WO2017102269A1 - Wicklungsanordnung - Google Patents

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WO2017102269A1
WO2017102269A1 PCT/EP2016/078500 EP2016078500W WO2017102269A1 WO 2017102269 A1 WO2017102269 A1 WO 2017102269A1 EP 2016078500 W EP2016078500 W EP 2016078500W WO 2017102269 A1 WO2017102269 A1 WO 2017102269A1
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winding
disk
section
arrangement
conductor
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PCT/EP2016/078500
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Richard Sille
Tim-Felix Mai
Steffen Weinert
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Siemens Aktiengesellschaft
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Priority to CA3006608A priority patent/CA3006608C/en
Priority to BR112018012061A priority patent/BR112018012061A2/pt
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2847—Sheets; Strips
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    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/061—Winding flat conductive wires or sheets
    • H01F41/063—Winding flat conductive wires or sheets with insulation
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    • H01F41/06—Coil winding
    • H01F41/082—Devices for guiding or positioning the winding material on the former
    • H01F41/084—Devices for guiding or positioning the winding material on the former for forming pancake coils

Definitions

  • the invention relates to a winding arrangement having a number of spaced apart in the axial direction and electrically connected to form a series connection winding sections, each having a conductor which is wound from an inner end to an outer end of the respective winding section and thereby ⁇ ßert the winding portion in the radial direction magnification, at least one winding portion is electrically connected at its äuße ⁇ ren end to the inner end of the succeeding coil portion in the axial direction.
  • the invention further relates to a transformer and a coil or inductor with such a winding arrangement.
  • the above-mentioned winding arrangement is known, for example, from EP 2 251 877 B1.
  • the Wicklungsan ⁇ order shown there consists of a series connection of so-called disc windings, which are arranged at a distance from each other.
  • the outer end of each disc winding is connected to the inner end of each adjacent axially disposed disc winding.
  • a disadvantage is that the intermediate portion of the conductor which extends between the disc windings, not only the axial distance of the adjacent
  • Disk windings but also the radial extent of the winding must bridge.
  • the adjacent Scheibenwicklun- gene must therefore be arranged with a large distance from each other to make room for the said intermediate section.
  • so-called over windings from the Pra ⁇ tice are known.
  • camber windings the outer end of a disk winding is connected to the outer end of the axially succeeding disk winding, but this is wound from outside to inside. The change of the winding direction in the production, however, is complicated and leads to additional costs.
  • the object of the invention is to provide a winding arrangement of the type mentioned, which is inexpensive to produce and their winding sections are arranged me a relatively small distance from each other.
  • the interconnects insulated from one another abut one another and, with increasing number of turns, increase the winding section in a direction which is referred to here as a radial direction.
  • a radial direction By winding are circumferential closed winding sections are formed, which limit an Ab ⁇ average area.
  • the section inner spaces of the winding sections are at least partially aligned in the axial direction, so that the stack of winding sections defines an inner contour, which is referred to below as the winding interior.
  • each winding section forms, with the exception of the first winding section of the series connection, an eccentric step area in which its inner winding layer has a greater distance from an imaginary central axis of the winding interior than outside level range.
  • This compared with the other portions of increased distance corresponds to the distance between the inner and externa ⁇ ßeren end of the adjacent winding section, thus corresponds in other words to the thickness of the winding. Therefore, the outer conductor need only laterally, ie in the axial tung RICH, are guided by the outer winding layer of the respective winding ⁇ portion to the inner winding layer of the adjacent winding portion.
  • the ⁇ rich so cranked in said conductor hencenbe then serves as an inner winding layer of said adjacent winding portion.
  • each winding section forms with the exception of the first winding ⁇ portion of the series circuit of a step portion.
  • the first winding section forms the so-called start of the winding arrangement, via which the winding arrangement is connected, for example, to the phase connection of a transformer or a choke.
  • the outer end of the first Wick ⁇ coupling portion is then in the step portion with the in- connected to the lower end of the subsequent winding section in the axial direction, so that this is then the first winding ⁇ section having a step area. This applies correspondingly to the subsequent winding sections in the axial direction.
  • each disk winding outside the step region forms an annular ring section.
  • each disk winding is arranged in alignment with the next but one disk winding.
  • the entire winding arrangement forms eccentric bulges only at two locations. This also simplifies the adjustment of the winding arrangement and their subsequent handling.
  • the angle ⁇ is 180 degrees.
  • the bulges lie opposite one another on different sides of the coil assembly. Deviating from this, the angle ⁇ is in the range of 10 to 30 degrees.
  • both bulges are arranged on the same side of the winding arrangement, for example in front. In this way it is possible to limit a Lei ⁇ terfreiraum, which serves to receive inlets or outlets.
  • any type of conductor can be used in the context of the invention.
  • the conductor is a drawn wire conductor or a flat foil conductor.
  • the winding arrangement is part of a transformer or a coil or choke.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a ⁇ exporting approximately example of the winding arrangement according to the invention
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a winding arrangement OF INVENTION ⁇ to the invention in a partial view
  • FIG. 6 shows the winding arrangement according to FIG. 5 during the production process
  • FIG. 7 shows the winding arrangement according to FIG. 3 in a schematic plan view
  • Figure 8 show a further embodiment of an inventions ⁇ to the invention winding arrangement in a schematic representation.
  • FIG. 1 shows a winding arrangement 1 according to the prior art.
  • the winding assembly 1 shows a winding of a conductor 2, which is electrically insulated to the next layer, for example by interposing an insulating film or by an insulating paint.
  • Said conductor 2 is wound, so that the layers of the conductor 2 in a layer are spirally stacked. These spirally superimposed interconnects are referred to here as winding layers.
  • the first winding layer therefore limits a winding interior, which is referred to here as section interior 11.
  • the superposed winding layers lie one above the other in a layer. In other words, the winding layers form disk-shaped disk windings 3a, 3b, 3c... 3n as a winding section.
  • the winding sections are arranged one behind the other in the axial direction 4.
  • the disc windings 3a, 3b, 3c ... 3n are all arranged at a distance D from each other, wherein the distance D may be different.
  • the distance between the disk windings 3a and 3b is smaller than the distance between the disk windings 3b and 3c.
  • Each of said disc windings 3a, 3b, 3c ... 3n has an inner end 5a, 5b, 5c be ⁇ relationship as 5n and an outer end 6a, 6b, 6c relationship ⁇ example 6n.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the winding assembly 8 according to the invention, the winding assembly 1 according to Figure 1 according to an electrical series circuit Wick ⁇ ment sections, here disc windings 3a, 3b, 3c ... 3n, is formed.
  • all the disk windings 3a, 3b, 3c... 3n have the same winding direction 7, that is, they are from the inner end 5a, 5b, 5c... 5n to the respective outer end 6a, 6b, 6c. 6n of each disc winding 3a, 3b,
  • the outer end 6a, 6b, 6c ... 6n-l of the disc windings 3a, 3b, 3c ... 3n-l are each connected to the inner end of another disc winding 3b, 3c directly or immediately following in the axial direction , 3d connected except for the last partial winding 3n of the series connection.
  • This is connected in the embodiment shown with its outer end 6n at a high voltage connection of the said transformer, not shown figuratively.
  • the inner end 5a of the first disc winding 3a is connected to another high voltage terminal of said transformer.
  • the disk winding 3b is raised relative to the disk winding 3a in the radial direction 9 in the region of the connection from 6a to 5b so that its inner end 5b is at the same "radial" height as the outer Therefore, in the context of the invention, the conductor 2 only has to be bent or bent in the axial direction 4 out of the "layer" of the disk winding 3a in order to form the layer of the to be transferred to adjacent disc winding 3b. There it forms the first winding layer.
  • the other Wick can ⁇ development were to be wound in the same direction by simply wrapping Next. A long conductor connection between the winding sections 3a, 3b, 3c... 3n as in FIG. 1 is therefore avoided in the context of the invention.
  • the winding direction 7 is the same for all disk windings 3a, 3b, 3c... 3n.
  • the disc windings 3a, 3b, 3c ... 3n can be arranged with a small distance D to each other, whereby the production of the winding assembly 8 remains cost-effective.
  • FIG. 3 shows the winding arrangement 8 according to FIG. 2 in a perspective view.
  • the ticket ⁇ benwicklungen 3a, 3b, 3c disposed in the axial direction 4, one behind the other at a small distance from each other.
  • the disk winding 3a faces the observer.
  • each disk winding 3 a, 3 b, 3 c... 3 n has a circumferentially closed configuration and thus a section interior 13 is delimited.
  • the ge ⁇ entire stack of disc windings 3a, 3b, 3c ... 3n, that is, the winding assembly 8 defines an internal cavity, which is referred to herein as inner space 14.
  • the interior 14 contains quasi the aligned portion interior 13th
  • the interior 14 is used to receive a magnetizable material which is adapted to guide a magnetic field with low magnetic resistance.
  • the individual ticket ⁇ benwicklept 3a, 3n 3b, 3c ... are not circular in plan view and, therefore, limit individually not have a circular section inner chamber 13. Rather, each disc winding 3a, 3b, 3c ... 3n has an eccentric staged portion 10a, 10b, 10c ... 10 ⁇ on, which has a larger distance to an imaginary central axis of the circular cylindrical interior space 14 of the winding assembly 8 ⁇ than the verblei ⁇ Bende portion of each disc winding 3a, 3b, 3c ... 3n, which follows in a plan view of a circular shape.
  • step region 10a is not arranged in alignment with the step region 10b of the disk winding 3b, which immediately follows the first disk winding 3a in the axial direction. Rather, the step portion 10b is circumferentially offset with respect to the step portion 10a, so that the two centers of the stepped portions 10a and 10b with each other be ⁇ xx the imaginary center axis of the inner space 14 of the winding assembly 8 to split an angle. Furthermore, it can be seen that the step region 10c of the next but one disk winding 3c is arranged in alignment with the step region 10a of the first disk winding 3a. This applies correspondingly to the step areas 10b and 10d. Each disk winding 3a, 3b, 3c ... 3n is therefore provided with its step portion 10a, 10b,
  • 10c ... 10 ⁇ are arranged in alignment with the respective next but one disk winding 3a, 3b, 3c... 3n, wherein the step sections 10a, 10b, 10c... 10n of disk windings 3a, 3b, 3c. are twisted against each other. Therefore, a total of two eccentric bulges 15, 16 can be seen in the winding arrangement 8, which are formed by the step areas 10a, 10c, 10e ... 10n-l or the step areas 10b, 10d, 10f ... 10n. If the numbered ticket ⁇ benwicklept 3a, 3b, 3c ... 3n by integers starting with 1, the a bulge 15 of the disc windings 3a, 3d, 3e ... having an even number and other bulge 16 of the 3n-l Disk windings 3b, 3d, 3f ... 3n formed with an odd number.
  • FIG. 4 illustrates in a perspective illustration during the manufacturing process how the conductor 2 of the disk winding 3b is bent in the step region 10b of the subsequent disk winding 3c to be wound. Furthermore, the step region 3a of the first disk winding can be seen, with which it is connected to the housing of the transformer on the side remote from the observer.
  • FIG. 5 shows in a partial view a further exemplary embodiment of the winding arrangement according to the invention in a perspective representation.
  • the wound to the pulley windings 3a, 3b, 3c ... 3n strip conductor 2 is formed in the example shown in comparison with Figure 3 strip conductor 2 slightly wider and thinner, the aluminum-made tape ⁇ conductor 2 is covered by an insulating film.
  • the step areas 10a, 10b, 10c... 10 ⁇ can be seen, wherein the respectively next-to-disk windings 3a,
  • FIG. 6 shows the winding arrangement according to FIG. 5 during the production process. Here it can be seen how the strip conductor 2 is bent during manufacture.
  • the conductor 2 illustrated in FIGS. 5 and 6 is designed to be bendable so that it can be bent twice in the step area 10.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the OF INVENTION ⁇ to the invention winding assembly 8. In this view it can be seen particularly well in that the disc windings are arranged in alignment to each other. In FIG. 7, it can be seen that the step regions 10 ⁇ and 10n-1 of the disk windings 3n and 3n-1 form an angle with one another with respect to the center of the circular-cylindrical internal space 14.
  • the circular cylindrical interior 14 is schematically indicated by a dashed circle ⁇ te. It can be seen that the interior 14 is not completely circular cylindrical. Rather, due to the angle between here 20 degrees, an additional routing space 19 is formed, which can serve to receive conductors, cables, terminals and the like, when, for example, an underwinding and a leg of a core extends in the circular cylindrical interior.
  • Figure 8 shows a further embodiment of the OF INVENTION ⁇ to the invention winding assembly 8, which differs from that shown in Figure 7 embodiment in that the angle which the step portions 10 ⁇ and 10n-l span with respect to the center axis of the circularly cylindrical inner space 14 MITEI ⁇ Nander, 180 ° is. It can be seen that in this embodiment, the inner contour of the disc windings together limit the circular cylindrical interior, so that a more compact winding arrangement without additional space, as shown in Figure 7, for cable management.

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Abstract

Um eine Wicklungsanordnung (8) mit einer Anzahl von in axialer Richtung mit Abstand zueinander angeordneter und unter Ausbildung einer Reihenschaltung elektrisch miteinander verbundener Wicklungsabschnitte (3a,3b,3c...3n), die jeweils einen Leiter (2) aufweisen, der von einem inneren Ende (5a,5b,5c...5n) zu einem äußeren Ende (6a,6b,6c...6n) des jeweiligen Wicklungsabschnittes (3a,3b,3c...3n) gewickelt ist und dabei den Wicklungsabschnitt (3a,3b,3c...3n) in radialer Richtung vergrößert, wobei wenigstens ein Wicklungsabschnitt (3a,3b,3c...3n) an seinem äußeren Ende (6a,6b,6c...6n) mit dem inneren Ende (5a,5b,5c...5n) der in axialer Richtung nachfolgenden Wicklungsabschnitts (3a,3b,3c...3n) elektrisch verbunden ist, bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar ist und deren Wicklungsabschnitte in einem vergleichsweise geringem Abstand zueinander angeordnet sind, wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein in axialer Richtung nachfolgender Wicklungsabschnitt (3a,3b,3c...3n) einen Stufenbereich (10a,10b,10c...10n) ausbildet, in dem sein inneres Ende (5a,5b,5c...5n) in radialer Richtung auf der Höhe des äußeren Endes (6a,6b,6c...6n) des Wicklungsabschnittes (3a,3b,3c...3n) angeordnet ist, mit der dieser elektrisch verbunden ist.

Description

Beschreibung
Wicklungsanordnung Die Erfindung betrifft eine Wicklungsanordnung mit einer Anzahl von in axialer Richtung mit Abstand zueinander angeordneten und unter Ausbildung einer Reihenschaltung elektrisch miteinander verbundenen Wicklungsabschnitten, die jeweils einen Leiter aufweisen, der von einem inneren Ende zu einem äu- ßeren Ende des jeweiligen Wicklungsabschnittes gewickelt ist und dabei den Wicklungsabschnitt in radialer Richtung vergrö¬ ßert, wobei wenigstens ein Wicklungsabschnitt an seinem äuße¬ ren Ende mit dem inneren Ende der in axialer Richtung nachfolgenden Wicklungsabschnitts elektrisch verbunden ist.
Die Erfindung betrifft ferner einen Transformator und eine Spule oder Drossel mit einer solchen Wicklungsanordnung.
Die oben genannte Wicklungsanordnung ist beispielsweise aus der EP 2 251 877 Bl bekannt. Die dort gezeigte Wicklungsan¬ ordnung besteht aus einer Reihenschaltung so genannter Scheibenwicklungen, die mit einem Abstand zueinander angeordnet sind. Dabei ist das äußere Ende jeder Scheibenwicklung mit dem inneren Ende der jeweils in axialer Richtung benachbart angeordneten Scheibenwicklung verbunden. Auf diese Weise kann bei der Herstellung der Gesamtwicklung der Leiter bei jeder Scheibenwicklung immer von innen nach außen auf einen formgebenden Wickel aufgewickelt werden. Dies vereinfacht die Her¬ stellung der Wicklungsanordnung mit einer Kostenersparnis im Gefolge. Nachteilig ist jedoch, dass der Zwischenabschnitt des Leiters, der sich zwischen den Scheibenwicklungen erstreckt, nicht nur den axialen Abstand der benachbarten
Scheibenwicklungen sondern auch die radiale Ausdehnung der Wicklung überbrücken muss. Die benachbarten Scheibenwicklun- gen müssen daher mit einem großen Abstand zueinander angeordnet werden, um Platz für den besagten Zwischenabschnitt zu schaffen . Darüber hinaus sind so genannte Sturzwicklungen aus der Pra¬ xis bekannt. Bei Sturzwicklungen ist das äußere Ende einer Scheibenwicklung mit dem äußeren Ende der in axialer Richtung nachfolgenden Scheibenwicklung verbunden, wobei diese jedoch von außen nach innen gewickelt ist. Die Änderung der Wicklungsrichtung bei der Herstellung ist jedoch aufwändig und führt zu Mehrkosten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wicklungsanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar ist und deren Wicklungsabschnitte mir einem vergleichsweise geringem Abstand zueinander angeordnet sind.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass wenigstens ein in axialer Richtung nachfolgende Wicklungsabschnitt einen
Stufenbereich ausbildet, in dem sein inneres Ende in radialer Richtung auf der Höhe des äußeren Endes des Wicklungsab¬ schnittes angeordnet ist, mit dem dieser elektrisch verbunden ist .
Erfindungsgemäß ist eine Wicklungsanordnung bereitgestellt, bei der die Verbindung des einen Wicklungsabschnitts mit dem jeweils benachbarten Wicklungsabschnitt durch einfaches Kröp¬ fen des Leiters erreicht ist, ohne dass der Leiter über län- gere Strecken hinweg zwischen benachbarten Wicklungsabschnit¬ ten geführt werden muss. Dabei weisen alle Wicklungsabschnit¬ te die gleiche Wicklungsrichtung auf. Die Wicklungsrichtung ändert sich somit ihm Rahmen der Erfindung nicht. Die gesamte Wicklungsanordnung besteht vorzugsweise aus einem einzigen gewickelten Leiter. Dieser durchgehende Leiter ist so gewickelt, dass Wicklungsabschnitte ausgebildet sind, die in axi¬ aler Richtung aufeinander folgend angeordnet sind. Durch das spiralförmige Aufwickeln des Leiters in bestimmten Abständen werden Wicklungsabschnitte ausgebildet. In den Wicklungsab- schnitten liegen die voneinander isolierten Leiterbahnen aneinander an und vergrößern mit zunehmender Windungszahl den Wicklungsabschnitt in eine Richtung, die hier als radiale Richtung bezeichnet wird. Durch das Wickeln sind umfänglich geschlossene Wicklungsabschnitte ausgebildet, die einen Ab¬ schnittsinnenraum begrenzen. Die Abschnittsinnenräume der Wicklungsabschnitte fluchten in axialer Richtung zumindest teilweise, so dass der Stapel der Wicklungsabschnitte eine innere Kontur definiert, die im Folgenden als Wickelinnenraum bezeichnet ist.
Um den die Wicklungsabschnitte miteinander verbindenden Leiter oder Leiterabschnitt möglichst kurz und kompakt auszuge- stalten, bildet mit Ausnahme des ersten Wicklungsabschnitt der Reihenschaltung jeder Wicklungsabschnitt einen exzentrischen Stufenbereich aus, in dem seine innere Wicklungslage einen größeren Abstand zu einer gedachten Mittelachse des Wickelinnenraumes aufweist als außerhalb des Stufenbereichs. Dieser gegenüber den sonstigen Abschnitten vergrößerte Abstand entspricht dem Abstand zwischen dem inneren und dem äu¬ ßeren Ende des benachbarten Wicklungsabschnittes, entspricht also mit anderen Worten der Dicke der Wicklung. Der äußere Leiter muss daher lediglich seitlich, also in axialer Rich- tung, von der äußeren Wicklungslage des jeweiligen Wicklungs¬ abschnitts zur inneren Wicklungslage des benachbarten Wicklungsabschnittes geführt werden. Der im besagten Stufenbe¬ reich so gekröpfte Leiter dient dann als innere Wicklungslage des besagten benachbarten Wicklungsabschnitts. Durch die An- hebung der inneren Wicklungslage auf das Niveau der äußeren Wicklungslage im Stufenbereich kann der Leiterabschnitt oder der Leiter zwischen den Wicklungsabschnitten kurz ausgebildet werden, so dass der Abstand zwischen den Wicklungsabschnitten ebenfalls verringert werden kann.
Vorteilhafterweise bildet mit Ausnahme des ersten Wicklungs¬ abschnitts der Reihenschaltung jeder Wicklungsabschnitt einen Stufenbereich aus. Gemäß dieser Variante der Erfindung bildet der erste Wicklungsabschnitt den so genannten Anfang der Wicklungsanordnung, über den die Wicklungsanordnung beispielsweise mit dem Phasenanschluss eines Transformators oder einer Drossel verbunden ist. Das äußere Ende des ersten Wick¬ lungsabschnitts ist dann jedoch im Stufenbereich mit dem in- neren Ende des in axialer Richtung nachfolgenden Wicklungsabschnitts verbunden, so dass dieser dann der erste Wicklungs¬ abschnitt ist, der einen Stufenbereich aufweist. Dies gilt entsprechend für die in axialer Richtung nachfolgenden Wick- lungsabschnitte .
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jeder Wicklungsabschnitt eine scheibenförmig ausgestaltete Schei¬ benwicklung. Bei einer Scheibenwicklung sind die einzelnen Wicklungslagen genau übereinander gewickelt, so dass sie sich scheibenförmig quasi in einer gemeinsamen Schicht oder „Ebene" erstrecken. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung ist die Wicklungsanordnung noch kompakter ausgebildet. Vorteilhafterweise ist jede Scheibenwicklung umfänglich ge¬ schlossen ausgebildet und begrenzt einen Abschnittsinnenraum. Die Abschnittsinnenräume der Scheibenwicklungen überlappen in dem Stapel, der sich aus der Aneinanderreihung der Scheibenwicklung in axialer Richtung ergibt, so dass Platz für einen Schenkel eines Transformator- oder Drosselkerns bereitge¬ stellt ist.
Bei einer Variante hiervon bildet jede Scheibenwicklung außerhalb des Stufenbereichs einen kreisringförmigen Ringab- schnitt aus. Dies ermöglicht, bei der Herstellung der erfin¬ dungsgemäßen Wicklungsanordnung einen kreiszylindrischen Formköper herzunehmen, auf dem die Wicklungsabschnitte aufge¬ wickelt werden können. Dies verringert die Herstellungskos¬ ten .
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung begrenzen die in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Scheibenwicklungen einen kreiszylindrischen Innenraum, der eine Mittenachse aufweist, wobei die erste Wicklungslage jeder Schei- benwicklungen im Stufenbereich einen größeren Abstand zur
Mittenachse aufweist als im Ringbereich. Die kreiszylindrischen Innenräume einer Wicklung ermöglicht die Aufnahme übli- eher Schenkel eines Joches, so dass nicht aufwändig angepasst werden müssen.
Zweckmäßigerweise spannt die Mitte des Stufenbereichs jeder Scheibenwicklung mit der Mitte des Stufenbereichs der direkt benachbarten Scheibenwicklung bezüglich der Mittenachse einen Winkel α auf. Dieses Verdrehen der Stufenbereiche um die Mittenachse ist notwendig, um die äußere Wicklungslage der Scheibenwicklungen auf das radiale Niveau oder die radiale Höhe der ersten Wicklungslage der jeweils nachfolgenden
Scheibenwicklung zu bringen.
Gemäß einer diesbezüglichen Weiterentwicklung ist jede Scheibenwicklung fluchtend zur jeweils übernächsten Scheibenwick- lung angeordnet. Gemäß dieser Variante bildet die gesamte Wicklungsanordnung lediglich an zwei Stellen exzentrische Ausbuchtungen aus. Dies vereinfacht ebenfalls die Verstellung der Wicklungsanordnung sowie deren anschließende Handhabung. Vorteilhafterweise beträgt der Winkel α 180 Grad. Gemäß die¬ ser Variante liegen die Ausbuchtungen einander gegenüber auf unterschiedlichen Seiten der Wicklungsanordnung. Abweichend hiervon liegt der Winkel α im Bereich von 10 bis 30 Grad. Gemäß dieser Variante der Erfindung sind beide Ausbuchtungen auf der gleichen Seite der Wicklungsanordnung, beispielsweise vorn angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, einen Lei¬ terfreiraum zu begrenzen, der zur Aufnahme von Zu- oder Ausleitungen dient. Grundsätzlich kann im Rahmen der Erfindung jede Art von Leiter eingesetzt werden. So ist der Leiter beispielsweise ein gezogener Drahtleiter, oder ein flächiger Folienleiter.
Vorteilhafterweise ist der Leiter ein bandförmig ausgestalte- ter Bandleiter. Als Bandleitermaterial kommt beispielsweise
Kupfer oder bevorzugt Aluminium in Betracht, wobei der Leiter oder hier der bandförmige Bandleiter jeweils von einer Isolierschicht zumindest abschnittsweise umgeben ist. Bei der Isolierschicht kann es sich beispielsweise um eine isolieren¬ de Lackschicht oder eine Isolierfolie handeln. Die Isolierfo¬ lie wird beim Wickeln zwischen aufeinander folgende Wickellagen gelegt.
Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Bandleiter im Stufenbereich doppelt umgebogen. Durch das doppelte Umbiegen kann der Bandleiter besonders einfach in axialer Richtung von dem jeweils einen Wicklungsabschnitt zu dem nachfolgenden Wicklungsabschnitt geführt werden.
Vorteilhafterweise ist die Wicklungsanordnung Teil eines Transformators oder einer Spule oder Drossel. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin¬ dung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei
Figur 1 eine Wicklungsanordnung gemäß dem Stand der
Technik,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Wicklungsanordnung,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Ausfüh¬ rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wicklungsanordnung,
Figur 4 die Wicklungsanordnung gemäß Figur 3 beim Herstellungsprozess ,
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin¬ dungsgemäßen Wicklungsanordnung in einer Teilansicht, Figur 6 die Wicklungsanordnung gemäß Figur 5 während des Herstellungsprozesses,
Figur 7 die Wicklungsanordnung gemäß Figur 3 in einer schematischen Draufsicht und
Figur 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin¬ dungsgemäßen Wicklungsanordnung in schemati- scher Darstellung zeigen.
Figur 1 zeigt ein Wicklungsanordnung 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Wicklungsanordnung 1 zeigt eine Wicklung eines Leiters 2, der elektrisch zur nächsten Lage isoliert ist, beispielweise durch Zwischenlegen einer isolierenden Folie oder durch einen isolierenden Lack. Der besagte Leiter 2 ist gewickelt, so dass die Lagen des Leiters 2 in einer Schicht spiralförmig übereinander liegen. Diese spiralförmig übereinander liegenden Leiterbahnen werden hier als Wicklungslagen bezeichnet. Die erste Wicklungslage begrenzt daher ein Wick- lungsinneres , das hier als Abschnittsinnenraum 11 bezeichnet wird. Die übereinander liegenden Wicklungslagen liegen in einer Schicht übereinander. Mit anderen Worten bilden die Wicklungslagen scheibenförmige Scheibenwicklungen 3a, 3b, 3c...3n als Wicklungsabschnitt aus. Die Wicklungsabschnitte sind in axialer Richtung 4 hintereinander angeordnet. Dabei sind die Scheibenwicklungen 3a, 3b, 3c...3n alle mit einem Abstand D zueinander angeordnet, wobei der Abstand D unterschiedlich sein kann. Der Abstand zwischen den Scheibenwicklungen 3a und 3b ist beispielsweise kleiner als der Abstand zwischen der Scheibenwicklung 3b und 3c. Jede der besagten Scheibenwicklungen 3a, 3b, 3c...3n weist ein inneres Ende 5a, 5b, 5c be¬ ziehungsweise 5n und ein äußeres Ende 6a, 6b, 6c beziehungs¬ weise 6n auf. Ferner ist jede Scheibenwicklung 3a, 3b,
3c...3n von innen nach außen gewickelt, wie dies für jede Scheibenwicklung 3a, 3b, 3c...3n durch einen Pfeil 12 in radialer Richtung angedeutet ist. Die besagte Wicklungsrichtung ist ferner durch einen bogenförmigen Pfeil 7 angedeutet. Es ist erkennbar, dass alle Scheibenwicklungen 3a, 3b, 3c...3n die gleiche Wicklungsrichtung 7 aufweisen. Zur elektrischen Verbindung beispielsweise der Scheibenwicklung 3a mit der Scheibenwicklung 3b ist das äußere Ende 6a der Scheibenwicklung 3a mit dem inneren Ende 5b der Scheibenwicklung 3b ver- bunden. Um Platz für den sich zwischen den Scheibenwicklungen 3a und 3b erstreckenden Leiterabschnitt 2 zu schaffen, müssen diese mit einem Abstand D zueinander angeordnet werden. Dies gilt entsprechend für alle übrigen Scheibenwicklungen 3b, 3c und 3n.
Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wicklungsanordnung 8, die der Wicklungsanordnung 1 gemäß Figur 1 entsprechend eine elektrische Reihenschaltung von Wick¬ lungsabschnitten, hier Scheibenwicklungen 3a, 3b, 3c...3n, ausbildet. Wie in Figur 1 weisen alle Scheibenwicklungen 3a, 3b, 3c...3n die gleiche Wicklungsrichtung 7 auf, sind also von dem inneren Ende 5a, 5b, 5c...5n zu dem jeweiligen äußeren Ende 6a, 6b, 6c...6n jeder Scheibenwicklung 3a, 3b,
3c...3n gewickelt. Wie in Figur 1 ist das äußere Ende 6a, 6b, 6c...6n-l der Scheibenwicklungen 3a, 3b, 3c...3n-l jeweils mit dem inneren Ende einer weiteren in axialer Richtung direkt oder unmittelbar folgenden Scheibenwicklung 3b, 3c, 3d verbunden, mit Ausnahme der letzten Teilwicklung 3n der Reihenschaltung. Diese ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit ihrem äußeren Ende 6n an einem figürlich nicht dargestellten Hochspannungsanschluss des besagten Transformators verbunden. Das innere Ende 5a der ersten Scheibenwicklung 3a ist mit einem weiteren Hochspannungsanschluss des besagten Transformators verbunden.
Wie in Figur 2 schematisch dargestellt ist, ist die Scheibenwicklung 3b bezüglich der Scheibenwicklung 3a in radialer Richtung 9 im Bereich der Verbindung von 6a zu 5b so weit angehoben, dass das ihr inneres Ende 5b auf der gleichen „radi- alen" Höhe wie das äußere Ende 6a der Scheibenwicklung 3a liegt. Der Leiter 2 muss daher im Rahmen der Erfindung lediglich aus der „Schicht" der Scheibenwicklung 3a in axialer Richtung 4 verbogen oder gekröpft werden, um zur Schicht der benachbarten Scheibenwicklung 3b überführt zu werden. Dort bildet dieser die erste Wicklungslage aus. Die weiteren Wick¬ lungslagen können durch einfaches Weiterwickeln in gleicher Richtung aufgewickelt werden. Eine lange Leiterverbindung zwischen den Wicklungsabschnitten 3a, 3b, 3c...3n wie in Figur 1 ist daher im Rahmen der Erfindung vermieden. Gleichzeitig ist im Gegensatz zur so genannten Sturzwicklung die Wicklungsrichtung 7 für alle Scheibenwicklungen 3a, 3b, 3c...3n gleich. Somit können die Scheibenwicklungen 3a, 3b, 3c...3n mit einem geringen Abstand D zueinander angeordnet werden, wobei die Herstellung der Wicklungsanordnung 8 kostengünstig bleibt .
Figur 3 zeigt die Wicklungsanordnung 8 gemäß Figur 2 in einer perspektivischen Ansicht. Es ist erkennbar, dass die Schei¬ benwicklungen 3a, 3b, 3c in axialer Richtung 4 hintereinander mit einem geringen Abstand zueinander angeordnet sind. In der in Figur 3 gezeigten Darstellung ist die Scheibenwicklung 3a dem Betrachter zugewandt. Es ist erkennbar, dass jede Schei- benwicklung 3a, 3b, 3c...3n umfänglich geschlossen ausgebildet und so ein Abschnittsinnenraum 13 begrenzt ist. Der ge¬ samte Stapel der Scheibenwicklungen 3a, 3b, 3c...3n, also die Wicklungsanordnung 8, begrenzt einen inneren Hohlraum, der hier als Innenraum bezeichnet 14 ist. Der Innenraum 14 ent- hält quasi die miteinander fluchtenden Abschnittsinnenräume 13.
Der Innenraum 14 dient zur Aufnahme eines magnetisierbaren Materials, das zum Führen eines Magnetfelds mit geringem mag- netischem Widerstand eingerichtet ist. Die einzelnen Schei¬ benwicklungen 3a, 3b, 3c...3n sind in einer Draufsicht nicht kreisförmig ausgebildet und begrenzen daher einzeln keinen kreisförmigen Abschnittsinnenraum 13. Vielmehr weist jede Scheibenwicklung 3a, 3b, 3c...3n einen exzentrischen Stufen- bereich 10a, 10b, 10c...10η auf, der zu einer gedachten Mittelachse des kreiszylindrischen Innenraums 14 der Wicklungs¬ anordnung 8 einen größeren Abstand aufweist als der verblei¬ bende Abschnitt einer jeden Scheibenwicklung 3a, 3b, 3c...3n, der in einer Draufsicht einer Kreisform folgt. Es ist ferner erkennbar, dass der Stufenbereich 10a nicht fluchtend zum Stufenbereich 10b der Scheibenwicklung 3b angeordnet ist, die der ersten Scheibenwicklung 3a in axialer Richtung unmittel- bar nachfolgt. Vielmehr ist der Stufenbereich 10b umfänglich gegenüber dem Stufenbereich 10a versetzt, so dass die beiden Mittelpunkte der Stufenbereiche 10a und 10b miteinander be¬ züglich der gedachten Mittenachse des Innenraums 14 der Wicklungsanordnung 8 einen Winkel aufspalten. Weiterhin ist er- kennbar, dass der Stufenbereich 10c der übernächsten Scheibenwicklung 3c fluchtend zum Stufenbereich 10a der ersten Scheibenwicklung 3a angeordnet ist. Dies gilt entsprechend für die Stufenbereiche 10b und lOd. Jede Scheibenwicklung 3a, 3b, 3c...3n ist daher mit ihrem Stufenbereich 10a, 10b,
10c...10η fluchtend zur jeweils übernächsten Scheibenwicklung 3a, 3b, 3c...3n angeordnet, wobei die Stufenbereiche 10a, 10b, 10c...10η von Scheibenwicklungen 3a, 3b, 3c...3n, die direkt aufeinander folgen, gegeneinander verdreht sind. Daher sind bei der Wicklungsanordnung 8 insgesamt zwei exzentrische Auswölbungen 15, 16 erkennbar, die von den Stufenbereichen 10a, 10c, 10e...l0n-l beziehungsweise den Stufenbereichen 10b, lOd, 10f...l0n gebildet sind. Nummeriert man die Schei¬ benwicklungen 3a, 3b, 3c...3n mit ganzen Zahlen beginnend mit 1, wird die eine Auswölbung 15 von den Scheibenwicklungen 3a, 3d, 3e...3n-l mit gerader Nummer und andere Auswölbung 16 von den Scheibenwicklungen 3b, 3d, 3f...3n mit ungerader Nummer gebildet .
In Figur 3 ist ferner erkennbar, dass der Leiter 2 in der äu- ßeren Wicklungslage im Stufenbereich 10b in axialer Richtung versetzt aus der Ebene der Scheibenwicklung 10a herausge¬ führt, also gekröpft, ist und so das innere Ende 5b der zwei¬ ten Scheibenwicklung 3b ausbildet. Das innere Ende 5a ist zum Abschluss des mit der im Betrieb auf Hochspannung liegenden Ausleitung eines Transformators vorgesehen. Der Leiter 2 der äußeren Wicklungslage der Scheibenwicklung 3b ist hingegen im Stufenbereich 10c axial in Richtung der Scheibenwicklung 3c gekröpft, so dass dieser dort das innere Ende der Scheiben- wicklung 3c ausbildet. Dies wird jedoch in der Figur 3 durch die Scheibenwicklung 3a verdeckt.
Figur 4 verdeutlicht in einer perspektivischen Darstellung beim Herstellungsprozess wie der Leiter 2 der Scheibenwicklung 3b im Stufenbereich 10b der noch zu wickelnden nachfolgenden Scheibenwicklung 3c gekröpft wird. Ferner ist der Stufenbereich 3a der ersten Scheibenwicklung erkennbar, mit dem diese an der von dem Betrachter abgewandten Seite mit dem Ge- häuse des Transformators verbunden ist.
Figur 5 zeigt in einer Teilansicht ein weiteres Ausführungs¬ beispiel der erfindungsgemäßen Wicklungsanordnung in einer perspektivischen Darstellung. Der zu den Scheibenwicklungen 3a, 3b, 3c...3n gewickelte Bandleiter 2 ist in dem in Vergleich zu Figur 3 gezeigten Bandleiter 2 etwas breiter und dünner ausgebildet, wobei der aus Aluminium bestehende Band¬ leiter 2 von einer isolierenden Folie bedeckt ist. Insbesondere sind die Stufenbereiche 10a, 10b, 10c...10η erkennbar, wobei sich die jeweils übernächsten Scheibenwicklungen 3a,
3c, 3e bzw. 3b, 3d, 3f fluchtend gegenüberliegen. Die Stufenbereiche 10a und 10b benachbarter Scheibenwicklungen 3a und 3b sind gegeneinander verdreht und spannen miteinander bezüglich der Mittenachse des hohlzylindrischen Innenraums 14 der Wicklungsanordnung 8 einen Winkel auf, so dass durch Kröpfen des Bandleiters 2 in axialer Richtung dieser zur Schicht der in axialer Richtung nachfolgenen Scheibenwicklung überführt werden kann. Figur 6 zeigt die Wicklungsanordnung gemäß Figur 5 beim Herstellungsprozess. Hier ist erkennbar wie der Bandleiter 2 beim Herstellen umgebogen wird. Der in den Figuren 5 und 6 verdeutlichte Leiter 2 ist biegsam ausgebildet, dass er im Stufenbereich 10 zweifach gebogen werden kann. An einer ers- ten Biegestelle 17 wird der entgegen der Wicklungsrichtung 7 nach hinten gebogen. An einer zweiten Biegestelle 18 wird der Bandleiter 2 abermals umgebogen, so dass er sich wieder in die gewünschte Wicklungsrichtung 7 erstreckt. Bei diesem zweifachen Umbiegen wird der Leiter 2 in axialer Richtung versetzt, so dass er die erste Wicklungslage der nachfolgen¬ den Scheibenwicklung ausbilden kann. Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Wicklungsanordnung 8. In dieser Ansicht ist besonders gut erkennbar, dass die Scheibenwicklungen fluchtend zueinander angeordnet sind. In der in Figur 7 ist erkennbar, dass die Stufenbereiche 10η und 10n-l der Scheibenwicklungen 3n und 3n-l miteinander zum Mittelpunkt des kreiszylindrischen Innenraums 14 einen Winkel miteinander aufspannen. Der kreiszylindrische Innenraum 14 ist durch eine gestrichel¬ te Kreislinie schematisch angedeutet. Es ist erkennbar, dass der Innenraum 14 nicht vollständig kreiszylinderförmig ausge- staltet ist. Vielmehr wird aufgrund des Winkel zwischen hier 20 Grad ein zusätzlicher Leitungsführungsraum 19 ausgebildet, der zur Aufnahme von Leitern, Kabeln, Anschlüssen und dergleichen dienen kann, wenn im kreiszylindrischen Innenraum sich beispielsweise eine Unterwicklung und ein Schenkel eines Kerns erstreckt.
Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Wicklungsanordnung 8, die sich von dem in Figur 7 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass der Winkel , den die Stufenbereiche 10η und 10n-l bezüglich der Mittenachse des kreiszylindrischen Innenraums 14 mitei¬ nander aufspannen, 180° beträgt. Es ist erkennbar, dass bei dieser Ausgestaltung die innere Kontur der Scheibenwicklungen gemeinsam den kreiszylindrischen Innenraum begrenzen, so dass eine kompaktere Wicklungsanordnung ohne Zusatzraum, wie in Figur 7, zur Kabelführung entsteht.

Claims

Patentansprüche
1. Wicklungsanordnung (8) mit einer Anzahl von in axialer Richtung mit Abstand zueinander angeordneten und unter Aus- bildung einer Reihenschaltung elektrisch miteinander verbundenen Wicklungsabschnitten (3a, 3b, 3c ...3n) , die jeweils einen Leiter (2) aufweisen, der von einem inneren Ende
(5a, 5b, 5c ...5n) zu einem äußeren Ende ( 6a, 6b, 6c ...6n) des jeweiligen Wicklungsabschnittes ( 3a, 3b, 3c ...3n) gewickelt ist und dabei den Wicklungsabschnitt ( 3a, 3b, 3c ...3n) in radialer Richtung vergrößert, wobei wenigstens ein Wicklungsabschnitt (3a, 3b, 3c ...3n) an seinem äußeren Ende ( 6a, 6b, 6c ...6n) mit dem inneren Ende ( 5a, 5b, 5c ...5n) der in axialer Richtung nachfolgenden Wicklungsabschnitts ( 3a, 3b, 3c ...3n) elektrisch verbunden ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
wenigstens ein in axialer Richtung nachfolgende Wicklungsab¬ schnitt ( 3a, 3b, 3c ...3n) einen Stufenbereich
( 10a, 1 Ob, 10c ...1 On) ausbildet, in dem sein inneres Ende
(5a, 5b, 5c ...5n) in radialer Richtung auf der Höhe des äußeren Endes ( 6a, 6b, 6c ...6n) des Wicklungsabschnittes
(3a, 3b, 3c ...3n) angeordnet ist, mit dem dieser elektrisch verbunden ist.
2. Wicklungsanordnung (8) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
mit Ausnahme des ersten Wicklungsabschnittes (3a) der Reihen¬ schaltung jeder Wicklungsabschnitt ( 3a, 3b, 3c ...3n) einen Stufenbereich ( 10a, 1 Ob, 10c ...1 On) ausbildet.
3. Wicklungsanordnung (8) nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
jeder Wicklungsabschnitt eine scheibenförmig ausgestaltete Scheibenwicklung ( 3a, 3b, 3c ...3n) ist.
4. Wicklungsanordnung (8) nach Anspruch 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass jede Scheibenwicklung (3a, 3b, 3c ...3n) umfänglich geschlossen ausgebildet ist und einen Abschnittsinnenraum (13) begrenzt.
5. Wicklungsanordnung (8) nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
jede Scheibenwicklung ( 3a, 3b, 3c ...3n) außerhalb des Stufenbereichs (10a...10η) einen kreisringförmigen Ringabschnitt aus¬ bildet .
6. Wicklungsanordnung (8) nach Anspruch 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die in axialer Richtung gestapelten Scheibenwicklungen
(3a, 3b, 3c ...3n) einen kreiszylindrischen Innenraum (14) begrenzen, der eine Mittenachse aufweist, wobei die erste Wick- lungslage jeder Scheibenwicklungen ( 3a, 3b, 3c ...3n) im Stufenbereich ( 10a, 1 Ob, 10c ...1 On) einen größeren Abstand zur Mittenachse aufweist als im Ringabschnitt.
7. Wicklungsanordnung (8) nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Mitte des Stufenbereichs ( 10a, 1 Ob, 10c ...1 On) jeder Schei¬ benwicklung ( 3a, 3b, 3c ...3n) und die Mitte des Stufenbereichs ( 10a, 1 Ob, 10c ...1 On) der direkt benachbarten Scheibenwicklung (3a, 3b, 3c ...3n) bezüglich der Mittenachse einen Winkel α miteinander aufspannen.
8. Wicklungsanordnung (8) nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
jede Scheibenwicklung ( 3a, 3b, 3c ...3n) fluchtend zur jeweils übernächsten Scheibenwicklung ( 3a, 3b, 3c ...3n) angeordnet ist.
9. Wicklungsanordnung (8) nach Anspruch 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Winkel α zwischen 10 Grad und 30 Grad liegt oder 180 Grad beträgt.
10. Wicklungsanordnung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Leiter ein bandförmig ausgebildeter Bandleiter (2) ist.
11. Wicklungsanordnung (8) nach Anspruch 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
der Bandleiter (2) in jedem Stufenbereich ( 10a, 1 Ob, 10c ...1 On) doppelt umgebogen ist.
12. Transformator mit einer Wicklungsanordnung (8) gemäß ei- nem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Spule mit einer Wicklungsanordnung (8) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
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