DE3533323A1 - Drosselspule mit mindestens einem im querschnitt kreisringfoermigen eisenkern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Drosselspulen mit mindestens einem im Querschnitt kreisringförmigen Eisenkern aus in Achsrichtung mit unmagnetischen Zwischenräumen über­ einander gestapelten von Lamellen aus Transformatorblech gebildeten Eisenscheiben, wobei die Lamellen in achs­ parallelen Ebenen radial zu Segmenten des kreisring­ förmigen Querschnitts geschichtet sind, indem in jedem Segment ein erstes Paket aus einigen gleich langen Lamel­ len und ein weiteres Paket aus von Lamelle zu Lamelle kürzer ausgeführten Lamellen vorgesehen ist (E-B1- 00 39 901).

Die Eisenkerne derartiger Drosselspulen sollen einer­ seits rationell und wirtschaftlich herstellbar sein und andererseits im Betrieb möglichst geringe Verluste verur­ sachen.

Eine nicht unbedeutende Maßnahme zur Kleinhaltung der Eisenverluste besteht in der radialen Anordnung der Blechlamellen in den den Eisenkern bildenden Eisen­ scheiben, wie sie in der E-B 1-00 39 901 beschrieben sind. Diese Eisenscheiben sind aus um eine zentrale Öffnung angeordneten Segmenten aus Lamellen aufgebaut, wobei jedes Segment aus einem ersten Paket von Blechen iden­ tischer Länge und einem zweiten Paket von Blechen, deren Länge regelmäßig von Blech zu Blech kürzer wird, aufgebaut ist. Dabei liegt die Walzrichtung der einzel­ nen Bleche senkrecht zur Achse der Spule, so daß die magnetische Vorzugsrichtung ebenfalls senkrecht zum Magnetfluß liegt und die Ummagnetisierungsverluste nicht den kleinstmöglichen Wert erreichen. Dies wird offen­ sichtlich in Kauf genommen, weil eine Herstellung von Eisenscheiben aus Blechen, deren Walzrichtung parallel zur Achse der Spule liegt, sehr viel höhere Kosten ver­ ursachen würde.

Die deutsche Patentanmeldung P 34 13 359.3 zeigt in Fig. 1 und 2 eine dreischenklige Drosselspule mit soge­ nannter Zentralverspannung, bei der die in Achsrichtung der Wicklungen auftretenden Kräfte durch die Eisenkern­ schenkel zentral durchsetzende Zugstangen aufgenommen werden. Die zu diesem Zweck mit einer verhältnismäßig großen zentralen Öffnung versehenen, die Eisenkernschen­ kel bildenden Eisenscheiben sind hierbei in nicht näher dargestellter Art und Weise aus radial angeordneten Lamel­ len aufgebaut.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für eine Drosselspule der eingangs genannten Art Eisenscheiben aus radial angeordneten Lamellen zu schaffen, die einer­ seits wirtschaftlich herstellbar sind und die anderer­ seits eine Minimierung der im Betrieb auftretenden Um­ magnetisierungsverluste gewährleisten.

Diese Aufgabe wird mit aus Segmenten zusammengesetzten Eisenscheiben gelöst, in denen in jedem Segment neben einem Paket aus gleich langen Lamellen ein weiteres Paket aus von Lamelle zu Lamelle kürzer ausgeführten Lamellen vorgesehen ist, indem sich die Lamellen des weiteren Paketes beginnend mit der längsten und der kürzesten paarweise jeweils zur Länge der Lamellen in dem ersten Paket ergänzen, wobei lediglich jede zweite Lamelle aus dem weiteren Paket an der äußersten Lamelle aus dem ersten Paket des benachbarten Segmentes an­ liegt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Walzrichtung des die Lamellen bilden­ den Transformatorbleches parallel zur Achsrichtung der Eisenkerne ist.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung bestehen darin, daß jede Eisenscheibe für sich mit Gießharz imprägniert ist, so daß insbesondere die von den Lamellen eingeschlos­ senen Zwickel mit Gießharz gefüllt sind, und daß jede Eisenscheibe auf wenigstens einer Stirnseite durch span­ abhebende Bearbeitung geglättet ist.

Besonders günstige Ausführungen der Erfindung werden erreicht, wenn das Verhätnis des Innendurchmessers der Eisenscheibe zu ihrem Außendurchmesser zwischen 0,1 und 0,4 liegt, wenn je Segment zwischen 10 und 40 Lamellen vorgesehen sind, und wenn bei einer Dicke der Lamellen von 0,3 mm die Anzahl der untereinander gleich langen Lamellen in dem ersten Paket jedes Segments 7 beträgt.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Eisenscheiben zur Bildung von Eisenkernen in Drosselspulen ist sehr vor­ teilhaft, weil zu ihrer Herstellung je Kern nur eine einzige Blechbandbreite entsprechend der Länge der un­ tereinander gleich langen Lamellen in dem ersten Paket jedes Segments erforderlich ist. Dabei wird das Ausgangs­ material, abgesehen von Ausklinkungen für möglicher­ weise vorgesehene schwalbenschwanz- oder T-förmige Aus­ sparungen ohne jeden Abfall zum Aufbau des Kerns einge­ setzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 und 2 einen vertikalen Längsschnitt und einen horizontalen Querschnitt durch eine drei­ schenklige Drosselspule und

Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Draufsicht auf eine Ei­ senscheibe eines Eisenkernes, der hinsichtlich der Durchmesser in natürlicher Größe hinsicht­ lich der Blechdicke in stark vergrößertem Maß­ stab dargestellt ist.

Bei der Anordnung gemäß den Fig. 1 und 2 umfassen Wicklungen 11 einer dreiphasigen Drosselspule jeweils einen Kernschenkel aus in Achsrichtung übereinander ge­ stapelten Eisenscheiben 12. Zwischen jeweils aufeinan­ der folgenden Eisenscheiben 12 ist je eine Zwischenlage 15 aus unmagnetischem Werkstoff mit sehr hohem Elasti­ zitätsmodul angeordnet, so daß jeder Kernschenkel für sich eine feste starre Säule darstellt. Die einzelnen 15 eine achsparallele zentrale Öffnung auf.

Unter Zwischenschaltung von weiteren Zwischenlagen 15 liegen auf den Stirnflächen der von den Eisenscheiben 12 gebildeten Kernschenkel Joche 13 auf, die vorzugs­ weise als gerade Balken gestaltet sind, und aus Trans­ formatorblechlamellen zusammengesetzt sind. Über den in den Eisenscheiben 12 und den Zwischenlagen 15 der einzelnen Kernschenkel vorgesehenen Durchbrüchen sind in den beiden Jochen 13 ebenfalls Durchbrüche vorge­ sehen, die mit den erstgenannten deckungsgleich sind. Die in sich etwas elastischen Wicklungen 11 stützen sich in axialer Richtung über Druckringe 16 aus Isolierwerk­ stoff ebenfalls an den Jochen 13 ab.

Die Durchbrüche in den Jochen 13, den Eisenscheiben 12 und den Zwischenlagen 15 werden je Kernschenkel von einem metallischen Zugelement 14 in Längsrichtung durch­ setzt. Die Enden der Zugelemente 14 tragen Muttern 18, die nach ihrem Anziehen über Preßbügel 17, die den Ei­ senkreis der Drossel bildenden Eisenkernscheiben 12 und die Joche 13 fest aufeinander pressen, und gleichzei­ tig die Wicklungen 11 zwischen den Druckringen 16 kurz­ schlußsicher festhalten. Die Zwischenlagen 15 dienen in dieser Anordnung im wesentlichen zur Einstellung des magnetischen Widerstandes des Eisenkreises. Die unter dem unteren Joch angeordneten Preßbügel 17 haben an ihren Enden als Füße 19 für den Drosselaktivteil dienen­ de Abwinklungen.

Jede der einzelnen Eisenscheiben 12 ist beim darge­ stellten Ausführungsbeispiel aus Segmenten von jeweils elf Lamellen 1 bis 9 zusammengesetzt. Jedes der Segmente besteht dabei aus einem ersten Paket von drei gleich langen Lamellen 1 und aus einem weiteren Paket von Lamelle zu Lamelle kürzer ausgeführten Lamellen 2 bis 9. Dabei sind wie bereits erwähnt, zur besseren Erkennbar­ keit der Erfindung die einzelnen Lamellen 1 bis 9 zwar in ihrer Länge in natürlicher Größe in ihrer Dicke je­ doch stark vergrößert dargestellt. In tatsächlich aus­ geführten Eisenscheiben 12 ist zur Herstellung der Lamel­ len übliches Transformatorblech in einer Stärke von höchstens 0,35 mm eingesetzt.

Durch entsprechende Festlegung der Anzahl der jeweils in dem ersten und in dem zweiten Paket vorgesehenen Lamellen 1 bis 9 läßt sich praktisch für jeden beliebi­ gen kreisringförmigen Querschnitt von Eisenscheiben 12 eine Segmentgröße herstellen, die einen Aufbau von spiel­ frei zu Kreisringen geschlossenen Querschnitten aus einer ganzen Anzahl von Segmenten ermöglicht.

Zur Erleichterung der Montage der einzelnen Lamellen 1 bis 9 sowohl zu Segmenten als auch zu Eisenscheiben 12 ist es zweckmäßig, in jeder der Lamellen 1 bis 9 in dem dem Außendurchmesser der Eisenscheiben 12 zugekehr­ ten Ende eine schwalbenschwanz- oder T-förmige Aus­ sparung vorzusehen, mit der die Lamellen auf eine nicht dargestellte Führungsschiene auffädelbar sind. Diese Aussparung dient nach dem Zusammensetzen einer Eisen­ scheibe 12 aus Lamellen 1 bis 9 zur Aufnahme einer Ban­ dage 20, die die Eisenscheibe 12 in Umfangsrichtung voll­ ständig umfaßt und die Segmente aus den Lamellen 1 bis 9 fixiert.

Bei der Bestimmung der Anzahl der Lamellen für das je­ weils erste und das weitere Paket in jedem der Segmente ist zunächst lediglich darauf zu achten, daß die Anzahl der Lamellen 2 bis 9 in jedem der weiteren Pakete ge­ radzahlig ist, damit sich je zwei dieser Lamellen in ihrer Länge zu einem Maß ergänzen, das der Länge der Lamellen 1 entspricht. Dabei wird zweckmäßigerweise so vorgegangen, daß zunächst die Länge der fertigungs­ technisch kürzestmöglichen Lamelle 9 bestimmt wird, die zusammen mit der längsten der gekürzten Lamellen, der Lamelle 2, gerade so lang ist wie eine Lamelle 1. Da erfindungsgemäß nur jede zweite der Lamellen 2 bis 9 an der ersten Lamelle 1 des folgenden Segments anliegen soll, wird nunmehr aus den geometrischen Verhältnissen die Länge der Lamelle 3 bestimmt, die wiederum mit der Lamelle 8 zusammen so lang ist, wie eine Lamelle 1. Es folgt die Bestimmung der Länge der Lamelle 7, die zusammen mit der Lamelle 4 die Länge einer Lamelle 1 aufweist. Schließlich wird noch die Länge der Lamelle 5 bestimmt, die zusammen mit der Lamelle 6 wiederum die Länge einer Lamelle 1 hat. Aufgrund der erfindungsge­ mäßen Bestimmung der Lamellenlängen liegen lediglich die Lamellen 3, 5, 7 und 9 an der ersten Lamelle 1 des folgenden Segments an. Dagegen ragen die Lamellen 2, 4, 6 und 8 je nach Einzelfall mehr oder weniger weit in die von den übrigen Lamellen gebildeten Zwickel.

Zur besseren Handhabung der Eisenscheiben 12 ist es zweckmäßig, diese im Anschluß an das Aufbringen der Ban­ dage 20 mit Gießharz zu imprägnieren, das dabei die einzelnen Lamellen 1 bis 9 miteinander verklebt sowie die an den Stoßstellen der einzelnen Segmente gebilde­ ten kleinen Zwickel ausfüllt.

Beim Schneiden oder Schichten der einzelnen Lamellen 1 bis 9 möglicherweise in die Eisenscheiben 12 einge­ brachte Abweichungen von der Planparallelität werden nach dem Aufbringen der Bandage 20 und gegebenenfalls nach der Imprägniergung der Eisenscheiben 12 mit Gieß­ harz durch spanabhebende Bearbeitung einer oder beider Stirnflächen der Eisenscheiben 12 beseitigt.

Claims (8)

1. Drosselspule mit mindestens einem im Querschnitt kreisringförmigen Eisenkern aus in Achsrichtung mit un­ magnetischen Zwischenräumen (15) übereinander gestapel­ ten, von Lamellen (1 bis 9) aus Transformstorblech ge­ bildeten Eisenscheiben (12), wobei die Lamellen (1 bis 9) in achsparallelen Ebenen radial zu Segmenten des kreis­ ringförmigen Querschnitts geschichtet sind, indem in jedem Segment ein erstes Paket aus einigen gleich langen Lamellen (1) und ein weiteres Paket aus von Lamelle (2) zu Lamelle (9) kürzer ausgeführten Lamellen (2 bis 9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl der Lamellen (2 bis 9) in dem weite­ ren Paket geradzahlig ist,
daß sich die Lamellen (2 bis 9) dieses weiteren Pa­ ketes beginnend mit der längsten (2) und der kürzesten (9) paarweise jeweils zur Länge der Lamelle (1)
in dem ersten Paket ergänzen und
daß lediglich jede zweite Lamelle (3, 5, 7, 9) aus dem weiteren Paket an der äußersten Lamelle (1) aus dem ersten Paket des benachbarten Segmentes anliegt.

2. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Walzrichtung des die Lamellen (1 bis 9) bildenden Transformatorbleches parallel zur Achsrichtung der Eisenkerne ist.

3. Drosselspule nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der kürzesten Lamelle (9) die fertigungstechnisch kleinst­ mögliche Länge für eine Lamelle darstellt.

4. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Eisenscheibe (12) für sich mit Gießharz imprägniert ist, so daß insbesondere die von den Lamellen (1 bis 9) eingeschlossenen Zwickel mit Gießharz gefüllt sind.

5. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Eisenscheibe (12) auf wenigstens einer Stirnseite durch spanabhebende Bearbeitung geglättet ist.

6. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Innendurchmessers der Eisenscheibe (12) zu ihrem Außendurchmesser zwischen 0,1 und 0,4 liegt.

7. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß je Segment zwischen zehn und vierzig Lamellen (1 bis 9) vorgesehen sind.

8. Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Dicke der Lamellen (1 bis 9) von 0,3 mm die An­ zahl der untereinander gleich langen Lamellen (1) in dem ersten Paket jedes Segments sieben beträgt.