parallel winding layers. For example, according to the embodiment according to FIG. 6b, 25%, 50% or 75% of the last turn in the various winding layers 1 can be used. Of course, 100% of a turn can be used.
  • insulating elements 4 may be formed, which may also have a mutual support or stabilization function, as described with reference to FIGS. 1, 2.
  • an electrically conductive holding arm 2 is preferably supported with the interposition of at least one electrical insulation element 4 with respect to the front ends of the winding layers 1, as is illustrated schematically above all in FIG. 2.
  • the arms of conventional holding elements 2 are connected to one another either directly or via a central hub 27, in particular welded or screwed together.
  • a central hub 27 in particular welded or screwed together.
  • these conventional holding elements 2 on the upper side of the coil and on the underside of the coil can represent a disturbing or problematic sound source.
  • these sound sources act independently and produce a disadvantageous, locally different noise spectrum.
  • the Applicant recognized that the known constructions of holding elements 2 are exposed to an alternating tensile or compressive stress due to the pump-like movement of the alternating current flowing through the choke coil. Due in part to the rigid connection of the arms in the star center or center of the holding element 2, these arms alternately buckle laterally, as a result of which they swing correspondingly and can be a strong or disturbing source of noise.
  • the Applicant has recognized that the arms of the retaining elements 2 can represent a kind of membrane which generates unwanted sound.
  • the holding element 2 is used in addition to the current distribution, then occur in the different arms different mechanical forces, which are caused on the one hand due to the different currents and on the other hand due to the different intense vibration excitation.
  • the rigid connection of the individual arms in the center of the star-shaped holding element 2 causes a transfer of forces or vibrations to other arms, whereby they are also excited to vibrate and also generate noise.
  • the Applicant has provided a relatively economical and effective solution for reducing or minimizing the noise emissions starting from the holding elements 2, as is illustrated by way of example with reference to FIGS. 7a to 7c.
  • the embodiments according to FIGS. 7a to 7c can represent an independent inventive or erfmdungswashe solution.
  • the holding element 2 is designed in several parts.
  • at least two structurally independent holding elements are at the axial ends of the choke coil 2 executed so that they are not connected to each other in the center region of the choke coil, ie in the area around the coil center axis 7. That is, a rigid connection between the at least approximately radially or radially extending arms is avoided at the center point of the circular in plan view choke coil.
  • the individual winding layers 1 of the choke coil can represent a type of pulsating tube with correspondingly high current flows, which transmits mechanical vibrations to the holding elements 2.
  • two legs 29, 30 each form a mechanical and / or electrical connection bracket 31 for at least one winding layer 1. It is essential that the two legs 29, 30 of such a connecting bracket 31 are angled away from one another, that is to say that an angle 32 is enclosed between the two legs 29, 30 of the connecting bracket 31.
  • This angle 32 between the two legs 29, 30 of the electrical see and / or mechanical functions taking over connecting bracket 31 is less than 180 °, preferably 90 °.
  • This angle 32 essentially depends on which stabilization effect is to be achieved by means of the connection bracket 31 and / or which partial angles or partial sections of an entire turn of the winding layers 1 are required. Especially when it is necessary to achieve relatively small partial turns, the angle 32 may also be less than 90 °.
  • An advantageous measure for reducing or minimizing the noise emissions of the choke coil is thus that at least one axial end face of the choke coil at least one angled extending connecting bracket 31 is formed, wherein the legs 29, 30 of this connecting bracket 31 in plan view of the choke coil to each other in a predetermined angle 32, which is less than 180 °. That is, the connection bracket 31 which satisfies a mechanical support function and / or an electrical conduction function does not extend diametrically or not continuously over the circular or hollow-cylindrical choke coil seen in plan view. Rather, the at least one electrical and / or mechanical connection bracket 31 is bent in such a way that a diametrical, rectilinear extent over the cross-sectional area of the choke coil is avoided. That is, the at least once, preferably repeatedly formed connecting bracket 31 in plan view of the front end of the choke coil, the geometric shape of a circle segment Defined or delimited.
  • connection bracket 31 is intended to fulfill an electrical connection function between the winding layers 1 arranged concentrically in an electrically parallel manner.
  • a plurality of connection straps 31 arranged distributed within the circumference of the choke coil are formed. Selected distal ends of the individual connecting straps 31 are provided for electrical connection to selected winding layers 1.
  • the individual connection straps 31 are not mechanically connected to one another in the area around the coil central axis 7, in particular each independently of one another and do not form a central hub or a common hub 27.
  • the individual connection straps 31 are mechanically and electrically connected to one another only in the distal end sections, in particular in the area of the winding layers 1.
  • legs 29, 30 of two adjacent connecting bracket 31 may also be provided a defined angle, as indicated in Fig. 7b with dashed lines.
  • These angularly aligned legs 29, 30 are close to each other in the vicinity of the winding layers 1 to each other.
  • power distribution connection bracket 31 can, if they also mechanically are not required, are omitted, as was illustrated in Fig. 7b, 7c.
  • connection bracket 31 Due to the described embodiment, the forces resulting from the flow of current and / or from the mechanical vibrations of the winding layers 1 in a connection bracket 31 are not transferred to the other connection clips 31 or only to a greatly reduced extent. This is primarily because the individual connecting straps 31 of the inventive retaining element 2 are mechanically and / or electrically interconnected only in the region of the winding layers 1 or the overall winding of the choke coil. Vibrations between the distal ends of the connecting bracket 31 and the winding layers 1 are prevented or almost non-existent due to the rigid connection of the distal ends of the connecting bracket 31 and the connecting bracket 31 with the winding layers 1.
  • connection straps 31 are preferably electrically insulated from one another in the region between their distal ends, so that no circulating current can form due to electromagnetic induction.
  • the connecting straps 31 are preferably clamped only at the winding or end-side end sections, i. connected to the winding layers 1. This can take place between the individual connection brackets 31 no power transmission, whereby this construction is relatively low vibration and low noise.
  • thermal expansion of this construction of the holding element 2 consisting of at least one angled connecting bracket 31 can be easily compensated.
  • stiffeners 28 may be formed, which extend only within a connecting bracket 31 and have no mechanical influence on other or adjacent connecting stirrups 31, as is best seen from the exemplary illustration according to FIG. 7c.
  • FIGS. 4, 5 and 7 can form the subject of independent solutions according to the invention.
  • the relevant objects and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of these figures.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drosselspule, insbesondere eine Drosselspule ohne Eisenkern zur Verwendung in elektrischen Energieversorgungsnetzen, mit zumindest zwei zylindrischen, in Bezug auf eine Spulenmittelachse (7) konzentrisch angeordneten und elektrisch parallel geschalteten Wicklungslagen (1). Diese Drosselspule umfasst wenigstens ein Mittel zur Reduzierung oder Minimierung von während des Betriebs der Drosselspule entstehenden Schallemissionen. Zumindest die äußerste Wicklungslage (1) ist dabei als stromführende, akustische Schirmwicklung (18) gegenüber der in Richtung zur Spulenmittelachse (7) benachbarten Wicklungslage (1) ausgebildet, wobei diese Schirmwicklung (18) elektrisch derart dimensioniert ist, dass sie zur Übertragung einer Stromstärke ausgebildet ist, die nur einen Bruchteil jener Stromstärke beträgt, welche von der benachbarten Wicklungslage (1) zu übertragen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein an wenigstens einem Stirnende der Drosselspule angeordnetes, bügelartiges Halteelement zur Reduzierung von Schallemissionen.

Description

Drosselspule für elektrische Energieversorgungsnetze mit reduzierten Schallemissionen
Die Erfindung betrifft eine Drosselspule, insbesondere eine Drosselspule ohne Eisenkern zur Verwendung in elektrischen Energieversorgungsnetzen, mit zumindest zwei zylindrischen, in Bezug auf eine Spulenmittelachse konzentrisch angeordneten und elektrisch parallel geschalteten Wicklungslagen, und mit wenigstens einem Mittel zur Reduzierung oder Minimierung von während des Betriebs der Drosselspule entstehenden Schallemissionen, wie dies in Anspruch 1 bzw. 18 angegeben ist.
Bei Spulen, insbesondere bei trockenisolierten Drosselspulen ohne Eisenkern mit zwei oder mehreren, unter Freilassung von Spalten, konzentrisch ineinander angeordneten, elektrisch parallel geschalteten zylindrischen Wicklungslagen, ist es bekannt, die Wicklungslagen aus rechteckig geformten Leitern oder Leiterbündeln zu wickeln, wobei die Wicklungslagen unterschiedliche, vorwiegend von innen nach außen abnehmende Windungszahlen aufweisen. Der grundsätzliche Aufbau von konzentrisch ineinander angeordneten, elektrisch parallel geschalteten Wicklungslagen ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise dem europäischen Patent EP 0 092 018 Bl bekannt.
Die Figuren 1 und 2 zeigen den grundsätzlichen konstruktiven Aufbau derartiger
Wicklungslagen 1 bzw. damit aufgebauter Spulenwicklungen. Die konzentrisch ineinander um eine gemeinsame Spulenmittelachse 7 angeordneten Wicklungslagen 1, die aus weitgehend rechteckig geformten Leitern oder Leiterbündeln 6 hergestellt sind, werden über Halteelemente 2 an den Spulenenden, beispielsweise sogenannte Wicklungssterne aus Metall oder Kunststoff, zusammengehalten. In der Regel werden die in den beiden distalen
Endabschnitten der Spule angeordneten Halteelemente 2 über eine Spannkonstruktion, z.B. durch mehrere Zugelemente 3 aus imprägnierten Glasfasern, die entlang der Wicklung angebracht werden, zusammengehalten. Zwischen den Halteelementen 2 und den Spulen- bzw. Wicklungsenden werden üblicherweise vor allem dann, wenn die Halteelemente 2 elektrisch leitend sind, Isolationselemente 4 angebracht. Die konzentrisch ineinander angeordneten Wicklungslagen 1 sind in radialer Richtung bevorzugt durch weitere Isolationselemente 5, beispielsweise elektrisch isolierende Spaltleisten, distanziert, um vertikale Spalte für die natürliche Luftkühlung der gesamten Drosselspulenwicklung zu erzeugen. Inwieweit Leiter oder Leiterbündel 6 aus mehreren isolierten Einzelleitern eingesetzt werden, hängt von den zu erwartenden Wirbelstromverlusten ab, die in wirtschaftlichen Grenzen zu halten sind.
Die Windungszahlen der Wicklungslagen 1 bzw. der zu fertigenden, elektrischen Spulen werden so festgelegt, dass sowohl die gewünschte Induktivität erzielt wird als auch die gewünschte Strom- und Betriebstemperaturverteilung über die parallel geschalteten Wicklungslagen 1 - siehe Fig. 1 - erreicht wird. Mit dieser Forderung ergeben sich unterschiedliche, vorwiegend von innen nach außen abnehmende Windungszahlen für die elektrisch parallel geschalteten Wicklungslagen 1.
Ein möglichst gleichmäßiger axialer Spannungsgradient in allen Wicklungslagen 1 und damit die Vermeidung wesentlicher Spannungsdifferenzen zwischen den gegenüberliegenden Windungen benachbarter Wicklungslagen 1 ist durch die Erzielung gleicher Höhen bzw. gleicher axialer Längen der einzelnen Wicklungslagen 1, also durch die Einhaltung möglichst gleicher axialer Wicklungslagenhöhen H sichergestellt. Dies wird durch Anpassung der in axialer Richtung der Wicklungslagen 1 gemessenen Höhe GHl, GH2, GH3 des Leiters oder Leiterbündels 6 an die unterschiedlichen Windungszahlen der elektrisch parallel geschalteten Wicklungslagen 1 erzielt. Die in axialer Richtung der Wicklungslagen 1 gemessene Höhe GHl, GH2, GH3 des Leiters oder Leiterbündels 6 in den einzelnen Wicklungslagen 1 wird auch als Ganghöhe bezeichnet, welche die Abmessung des Leiters oder Leiterbündels 6 in Richtung der Wicklungs- bzw. Spulenachse definiert. Aufgrund der vorwiegend von den inneren Wicklungslagen 1 zu den äußeren Wicklungslagen 1 abnehmenden Windungszahlen, weisen die Leiter oder Leiterbündel 6 in den äußeren Wicklungslagen 1 in Achsrichtung größere Abmessungen auf. Insbesondere weisen die Leiter oder Leiterbündel 6 der äußeren Wicklungslagen 1 in paralleler Richtung zur Spulenlängs- bzw. Spulenmittelachse 7 größere Höhen GH 2, GH3 auf, als die Höhen GHl der Leiter oder Leiterbündel 6 der inneren Wicklungslage 1 der Spule.
Die Anpassung der axialen Höhe GHl, GH2 oder GH3 des Leiters oder des Leiterbündels 6 zum jeweils benötigten Leiter oder Leiterbündel 6 mit annähernd bzw. weitgehend rechteckiger Querschnittsform erfolgt durch Pressen eines Rundleiters oder eines seilförmigen Leitermaterials. Entsprechend der im Zuge der elektrischen bzw. thermischen Auslegung der Drosselspule ermittelten Windungszahlen für die konzentrisch angeordneten Wicklungslagen 1 werden die erforderlichen Abmessungen der Leiter oder der Leiterbündel 6, insbesondere die zuvor erwähnten Ganghöhen GHl, GH2, GH3, berechnet. Der Zuwachs durch die in der Folge aufzubringende, elektrische Außenisolation des Leiters oder Leiterbündels 6 wird bei der Festlegung der erforderlichen Abmessungen berücksichtigt.
Nach dem bekannten Stand der Technik werden die im ursprünglichen Zustand einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Leiter oder die seilartigen Leiterbündelstränge auf eine weitgehend rechteckige Querschnittsform mit den fix vorausberechneten Abmessungen umgeformt bzw. gepresst. Auf diese Leiter bzw. Leiterbündel wird dann die Außenisolation aufgebracht, welche üblicherweise durch hochtemperaturbeständige Isolationsfolien und/oder imprägnierfähige Gewebebänder gebildet ist.
Ein vorteilhafter Fertigungsprozess für eine vorhergehend beschriebene Drosselspule ist im Detail in der AT 501 074 Al, welche auf die Anmelderin zurückgeht, beschrieben.
Luftdrosselspulen, d.h. Drosselspulen mit Luftkern bzw. ohne Eisenkern, werden vorwiegend in elektrischen Systemen zur Energieübertragung und Energieverteilung, sowie in Stromversorgungssystemen von Industrieanlagen eingesetzt. Durch die zunehmende Dichte bzw. Vermaschung elektrischer Energieversorgungsnetze müssen elektrische Mittel- und Hochspannungsanlagen immer öfter in unmittelbarer Umgebung von Wohngebieten errichtet werden, was eine steigende Nachfrage nach besonders geräuscharmen Drosselspulen nach sich zieht. Dies spiegelt sich zunehmend auch in den gesetzlichen Auflagen hinsichtlich zulässiger Schallemission von elektrischen Betriebsmitteln wider. Eine Eigenschaft der aus dem Stand der Technik bekannten Drosselspulen ist unter anderem, dass diese je nach Typenleistung und Stromspektrum, insbesondere bei Belastung mit hohen Wechselströmen oder bei kombinierter Belastung mit hohem Gleichstrom und Wechselstrom, Schall emittieren, der von Menschen, insbesondere in zur Drosselspuleninstallation angrenzenden Wohnbereichen, als störend empfunden wird.
Nach dem Stand der Technik wird dem Problem der Schallemissionen hauptsächlich damit begegnet, dass bei der Auslegung der Drosselspule darauf geachtet wird, dass die Frequenzen bestimmter, ausgeprägter Schwingungsformen nicht mit dem Frequenzspektrum der wesentlichen anregenden Kräfte zusammenfallen. Damit werden ungünstige - A -
Geräuscherhöhungen aufgrund von mechanischen Resonanzschwingungen vermieden. Ist der Gesamtschallpegel dennoch zu hoch, werden weitere Maßnahmen ergriffen, um die Schallemission der Drosselspule zu reduzieren. Dies kann zum Beispiel eine strategisch günstige Positionierung der Drosselspule innerhalb der Hochspannungsanlage sein. Eine konventielle Maßnahme besteht auch darin, die Drosselspule möglichst schalldämmend einzukapseln, was sich nachteilig auf die erforderliche Luftkühlung auswirken kann. So ist es auch bekannt, wie in Fig. 3 schematisch angedeutet wurde, den Drosselspulen ein Schallschutzgehäuse 8 zuzuordnen oder die Drosselspulen in einem eigenen Gebäude 9 anzuordnen. Auch eine Ausbildung von Schallschutzwänden 10 neben den Drosselspulen stellt eine konventionelle Maßnahme dar.
Diese herkömmlichen Methoden können hohe Zusatzkosten und darüber hinaus technische Probleme mit den elektrischen Zu- und Ableitungen 11, 12 zu den
Hochspannungsanschlüssen der Drosselspule verursachen. Beispielsweise müssen Öffnungen 13, 14 in einem Schallschutzgehäuse 8 zur Durchführung der elektrischen Anschlüsse die erforderlichen bzw. mindestens notwendigen Spannungsabstände 15, 16 aufweisen, was zu einer deutlichen Verschlechterung der Effizienz der Abschirmungswirkung des Schalls führen kann.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
Drosselspulen mit reduzierter bzw. möglichst niedriger Schallemission zu schaffen, wobei die Maßnahmen zur Reduzierung oder Minimierung der Schallemissionen möglichst wirtschaftlich und effektiv sein sollen.
Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhaft ist dabei, dass eine derart ausgebildete Drosselspule im Vergleich zu herkömmlichen Drosselspulen eine deutlich niedrigere Schallemission aufweist, insbesondere deutlich weniger stromflussbedingten Lärm in Form eines monotonen, akustischen Brummsignals erzeugt. Erfmdungsgemäß wirkt zumindest die äußerste, stromführende Wicklungslage der Drosselspule als Schallbari erre für die innerhalb des Wicklungskerns erzeugten Schallwellen. D.h., dass die in den inneren Wicklungslagen der Drosselspule entstehenden Geräusche bzw. Vibrationen nicht bzw. nur in stark vermindertem Ausmaß in die Umgebung der Drosselspule emittiert werden. Die äußerste Schirmwicklung selbst weist dabei nur eine geringe bzw. vemachläßigbar kleine Eigenschwingung auf und erzeugt daher selber keine oder deutlich geringere bzw. schwächere Schallemissionen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die stromdurchflossene, akustische Schirmwicklung an den gleichen oder annähernd gleichen Spannungspotentialen liegt, wie die zumindest eine, unmittelbar benachbarte Wicklungslage der Drosselspule, wodurch die Gefahr von
Spannungsüberschlägen eliminiert wird. Nachdem die akustische Schirmwicklung selbst eine elektrische Teilkomponente, insbesondere eine Einzelspule der Drosselspule darstellt, ist es nicht erforderlich, elektrische Mindestspannungsabstände einzuhalten. Derartige Mindestspannungsabstände können im Hochspannungsbereich beträchtliche Distanzen sein, insbesondere bis zu einem Meter und auch mehr betragen. Vor allem bei Mittel- bzw.
Hochspannungsanlagen, bei denen beispielsweise 60 kV vorherrschen, ist es bei Einsatz der erfindungsgemäßen Drosselspule nicht erforderlich, zum schallreduzierenden bzw. schallabblockenden Mittel, d.h. zur akustischen Schirmwicklung, eine Distanz von in etwa 60 cm einzuhalten. Insbesondere ist es zulässig bzw. ermöglicht und zweckmäßig, die akustische Schirmwicklung relativ nahe zu den konzentrisch angeordneten Wicklungslagen der
Drosselspule zu positionieren, da es vorteilhafter Weise nicht erforderlich ist, die bei der jeweiligen Hochspannung geltenden Mindestspannungsabstände zu berücksichtigen. Eine erfindungsgemäße Drosselspule ist daher im Vergleich zu herkömmlichen Drosselspulen mit gleicher oder annähernd gleicher elektrischer Leistung wesentlich geräuschärmer. Außerdem ist eine solche relativ geräuscharme Drosselspuleninstallation in ihrem Aufbau relativ kompakt. Insbesondere ist der Platzbedarf für eine erfindungsgemäße, geräuscharme Drosselspule relativ gering. Eine erfindungsgemäße Drosselspule erreicht nämlich auch ohne externer Kapselung bzw. Umhausung relativ niedrige Schallpegelwerte, sodass häufig ohne zusätzliche passive Schalldämpfungsmaßnahmen, wie z.B. aufwändige Gehäuse oder kostenintensive Gebäude, das Auslangen gefunden werden kann.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 oder 3 ist ein Vorteil, dass die Schirmwicklung deutlich niedrigeren Strom führt als die inneren Wicklungslagen und dadurch selbst kaum zu Schwinungungen angeregt wird. Dadurch läßt sich auch ohne baulich relativ aufwändige, externe Umhausungen bzw. Kapselungen eine verhältnismäßig geräuscharme Drosselspule erzielen.
Das Reduzierungsaumaß für Schallemissionen kann durch die Ausgestaltung nach Anspruch 4 weiter verbessert werden. Insbesondere werden dadurch zwei radial distanzierte Schallbarrieren für jenen Schall geschaffen, welcher von der inneren bzw. den innersten Wicklungslagen der Drosselspule in radialer Richtung absgestrahlt wird. Insbesondere wird dadurch auch der radial in Richtung zum Spulenzentrum emittierte Schall von der inneren akustischen Schirmwicklung zumindest teilweise bedämpft bzw. abgefangen.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 5 wird eine schwingungstechnische Isolierung bzw. Entkoppelung der inneren, im Betrieb vibrierenden Wicklungslagen gegenüber der äußeren Schirmwicklung bzw. gegenüber den äußeren Schirmwicklungen erzielt. Auch dadurch wird die Schallemission einer solchen Drosselspule merklich gesenkt.
Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 6 wird es vermieden bzw. zumindest teilweise erreicht, dass die während des Betriebs vibrierenden bzw. schwingenden Wicklungslagen ihre Schwingungsenergie auf die äußeren, als akustische Schirmwicklungen ausgebildeten Wicklungslagen übertragen. Dadurch werden die akustischen Schirmwicklungen kaum bzw. deutlich weniger zu Schwingungen angeregt. Demzufolge ergibt sich eine deutlich niedrigere Schallemission der Drosselspule.
Die Vermeidung von Spannungsdifferenzen bzw. ein möglichst gleichmäßiger Spannungsgradient wird durch die Maßnahmen nach Anspruch 7 erzielt. Vorteilhaft ist dabei, dass hierdurch keine Mindestspannungsabstände zwischen dem schallabschirmenden Mittel, d.h. der zumindest einen akustischen Schirmwicklung, und dem Hochspannung führenden Abschnitt der Drosselspule eingehalten werden müssen. Insbesondere stellt die akustische Schirmwicklung eine Teilkomponente der elektrischen Funktionsbauteile der Drosselspule dar. Somit lassen sich geräuschreduzierte Drosselspulen schaffen, welche außerdem relativ kompakt und kostengünstig aufgebaut bzw. betrieben werden können.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 8 ist von Vorteil, dass der in der akustischen Schirmwicklung fließende Strom in effektiver bzw. problemloser Art und Weise derart eingestellt werden kann, dass die akustische Schirmwicklung kaum zu Schwingungen angeregt wird, sodass die Gesamtkonstruktion der Drosselspule eine relativ niedrige Schallemission aufweist. Das Ausmaß der Schalldämpfung bzw. eine Limitierung von Schallausbreitungen via die akustische Schirmwicklung kann durch die Ausgestaltung nach Anspruch 9 zusätzlich verbessert werden. Insbesondere wird dadurch die Anregung von mechanischen Schwingungen der Schirmwicklung aufgrund der mechanischen Schwingungen der inneren Wicklungslagen der Drosselspule nochmals deutlich reduziert.
Eine für sich gegebenenfalls eigenständige, erfinderische Lösung ist in Anspruch 10 angegeben. Vorteilhaft ist dabei, dass jene Schallwellen, welche innerhalb der Wicklung entstehen und vor allem über die Freiräume bzw. Spalte zwischen den Wicklungslagen zu den Stirnenden der Drosselspule umgelenkt bzw. umgeleitet werden, nicht bzw. in deutlich vermindertem Ausmaß in die Umgebung der Drosselspule abgestrahlt werden. Mit einem derartigen Verlängerungsabschnitt an zumindest einem Stirnende der Drosselspule kann folglich eine deutlich reduzierte Schallemission erzielt werden. Insbesondere können sich gegenphasige Schallwellen im Bereich der durch diesen Verlängerungsabschnitt gebildeten Zone zumindest teilweise auslöschen. Diese Maßnahme zur Reduzierung der Schallemissionen ist dabei besonders effektiv und relativ kostengünstig implementierbar.
Durch die Ausführung nach Anspruch 11 werden Potentialdifferenzen vermieden bzw. wird ein möglichst gleichmäßiger axialer Spannungsgradient in allen Wicklungslagen erzielt. Dadurch ist diese Maßnahme zur Reduzierung von Schallemissionen betriebssicher, relativ kostengünstig und baulich besonders einfach herstellbar.
Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 12 wird eine unerwünschte Ausbreitung der an zumindest einem Stirnende der Drosselspule austretenden Schallwellen vermindert bzw. unterdrückt. Die Schallemissionen der Drosselspule werden dadurch in deutlichem Ausmaß gesenkt.
Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 13 wird ein möglichst gleichmäßiger axialer Spannungsgradient in sämtlichen Wicklungslagen und damit die Vermeidung wesentlicher Spannungsdifferenzen zwischen den gegenüber liegenden Windungen benachbarter Wicklungslagen erzielt.
Die Reduzierung der Schallemissionen kann durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 14 weiter gesteigert werden. Insbesondere werden dadurch Schallausbreitungen in radialer Richtung zur Spulenmittelachse und in radialer Richtung weg von der Spulenmittelachse minimiert bzw. unterdrückt.
Durch die Vorkehrungen gemäß Anspruch 15 wird eine besonders effektive Zu- sammenführung, Auslöschung und Dämmung der Schallabstrahlung erzielt. Die radiale Schallabstrahlung der inneren Wicklungslage bzw. der inneren Wicklungslagen wird weitgehend in die vertikale Richtung, d.h. in parallele Richtung zur Spulenmittelachse umgelenkt. Es wird also die Richtungscharakteristik der Schallabstrahlung verändert, wobei eine zumindest teilweise Auslöschung der Schallwellen am Ende bzw. an den Enden der Drosselspule unterstützt wird. Nachdem jede vibrierende Wicklungslage weitgehendst die gleiche Schallleistung von ihrer Innen- und Außenseite abstrahlt, kann eine effiziente Auslöschung stattfinden, nachdem die Schallwellen dieser Schallabstrahlungen zumindest teilweise gegenphasig sind. Insbesondere wird eine lokale Zusammenführung der sich ausbreitenden Schallwellen erreicht und die Möglichkeit der gegenseitigen Auslöschung eröffnet. In dieser Misch- und Auslöschungszone werden dabei vor allem die tieferen Frequenzanteile ausgelöscht.
Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 16 kann auch die Schallausbreitung der höheren Frequenzanteile besser eingedämmt werden. Zudem kann in der Misch- und Auslöschungszone ein höheres Ausmaß an Schallauslöschung erzielt werden. Eine derart ausgestattete Drosselspule weist somit eine stark verringerte Schallemission auf.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 17 wird neben einer optimalen bzw. kostengünstigen und effizienten Unterdrückung der Schallausbreitung bzw. der Schallemissionen auch eine gute bzw. ausreichende Kühlung für die inneren Wicklungslagen der Drosselspule gewährleistet.
Unabhängig davon wird die Aufgabe der Erfindung auch durch eine Drosselspule nach Anspruch 18 gelöst.
Vorteilhaft ist dabei, dass jene Schallemissionen, welche vom Stütz- bzw. Halteelement zur mechanischen Stabilisierung bzw. elektrischen Verbindung der Wicklungslagen ausgehen, deutlich reduziert sind. Insbesondere wird eine Schwingungsanregung in einem erfindungsgemäßen Halte- bzw. Verbindungselement reduziert, da ein seitliches Ausknicken der Schenkel des bügelartigen Verbindungselementes eliminiert bzw. minimiert ist. Dieses Ausknicken bzw. Vibrieren der Arme eines konventionellen Halteelementes wird vor allem durch die pumpenartigen Bewegungen der Wicklungslagen während des Betriebs der Drosselspule verursacht. Die eine nicht unbeträchtliche Schallquelle darstellenden Halteelemente, welche in der Praxis auch als Wicklungssterne bezeichnet werden, werden also durch den angegebenen, vergleichsweise weniger Schall emittierenden Verbindungsbügel ersetzt bzw. durch Verbindungsbügel substituiert, welche weniger Schallleistung verursachen.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 19 werden diametral bzw. geradlinig verlaufende Verbindungen über den gesamten Querschnitt der Drosselspule vermieden. Die abgewinkelten Verbindungsbügel können dabei einerseits die gewünschten elektrischen Verbindungen zwischen den Wicklungslagen erfüllen und zudem zu einer möglichst geringen bzw. reduzierten Schallemission beitragen, nachdem die jeweiligen Schenkel der Verbindungsbügel in ihren Mittelabschnitten nicht oder kaum ausknicken bzw. relativ wenig vibrieren.
Eine in statischer und gegebenenfalls installationstechnischer Hinsicht vorteilhafte Bügelform ist in Anspruch 20 angegeben.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 21 kann auch den Anforderungen an einen Anschluss bzw. elektrischen Abgriff diverser Bruchteile einer ganzen Windung problemos Rechnung getragen werden. Gleichzeitig wird die geforderte mechanische Stabilität der Drosselspule erreicht bzw. die Beibehaltung der Zylinderform bzw. Kreisform der Drosselspule gewährleistet.
Bei der Ausgestaltung in Anspruch 22 ist von Vorteil, dass das Ausknicken der Schenkel der Verbindungsbügel aufgrund von elektromagnetischen Pump- bzw. Vibrationsbewegungen der Drosselspule entfällt bzw. stark reduziert ist. Insbesondere wird dadurch eine mechanische Schwingung der Verbindungsbügel bzw. deren Schenkel in deutlichem Ausmaß reduziert bzw. überhaupt vermieden.
Zugspannungs- bzw. druckspannungsbedingte Vibrationen der Schenkel des Ver- bindungsbügels, welche produktionsbedingt unterschiedlich sein können und beispielsweise aufgrund von Temperaturveränderungen während des Betriebs der Drosselspule verschiedenartig auftreten, haben durch die Ausgestaltung nach Anspruch 23 keinen bzw. nur marginalen Einfluss auf das S chwingungs verhalten dieser Verbindungsbügel. Insbesondere werden dadurch besonders schwingungs- bzw. vibrationsarme Verbindungsbügel geschaffen.
Schließlich ist die Ausgestaltung nach Anspruch 24 extrem schwingungs- bzw. geräuscharm. Darüber hinaus können betriebsbedingte Wärmedehnungen von einer solchen Konstruktion problemlos ausgeglichen werden. Temperaturbeeinflußte Vibrationen und Geräuschquellen bzw. Schallentwicklungen, welche bislang von den stirnseitigen Halte- bzw.
Verbindungselementen hervorgerufen wurden, werden dadurch weitestgehend vermieden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Drosselspule aus drei koaxial angeordneten, zylindrischen Wicklungslagen nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 einen Detailausschnitt aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 3 konventionelle Maßnahmen zur Reduzierung von während des Betriebs einer
Drosselspule entstehenden Schallemissionen;
Fig. 4 eine Drosselspule im Längsschnitt, mit erfindungsgemäßen Maßnahmen zur
Reduzierung ihrer Schall emissionen;
Fig. 5 die Drosselspule nach Fig. 4 in Draufsicht;
Fig. 6a bis 6c stirnseitige Halteelemente an Drosselspulen gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 7a bis 7c Drosselspulen mit stirnseitigen, erfindungsgemäßen Halteelementen in ver- schiedenen Anordnungs- und Ausfiihrungsformen.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer- den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Wei- ters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verste- hen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.
Der grundsätzliche Aufbau von Drosselspulen und Maßnahmen zur Reduzierung der Schallemissionen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, wurden vorhergehend anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben.
Fig. 4 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Drosselspule mit mehreren Maßnahmen zur Reduzierung der Schallemissionen, welche während des aktiven Betriebs, d.h. bei Stromfluss durch die Drosselspule auftreten. Die nachfolgend anhand der Fig. 4 und 5 beschriebenen Maßnahmen zur Reduzierung der Schallemissionen können dabei kombinatorisch verwendet werden und auch jeweils für sich eigenständig eingesetzt werden. Die einzelnen Maßnahmen zur Schallreduzierung bzw. Schallunterdrückung können dabei jeweils für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen.
Diese Drosselspule weist mehrere, in Bezug auf ihre Spulenmittelachse 7 konzentrisch ange- ordnete und elektrisch parallel geschaltete Wicklungslagen 1 auf. Eine solche Drosselspule wird auch als mehrlagige Drosselspule bezeichnet, wobei in der Praxis bis zu 20 Wicklungslagen 1 bzw. Einzelspulen ausgebildet sein können. Zumindest zwei solche zylindrischen Wicklungslagen 1 bilden eine erfmdungsgemäße Drosselspule, wobei die Durchmesser der konzentrisch ineinander angeordneten Wicklungslagen 1 derart bemessen ist, dass zwischen den Mantelflächen der einzelnen Wicklungslagen 1, d.h. zwischen den einzelnen Spulenwicklungen, definierte Freiräume bzw. Spalte 17 zur Luftumspülung der Wicklungslagen 1, insbesondere als Luftströmungskanäle ausgebildet sind. Üblicherweise sind die Wicklungslagen 1 der Drosselspule mittels über den Kreisumfang der Wicklungslagen verteilt bzw. distanziert zueinander angeordnete Isolationselemente 5 - Fig. 2 - in radialer Richtung gegenseitig abgestützt. Diese Isolationselemente 5 - Fig. 2 - werden häufig auch als Spaltleisten bezeichnet.
Die Stromverteilung über die parallel geschalteten Wicklungslagen 1 wurde bisher so gewählt, dass eine weitgehend gleichmäßige Temperaturverteilung über die einzelnen Wick- lungslagen 1 der mehrlagigen Drosselspule erzielt wird. Die vergleichsweise besseren Kühleigenschaften der innersten und insbesondere der äußersten Wicklungslage 1 der Drosselspule wurden dabei entsprechend berücksichtigt. Bei konventionellen Drosselspulen führte daher die äußerste Wicklungslage 1 und/oder die innerste Wicklungslage 1 einen höheren Strom als die übrigen Wicklungslagen 1, d.h. die benachbarten bzw. dazwischen liegenden Wicklungs- lagen 1 bzw. Einzelspulen. Die gewünschte Stromverteilung zwischen den parallel geschalteten Wicklungslagen 1 wird dabei - wie an sich bekannt — im Wesentlichen über die Windungszahl der einzelnen Wicklungslagen 1 gesteuert.
Dem gegenüber ist entsprechend einer erfindungsgemäßen Maßnahme vorgesehen, zumindest die äußerste Wicklungslage 1 und ggf. die innerste Wicklungslage 1 als akustische Schirmwicklung 18 bzw. 18' auszubilden, welche im Vergleich zu der in Richtung zur Spulenmittelachse 7 benachbarten Wicklungslage bzw. im Vergleich zur nächstliegenden Wicklungslage 1 vergleichsweise weniger Strom zu übertragen hat. Zumindest die äußerste Wicklungslage 1 der Drosselspule bildet dadurch eine stromführende, akustische Schirmwicklung 18 aus. Diese Schirmwicklung 18 ist dabei hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften derart dimensioniert, dass sie zur Übertragung einer Stromstärke vorgesehen bzw. ausgebildet ist, die nur einen Bruchteil jener Stromstärke beträgt, welche von der unmittelbar benachbarten bzw. nächstliegenden Wicklungslage 1 zu übertragen ist. Entsprechend einer vorteilhaften Weiter- bildung ist vor allem dann, wenn zumindest drei konzentrisch angeordnete, elektrisch parallel geschaltete Wicklungslagen 1 bzw. Einzelspulen ausgebildet sind, auch die innerste Wicklungslage 1 der Drosselspule als quasi innere akustische Schirmwicklung 18' ausgeführt. Zu diesem Zweck überträgt diese innere akustische Schirmwicklung 18' nur einen Bruchteil jener Stromstärke, welche von der benachbarten, d.h. von der in ihrem Durchmesser vergleichsweise größeren Wicklungslage 1 zu übertragen ist. Entsprechend einer vorteilhaften Ausfüh- rungsform ist die Drosselspule also derart ausgeführt, dass die äußerste Wicklungslage 1 eine äußere akustische Schirmwicklung 18 bildet und innerste Wicklungslage 1 der mehrlagigen bzw. aus mehreren Einzelspulen zusammengesetzten Drosselspule eine innere akustische S chirmwicklung 18 ' bildet.
Die Schirmwicklungen 18, 18' sind also durch baulich weitestgehend unveränderte elektrische Wicklungslagen 1 gebildet, welche ebenso stromführend sind, bzw. welche ebenso zur Stromübertragung parallel zu den inneren bzw. zentralen Wicklungslagen 1 der Drosselspule dienen. Zumindest die äußerste und ggf. die innerste Wicklungslage 1 der Drosselspule bildet also eine akustische, mit Strom und Spannung beaufschlagte Schirmwicklung 18, 18' an der Drosselspule aus. Die akustische Schirmwicklung 18, 18' stellt dabei eine Schallbarriere für Schallemissionen dar, welche von den inneren Wicklungslagen 1 bzw. von den inneren Teilbzw. Einzelspulen der Drosselspule generiert bzw. emittiert werden. Insbesondere wird jener Schall, welcher von den inneren Wicklungslagen 1 der Drosselspule zwangsweise erzeugt wird, in vorteilhafter Weise nur mehr in deutlich reduziertem Ausmaß in die Umgebung der Drosselspule emittiert bzw. abgestrahlt. Insbesondere fungiert dabei eine innere Mantelfläche 19 der Schirmwicklung 18 und ggf. eine äußere Mantelfläche 19' einer inneren Schirmwicklung 18' - bezugnehmend auf die Spulenmittelachse 7 - als Schallbarriere, wobei die akusti- sehe, stromführende Schirmwicklung 18, 18' selber, aufgrund der relativ niedrigen Ströme bzw. Leistungsübertragung, nur eine relativ geringe Schallentwicklung verursacht bzw. eine marginale und relativ unkritische Schallquelle darstellt.
Zweckmäßig ist es dabei, die akustische S chirmwicklung 18 derart zu dimensionieren, dass sie zur Übertragung einer Stromstärke vorgesehen bzw. ausgebildet ist, die zwischen 0,1 % bis maximal 50 % jener Stromstärke beträgt, welche von der in Richtung zur Spulenmittelachse 7 benachbarten Wicklungslage 1 zu übertragen ist. Eine vorteilhafte Dimensionierung bzw. Stromverteilung innerhalb der Drosselspule ist auch dann gegeben, wenn die von der akustischen Schirmwicklung 18 und/oder 18' zu übertragende Stromstärke zwischen 0,1 % bis 5 % jener Stromstärke beträgt, welche von der Drosselspule insgesamt, d.h. von sämtlichen Wicklungslagen 1, insbesondere von der Schirmwick- lung 18, 18' und von den weiteren Wicklungslagen 1, zu übertragen ist.
Wesentlich ist, dass die äußere Schirmwicklung 18 und die ggf. zusätzlich ausgebildete, innere Schirmwicklung 18' im Vergleich zu den benachbarten Wicklungslagen 1 relativ geringe Ströme führen und somit eine effektive Wirkung als akustische Schirmwicklung 18 und/oder 18' bieten. An der Schirmwicklung 18 und/oder 18' liegen dabei die gleichen oder zumindest annähernd gleiche Spannungspotentiale vor, wie an der unmittelbar benachbarten, elektrisch parallel geschalteten Wicklungslage 1.
Zur Erzielung der gewünschten Stromverteilungsverhältnisse ist es zweckmäßig, dass die a- kustische Schirmwicklung 18, 18' eine höhere elektrische Impedanz Z, d.h. einen höheren Wechselstromwiderstand aufweist, als die in Richtung zur Spulenmittelachse 7 benachbarte Wicklungslage 1.
Eine weitere Maßnahme zur Minimierung bzw. Reduzierung von Schallemissionen besteht darin, die zylindrische Mantelfläche 19, 19' der akustischen Schirm Wicklung 18, 18' gegenüber der nächstliegenden zylindrischen Mantelfläche 20 der benachbarten Wicklungslage 1 mechanisch zu entkoppeln bzw. die Mantelflächen 19, 19' der akustischen Schirmwicklung 18, 18' gegenüber der zylindrischen Mantelfläche 20 der benachbarten Wicklungslage 1 schwingungstechnisch zu isolieren. Hierfür können vor allem in den Stirnendabschnitten zwi- sehen der Schirmwicklung 18, 18' und der benachbarten Wicklungslage 1 schwingungs- bzw. vibrationsdämpfende Verbindungen, beispielsweise unter der Verwendung von elastomeren Elementen, ausgebildet sein. Insbesondere ist zwischen der inneren bzw. der äußeren Mantelfläche 19, 19' der akustischen Schirmwicklungen 18, 18' und der nächstliegenden Mantelfläche 20 der benachbarten Wicklungslage 1 ein durchgängiger Luftspalt bzw. Spalt 17 mit be- vorzugt ununterbrochener, hohlzylindrischer Form ausgebildet. Insbesondere sind im Spalt 17 zwischen der Schirmwicklung 18, 18' und der benachbarten Wicklungslage 1 keinerlei radial wirkende Stützelemente, insbesondere keine leistenförmigen Isolationselemente 5 - wie sie aus dem Stand der Technik gemäß Fig. 2 bekannt sind - angeordnet. D.h. dass sich die Man- telflächen 19, 19' gegenüber den Mantelflächen 20 in radialer Richtung der Drosselspule nicht gegenseitig abstützen können. Somit ist eine Übertragung mechanischer Schwingungen bzw. Vibrationen via die Mantelflächen 19, 19', 20 auf die Außenseite der Drosselspule stark minimiert bzw. reduziert, wodurch die Schallemissionen einer derartigen Drosselspule ge- senkt werden können. Die an den innen liegenden Wicklungslagen 1 auftretenden Vibrationen bzw. Schwingungen, welche durch die von hohen Wechselströmen durchflossenen Wicklungslagen 1 verursacht werden, werden dadurch kaum noch bzw. deutlich reduziert auf die äußerste bzw. innerste Wicklungslage 1 der Drosselspule übertragen.
Eine effiziente Maßnahme zur Reduzierung von Schallemissionen liegt auch darin, dass ein radialer Abstand 21, 21' zwischen der Mantelfläche 19, 19' der akustischen Schirmwicklung 18, 18' und der Mantelfläche 20 einer benachbarten Wicklungslage 1 größer bemessen ist, als ein radialer Abstand 22 zwischen zwei benachbarten, konzentrisch zur akustischen Schirmwicklung 18, 18' angeordneten Wicklungslagen 1. Zweckmäßige Verhältnisse bzw. effektive Wirkungen liegen dann vor, wenn der Abstand 21 , 21 ' bis zu zehnmal größer, bevorzugt in etwa zwei- bis viermal größer bemessen ist, als der Abstand 22 zwischen den inneren Wicklungslagen 1. Der Abstand 22 beträgt in der Regel in etwa 2 bis 4 cm, bevorzugt ca. 3 cm. D.h. dass die Isolationselemente 5 - gemäß Fig. 2 — zwischen den inneren Wicklungslagen 1 der Drosselspule ein Stützbreite bzw. Leistenbreite von üblicherweise ca. 3 cm aufweisen.
Die einzelnen Wicklungslagen 1 bzw. die zumindest eine Schirmwicklung 18, 18' sind jeweils als Hohlzylinder ausgeführt. Unter dem Ausdruck Mantelfläche bzw. zylindrische Mantelfläche 19, 19', 20 sind die inneren und/oder äußeren Mantelflächen dieser hohlen bzw. hohlzylindrischen Körper zu verstehen.
Eine weitere, insbesondere eigenständige Maßnahme zur Reduzierung der Schallemissionen liegt darin, dass zumindest eine akustische Schirmwicklung 18, 18', d.h. zumindest die äußerste und ggf. die innerste Wicklungslage 1 der Drosselspule an zumindest einem Stirnende einen in axialer Richtung verlaufenden, hohlzylindrischen oder polygonen Verlängerungsab- schnitt 23, 23 ' aufweist. Dieser im Querschnitt hohlzylindrische bzw. im Querschnitt polygo- ne, hohlkörperartige Verlängerungsabschnitt 23, 23' schließt an zumindest ein Stirnende der äußersten und/oder innersten Wicklungslage 1 an. D.h. dass dieser Verlängerungsabschnitt 23, 23' eine bauliche Verlängerung der stromführenden akustischen Schirmwicklung 18, 18' in axialer Richtung der Drosselspule darstellt. Insbesondere überragt der Verlängerungsabschnitt 23, 23' die Stirnenden der Wicklungslagen 1 in axialer Richtung. Die Verlängerungsabschnitte 23, 23' stellen somit quasi eine Verlängerung des elektrischen Abschnitts der Drosselspule dar. Bevorzugt ist der hohlzylindrische Verlängerungsabschnitt 23, 23' aus e- lektrisch isolierendem Material, beispielsweise aus glasfaserverstärkten Kunststoffen oder harzgetränkten Bändern, welche zu hohlzylindrischer Form gewickelt werden, gebildet. Der bevorzugt zumindest an der äußersten Schirmwicklung 18 ausgebildete Verlängerungsabschnitt 23 ist somit bevorzugt nicht stromführend. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform ist auch an der inneren Schirmwicklung 18', insbesondere an der innersten Wick- lungslage 1, ein hohlzylindrischer, elektrisch isolierender und somit nicht stromführender Verlängerungsabschnitt 23' ausgebildet. D.h. dass der hohlzylindrische Verlängerungsabschnitt 23 und/oder 23' einen elektrisch nicht leitenden Endring 24 und/oder 24' an der Drosselspule ausbildet, der an wenigstens einem Stirnende des elektrisch leitenden Abschnitts der Drosselspule, insbesondere an wenigstens einem Stirnende der Schirmwicklung 18, 18' an- schließt. Bevorzugt ist zumindest am oberen Stirnende der Schirmwicklung 18, 18', insbesondere am oberen Ende der äußersten und/oder innersten Wicklungslage 1 ein Endring 24, 24' ausgeführt.
Eine axiale Länge bzw. die Wicklungslagenhöhe H des stromführenden Abschnitts der akusti- sehen Schirmwicklung 18, 18' entspricht zumindest annähernd einer axialen Länge oder
Wicklungslagenhöhe H der elektrisch parallel geschalteten Wicklungslagen 1. Entsprechend einer besonders effektiven Ausführungsform ist zumindest an den oberen Stirnenden der äußeren und der inneren akustischen Schirmwicklung 18, 18' jeweils ein äußerer und innerer hohlzylindrischer bzw. in Draufsicht polygoner Verlängerungsabschnitt 23, 23' ausgebildet. Diese jeweils ausgebildeten Verlängerungsabschnitte 23, 23 ' verlängern die äußere und die innere Schirmwicklung 18, 18' in axialer Richtung gegenüber den Stirnenden der dazwischen angeordneten Wicklungslagen 1.
Durch einen solchen Verlängerungsabschnitt 23, der zumindest an der äußeren Schirmwick- hing 18, ausgebildet ist, entsteht eine akustische Misch- und Auslöschungszone 25 für
Schallwellen, welche in Axialrichtung der Drosselspule aus dem Spalt 17 bzw. aus den Spalten 17 austreten. Im Bereich des Verlängerungsabschnittes 23 bzw. 23' bildet sich also eine akustische Nahfeldzone aus, in welcher der an den Stirnenden der Wicklungslagen 1 auftre- tende Schall reduziert bzw. gedämpft wird. Insbesondere werden Schallwellen, welche in den Spalten 17, d.h. in den Luftspalten zwischen den Wicklungslagen 1 entstehen, in Axialrichtung umgelenkt und zu den Stirnenden der Wicklungslagen 1 geführt. In diesen Stirnendbereichen, in welchen zumindest ein Verlängerungsabschnitt 23, 23' ausgebildet ist, entsteht die Misch- und Auslöschungszone 25 für die Schallwellen. Insbesondere werden aufgrund ge- genphasiger Schallwellen im Bereich der Misch- und Auslöschungszone 25 zumindest einige Schallwellen ausgelöscht bzw. kompensiert, wodurch sich die Schallemission der Drosselspule reduziert. Die Kompensations- bzw. Auslöschungswirkung der Misch- und Auslöschungszone 25 kann dadurch gesteigert werden, dass sowohl ein äußerer Verlängerungsabschnitt 23 als auch ein innerer Verlängerungsabschnitt 23 ' ausgebildet ist, da dadurch eine räumlich abgegrenzte bzw. definierte Misch- und Auslöschungszone 25 entsteht. Eine solche Misch- und Auslöschungszone 25 entsteht aber auch dann, wenn lediglich an der äußeren Schirmwicklung 18 bzw. Wicldungslage 1 ein Verlängerungsabschnitt 23 ausgebildet ist.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung sind im Anschluss an die Misch- und/oder
Auslöschungszone, insbesondere oberhalb und/oder unterhalb der Misch- und Auslöschungszone 25 passive und/oder reaktive Schallabsorbierungselemente 26, beispielsweise Blöcke oder Plattenelemente aus Schaumkunststoff oder aus Fasern, wie z.B. Vliese oder Steinwolle, ausgebildet. Die Schallabsorbierungselemente 26 können auch durch Gestrickpakete, Faser- matten und/oder Schallbsorberplatten mit relativ hoher Masse, wie z.B. Teerplatten, gebildet sein. Die Schallabsorbierungselemente 26 sind bevorzugt in axialer Richtung zu den Stirnenden der Wicklungslagen 1 distanziert angeordnet. Die Misch- und Auslöschungszone 25 für axial austretende, gegenphasige Schallwellen bildet sich dabei im Freiraum zwischen den Schallabsorbierungselementen 26 und den Stirnenden der Wicklungslagen 1 aus.
Günstig ist es, in den Schallabsorbierungselementen 26 eine Mehrzahl von Durchbrüchen auszubilden und/oder im Falle der Ausbildung mehrerer Schallabsorbierungselemente 26 diese zueinander distanziert anzuordnen, wie dies in Fig. 5 beispielhaft ersichtlich ist. Dadurch wird zwischen den Wicklungslagen 1 eine Luftströmung in paralleler Richtung zur Spulen- mittelachse 7 gewährleistet. Die einzelnen Schallabsorbierungselemente 26 sind dabei über den Kreisumfang der Drosselspule verteilt und zueinander beabstandet angeordnet. Insbesondere ermöglichen diese Schallabsorbierungselemente 26 einen Austritt von der durch die Wicklungslagen 1 erwärmten Luft innerhalb der Spalten 17 aus dem Inneren der Drosselspu- Ie.
Bei der beschriebenen Drosselspule ist vorteilhaft, dass die nach außen gerichtetete Schallabstrahlung der äußeren Wicklungslage 1 dadurch reduziert wird, dass diese als mechanisch entkoppelte oder schwingungsisolierte Schirmwicklung 18 ausgeführt ist und im Vergleich zu der in Richtung Spulenmittelachse benachbarten Wicklungslage 1 einen relativ niedrigen Strom fuhrt, wodurch sie selbst kaum zu Schwingungen angeregt wird. Durch den Stromfluss in der Schirmwicklung 18 bzw. 18' kommt es zu einem kontrollierten Spannungsabbau, wodurch diese annähernd gleiche Spannungspotentiale wie die benachbarte Wicklungslage 1 aufweist, was die Gefahr von Spannungsüberschlägen eliminiert. Nachdem die Enden der Schirmwicklung 18 bzw. 18' das gleiche elektrische Potential aufweisen wie die Halteele- mente2 bzw. die elektrischen Anschlüsse der Drosselspule, ist der elektrische Anschluss der Drosselspule trotz der akustischen Schirmwicklung 18 bzw. 18' unproblematisch.
In den Fig. 6a bis 6c sind aus dem Stand der Technik bekannte Beispiele für vierarmige Halteelemente 2, wie sie anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurden, veranschaulicht. Diese Halteelemente 2 können in der Praxis auch nur zwei oder drei bzw. mehr als vier sternförmig verlaufende Arme aufgewiesen. Insbesondere sind aus dem Stand der Technik Halteelemente 2 mit bis zu zwölf sternförmig angeordneten Armen bekannt. Diese Halteelemente 2, welche häufig auch als Wicklungssterne bezeichnet werden, haben unter anderem die Aufgabe, der
Drosselspule eine ausreichende mechanische Stabilität bzw. Robustheit zu verleihen. Die Halteelemente 2 dienen häufig auch zur Verteilung des insgesamt über die Drosselspule zu führenden Stroms auf die parallel geschalteten Wicklungslagen 1. Hierfür ist das Halteelement 2 aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere aus Metall, wie z.B. Aluminium oder Edel- stahl, gebildet. Die Halteelemente 2 sind zumeist an der Ober- und an der Unterseite der Drosselspule angeordnet, wie dies in Fig. 1 ersichtlich ist. Ein an der Oberseite und an der Unterseite der Drosselspule angeordnetes Halteelement 2 bildet somit zumeist auch die jeweiligen elektrischen Anschlüsse zur Zu- und Ableitung des Spulenstroms aus, wie dies in den Fig. 6a bis 6c durch Ringsymbole schematisch veranschaulicht wurde.
Nach dem Stand der Technik sind die Halteelemente 2 also sternförmige Konstruktionen, welche häufig aus einem Aluminiumprofil gebildet werden. Die einzelnen Arme dieser sternförmigen Halteelemente 2 können auch zur Erzielung der gewünschten bzw. benötigten Stromverteilung zwischen den Wicklungslagen dienen. Insbesondere dann, wenn man für die Feinabstimmung der Stromverteilung in den parallel geschalteten Wicklungslagen 1 mit einer ganzzahligen Windungszahlabstufung nicht auskommt, können über die Arme des Halteelementes 2 auch Bruchteile einer ganzen Windung abgegriffen bzw. bereitgestellt werden. D.h., dass bestimmte bzw. ausgewählte Arme eines Halteelements 2 dazu verwendet werden, um Bruchteile einer Windung in den einzelnen, parallel geschalteten Wicklungslagen aktivieren zu können. Beispielsweise entsprechend der Ausführung gemäß Fig. 6b können 25 %, 50 % bzw. 75 % der letzten Windung in den diversen Wicklungslagen 1 genutzt werden. Selbstverständlich können auch 100% einer Windung genutzt werden. Dem gegenüber erfolgt der e- lektrische Anschluss der einzelnen Wicklungslagen 1 bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 6a jeweils an einheitlicher Position in Bezug auf den Kreisumfang der Drosselspule. Entsprechendes gilt für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6c. Die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Wicklungslagen 1 und dem Halteelement 2 ist durch symbolische Knotenpunkte veranschaulicht worden.
In jenen Abschnitten des Halteelementes 2, in denen keine elektrische Verbindung mit den Wicklungslagen 1 vorgesehen ist, können Isolationselemente 4 ausgebildet sein, welche auch eine gegenseitige Stütz- bzw. Stabilisierungsfunktion aufweisen können, wie dies anhand der Fig. 1, 2 beschrieben wurde. Insbesondere ein elektrisch leitender Haltearm 2 stützt sich bevor- zugt unter Zwischenschaltung von wenigstens einem elektrischen Isolationselement 4 gegenüber den Stirnenden der Wicklungslagen 1 ab, wie dies vor allem in Fig. 2 schematisch veranschaulicht ist.
Die Arme konventioneller Halteelemente 2 sind entweder direkt oder über eine zentrale Nabe 27 fest miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt oder verschraubt. Somit liegt bei den bekannten Halteelementen 2 bzw. Wicklungssternen eine mechanisch starre Verbindung zwischen den Armen bzw. Sternarmen vor.
Die Anmelderin hat erkannt, dass diese konventionellen Halteelemente 2 an der Spulenober- seite und an der Spulenunterseite eine störende bzw. problematische Schallquelle darstellen können. Insbesondere bei trockenisolierten Luftdrosselspulen, welche Abmessungen von bis zu einigen Metern erreichen können, wirken diese Schallquellen unabhängig voneinander und erzeugen ein nachteiliges, lokal unterschiedliches Geräuschspektrum. Insbesondere hat die Anmelderin erkannt, dass die bekannten Konstruktionen von Halteelementen 2 aufgrund der pumpenartigen Bewegung der von Wechselstrom durchflossenen Drosselspule einer wechselnden Zug- bzw. Drückspannung ausgesetzt sind. Unter anderem aufgrund der starren Verbindung der Arme im Sternmittelpunkt bzw. Zentrum des Halteelements 2 knicken diese Ar- me wechselweise seitlich aus, wodurch sie entsprechend schwingen und eine starke bzw. störende Geräuschquelle sein können. Das Ausmaß des durch diesen Effekt erzeugten Geräusches ist nur schwer abschätzbar und nur schwer kontrollierbar, weil dabei mechanische Verspannungen aus dem Produktionsprozess und Wärmedehnungen während dem Betrieb der Drosselspule eine Einflussgröße darstellen. Insbesondere hat die Anmelderin erkannt, dass die Arme der Halteelemente 2 eine Art Membran darstellen können, welche unerwünschten Schall erzeugt.
Wenn das Halteelement 2 zusätzlich zur Stromverteilung verwendet wird, dann treten dadurch in den unterschiedlichen Armen unterschiedliche mechanische Kräfte auf, welche einerseits aufgrund der unterschiedlichen Stromstärken und anderseits aufgrund der unterschiedlich intensiven Schwingungsanregung verursacht werden. Die starre Verbindung der einzelnen Arme im Zentrum des sternförmigen Haltelements 2 verursacht dabei eine Übertragung von Kräften bzw. Vibrationen auch auf andere Arme, wodurch diese ebenfalls zu Schwingungen angeregt werden und ebenso Geräusche erzeugen.
Man hatte bisher versucht, die mechanischen Vibrationen der Arme der Halteelemente 2 durch Abstützungen bzw. Versteifungen 28 zwischen den Armen zu vermindern, wie dies in Fig. 6a veranschaulicht wurde. Daraus resultiert aber das Problem, dass dadurch Arme, durch die wenig oder kein Strom fließt, und welche daher von sich aus wenig Vibrationen erzeugen würden, ebenso zu Schwingungen angeregt werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik hat die Anmelderin eine relativ wirtschaftliche und effektive Lösung zur Reduzierung bzw. Minimierung der Schallemissionen ausgehend von den Halteelementen 2 geschaffen, wie dies anhand der Fig. 7a bis 7c beispielhaft veranschau- licht wird. Die Ausgestaltungen gemäß den Fig. 7a bis 7c können dabei eine für sich eigenständige erfinderische bzw. erfmdungsgemäße Lösung darstellen. Entsprechend dieser Ausgestaltung ist das Halteelement 2 mehrteilig ausgebildet. Insbesondere sind an den axialen Stirnenden der Drosselspule zumindest zwei, baulich voneinander unabhängige Halteelemente 2 derart ausgeführt, dass sie im Zentrumsbereich der Drosselspule, d.h. im Bereich um die Spulenmittelachse 7 nicht miteinander verbunden sind. D.h., dass eine starre Verbindung zwischen den zumindest annähernd radial oder radial verlaufenden Armen im Zentrumspunkt der in Draufsicht kreisförmigen Drosselspule vermieden ist. Dadurch entfällt bzw. vermindert sich das schwingende Ausknicken der Arme zufolge der pumpenartigen Bewegung bzw. Vibration der Drosselspule. Insbesondere können die einzelnen Wicklungslagen 1 der Drosselspule bei entsprechend hohen Stromflüssen eine Art pulsierendes Rohr darstellen, welches mechanische Vibrationen auf die Halteelemente 2 überträgt.
Erfindungsgemäß bilden jeweils zwei Schenkel 29, 30 einen mechanischen und/ oder elektrischen Verbindungsbügel 31 für zumindest eine Wicklungslage 1 aus. Wesentlich ist, dass die beiden Schenkel 29, 30 eines solchen Verbindungsbügels 31 zueinander abgewinkelt verlaufen, d.h., dass zwischen den beiden Schenkeln 29, 30 des Verbindungsbügels 31 ein Winkel 32 eingeschlossen wird. Dieser Winkel 32 zwischen den beiden Schenkeln 29, 30 des elektri- sehe und/oder mechanische Funktionen übernehmenden Verbindungsbügels 31 beträgt weniger als 180°, bevorzugt 90°. Dieser Winkel 32 hängt im Wesentlichen davon ab, welche Stabilisierungswirkung mittels dem Verbindungsbügel 31 erzielt werden soll und/oder welche Teilwinkel bzw. Teilabschnitte einer ganzen Windung der Wicklungslagen 1 benötigt werden. Vor allem dann, wenn es erforderlich ist, relativ kleine Teilwindungen zu erzielen, kann der Winkel 32 auch weniger als 90° betragen.
Eine vorteilhafte Maßnahme zur Reduzierung bzw. Minimierung der Schallemissionen der Drosselspule besteht also darin, dass an wenigstens einem axialen Stirnende der Drosselspule wenigstens ein abgewinkelt verlaufender Verbindungsbügel 31 ausgebildet ist, wobei die Schenkel 29, 30 dieses Verbindungsbügels 31 bei Draufsicht auf die Drosselspule zueinander in einem vorbestimmten Winkel 32 verlaufen, welcher weniger als 180° beträgt. D.h., dass der eine mechanische Stützfünktion und/oder eine elektrische Leitungsfunktion erfüllende Verbindungsbügel 31 sich nicht diametral bzw. nicht durchgängig über die in Draufsicht kreisförmige bzw. hohlzylindrische Drosselspule erstreckt. Vielmehr wird der zumindest eine elektrische und/oder mechanische Verbindungsbügel 31 derart abgewinkelt, dass eine diametrale, geradlinige Erstreckung über die Querschnittsfläche der Drosselspule vermieden ist. D.h., dass der zumindest einmal, bevorzugt mehrfach ausgebildete Verbindungsbügel 31 in Draufsicht auf das Stirnende der Drosselspule die geometrische Form eines Kreissegments defϊniert bzw. umgrenzt.
Vor allem dann, wenn der Verbindungsbügel 31 eine elektrische Verbindungsfunktion zwischen den elektrisch parallel geschalteten, konzentrisch angeordneten Wicklungslagen 1 erfül- len soll, sind mehrere, innerhalb des Kreisumfangs der Drosselspule verteilt angeordnete Ver- bindungsbügel 31 ausgebildet. Ausgewählte, distale Enden der einzelnen Verbindungsbügel 31 sind dabei zur elektrischen Verbindung mit ausgewählten Wicklungslagen 1 vorgesehen. Zweckmäßig ist es dabei, wenn die einzelnen Verbindungsbügel 31 im Bereich um die Spulenmittelachse 7 mechanisch nicht miteinander verbunden sind, insbesondere jeweils unab- hängig voneinander verlaufen und keine zentrale bzw. keine gemeinsame Nabe 27 bilden. Entsprechend einer vorteilhaften Ausrührungsform sind die einzelnen Verbindungsbügel 31 nur in den distalen Endabschnitten, insbesondere im Bereich der Wicklungslagen 1 mechanisch und elektrisch miteinander verbunden.
Vor allem bei der Ausbildung mehrer abgewinkelter bzw. bügelartiger Verbindungsbügel 31 ist es zweckmäßig, wenn die einander nächstliegenden Schenkel 29, 30 zweier benachbarten Verbindungsbügel 31 zueinander distanziert angeordnet sind, sodass umnittelbar benachbarte Schenkel 29, 30 mechanisch voneinander entkoppelt, insbesondere schwingungstechnisch voneinander isoliert sind.
Zwischen unmittelbar benachbarten Schenkeln 29, 30 zweier benachbarter Verbindungsbügel 31 kann auch ein definierter Winkel vorgesehen sein, wie dies in Fig. 7b mit strichlierten Linien angedeutet wurde. Diese winkelig zueinander ausgerichteten Schenkel 29, 30 sind im Nahbereich der Wicklungslagen 1 zueinander am nächsten. Bevorzugt an den Stirnenden bzw. nahe der Stirnenden kontaktieren die Schenkel 29, 30 einander bzw. gehen die Schenkel 29, 30 im Bereich der Wicklungslagen 1 ineinander über.
Anstelle von runden Übergangsabschnitten zwischen den beiden Schenkeln 29, 30 eines Verbindungsbügels 31 ist es auch möglich, schräg verlaufende Übergänge zwischen den beiden Schenkeln 29, 30 vorzusehen, wie dies in Fig. 7c mit strichlierten Linien beispielhaft angedeutet wurde.
Nicht zur Stromverteilung benötigte Verbindungsbügel 31 können, wenn sie auch mechanisch nicht erforderlich sind, weggelassen werden, wie dies in Fig. 7b, 7c veranschaulicht wurde.
Durch die beschriebene Ausgestaltung werden die durch den Stromfluss und/oder durch die mechanischen Vibrationen der Wicklungslagen 1 in einem Verbindungsbügel 31 entstehenden Kräfte nicht bzw. nur in stark reduziertem Ausmaß auf die anderen Verbindungsbügel 31 ü- bertragen. Dies vor allem deshalb, weil die einzelnen Verbindungsbügel 31 des erfinderischen Halteelements 2 nur im Bereich der Wicklungslagen 1 bzw. der Gesamtwicklung der Drosselspule mechanisch und/ oder elektrisch miteinander verbunden sind. Vibrationen zwischen den distalen Enden des Verbindungsbügels 31 und den Wicklungslagen 1 sind aufgrund der star- ren Verbindung der distalen Enden des Verbindungsbügels 31 bzw. der Verbindungsbügel 31 mit den Wicklungslagen 1 unterbunden bzw. nahezu nicht existent.
Die einzelnen Verbindungsbügel 31 sind im Bereich zwischen ihren distalen Enden bevorzugt voneinander elektrisch isoliert, sodass sich kein Kreisstrom zufolge elektromagnetischer In- duktion bilden kann. Die Verbindungsbügel 31 sind bevorzugt nur an den wicklungs- bzw. stirnseitigen Endabschnitten eingespannt, d.h. mit den Wicklungslagen 1 verbunden. Dadurch kann zwischen den einzelnen Verbindungsbügeln 31 keine Kraftübertragung stattfinden, wodurch diese Konstruktion relativ schwingungs- und geräuscharm ist. Darüber hinaus können Wärmedehnungen von dieser Konstruktion des Halteelements 2 bestehend aus zumindest ei- nem abgewinkelten Verbindungsbügel 31 problemlos ausgeglichen werden.
Zwischen den einzelnen Verbindungsbügeln 31 können sich also keine wesentlichen bzw. keine kritischen Kräfte ausbilden bzw. übertragen. Gegebenenfalls können Versteifungen 28 ausgebildet sein, welche sich nur innerhalb eines Verbindungsbügels 31 erstrecken und kei- nen mechanischen Einfluss auf andere bzw. benachbarte Verbindungsbügel 31 aufweisen, wie dies am besten aus der beispielhaften Darstellung gemäß Fig. 7c ersichtlich ist.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten einer geräuscharmen Drosselspule wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell darge- stellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausfuhrungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausfuhrungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Drosselspule diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Be- Schreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 4, 5 und 7 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Bezugszeichenaufstellung
1 Wicklungslage
2 Halteelement
3 Zugelement
4 Isolationselement
5 Isolationselement
6 Leiterbündel
7 Spulenmittelachse
8 Schallschutzgehäuse
9 Gebäude
10 Schallschutzwand
11 Zuleitung
12 Ableitung
13 Öffnung
14 Öffnung
15 Spannungsabstand
16 Spannungsabstand
17 Spalt
18,18' Schirmwicklung
19, 19' Mantelfläche
20 Mantelfläche
21,21' Abstand 22 Abstand
23, 23' Verlängerungsabschnitt
24, 24' Endring
25 Misch- und Auslöschungszone 26 Schallabsorbierungselement
27 Nabe
28 Versteifung
29 Schenkel
30 Schenkel
31 Verbindungsbügel
32 Winkel
H Wicklungslagenhöhe GHl Höhe des Leiters/Leiterbündels
GH2 Höhe des Leiters/Leiterbündels
GH3 Höhe des Leiters/Leiterbündels

Claims

P a t e n t a n s p r ä c h e
1. Drosselspule, insbesondere Drosselspule ohne Eisenkern zur Verwendung in elektrischen Energieversorgungsnetzen, mit zumindest zwei zylindrischen, in Bezug auf eine Spu- lenmittelachse (7) konzentrisch angeordneten und elektrisch parallel geschalteten Wicklungslagen (1), und mit wenigstens einem Mittel zur Reduzierung oder Minimierung von während des Betriebs der Drosselspule entstehenden Schallemissionen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die äußerste Wicklungslage (1) als stromführende, akustische Schirmwicklung (18) gegenüber der in Richtung zur Spulenmittelachse (7) benachbarten Wicklungslage (1) ausgebildet ist, wobei diese Schirmwicklung (18) elektrisch derart dimensioniert ist, dass sie zur Übertragung einer Stromstärke ausgebildet ist, die nur einen Bruchteil jener Stromstärke beträgt, welche von der benachbarten Wicklungslage (1) zu übertragen ist.
2. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Schirm- wicklung (18) derart dimensioniert ist, dass sie zur Übertragung einer Stromstärke ausgebildet ist, die zwischen 0,1% bis maximal 50% jener Stromstärke beträgt, welche von der in Richtung zur Spulenmittelachse (7) benachbarten Wicklungslage (1) zu übertragen ist.
3. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der akustischen Schirmwicklung (18) zu übertragende Stromstärke zwischen 0,1% bis 5% jener Stromstärke beträgt, welcher von der Drosselspule insgesamt zu übertragen ist.
4. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei konzentrisch angeordnete, elektrisch parallel geschaltete Wicklungslagen (1) ausgebildet sind, wobei die äußerste Wicklungslage (1) eine äußere akustische Schirmwicklung (18) bildet und die innerste Wicklungslage (1) eine innere akustische Schirmwicklung (18') bildet.
5. Drosselspule nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine zylindrische Mantelfläche (19, 19') der akustischen Schirmwicklung (18, 18') gegenüber einer zylindri- sehen Mantelfläche (20) der benachbarten Wicklungslage (1) mechanisch entkoppelt oder schwingungsisoliert ist.
6. Drosselspule nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Mantelfläche (19, 19') der akustischen Schirmwicklung (18, 18') und einer Mantelfläche (20) der benachbarten Wicklungslage (1) ein durchgängiger Spalt (17) mit hohlzylindrischer Form ausgebildet ist, sodass in diesem Spalt (17) keine radial wirkenden Stützelemente zwischen der akustischen Schirmwicklung (18, 18') und der benachbarten Wicklungslage (1) angeordnet sind.
7. Drosselspule nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der stromführenden, akustischen Schirmwicklung (18, 18') die gleichen oder zumindest annähernd gleiche Spannungspotentiale vorliegen, wie an der unmittelbar benachbarten, elektrisch parallel geschalteten Wicklungslage (1).
8. Drosselspule nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Schirmwicklung (18, 18') eine höhere elektrische Impedanz aufweist, als die in Richtung zur Spulenmittelachse (7) benachbarte Wicklungslage (1).
9. Drosselspule nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Abstand (21) zwischen einer Mantelfläche (19, 19') der akustischen Schirmwicklung (18, 18') und einer Mantelfläche (20) einer benachbarten Wicklungslage (1) größer bemessen ist, als ein radialer Abstand (22) zwischen zwei unmittelbar benachbarten, konzentrisch zur akustischen Schirmwicklung (18, 18') angeordneten Wicklungslagen (1).
10. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußerste Wicklungslage (1), insbesondere die stromführende, akustische Schirmwicklung (18), an zumindest ei- nem Stirnende einen in axialer Richtung verlaufenden, hohlzylindrischen Verlängerungsabschnitt (23) aufweist.
11. Drosselspule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der hohlzylindrische Verlängerungsabschnitt (23) aus elektrisch isolierendem Material gebildet und nicht strom- führend ist.
12. Drosselspule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der hohlzylindrische Verlängerungsabschnitt (23) einen elektrisch nicht leitenden Endring (24) ausbildet, der an wenigstens ein Stirnende des elektrisch leitenden Abschnitts der Schirmwicklung (18) anschließt.
13. Drosselspule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Länge oder Wicklungslagenhöhe (H) des stromführenden Abschnittes der akustischen Schirmwicklung
(18) zumindest annähernd einer axialen Länge oder Wicklungslagenhöhe (H) der Wicklungslagen (1) entspricht.
14. Drosselspule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an den oberen Stirnenden der äußeren und der inneren akustischen Schirmwicklung (18, 18') jeweils ein äußerer und innerer hohlzylindrischer Verlängerungsabschnitt (23, 23') ausgebildet ist, welcher die äußere und innere akustische Schirmwicklung (18, 18') in axialer Richtung gegenüber den Stirnenden der dazwischen angeordneten Wicklungslagen (1) verlängert.
15. Drosselspule nach Anspruch 10 bzw. 14, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem hohlzylindrischen Verlängerungsabschnitt (23), insbesondere zwischen dem äußeren und inneren hohlzylindrischen Verlängerungsabschnitt (23, 23') eine akustische Misch- und Auslöschungszone (25) für Schallwellen, welche an diesem axialen Stirnende der Wicklungslagen (1) auftreten, gebildet ist.
16. Drosselspule nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung der Spulenmittelachse (7) nach der Misch- und Auslöschungszone (25) passive und/oder reaktive Schallabsorbierungselemente (26), beispielsweise Blöcke oder Plattenelemente aus Schaumkunststoffoder aus Fasern, wie z.B. Vliese oder Steinwolle, ausgebildet sind.
17. Drosselspule nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schallabsorbie- rungselementen (26) Durchbrüche ausgebildet sind oder dass mehrere Schallabsorbierungselemente (26) zueinander distanziert angeordnet sind, sodass zwischen den Wicklungslagen (1) eine Luftströmung in paralleler Richtung zur Spulenmittelachse (7) gewährleistet ist.
18. Drosselspule, insbesondere Drosselspule ohne Eisenkern zur Verwendung in elektrischen Energieversorgungsnetzen, mit zumindest zwei zylindrischen, in Bezug auf eine Spulenmittelachse (7) konzentrisch angeordneten und elektrisch parallel geschalteten Wicklungs- lagen (1), mit wenigstens einem Halteelement (2) zur mechanischen Stabilisierung und gegebenenfalls elektrischen Verbindung der Wicklungslagen (1), und mit wenigstens einem Mittel zur Reduzierung oder Minimierung von während des Betriebs der Drosselspule entstehenden Schallemissionen, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (2) durch einen abge- winkelt ausgebildeten, an wenigstens einem axialen Stirnende der Drosselspule angeordneten Verbindungsbügel (31) gebildet ist, und dass dieser Verbindungsbügel (31) durch zwei winkelig zueinander ausgerichtete, zumindest annähernd radial zur Spulenmittelachse (7) verlaufende Schenkel (29, 30) gebildet ist.
19. Drosselspule nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbügel
(31) elektrisch leitend ausgebildet und zur elektrischen Parallelschaltung von Wicklungslagen (1) vorgesehen ist, wobei ein zwischen den beiden Schenkeln (29, 30) des Verbindungsbügels (31) eingeschlossener Winkel (32) weniger als 180°, bevorzugt 90°, beträgt.
20. Drosselspule nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbügel (31) in Draufsicht auf das Stirnende der Drosselspule die geometrische Form eines Kreissegments definiert.
21. Drosselspule nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere innerhalb des Kreisumfangs der Drosselspule verteilt angeordnete Verbindungsbügel (31) ausgebildet sind und dass ausgewählte, distale Enden der einzelnen Verbindungsbügel (31) zur elektrischen Verbindung mit ausgewählten Wicklungslagen (1) vorgesehen sind.
22. Drosselspule nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verbindungs- bügel (31) ausgebildet sind und die einzelnen Verbindungsbügel (31) im Nahbereich um die
Spulenmittelachse (7) oder im Bereich des Zentrums der in Draufsicht kreisförmigen Wicklungslagen (1) jeweils unabhängig voneinander verlaufen und mechanisch nicht miteinander verbunden sind, insbesondere keine zentrale Nabe (27) ausbilden.
23. Drosselspule nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verbindungsbügel (31) ausgebildet sind und die einzelnen Verbindungsbügel (31) nur in den distalen Endabschnitten, insbesondere im Bereich der Wicklungslagen (1) mechanisch und elektrisch miteinander verbunden sind.
24. Drosselspule nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verbindungsbügel (31) ausgebildet sind und die einander nächstliegenden Schenkel (29, 30) zweier benachbarter Verbindungsbügel (31) zumindest annähernd parallel verlaufen und zueinander distanziert angeordnet sind, sodass unmittelbar benachbarte Schenkel (29, 30) voneinander mechanisch entkoppelt sind.
PCT/AT2009/000259 2008-06-30 2009-06-30 Drosselspule für elektrische energieversorgungsnetze mit reduzierten schallemissionen WO2010000005A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BRPI0913649A BRPI0913649B1 (pt) 2008-06-30 2009-06-30 bobina de reatância para redes elétricas de suprimento de energia com emissões acústicas reduzidas
CN2009801316494A CN102203888B (zh) 2008-06-30 2009-06-30 用于供电电网的、声音排放降低的扼流线圈
CA2729020A CA2729020C (en) 2008-06-30 2009-06-30 Inductance coil for electric power grids having reduced sound emission
US12/737,311 US8339234B2 (en) 2008-06-30 2009-06-30 Inductance coil for electric power grids with reduced sound emission
EP09771828.2A EP2304744B2 (de) 2008-06-30 2009-06-30 Drosselspule für elektrische energieversorgungsnetze mit reduzierten schallemissionen
HK12101591.7A HK1161416A1 (en) 2008-06-30 2012-02-17 Inductance coil for electric power grids having reduced sound emission

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA1035/2008 2008-06-30
AT0103508A AT507024B1 (de) 2008-06-30 2008-06-30 Drosselspule für elektrische energieversorgungsnetze mit reduzierten schallemissionen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010000005A1 true WO2010000005A1 (de) 2010-01-07

Family

ID=41134606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT2009/000259 WO2010000005A1 (de) 2008-06-30 2009-06-30 Drosselspule für elektrische energieversorgungsnetze mit reduzierten schallemissionen

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8339234B2 (de)
EP (1) EP2304744B2 (de)
CN (1) CN102203888B (de)
AT (2) AT507928B1 (de)
BR (1) BRPI0913649B1 (de)
CA (1) CA2729020C (de)
HK (1) HK1161416A1 (de)
WO (1) WO2010000005A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2351774A1 (de) 2004-05-14 2011-08-03 Novartis Vaccines and Diagnostics S.r.l. Polypeptide von nicht-typisierbaren Hämophilus influenzae
DE102011000126A1 (de) 2011-01-13 2012-07-19 Diana Manghofer Verbrennungskraftmaschine mit Einspritzdüse
RU210272U1 (ru) * 2022-02-04 2022-04-05 Сергей Александрович Моляков Узел крепления изолирующей рейки крестовины с ограничительными торцевыми элементами
RU210703U1 (ru) * 2022-02-04 2022-04-28 Сергей Александрович Моляков Узел крепления изолирующей рейки крестовины
RU210737U1 (ru) * 2022-02-10 2022-04-28 Сергей Александрович Моляков Узел крепления изолирующей рейки крестовины со стопорной пластиной

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014186888A1 (en) * 2013-05-21 2014-11-27 Trench Limited Integrated sound shield for air core reactor
JP6173237B2 (ja) * 2014-02-25 2017-08-02 三菱電機株式会社 静止誘導機器
US20170092408A1 (en) 2015-09-28 2017-03-30 Trench Limited Composite cradle for use with coil of air core reactors
DE102017130182A1 (de) * 2017-12-15 2019-06-19 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Drossel und Prüfanordnung zur Durchführung von Hochspannungsprüfungen
KR20220053547A (ko) * 2019-08-28 2022-04-29 코멧 테크놀로지스 유에스에이, 인크. 고전력 저주파 코일들
EP4070347A1 (de) * 2019-12-04 2022-10-12 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Kühlungsvorrichtung für eine elektrische drossel
CN111785493B (zh) * 2020-07-30 2024-06-18 上海华虹宏力半导体制造有限公司 射频线圈装置及多晶硅蚀刻机台
CN112201446A (zh) * 2020-10-09 2021-01-08 四川天邑康和通信股份有限公司 一种用于路由器中的贴片式变压器
CN115483010A (zh) * 2022-09-22 2022-12-16 国网河北省电力有限公司沧州供电分公司 变压器消声降噪系统及降噪方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE322440C (de) * 1914-02-05 1920-07-02 Westinghouse Electric Company, Limited
DE2246235A1 (de) * 1972-09-21 1974-03-28 Transformatoren Union Ag Trockentransformator
ATA501074A (de) 1974-06-18 1977-04-15 Vmw Ranshofen Berndorf Ag Wasserdruck-spritzgerat
EP0075796A1 (de) * 1981-09-30 1983-04-06 Transformatoren Union Aktiengesellschaft Transformator mit in Giessharz eingebetteten Wicklungen
US4477792A (en) 1982-01-29 1984-10-16 Westinghouse Electric Corp. Modular power system reactor
EP0092018B1 (de) 1982-04-21 1986-01-02 Spezielektra Esslinger K.G. Drosselspule, insbesondere trockenisolierte Drosselspule ohne Eisenkern

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1706193A (en) * 1928-06-11 1929-03-19 Gen Electric Transformer
DE577650C (de) † 1930-05-09 1933-06-02 Aeg Magnetspule fuer grosse Stromstaerken, welche aus mehreren konzentrisch zueinander angeordneten Teilspulen mit gemeinsamen Zu- oder Ableitungen besteht
US2422037A (en) * 1942-05-16 1947-06-10 Gen Electric Electric induction apparatus
GB640462A (en) † 1946-06-25 1950-07-19 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in and relating to electromagnetic induction apparatus
US2686905A (en) * 1950-02-15 1954-08-17 Oerlikon Maschf High-voltage transformer
US3102246A (en) * 1958-12-17 1963-08-27 Mc Graw Edison Co Noise reducing means for transformer
US3175173A (en) * 1961-06-12 1965-03-23 Gen Electric Shielded electrical induction apparatus
US3309639A (en) † 1965-05-12 1967-03-14 Westinghouse Electric Corp Sound reducing means for electrical reactors
US3362001A (en) * 1966-07-28 1968-01-02 Allis Chalmers Mfg Co Coreless iron shunt reactor having high dielectric strength insulation
US3538473A (en) * 1968-05-17 1970-11-03 Gen Electric Stranded winding for high current electric apparatus
CA965166A (en) * 1972-12-28 1975-03-25 Trench Electric Limited Air core duplex reactor
US3991394A (en) * 1975-12-17 1976-11-09 General Electric Company Helical inductor for power lines and the like
CN2055288U (zh) * 1989-10-21 1990-03-28 北京科学技术开发交流中心 干式空心并联筒式电抗器
US5481191A (en) * 1990-06-29 1996-01-02 Advanced Nmr Systems, Inc. Shielded gradient coil for nuclear magnetic resonance imaging
US5150046A (en) * 1990-12-17 1992-09-22 Goldstar Electric Machinery Co. Noise-shielded transformer
GB9306901D0 (en) 1993-03-31 1993-05-26 Unilever Plc Liquid cleaning products
JPH0917657A (ja) * 1995-06-29 1997-01-17 Canon Inc 変圧器およびスイッチング電源装置
JP2000040626A (ja) * 1998-07-24 2000-02-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd チョークコイル
SE0100334L (sv) † 2001-02-05 2002-08-06 Abb Technology Ag En anordning och en metod för aktiv akustisk dämpning och användningen därav
CN2489440Y (zh) * 2001-07-04 2002-05-01 秦皇岛市电力电抗器制造有限公司 空心限流电抗器
US7141974B2 (en) * 2003-08-25 2006-11-28 William A Edelstein Active-passive electromagnetic shielding to reduce MRI acoustic noise
US8203341B2 (en) * 2003-09-19 2012-06-19 Xbo Medical Systems Co., Ltd. Cylindrical bi-planar gradient coil for MRI
AT501074B8 (de) 2004-09-03 2007-07-15 Coil Innovation Gmbh Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer spulenwicklung
TWI306327B (en) * 2005-12-30 2009-02-11 System General Corp An energy transfer device for reducing a conductivity electromagnetic interference and manufacturing method thereof
US7375526B2 (en) * 2006-10-20 2008-05-20 Edelstein William A Active-passive electromagnetic shielding to reduce MRI acoustic noise

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE322440C (de) * 1914-02-05 1920-07-02 Westinghouse Electric Company, Limited
DE2246235A1 (de) * 1972-09-21 1974-03-28 Transformatoren Union Ag Trockentransformator
ATA501074A (de) 1974-06-18 1977-04-15 Vmw Ranshofen Berndorf Ag Wasserdruck-spritzgerat
EP0075796A1 (de) * 1981-09-30 1983-04-06 Transformatoren Union Aktiengesellschaft Transformator mit in Giessharz eingebetteten Wicklungen
US4477792A (en) 1982-01-29 1984-10-16 Westinghouse Electric Corp. Modular power system reactor
EP0092018B1 (de) 1982-04-21 1986-01-02 Spezielektra Esslinger K.G. Drosselspule, insbesondere trockenisolierte Drosselspule ohne Eisenkern

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2351774A1 (de) 2004-05-14 2011-08-03 Novartis Vaccines and Diagnostics S.r.l. Polypeptide von nicht-typisierbaren Hämophilus influenzae
DE102011000126A1 (de) 2011-01-13 2012-07-19 Diana Manghofer Verbrennungskraftmaschine mit Einspritzdüse
RU210272U1 (ru) * 2022-02-04 2022-04-05 Сергей Александрович Моляков Узел крепления изолирующей рейки крестовины с ограничительными торцевыми элементами
RU210703U1 (ru) * 2022-02-04 2022-04-28 Сергей Александрович Моляков Узел крепления изолирующей рейки крестовины
RU210737U1 (ru) * 2022-02-10 2022-04-28 Сергей Александрович Моляков Узел крепления изолирующей рейки крестовины со стопорной пластиной

Also Published As

Publication number Publication date
AT507024A1 (de) 2010-01-15
CA2729020C (en) 2017-01-10
EP2304744B1 (de) 2013-11-20
EP2304744A1 (de) 2011-04-06
BRPI0913649B1 (pt) 2019-09-03
US20110115601A1 (en) 2011-05-19
US8339234B2 (en) 2012-12-25
AT507928A1 (de) 2010-09-15
AT507928B1 (de) 2015-09-15
EP2304744B2 (de) 2022-11-30
CA2729020A1 (en) 2010-01-07
CN102203888B (zh) 2013-01-23
AT507024B1 (de) 2011-10-15
CN102203888A (zh) 2011-09-28
HK1161416A1 (en) 2012-08-24
BRPI0913649A2 (pt) 2015-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2304744B1 (de) Drosselspule für elektrische energieversorgungsnetze mit reduzierten schallemissionen
AT516245B1 (de) Unterbaukonstruktion zur Erhöhung der Erdbebensicherheit eines Hochspannungsbauteils
EP2428967A1 (de) Transformatorwicklung
EP2793244B1 (de) Trockentransformatorspule und Trockentransformator
DE102006005243A1 (de) Drossel
DE3007675A1 (de) Waermepumpe
WO2001014169A1 (de) Hitzeschild für kraftfahrzeuge
DE1513867A1 (de) Elektrische Induktionsvorrichtung
DE102010028393A1 (de) Kabelkanaleinrichtung und Gerät mit einer Kabelkanaleinrichtung
DE102012100697A1 (de) Anordnung zur Geräuschminderung für eine große elektrische Maschine
DE4109814C2 (de)
AT512385A1 (de) Vorrichtung zur beeinflussung von blindleistungsflüssen
AT520050B1 (de) Schallschutz, insbesondere für Luftdrosselspulen
EP0585772A1 (de) Minderung der Schallemission von Transformatoren
DE2225177B2 (de) Lamellierter eisenkern fuer transformatoren
DE68903230T2 (de) Elektromagnetischer induktionsapparat mit geraeuschunterdrueckungsanordung.
DE102015215454A1 (de) Vorrichtung zur Dämpfung von Schall mit einer bekannten Frequenz und einer Amplitude, Kühlungssystem sowie elektrische Anlage mit der Vorrichtung
DE102012005590B4 (de) Flexibles Leitungselement
DE3236910A1 (de) Schwingungsgedaempfter koronaring
DE10201801A1 (de) Flexible Verbindungseinrichtung für zwei Rohrteile, insbesondere bei Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen
EP2256756B1 (de) Elektrischer Transformator oder elektrische Drosselspule
DE1044199B (de) Leitung oder Kabel mit Durchtrittsoeffnungen fuer elektromagnetische Felder
WO2022069185A1 (de) Transformator
DE102019106685A1 (de) Schallabsorber mit einem Helmholtz-Resonator
DE10215733A1 (de) Zylindrische Antennenverkleidungen für Sektorantennen des Mobilfunks

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200980131649.4

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09771828

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2729020

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12737311

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009771828

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: PI0913649

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20101229