CN101116158A - 绝缘件和环形芯扼流圈 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于装入环形芯(2)的芯孔中的绝缘件。该绝缘件包含分离装置(1)用于形成分开的绕组腔和用于连接距离保持器(102,102’),其中所述分离装置(1)具有至少一个连筋(11),在所述连筋的端上设置有第一距离保持器(102),其中所述连筋的宽度W小于所述距离保持器(102)的宽度b。
Description
本发明涉及一种用于使具有多个绕组的环形芯扼流圈电位分离(Potentialtrennung)的绝缘件。此外,本发明还涉及一种具有绝缘件的环形芯扼流圈。
例如在出版物DE 10308010A1中公开了一种用于环形芯扼流圈的、可***环形芯孔的绝缘件。
本发明的任务是说明一种用于环形芯扼流圈的绝缘件,该绝缘件也可使用在小的环形芯中。
该任务通过一种根据权利要求1所述的绝缘件来解决。在其它权利要求中说明了绝缘件的有利扩展方案以及环形芯扼流圈。
说明了一种用于装进环形芯的芯孔中的绝缘件,该绝缘件具有分离装置,用于形成分开的绕组腔和用于连接距离保持器。分离装置包括至少一个在径向方向上走向的、在其第一端上与第一距离保持器相连的连筋(Trennsteg),该连筋的宽度W小于距离保持器的宽度b。
优选地,在装入的状态中,距离保持器的宽度b比连筋的宽度W大。
根据绝缘件的一种优选的变形方案,宽度W理解为连筋的厚度或其横截面宽度。在此,连筋优选为实心的并且没有空腔。
优选地,距离保持器中的至少一个是可弹性形变的部分。在形变状态中,可弹性形变的部分横向于径向方向和绝缘件的纵向方向具有比连筋的宽度W更大的宽度。可弹性形变的部分优选受在径向方向上作用的力的影响而形变,其中其横向于径向方向测量到的宽度优选变大。由于可形变的部分在力的作用的情况下通常支撑在支撑物(例如环形芯的内壁)上,所以在横向于径向方向的宽度方面,可以实现可形变的部分的形状稳定性,使得其横向于径向方向可以用作距离保持器,例如用于空间上分离环形芯扼流圈的两个绕组。可形变部分的宽度确定包括绝缘件的环形芯扼流圈的绝缘距离。可形变部分的宽度例如为至少2×W。
在一种优选变形方案中,说明了一种具有径向走向的宽度为W的连筋的绝缘件,连筋在其第一端上具有可弹性形变的扩张件。该扩张件在张开的状态中具有扩张宽度b(即扩张端点之间的从内边测定的距离),该扩张宽度至少为宽度W的两倍。在一种优选的变形方案中为b≥3W。
连筋的宽度W优选这样地选择,使得连筋虽然相对窄,但是仍然硬。
扩张件的组件的壁厚w优选相应地这样选择,使得这些组件至少部分可形变,例如可弯曲,并且因此可扩张。
在张开状态中,在径向方向上测量到的扩张件的长度h优选小于其扩张宽度b,在一种变形方案中为h<0.4b。
在张开状态中,扩张件的径向长度h优选小于径向连筋的径向方向上测量到的长度a,在一种变形方案中为h<0.5a,在一种优选的变形方案中为h<0.4a.
在张开状态中,扩张件的径向长度h优选小于绝缘件的(通过芯孔的直径限定的)横截面大小d,在一种变形方案中为h<0.2d。
在装入环形芯中的情况下,扩张件在扩张端点上被朝环形芯的内壁挤压。在此,防止彼此要分离的绕组的相互滑动超过扩张端点,并且因此在扩张端点之间、即基本上横向于环形芯的径向方向,或者也在环形芯的圆周方向上,保证预先给定的绝缘距离。因此,扩张件用作彼此要分离的绕组之间的距离保持器。绝缘距离通过扩张端点之间的内距离L确定,并且基本上等于该距离。
由于用于保护绝缘距离的距离元件以节约位置的方式构造在筋的端上,所以连筋可以构造得特别窄。因此,尽管保持大的绝缘距离,但是还可以保证比较大的、彼此分离的绕组腔。
由于绝缘件通过扩张件在径向方向上是有弹性的,所以在装入环形芯时,简单的安装是可能的。虽然环形芯在其内直径方面会具有彼此比较大的偏差,但是利用所说明的绝缘件可以补偿这些公差。
连筋在横截面中优选为Y形,即为了形成横截面V形的扩张件,在其第一端上分叉成两个弹性元件。在这样的情况下,扩张件具有两个(在横截面中偏离径向方向走向的)可弹性形变的、优选片状的弹性元件(弯曲弹簧)。横向于连筋主平面测量到的弹性元件的横截面长度L比连筋的宽度W大,例如L>1.5W,优选L>2W。
扩张角β例如可以在90°到180°之间,优选在120°到170°之间。利用≥150°的大扩张角,可以成功实现特别大的扩张宽度,并且因此实现特别大的绝缘距离以及尽可能大的绕组腔。
弹性元件的横截面长度L优选比扩张件的径向长度h大,例如L>2h。在一种变形方案中,弹性元件的横截面长度L可以大于0.5a,其中a为连筋的径向长度。
连筋的宽度W根据连筋材料的弹性特性和芯孔的直径这样地选择,使得连筋虽然薄,但是在***芯孔中时保持形状稳定。连筋的宽度W优选为1.5到5mm之间,例如在芯孔直径在15mm以内的情况下为1到1.5mm、在芯孔直径在15到25mm之间的情况下为1.5到2mm,在芯孔直径在20到50mm之间的情况下为1.5到2.5mm,以及在芯孔直径在50到100mm之间的情况下为2.5到5mm。弹性元件的壁厚w(不考虑其具有被倒角的边的区域)优选为连筋宽度W的至少50%。
相应弹性元件的横截面长度L优选为至少3.5mm。在一种变形方案中,弹性元件的横截面长度L可以为至少4.5mm。
在一种变形方案中,扩张件的扩张宽度b大于8mm,而在一种优选变形方案中大于9mm。
有利地,在连筋的第二端上可以设置有用作支座的装置。在一种变形方案中,该支座可以通过另一扩张件构成,该扩张件也用作距离保持器,用于保证预先给定的绝缘距离,并且优选如第一扩张件那样地构造。这样的绝缘件适于具有两个绕组的环形芯扼流圈。
在另一变形方案中,支座可以通过例如形状稳定的部分形成,形状稳定的部分为连筋的扩宽部分,并且用作距离保持器,用于保证预先给定的绝缘距离。这样的绝缘件尤其是可以***具有两个绕组的环形芯扼流圈中。
在一种变形方案中,扩宽部分的主平面可以彼此成60°到120°之间的角度(例如80°)走向。连筋的扩宽部分在横截面上可以具有扇形的基本形状。连筋的扩宽部分的背离连筋的边在横截面中可以具有圆弧的形状,圆弧的长度例如至少为10mm。此外,扩宽部分可以具有被倒角的边和/或具有至少一个凹处用于容纳保持元件。
在另一变形方案中,支座可以通过这样的方式形成,即连筋在其背离扩张件的、形成星形点的端上星形地与其它优选同样构造的连筋相连。其它连筋在其背离星形点的端上优选也分别具有扩张件。数量n≥2的连筋用于将芯孔绝缘地分割成n个绕组腔。合乎目的的是,绝缘件的所有扩张件相似地构造。在绝缘件的一种实施形式中,筋基本上彼此错位360°/n的角。通过这样的方式简单且有利地将芯孔分割成相同大小的绕组腔。
因此,绝缘件在一种有利的变形方案中可以具有多个径向走向的连筋,这些连筋具有两个偏离径向方向走向的、可弹性形变的弹性元件。合乎目的的是,与同样的连筋相连的弹性元件彼此对称地构造。有利的是类似地构造具有弹性元件的不同的连筋。
绝缘件优选一体式地构造。绝缘件优选为压铸件,该压铸件在一种变形方案中包含热塑性塑料,例如聚碳酸酯。聚碳酸酯具有这样的优点,即一方面它很好地电绝缘,而另一方面具有很好的耐火特性,即根据标准UL 94V-0的可燃性很低。例如材料Lexan或者Macrolon都可以考虑作为聚碳酸酯。也可以考虑其它电绝缘的材料,这些材料在为连筋预先给定的厚度的情况下形状稳定,并且在更小的、为弹性元件预先给定的厚度的情况下可形变。
绝缘件的特色在于高机械稳定性,这允许已在绕制环形芯之前将绝缘件作为一体式元件***环形芯的芯孔中。环形芯的每个在两个连筋之间的部分绕制有绕组。由此,提供了具有电位分离的环形芯扼流圈。
由于弹性元件与坚硬的连筋共同起作用,所以绝缘件可以在机械上很牢固地固定在环形芯的芯孔中,这具有这样的优点,即不会在绕制期间挤开绝缘件1的筋。
利用所说明的绝缘件,成功地实现大的绝缘距离,即两个要分离的绕组之间的电气间隙和爬电距离,而不限制由芯孔限定的绕组腔。
在绝缘件的一种有利实施形式中,绝缘件具有n次对称轴(n-zaehlige Symmetrieachse)。对此可理解为绝缘件在绕对称轴转动360°/n角时就变换成其本身。这样的对称具有这样的优点,即可以显著简化制造,因为只要考虑尽可能小的形状多样性。
以下,参照实施例和所属附图更为详细地阐述本发明。这些附图按照示意性且非符合比例的图示出本发明的各种实施例。相同或者作用相同的部分标有相同的参考标记。其中示意性示出:
图1示意性示出用于分离两个绕组的绝缘件的俯视图;
图2A示意性示出根据图1的绝缘件在投影平面BB’上的投影;
图2B示意性示出根据图1的绝缘件的主平面的俯视图;
图2C以通过横截面AA’的横截面示意性示出弹性元件;
图2D示意性示出从下面看根据图1的绝缘件的视图;
图2E示意性示出从上面看根据图1的绝缘件的视图;
图3示意性示出用于分离两个绕组的另一绝缘件的俯视图;
图4示意性示出用于分离三个绕组的绝缘件的俯视图;
图5示意性示出用于分离四个绕组的绝缘件的俯视图;
图6以透视视图示意性示出根据图1的绝缘件;
图7示意性示出具有根据图1的绝缘件的环形芯扼流圈的透视视图。
图8示意性示出根据图7的环形芯扼流圈的横截面。
在图1、2A至2E和6中给出了根据第一实施的绝缘件的各种视图。
图1示出了绝缘件的端面的俯视图,即绝缘件的、横向于其连筋11的主平面走向的侧的俯视图。
径向走向的连筋11在其上端(第一端)被分叉,用于形成在该例子中片状的弹性元件111、112。成对设置在连筋的外端上的弹性元件111、112分别偏离径向方向走向。
弹性元件111、112一起形成第一扩张件102,该扩张件适合作为距离保持器用于保持绝缘距离。弹性元件111、112在基本状态(即在***环形芯的芯孔中之前)彼此形成例如120°到170°的角,并且在***芯孔中的情况下(图7)进一步张开,其中它压向环形芯2的内壁。
通过在径向方向上施加压力,绝缘件的弹性元件可以形变。弹性元件111、112特色在于其可弯曲性,这意味着,通过比弹性元件硬的筋11的挤压,可使弹性元件在径向方向上朝侧面弯曲,由此可使绝缘件匹配不同的芯孔直径。
连筋11在其下端(第二端)具有扩宽部分10,该扩宽部分在横向于连筋的主平面的横截面中具有扇形的基本形状。扩宽部分10形成第二距离保持器,用于保持绝缘距离。
扩宽部分10具有两个凹处100,这些凹处分别适于容纳保持元件5(图7)。
连筋11的主平面110平行于图2B、2D和2E中所示的纵轴C,该纵轴沿着图7中所示的芯孔2的轴向方向指向,绝缘件***该环形芯中。
绝缘件具有这样的优点,即由于优选通过径向力可形变的扩张件,绝缘件能匹配环形芯的不同芯孔直径。此外,绝缘件还具有这样的优点,即由于它的简单结构,从而能够简单且低成本地例如借助压力铸造来制造绝缘件。
在图2A中由平面BB’的透视图示出了根据图1的绝缘件的视图,而在图2B中示出绝缘件的侧视图。
在图2C中以通过平面AA’的示意性横截面示出弹性元件111。
弹性元件111具有被倒角的边91、92(图2C和2E)。弹性元件111的最大壁厚度w为连筋宽度W的至少一半。这同样适于第二弹性元件112。
扩宽部分10可以具有被倒角的边93、94(图2B和2D)。基本上,所有边和/或过渡处(例如连筋11和部分10的过渡处或者连筋11和弹性元件111或112的过渡处)都是倒圆的。设置在绝缘件上的倾斜部91至94使得将绝缘件引入环形芯的芯孔变得容易。
一方面通过弹性元件111、112而另一方面通过扩宽部分10,在绝缘件的两端上能够使环形扼流圈的绕组31、32彼此间隔,并且因此能够保持绕组之间的所需最小距离(绝缘距离)。绝缘距离例如可以为9.6mm(电气间隙),这相应于沿着环形芯内壁测量到的12.7mm的爬电距离。
在图3至5中示出了用于在n个绕组之间电位分离的、具有n个连筋的绝缘件的其它可能的实施形式。在这里所示的实施形式中,绝缘件具有n次对称轴。对称轴横向于附图平面走向。
连筋11和12(以及图4、5中的连筋13和图5中的连筋14)在径向方向上从所设想的绝缘件中心延伸出。图中未示出的n次对称轴穿过所设想的绝缘件中心。
在图3中示出用于分离两个绕组的绝缘件(n=2)。连筋11在其两个端上分别具有扩张件102和102’。两个扩张件构造相同。扩张件102包括两个弹性元件111、112,而扩张件102’包括两个弹性元件111’、112’。
弹性元件111具有长度L11=L而弹性元件优选具有相同的弹性长度L12。扩张宽度b在相同长度的弹性元件的情况下为2L×sin(β/2),其中L为弹性元件的横截面长度而β为扩张角。扩张件的径向长度h为大约h=w+L×cos(β/2),其中w是弹性元件的壁厚。
连筋11、12、13、14在n>2的情况下星形地彼此相连(参看图4和5)。
在图1、3和6中,绝缘件的分离装置1通过连筋11构造。在图4中,分离装置包括三个在所设想的中心上星形彼此相连的连筋11、12、13,而在图5中包括四个彼此相连的连筋11、12、13、14。
在图4中,示出了用于分离三个绕组的绝缘件(n=3)。两个连筋11和12、12和13以及13和11之间的角在此为360°/n=120°。
连筋12在其指向外的端上分叉为弹性元件121、122,而连筋13分叉为弹性元件131、132。所有连筋在此具有相同的长度a。
通过弹性元件111、112构成的扩张件的径向长度h显著小于筋长a,因为扩张角β选得大。由于这样的原因,扩张宽度b(参看图3)也特别大。
在图5中示出了用于分离四个绕组的绝缘件(n=4)。两个连筋11和12、12和13、13和14以及14和11之间的角在此为360°/n=90°。
具有n个连筋的非对称绝缘件也是可能的。也设置有具有n>4个连筋的绝缘件,用于形成n个相互分离的绕组腔。
在图7中示出了具有根据图1的实施形式的绝缘件的示例性环形芯扼流圈。环形芯扼流圈包括具有芯孔和两个绕组31、32的环形芯2。芯孔通过绝缘件11、111、112、10分成两个彼此分离的绕组腔,用于容纳绕组31或32。由于连筋11以例如1.5到3mm比较窄地构造,所以提供比较大的绕组腔以供使用。
环形芯扼流圈固定在安装板4上,在安装板中设置有开口用于容纳绕组端,以便保持环形芯扼流圈的预先给定的线距(Rastermass)。在安装板上优选设置有两个用于垂直固定环形芯扼流圈的保持元件5,其中在图7中只能看到一个保持元件5。保持元件5形状配合地匹配到绝缘件的凹处100中。在图7中所介绍的变形方案中,保持元件5未将扼流圈保持在绝缘件上,而是保持在环形芯上。
径向方向上测量到的连筋11的长度优选为芯孔直径的至少50%。在一种变形方案中,连筋11的长度为芯孔直径的至少70%。
在图8中示出通过剖切面DD’的环形芯扼流圈的横截面。
轴向方向上(纵向方向C,参看图2B、2D、2E)测量到的绝缘件高度优选大于环形芯2的高度,使得绝缘件在该方向上例如两侧突出于环形芯,参看图8。这在绕制芯的部件的情况下有利于将芯和绝缘件的装置固定。此外,突出的绝缘件通过连筋11的突出适于延长所谓的电气间隙和爬电距离,其中甚至在紧密绕制的扼流圈的情况下也可以在扼流圈的中间区域中保证预先给定的电气间隙和爬电距离。
在一种有利的变形方案中,绝缘件的连筋11在轴向方向上两侧分别突出环形芯2或者突出轭流圈(在图8中的上部的或者下部的)边缘至少3mm。在一种优选的变形方案中,相应的突出为至少4.5mm。
实际的电气间隙和爬电距离是由连筋的横截面大小W、(图8中向下朝向的)连筋11的端面与第一绕组31的在末端的朝向连筋的线圈之间的距离11、以及在连筋11的端面与第二绕组32的在末端的朝向连筋的线圈之间的距离12构成的和S=11+W+12组成。实际的电气间隙和爬电距离优选至少与预先给定的电气间隙和爬电距离相等。
由于实际的电气间隙和爬电距离事实上借助突出的绝缘件延长,所以可能的是,一方面保持预先给定的更大的电气间隙和爬电距离,而另一方面利用现有的绕组腔,这尤其是在具有小的内直径的环形芯的情况下是重要的优点。
绕组31、32在图7中横向于连筋走向的径向方向上相互间隔距离d。在一种优选的也在图8中所示的变形方案中,该距离小于实际电气间隙和爬电距离S=11+W+12。因此,借助突出于环形芯的绝缘件的连筋11,在扼流圈的中间区域中也保证足够的电气间隙和爬电距离,其中距离d允许选得小于预先给定的电气间隙和爬电距离。
本发明不限于这些图中所示的元件的数量。扩展件的构造不限于片状弹性元件。更准确地说,所有可能合适的装置可予以考虑,以便在径向方向上达到优选坚硬的筋的弹性。这些筋不仅可实心地实施而且可实施为空心型材。
参考标记表
1 分离装置
10 连筋11的扩宽部
100 凹处
102 第一距离保持器
102’ 第二距离保持器
11,12,13 连筋
110 连筋11的主平面
111,112 连筋11的可形变的弹性元件
121,122 连筋12的可形变的弹性元件
131,132 连筋13的可形变的弹性元件
31,32 绕组
4 安装板
5 保持元件
91,92 弹性元件111的被倒角的边
93,94 部分10的被倒角的边
从’ 横截面平面
BB’ 投影平面
a 连筋的径向长度
b 扩张件102的扩张宽度
d 在彼此对置的绕组之间的径向距离
c 纵轴
h 扩张件的长度
11,12 在末端的绕组与连筋的端面之间的距离
L10 圆弧的割线的长度
L11 弹性元件111的长度
L12 弹性元件112的长度
w 可形变的弹性元件的壁厚
W 连筋11的宽度
Claims (21)
1.一种用于装入环形芯(2)的芯孔中的绝缘件,包含分离装置(1)用于形成分开的绕组腔和用于连接距离保持器(102,102’),其中所述分离装置(1)具有至少一个连筋(11),在所述连筋的端上设置有第一距离保持器(102),其中所述连筋的宽度W小于所述距离保持器(102)的宽度b。
2.根据权利要求1所述的绝缘件,其中所述连筋(11)在其第一端上作为第一距离保持器(102)具有可弹性形变的部分。
3.根据权利要求1或者2所述的绝缘件,其中所述连筋(11)在其第一端上作为可弹性形变的部分具有扩张件(102,111,112),所述扩张件在张开状态中具有扩张宽度b,所述扩张宽度比所述连筋(11)的宽度W大。
4.根据权利要求3所述的绝缘件,其中有b≥2W。
5.根据权利要求3或者4所述的绝缘件,其中所述扩张件的径向长度h在张开状态中小于其扩张宽度b。
6.根据权利要求5所述的绝缘件,其中有h≤0.4b。
7.根据权利要求3至6中的任一项所述的绝缘件,其中所述扩张件的径向长度h在张开状态中比所述连筋的径向长度a小,其中有h≤0.5a。
8.根据权利要求3至7中的任一项所述的绝缘件,其中所述扩张件(102)在第一端上具有两个偏离径向方向走向的、可弹性形变的弹性元件(111,112)。
9.根据权利要求8所述的绝缘件,其中用于形成弹性元件(111,112)的连筋(11)为Y形。
10.根据权利要求2至9中的任一项所述的绝缘件,其中所述连筋(11)在其第二端上作为第二距离保持器具有扩宽部分(10),所述扩宽部分在***芯孔的情况下用作所述第一距离保持器(102)的支座。
11.根据权利要求10所述的绝缘件,其中所述扩宽部分(10)的主平面彼此形成60°到120°之间的角度。
12.根据权利要求2至9中的任一项所述的绝缘件,其中所述连筋(11)在其第二端上具有另一距离保持器(102’)。
13.根据权利要求1至9中的任一项所述的绝缘件,其中所述分离装置(1)包括多于仅仅一个径向走向的连筋(11,12,13),所述连筋分别具有一距离保持器(102,102’),其中不同的连筋(11,12,13)的背离所述距离保持器(102,102’)的端彼此星形相连。
14.根据权利要求13所述的绝缘件,其中所述分离装置(1)具有数量n≥2的连筋(11,12,13,14),其中所述连筋(11,12,13,14)基本上彼此偏移360°/n的角度(α)。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的绝缘件,所述绝缘件一体式地构造。
16.根据权利要求1至15中的任一项所述的绝缘件,所述绝缘件为压铸件。
17.根据权利要求1至16中的任一项所述的绝缘件,所述绝缘件包含热塑性塑料。
18.一种环形芯扼流圈,具有环形芯(2)并且在所述环形芯(2)的芯孔中具有根据权利要求1至17中的任一项所述的绝缘件。
19.根据权利要求18所述的环形芯扼流圈,其中所述环形芯(2)的每个在两个连筋(11,12,13)之间的部分绕制有绕组(31,32)。
20.根据权利要求18或者19所述的环形芯扼流圈,其中所述绝缘件的连筋(11)在轴向方向上两侧突出于所述环形芯(2)。
21.根据权利要求20所述的环形芯扼流圈,其中相应的突出为至少3mm。
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