DE9111720U1 - Drosselspule ohne Kern - Google Patents

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Drosselspule ohne Kern
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselspule ohne Kern, bestehend aus einer mit &eegr; Windungen bestehenden Wicklung und einem Spulenkörper.

Derartige Spulen mit ohmschem und induktivem Widerstand werden in der Elektrotechnik oft verwendet. Der Name rührt von der Eigenschaft solcher Spulen her, Wechselströme zu drosseln (begrenzen), wobei das Maß der Drosselung von der Windungszahl der Drosselspule und der Frequenz des Stromes abhängig ist.

Bei hoher Frequenz ist die Drosselwirkung groß, bei niedriger Frequenz klein, bei Gleichstrom tritt überhaupt keine Drosselwirkung auf. Die Drosselspule kann als Luftspule oder als Spule mit Eisenkern ausgeführt werden. Durch Aufbringen der Wicklung auf Eisen kann die Wirkung der Drosselspule wesentlieh verstärkt werden. In der elektrischen Energietechnik werden Drosselspulen meist ohne Eisenkern vielfach eingesetzt, z.B. zum Begrenzen von Kurzschlußströmen in elektrischen Anlagen, zur Spannungshaltung in Hochspannungsleitungen, als Glättungsdrosseln in Gleichrichteranlagen u.a.. Der ohmsche Widerstand solcher Spulen ist oft vernachlässigbar klein.

Die Anordnung der Windungen auf dem Spulenkörper geben diesen Spulen jeweils ihren Namen. Bei einer Zylinderspule ist die Wicklung einlagig und besteht aus &eegr; dicht nebeneinander angeordneten Windungen. Eine derartige Zylinderspule hat den Nachteil, daß sie ein relativ großes äußeres Streufeld besitzt. Dieses Streufeld führt transient zu einer elektromagnetischen Störstrahlung (EMI) und stationär in absorbierenden Materialien zu einer Wirbel stromaufheizung.

Bei einer kreisförmigen Spulenachse und dicht nebeneinander liegendem Wicklungsanfang und -ende spricht man von Ringspulen,

Ur/Bim / 16.09. 1991

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auch Toroiden genannt. Eine Toroid-Spule mit Eisenkern konstanten Querschnitts hat keinen Entmagnetisierungsfaktor und keine Streuung.

Eine derartige Toroid-Spule wird beispielsweise bei einem Phasenbaustein eines Netzstromrichters und eines Antriebswechselrichters einer Umrichterlokomiti ve mit Drehstromantrieb verwendet (Zeitschrift "ABB Technik", Heft 10, 1990, Seiten 3 bis 10). Dieser Phasenbaustein besteht im wesentlichen aus zwei abschaltbaren Thyristoren (GTO-Thyristor) mit ihren Freilaufdioden, Schutz- und Beschaltungselementen.

Schutz- und Beschaltungselemente eines abschaltbaren Thyristors (GTO-Thyristor), auch bekannt als Dämpfungsschaltkreis (Snupper Circuit), sind aus der Zeitschrift "Hitachi Review", Vol.31, 1982, Nr.4, Seiten 173 bis 178, bekannt.

Der Nachteil einer derartigen Toroid-Spule besteht darin, daß der Fertigungsprozeß sehr aufwendig ist und dies zu hohen Kosten führt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Drosselspule ohne Kern, auch Luftspule genannt, anzugeben, die streufeldarm und einfach zu fertigen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die Wicklung ein flexibles Kabel vorgesehen ist, daß als Spulenkörper wenigstens eine Trägerplatte vorgesehen ist, deren Randbereiche mit Bohrungen und deren Innenbereich mit einem Durchbruch versehen sind, und daß das Kabel pro Windung durch eine Bohrung und dem Durchbruch geführt ist.

Durch die Verwendung von einfachen Standardelementen als Teile der erfindungsgemäßen Drosselspule sind die Grundkosten einer derartigen ausgestalteten Drossel sehr niedrig. Der Fertigungsvorgang besteht nun darin, ein flexibles Kabel vorbestimmter Länge - Länge entspricht &eegr; Windungslängen - solange durch eine Bohrung und den Durchbruch der Trägerplatte zu führen, bis alle Bohrungen das Kabel führen. Dadurch ist der

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Wickelsinn und die räumliche Anordnung festgelegt. Die beiden freien Enden dieses flexiblen Kabels werden noch mit Anschlußklemmen versehen, wodurch eine anschlußfertige Drossel entstanden ist. Dieser einfache Fertigungsprozeß ist nicht sehr aufwendig und kann von jedem Fertigungsmann durchgeführt werden. Außerdem ist diese erfindungsgemäße Drosselspule streufeldarm, da diese Drosselspule eine toroidähnlichen Bauform aufweist.

Somit erhält man eine preiswerte und streufeidarme Drosselspule ohne Kern.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Drosselspule besteht der Spulenkörper aus zwei Trägerplatten, die mittels vorbestimmter Distanzstücke zueinander beabstandet sind. Die beiden Trägerplatten sind identisch ausgeführt. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform kann durch Veränderung der Distanzstücklänge der Wert der Induktivität dieser Drosselspule variiert werden, wodurch auch ein vorhandenes Einbauvolumen für diese Drosselspule optimal ausgenutzt werden kann.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Drosselspule hat der Durchbruch der Trägerplatte einen ovalförmigen Querschnitt. Dabei verlaufen zwei Kanten dieses Durchbruches parallel zu den Schmalseiten der Trägerplatte und zwei Kantenkonkav zu den Stirnseiten der Trägerplatte. Durch diesen ovalförmigen Querschnitt des Durchbruchs der Trägerplatte ähnelt die Bauform der Drosselspule immer mehr einer toroiden Bauform, wodurch sich das Streufeld dieser Drosselspule noch mehr verringert.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Drossel schematisch veranschaulicht sind. 35

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Drosselspule ohne Kern, in Figur 2 ist ein vorteihafter Spulenkörper einer erfindungsgemäßen Drosselspule nach Figur 1 näher dargestellt und die

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Figur 3 zeigt einen weiteren vorteilhaften Spulenkörper der Drosselspule nach Figur 1.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Drosselspule im einzelnen dargestellt. Diese Drosselspule ohne Kern besteht aus einer Wicklung 2 und einem Spulenkörper 4. Die Wicklung 2 besteht aus &eegr; Windungen 6, die aus einem flexiblen Kabel 8 bestehen. Als Spulenkörper 4 ist eine Trägerplatte 10 vorgesehen, die in der Figur 2 näher dargestellt ist. Durch diese Ausgestaltung der Drosselspulelemente erhält man eine Luftspule, deren Bauform sehr der toroiden Bauform ähnelt. Dadurch weist diese Luftspule auch ein geringes Streufeld auf.

In Figur 2 ist ein vorteilhafter Spulenkörper 4 der Drosselspule nach Figur 1 näher dargestellt. Als Spulenkörper 4 ist eine Trägerplatte 10 vorgesehen, die gegenüber der Ausführungsform nach Figur 1 rechteckförmig ist. Die Randbereiche dieser Trägerplatte 10 sind mit Bohrungen 12 versehen, die vorteilhafterweise der Kontur eines Durchbruchs 14 im Innenbereich der Trägerplatte 10 folgen. Der Durchmesser einer jeden Bohrung 12 entspricht derart dem Durchmesser des verwendelten flexiblen Kabels 8, daß das flexible Kabel 8 leicht durch die Bohrung 12 geführt werden kann, jedoch das Spaltmaß gering gehalten wird. Damit die Isolierung des Kabels 8 bei Hindurchführen bzw. bei der mechanischen Fixierung nicht beschädigt wird, sind die Ränder jeder Bohrung 12 angefast.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform des Spulenkörpers 4 hat der Durchbruch 14 im Innenbereich der Trägerplatte 10 einen ovalförmigen Querschnitt. Dabei verlaufen die Kanten des Durchbruchs 14 jeweils parallel zu einer Schmalseite 18 der Trägerplatte 10 und die Kanten 20 des Durchbruchs 14 jeweils bogenförmig zu einer Stirnseite 22 der Trägerplatte Der Abstand zwischen der Kante 20 und der Stirnseite 22 und der Kante 16 und der Schmalseite 18 und damit die Abmessung der Trägerplatte 10 wird bestimmt durch die Biegefähigkeit des verwendeten flexiblen Kabels 8.

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".-·' Durch den ovalförmigen Durchbruch 14 und den zugeordneten Bohrungen 12 erhält man eine Luftspule, deren Bauform weitgehend der toroiden Bauform entspricht. Mit dieser vorteilhaften Ausgestaltung des Spulenkörpers 4 verringert sich das Streufeld noch weiter.

Die Figur 3 zeigt einen weiteren vorteilhaften Spulenkörper einer Drosselspule nach Figur 1. Dieser Spulenkörper 4 besteht aus zwei identischen Trägerplatten 10 gemäß Figur 2, die mittels mehrerer Distanzstücke 24 zueinander auf Abstand gehalten werden. Durch Variation der Distanzstücklänge kann der Wert der Induktivität dieser Drosselspule verändert werden. Bei der Verwendung dieses vorteilhaften Spulenkörpers 4 werden die

Windungen 6 der Wicklung 2 ovalförmig. 15

Claims (4)

91 G 3 h 8 3 OE Schutzansprüche

1. Drosselspule ohne Kern, bestehend aus einer mit &eegr; Windungen (6) bestehenen Wicklung (2) und einem Spulenkörper (4), dadurch gekennzeichnet, daß für die Wicklung (2) ein flexibles Kabel (8) vorgesehen ist, daß als Spulenkörper (4) wenigstens eine Trägerplatte (10) vorgesehen ist, deren Randbereiche mit Bohrungen (12) und deren Innenbereich mit einem Durchbruch (14) versehen sind, und daß das Kabel (8) pro Windung (6) durch eine Bohrung (12) und den Durchbruch (14) geführt ist.

2. Drosselspule nach Anspruch 1 mit zwei Trägerplatten (10), dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Trägerplatten (10) mittels vorbestimmter Distanzstücke (24) zueinander beabstandet sind.

3. Drosselspule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (14) einen ovalförmigen Querschnitt hat.

4. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Material der Trägerplatte (10) Isoliermaterial vorgesehen ist.