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Die Erfindung bezieht sich auf einen Wicklungskörper für Ringspulen, insbesondere für Rogowskispulen, umfassend mehrere Teile, die im Betriebszustand in Gestalt eines geschlossenen Ringes angeordnet sind.
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Die
FR 2 507 811 A1 beschreibt einen Wicklungskörper für Ringspulen, umfassend mehrere Teile, die gelenkig miteinander verbindbar ausgebildet sind und zum Bewickeln koaxial ausrichtbar und im Betriebszustand in Gestalt eines geschlossenen Ringes angeordnet sind, wobei die Wicklungsdrähte an Enden der Teile aufliegen und diese Auflagebereiche bei zueinander fluchtender Ausrichtung zweier benachbarter Teile ggf. mit den Drehachsen der gelenkigen Verbindung zusammenfallen.
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Durch die
AT 004 109 U1 wurde eine Rogowskispule bekannt, bei der ein mehrteiliger Wicklungskörper vorgesehen ist. Bei dieser bekannten Lösung sind die einzelnen Teile des Wicklungskörpers gebogen ausgeführt und stirnseitig miteinander verbindbar. Dadurch kann ein solcher Wicklungskörper einfach aus einem extrudierten Strang hergestellt werden, wobei die einzelnen Teile entsprechend gebogen werden.
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Das Aufbringen einer Wicklung auf einem geschlossenen ringförmigen Wicklungskörper ist mit einem sehr erheblichen Aufwand verbunden, da der Wicklungsdraht immer durch die zentrale Öffnung des ringförmigen Wicklungskörpers geführt werden muss. Maschinell ist eine solche Wicklung gar nicht bzw. nur mit erheblichem Aufwand verbunden herstellbar.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil zu vermeiden und einen Wicklungskörper der eingangs angeführten Art anzugeben, mit welchem Ringspulen besonders einfach, insbesondere mit herkömmlichen Wickelmaschinen, hergestellt werden können.
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Erfindungsgemäß wird dies durch einen Wicklungskörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.
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Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist es möglich, die Teile des Wicklungskörpers fluchtend zueinander auszurichten und zu bewickeln, wobei sämtliche Teile des Wicklungskörpers auf einer üblichen Wickelmaschine, wie sie zum Bewickeln von geraden Wickelkörpern verwendet werden, aufgespannt werden können. Dabei kann der Wickeldraht nach dem Bewickeln eines Teiles über die in Strecklage befindliche Verbindungsstelle geführt und der nächste Teil bewickelt werden.
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Durch die angegebene Dimensionierung der Abstände der Drehachse der gelenkigen Verbindung und der Verbindungslinie der Drahtauflagebereiche zweier unmittelbar benachbarter Teile zur Längsmittelachse dieser Teile ist sichergestellt, dass es nach dem Abwinkeln der bewickelten Teile des Wicklungskörpers zu keiner Dehnung des Wicklungsdrahtes im Bereich der gelenkigen Verbindung und zu keinem Brechen des Drahtes kommt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Drahtauflagebereiche an den unteren Begrenzungsflächen von in Längsrichtung der Teile verlaufenden Nuten angeordnet sind.
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Der zwei benachbart liegende Wicklungen verbindende Abschnitt des Wicklungsdrahtes kommt damit innerhalb der Nuten zu liegen und ist damit vor mechanischen Einflüssen, insbesondere vor Abschürfungen, geschützt.
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Weiters kann vorgesehen sein, daß die einzelnen Teile des Wicklungskörpers mit einer durchgehenden unrunden, vorzugsweise quadratischen, Bohrung versehen sind.
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Dies ermöglicht ein einfaches Aufspannen der Teile des Wicklungskörpers auf einer üblichen Wickelmaschine. So können einfach die Teile des Wicklungskörpers, die zweckmäßigerweise miteinander verbunden sind, auf einen Stab aufgeschoben werden, dessen Querschnitt dem Querschnitt der Bohrung der Teile des Wickelkörpers entspricht und dieser Stab in die Wickelmaschine eingespannt werden. Auf diese Weise kann der Wicklungskörper einfach bewickelt werden.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die einzelnen Teile des Wicklungskörpers über Filmgelenke miteinander verbunden sind.
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Es ergibt sich hier eine besonders einfache Ausbildung der gelenkigen Verbindungen der einzelnen Teile des Wicklungskörpers.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, vier Teile vorgesehen sind, die über gelenkige Steckverbindungen miteinander verbindbar sind, wobei die einen Teile Köpfe mit lyraförmigen Ausnehmungen aufweisen und die anderen Teile mit Köpfen mit quer stehenden Zapfen versehen sind, wobei die Zapfen in die Ausnehmungen des benachbarten Teiles einsteckbar sind.
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Somit kann aus einer geringen Anzahl verschieden langer Teile eine Vielzahl von verschieden großen Wicklungskörpern zusammengestellt werden, wodurch die Lagerhaltung vereinfacht und größere Stückzahlen bei der Herstellung der einzelnen Teile des Wicklungskörpers erreicht werden.
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Es kann vorgesehen sein, daß auf mindestens einem Teil des bewickelten Wicklungskörpers eine Klemmfeder aufgesteckt ist, die sich an den beiden angrenzenden Teilen abstützt, womit ein besonders guter Zusammenhalt der bewickelten Teile des Wicklungskörpers sichergestellt ist.
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Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 schematisch eine axonometrische Darstellung eines bereits bewickelten erfindungsgemäßen Wicklungskörpers 1,
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2 eine Draufsicht auf die einzelnen Teile 2, 3, 4, 5 des Wicklungskörpers 1,
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3 eine Seitenansicht der Teile nach der 2,
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4 und 5 eine Draufsicht und eine Seitenansicht der miteinander verbundenen Teile eines Wicklungskörpers 1 nach den 2 bis 3,
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6 einen erfindungsgemäßen Wicklungskörper 1 mit aufgesetzten Klemmfedern 15;
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7 eine Seitenansicht des Wickelkörpers 1 nach 6 mit abgenommenen Klemmfedern 15,
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8 die Klemmfeder 15 der 7 und 8 alleine,
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9 und 10 eine Drauf- und eine Seitenansicht auf eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wicklungskörpers 1 im gestreckten Zustand;
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11 und 12 Detaildarstellungen eines Gelenk-Bereiches des erfindungsgemäßen Wicklungskörpers 1, wobei der Normalabstand 20 der Drehachse a gleich dem Normalabstand 22 der Verbindungslinie b–c der beiden Drahtauflagebereiche b und c von der Längsmittelachse 21 der beiden dargestellten Teile gewählt ist;
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13 die Verschiebung des zweiten Drahtauflagebereiches c bei gegenseitiger Verdrehung der beiden in den 11 und 12 dargestellten Wicklungskörper 1;
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14 und 15 Detaildarstellungen eines Gelenk-Bereiches des erfindungsgemäßen Wicklungskörpers 1, wobei der Normalabstand 20 der Drehachse a größer als der Normalabstand 22 der Verbindungslinie b–c der beiden Drahtauflagebereiche b und c von der Längsmittelachse 21 der beiden dargestellten Teile gewählt ist;
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16 die Verschiebung des zweiten Drahtauflagebereiches c bei gegenseitiger Verdrehung der beiden in den 14 und 15 dargestellten Wicklungskörper 1.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer, für Ringspulen, insbesondere für Rogowskispulen, vorgesehener Wicklungskörper 1 im Betriebszustand, in welchem er bereits mit Wicklungen versehen ist, dargestellt. Der Wicklungskörper 1 umfaßt mehrere Teile 2, 3, 4, 5, die im Betriebszustand in Gestalt eines geschlossenen Ringes angeordnet sind. Wie aus der zeichnerischen Darstellung hervorgeht, ist hier die Bezeichnung „Ring” nicht auf einen Kreisring beschränkt, sondern umfaßt auch rechteckige oder vieleckige, in sich geschlossene Züge von Wicklungskörper-Teilen.
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Erfindungsgemäß ist zum einen vorgesehen, daß die einzelnen Teile 2, 3, 4 und 5 gelenkig miteinander verbindbar ausgebildet sind. Dabei sind an den Enden der einzelnen Teile 2 bis 5 Köpfe 6, 7 angeformt. Diese Köpfe 6, 7 weisen je eine zentral angeordnete, in Längsrichtung des zugehörigen Teiles 2 bis 5 verlaufende Nut 8 auf. Diese Nuten 8 dienen zur Aufnahme eines Wicklungsdrahtes 9, der auf die einzelnen Teilen 2 bis 5 mehrlagig aufgewickelt werden kann.
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Gemäß einer ersten, in den 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform sind die Köpfe 6, die an den Teilen 2 und 4 an deren beiden Enden angeformt sind, im wesentlichen lyraförmige Ausnehmungen 10 auf. Diese sind elastisch aufweitbar und zur Aufnahme von sich quer zur Längserstreckung der Teile 3 und 5 erstreckenden Zapfen 11 vorgesehen, die an den Köpfen 7 der Teile 3 und 5 angeformt sind.
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Die Teile 2, 3, 4, 5 des Wicklungskörpers 1 können in eine gestreckte Lage gebracht werden und in dieser in einfacher Weise bewickelt werden, wobei ein Teil nach dem anderen bewickelt werden und der Wicklungsdraht 9 durch die Nuten 8 zum nächsten Teil geführt werden kann.
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Wie aus 2 hervorgeht, ist der Kopf 6' des Teiles 4 mit Ausleitungen 12 versehen, an denen der Anfang und das Ende des Wicklungsdrahtes 9 elektrisch leitend befestigt sind.
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Wie aus den 2 und 3 zu ersehen ist, ist der Teil 4 mit einem Kopf 6, der lyraförmige Ausnehmungen 10 aufweist, und einem Kopf 6' versehen, der keine solche Ausnehmungen 10 aufweist und statt dessen die Ausleitungen 12 und eine Führungsausnehmung 13 aufweist, die zur Aufnahme eines Vorsprunges 14 des Kopfes 7' des Teiles 5 dient. Im geschlossenen Zustand des Wicklungskörpers 1 greift der Vorsprung 14 in die Führungsausnehmung 13 des Kopfes 6' ein, wodurch die Stabilität des Wicklungskörpers verbessert wird.
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Wie aus den 4 und 5 zu ersehen ist, können die einzelnen Teile 2 bis 5 einfach miteinander verbunden werden. Dazu ist es lediglich erforderlich, die Zapfen 11 der Köpfe 7 in axialer Richtung der Teile 2 bis 5 in die lyraförmigen Ausnehmungen 10 der Köpfe 6 einzustecken, wobei diese einrasten.
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In dieser gestreckten Lage kann der Wicklungskörper 1, wie bereits erwähnt sehr einfach bewickelt werden. Dabei ist es möglich, einen Stab in die hohlen Teile 2 bis 5 einzuführen, dessen Querschnitt dem Querschnitt der Durchgangsbohrungen 18 der Teile 2 bis 5 entspricht. Dabei ist es zweckmäßig einen umrunden, beispielsweise einen quadratischen Querschnitt vorzusehen, um eine verdrehsichere Verbindung zwischen dem nicht dargestellten Stab und den Teilen 2 bis 5 sicherzustellen.
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Nach dem Bewickeln der einzelnen Teile 2 bis 5 können diese vom Stab abgezogen und abgewinkelt werden, um eine geschlossene Rogowskispule zu bilden. In die Durchgangsbohrungen 18 der Teile 2 bis 5 des erfindungsgemäßen Wicklungskörpers 1 können vor dem Zusammenfalten auch Kerne aus Eisen oder sonstigen magnetisch gut leitenden Materialien eingesetzt werden, sodaß sich der Wicklungskörper 1 auch zur Herstellung von Eisenspulen eignet.
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Wie aus der 6 zu ersehen ist, sind Klemmfedern 15 vorgesehen, die auf zwei parallel zueinander liegende Teile aufgesetzt werden und sich dabei an den jeweils benachbarten Teilen abstützen. Diese Klemmfedern 15 sind im wesentlichen U-förmig ausgebildet, wobei die beiden Schenkel 16, abgesehen von deren freien Endbereichen, nach innen geneigt sind und die entsprechenden Teile 2, 4 zusammenpressen, die an den Teil 5, bzw. 3 anschließen (8). Dabei greifen die Schenkel 16 der Klemmfeder 15 in Nuten 19 der Köpfe der Teile des Wicklungskörpers 1 ein.
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Bei der zweiten, in den 9 und 10 dargestellten Ausführungsform sind die einzelnen Teile 2 bis 5 des Wicklungskörpers 1 im Bereich der Köpfe 6, 7 dieser Teile über Filmgelenke 17 miteinander ständig verbunden.
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Ein zweites, erfindungswesentliches und bei beiden Ausführungsformen vorgesehenes Merkmal betrifft die Zugentlastung jenes Abschnittes des Wicklungsdrahtes 9, der die Wicklungsteile zweier unmittelbar benachbart zueinander angeordneter Teile 2, 3, 4, 5 des erfindungsgemäßen Wicklungskörpers 1 miteinander verbindet:
Die Endbereiche der einzelnen Teile 2, 3, 4, 5 des Wicklungskörpers 1 sind mit Drahtauflagebereichen b, c ausgebildet (siehe Detaildarstellung der 11, 12; 14 und 15). Darunter werden jene (Kanten-)Bereiche der Teile 2, 3, 4, 5 verstanden, auf welchen der Wickeldraht 9 nach Abschluß der Bewickelung dieser Teile 2, 3, 4, 5 zu liegen kommt. Wenn – so wie oben erläutert – sich in Längsrichtung der Teile 2, 3, 4, 5 erstreckende Nuten 8 vorgesehen sind, so sind diese Drahtauflagebereiche b, c an den unteren Begrenzungsflächen dieser Nuten 8 angeordnet.
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Wenn – so wie in 11 dargestellt – zwei unmittelbar benachbarte Teile 2, 3, 4, 5 fluchtend zueinander liegen, so ist der Normalabstand 20 der Drehachse a der gelenkigen Verbindung von den Längsmittelachsen 21 der beiden Teile 2, 3, 4, 5 gleich groß wie der Abstand 22 der Verbindungslinie b–c der beiden Drahtauflagebereiche b, c von den Längsmittelachsen 21.
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Werden die beiden unmittelbar benachbarten Teile gegeneinander verdreht, um sie in den in 12 dargestellten Betriebszustand zu bringen, so bleibt dabei der Abstand zwischen den beiden Auflagebereichen b und c gleich groß (vgl. auch die schematische Darstellung der dabei stattfindenden Verschiebung des Auflagebereiches c in 13). Das bedeutet, daß der Wicklungsdraht 9 nicht gestreckt wird und ein Dehnen oder Abreißen dieses Drahtes 9 verhindert wird.
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Noch günstiger ist es, die Abstände der Drehachse a und der Verbindungslinie b–c zur Längsmittelachse 21 so wie in den 14–15 dargestellt zu wählen:
Hier ist der Normalabstand 20 der Drehachse a der gelenkigen Verbindung von den Längsmittelachsen 21 der beiden Teile 2, 3, 4, 5 größer als der Abstand 22 der Verbindungslinie b–c der beiden Drahtauflagebereiche b, c von den Längsmittelachsen 21. Wie sich aus 15 und insbesondere aus der Darstellung der Verschiebung des zweiten Drahtauflagebereiches c in 16 ergibt, wird aufgrund dieser Abstands-Verhältnisse der Abstand zwischen den Drahtauflagebereichen b und c beim Verdrehen der beiden Wicklungskörper-Teile verkürzt, sodaß der Wicklungsdraht 9 im Gelenkbereich lose verläuft und dadurch zugentlastet ist.
