DE1085249B - Heavy current choke coil - Google Patents

Description

Starkstrom-Drosselspule Es ist bekannt, Transformatoren oder Drosselspulen, insbesondere für mechanische Stromrichter, derart auszubilden, daß ein ringförmig ausgebildeter Eisenkern zwischen zwei kreiszylindrischen, konzentrisch angeordneten Stromleitern liegt. Derartige Anordnungen haben den Vorteil, daß sie infolge der praktisch vollständigen Umhüllung des Kerns durch die stromführende Wicklung kein äußeres Feld besitzen, so daß ihre Streuinduktivität auf ein Minimum herabgesetzt ist. Bei den bekannten Anordnungen kann der Kern als sogenannter Bandringkern spiralförmig aus Eisenband gewickelt oder aus ebenen, ringförmigen Blechen geschichtet sein.Heavy current choke coil It is known to use transformers or choke coils, in particular for mechanical converters, to be designed in such a way that a ring-shaped trained iron core between two circular cylindrical, concentrically arranged Conductors lies. Such arrangements have the advantage that they as a result of practically complete encasing of the core by the current-carrying winding no own external field, so that their leakage inductance is reduced to a minimum is. In the known arrangements, the core can have a spiral shape as a so-called band ring core wound from iron strip or layered from flat, ring-shaped metal sheets.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Starkstrom-Drosselspule mit einem ein Fenster umschließenden Eisenkern, bei der die Wicklung aus einem topfförmigen, den Kern umschließenden Außenleiter und einem im Fenster des Kerns angeordneten, mit dem Boden des Topfes verbundenen Innenleiter besteht und der Kern aus ebenen Blechen geschichtet ist, insbesondere eine Schalt- oder Regeldrosselspule für Stromrichter. Sie besteht darin, daß unter Verwendung von Kernblechen mit magnetischer Vorzugsrichtung der Kern aus etwa trapezförmigen, einander überlappenden Blechteilen geschachtelt ist und der Außenleiter einen rechteckigen, der Form des Kerns entsprechenden Querschnitt aufweist. Geschichtete Kerne mit trapezförmigen., einander überlappenden Teilblechen sind an sich bekannt. Die Erfindung führt zu einer wesentlichen Verbilligung von Topfdrosselspulen mit Kernen, die aus Blechen mit magnetischer Vorzugsrichtung bestehen. Bei den bekannten zylindrischen Topfdrosselspulen konnten Kerne aus solchen Blechen nur als Bandringkerne ausgebildet werden, die einen hohen Fertigungsaufwand erfordern und sorgfältig gegen mechanische Einwirkungen geschützt werden müssen. Durch Einführung eines Außenleiters mit rechteckigem Querschnitt ermöglicht die Erfindung die Verwendung von geschichteten Rechteckkernen, wobei sich insofern ein besonders einfacher Aufbau der Drosselspule ergibt, als die richtige Lage der Kernbleche ohne weiteres durch den Querschnitt des Leitertopfes, der beim Einschichten der Bleche eine Montagelehre bildet, erzwungen wird.The present invention relates to a heavy current choke coil with an iron core enclosing a window, in which the winding consists of a pot-shaped, the outer conductor surrounding the core and one arranged in the window of the core, with the bottom of the pot connected inner conductor and the core of flat Sheet metal is layered, in particular a switching or regulating reactor for converters. It consists in using core sheets with a preferred magnetic direction the core is nested from approximately trapezoidal, overlapping sheet metal parts and the outer conductor has a rectangular cross section corresponding to the shape of the core having. Layered cores with trapezoidal, overlapping partial sheets are known per se. The invention leads to a substantial reduction in the price of Pot choke coils with cores made of sheet metal with a preferred magnetic direction. In the case of the known cylindrical pot choke coils, cores could be made from such sheets can only be designed as band ring cores, which require a high level of manufacturing effort and must be carefully protected against mechanical influences. By introduction The invention enables the use of an outer conductor with a rectangular cross section of layered rectangular cores, which is a particularly simple structure the choke coil results in the correct position of the core laminations without further ado the cross-section of the ladder pot, which is an assembly jig when layering the metal sheets forms, is forced.

Mit besonderem Vorteil kann der Innenleiter der Drosselspule gleichzeitig als Bolzen zum Verspannen der Kernbleche dienen.With particular advantage, the inner conductor of the choke coil can simultaneously serve as bolts for bracing the core sheets.

Falls es zur Abführung der Verlustwärme der Drosselspule erforderlich ist, kann der Außenleiter mit Kühlrippen versehen sein. Er kann ferner in an sich bekannter Weise mit Abstand von einem Mantel umgeben. sein, der mit diesem zusammen einen Strömungskanal für ein Kühlmittel bildet, beispielsweise für einen Luftstrom, der durch einen motorisch angetriebenen Lüfter gefördert wird. Eine zusätzliche Kühlung kann man dadurch erhalten, daß man den Kühlmittelsträm auch durch das Innere des hohlen Innenleiters hindurchführt. Im übrigem. wird die im Innenleiter entstehende Wärme über den. Topfboden an den Außenleiter und von diesem nach außen abgeführt. Man kann die Wärmeabgabe des Innenleiters weiter dadurch fördern, daß man das freie Ende des Innenleiters mit Kühlrippen versieht.If necessary to dissipate the heat loss from the choke coil the outer conductor can be provided with cooling fins. It can also be in itself as is known, surrounded by a coat at a distance. be that along with this forms a flow channel for a coolant, for example for an air flow, which is conveyed by a motor-driven fan. An additional Cooling can be obtained by passing the coolant flow through the interior of the hollow inner conductor. Incidentally. becomes the one that arises in the inner conductor Warmth over the. Pot bottom to the outer conductor and discharged from this to the outside. The heat emission of the inner conductor can be further promoted by the fact that the free Provides the end of the inner conductor with cooling fins.

Es kann von Vorteil sein, zur Erhöhung der Kurzschlußfestigkeit die Wände des Außenleiters mechanisch durch Bandagen zu verstärken, die einer Formänderung des Leiters bei Überstrom entgegenwirken.It can be advantageous to increase the short-circuit strength Reinforce walls of the outer conductor mechanically by bandages that change the shape of the conductor counteract in the event of overcurrent.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Fig. 1 ist die Drosselspule in einem axialen Längsschnitt dargestellt; in den Fig. 2 und 3 in Querschnitten. längs der Linien II-II bzw. III-III senkrecht zur Achse. Der Kern der Drosselspule besteht aus übereinandergeschichteten Kernblechen 1, die gemäß Fig. 2 aus einander überlappenden, trapezförmigen Teilblechen 1 ca und 1 b zusammengesetzt sind. Die Kernbleche können beispielsweise aus Nickel-Eisen oder Silizium-Eisen bestehen. Die einzige Windung der Drosselspule ist aus einem topfförmigen Außenleiter 2 mit rechteckigem Querschnitt und einem rohrförmigen Innenleiter 3, ebenfalls mit rechteckigem Querschnitt, zusammengesetzt; die beiden Leiter sind am Boden 4 des Topfes, beispielsweise durch Lötung oder Schweißung, leitend miteinander verbunden. Zwischen den Leitern 2 bzw. 3 und dem Kern 1 ist eine isolierende Einlage 5 vorgesehen. Am oberen Rand des topfförmigen, Außenleiters 2 ist zur Stromzuführung ein Rahmen 6 mit einer Anschlußfahne 7 und entsprechend am oberen Ende des Innen- Leiters 3 ein Rahmen 8 mit einer Anschlußfahne 9 vorgesehen.Figs. 1 to 3 show an embodiment of the invention. In Fig. 1 shows the choke coil in an axial longitudinal section; in fig. 2 and 3 in cross-sections. along the lines II-II or III-III perpendicular to the axis. The core of the choke coil consists of laminated core sheets 1, which according to FIG. 2 from overlapping, trapezoidal sheet metal parts 1 ca and 1 b are composed. The core sheets can, for example, made of nickel-iron or Are made of silicon iron. The only turn of the choke coil is a cup-shaped one Outer conductor 2 with a rectangular cross-section and a tubular inner conductor 3, also with a rectangular cross-section, assembled; the two heads are at the bottom 4 of the pot, for example by soldering or welding, conductively with one another tied together. Between the conductors 2 or 3 and the core 1 is an insulating insert 5 provided. At the upper edge of the cup-shaped, outer conductor 2 is for power supply a frame 6 with a terminal lug 7 and correspondingly at the upper end of the inner Head 3 a frame 8 with a terminal lug 9 is provided.

Auf die Außenseite des topfförmigen Leiters 2 sind Kühlrippen 10 aufgesetzt, die von einem Mantel 11 umgeben sind. Der Raum zwischen dem Außenleiter 2 und dem Mantel 11 bildet einen Kanal; durch. den, ein Kühlluftstrom geblasen werden kann. Zu diesem Zweck ist unterhalb der Drosselspule ein Ventilator 12 angeordnet, der in Richtung der eingezeichneten Pfeile zwischen den tragenden Isolatoren 13 hindurch einen Luftstrom erzeugt. Ein Teil des Luftstromes fließt durch den Innenraum des Innenleiters 3.Cooling fins 10 are placed on the outside of the cup-shaped conductor 2, which are surrounded by a jacket 11. The space between the outer conductor 2 and the Jacket 11 forms a channel; by. a stream of cooling air can be blown. For this purpose, a fan 12 is arranged below the choke coil, the in the direction of the arrows drawn between the load-bearing insulators 13 creates a stream of air. Part of the air flow flows through the interior of the Inner conductor 3.

Der Innenleiter 3 ist an seinem oberen freien Ende noch mit einem besonderen Kühlkörper versehen, der in Fig. 3 im Querschnitt dargestellt ist. Der Kühlkörper besteht aus einem Rahmen 15, beispielsweise aus Kupfer, mit aufgesetzten Kühlrippen 16, die ebenfalls noch durch Teile des vom Ventilator 12 geförderten Luftstromes bespült werden..The inner conductor 3 is still with a at its upper free end provided special heat sink, which is shown in Fig. 3 in cross section. Of the Heat sink consists of a frame 15, for example made of copper, with attached Cooling fins 16, which are also supported by parts of the fan 12 Be flushed with the air flow.

Zur mechanischen Verstärkung der Drosselspule kann noch eine Bandage vorgesehen sein, die, um die Ubersichtlichkeit der Fig. 1 nicht zu stören., nur in Fig.2 eingezeichnet ist. Die Bandage besteht aus je vier Leisten 18 bzw. 19, die in Längsrichtung der Drosselspule zwischen dem Außenleiter 2 und dem Mantel 11 angeordnet sind, aus vier weiteren Leisten 20, die außerhalb des Mantels auf den Mittellinien seiner Wände aufliegen, und einer Verspannung 21, beispielsweise aus Stahlhändern. Diese Bandage übt auf die Wandflächen des Außenleiters 22 einen Druck aus, der insbesondere im Kumschlußfall den Kräften entgegenwirkt, die die Wände des Außenleiters 2 nach außen zu wölben suchen.A bandage can also be used for mechanical reinforcement of the choke coil be provided, in order not to disturb the clarity of FIG. 1. Only is shown in Fig.2. The bandage consists of four strips 18 or 19, that in the longitudinal direction of the choke coil between the outer conductor 2 and the jacket 11 are arranged, from four further strips 20, which are on the outside of the jacket rest on the center lines of its walls, and a bracing 21, for example from steel hands. This bandage exercises on the wall surfaces of the outer conductor 22 Pressure that counteracts the forces that the Look for the walls of the outer conductor 2 to bulge outwards.

Der Innenleiter 3 kann, wie bereits bemerkt, gleichzeitig als Bolzen zum Zusammenspannen der Kernbleche dienen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Preßplatte auf das oberste Kernblech gedrückt werden, die in beliebiger, nicht dargestellter Weise am oberen Ende des Innenleiters 3 verankert ist, derart, daß die Kernbleche zwischen Preßplatte und Topfboden zusammengedrückt werden.As already noted, the inner conductor 3 can simultaneously act as a bolt serve to clamp the core sheets together. For this purpose, for example, a Press plate to be pressed on the top core sheet, which in any, not shown Way is anchored at the upper end of the inner conductor 3, such that the core sheets are pressed together between the press plate and the bottom of the pot.

Hilfswicklungen 25 der Drosselspule, wie sie beispielsweise zur Vormagnetisierung erforderlich sind, können durch den Hohlraum des Innenleiters 3 geführt und auf der Außenseite der Drosselspule mit einer Klemmenleiste 26 verbunden werden.Auxiliary windings 25 of the choke coil, such as those used for premagnetization are required, can be guided through the cavity of the inner conductor 3 and on the outside of the choke coil can be connected to a terminal block 26.

Außer als Schaltdrosselspule für mechanische Stromrichter oder für Rückstromsperren von Gleichstromanlagen ist die Spule nach der vorliegenden Erfindung auch als Regeldrossel für solche Gleichrichteranlagen anwendbar, die mit Halbleiter-Leistungsventilen, insbesondere p-n-Ventilen auf der Basis von Germanium oder Silizium, arbeiten. Sättigungsfähige Drosseln haben hierbei die Aufgabe, nach Beendigung der Sperrperiode den Anstieg des in Durchlaßrichtung des Ventils gerichteten Stromes durch Erzeugung einer stromschwachen Stufe mit regel- oder steuerbarer Dauer zu verzögern, so daß dadurch die von der Anlage abgegebene Gleichspannung ausgesteuert werden kann.Except as a switching reactor for mechanical converters or for Non-return valves for direct current systems is the coil according to the present invention Can also be used as a control throttle for rectifier systems that are equipped with semiconductor power valves, in particular p-n valves based on germanium or silicon work. Saturable The task of throttles is to ensure the rise after the end of the blocking period of the flow directed in the direction of passage of the valve by generating a low current To delay stage with adjustable or controllable duration, so that by the System output DC voltage can be controlled.

Claims (5)

PATENTANSPRüCHE: 1. Starkstrom-Drosselspule mit einem ein Fenster umschließenden Eisenkern, bei der die Wicklung aus einem topffärmigen, den Kern umschließenden Außenleiter. und einem im Fenster des Kerns angeordneten, mit-dem Boden des Topfes verbundenen Innenleiter besteht und der Kern aus ebenen Blechen geschichtet ist, insbesondere Schalt- oder Regeldrosselspule für Stromrichter, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung von Kernblechen mit magnetischer Vorzugsrichtung der Kern aus etwa. trapezförmigen, einander überlappenden Blechteilen geschachtelt ist und der Außenleiter einen rechteckigen, der Form des Kerns entsprechenden Querschnitt aufweist. PATENT CLAIMS: 1. Power inductor with a window surrounding iron core, in which the winding consists of a cup-shaped core surrounding outer conductor. and one arranged in the window of the core, with the Bottom of the pot consists of connected inner conductor and the core of flat metal sheets is layered, in particular switching or regulating inductor for converters, thereby characterized in that using core sheets with a preferred magnetic direction the core of about. trapezoidal, overlapping sheet metal parts are nested and the outer conductor has a rectangular cross section corresponding to the shape of the core having. 2. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter gleichzeitig als Bolzen zum Verspannen der Kernbleche dient. 2. choke coil according to claim 1, characterized in that the inner conductor at the same time serves as a bolt for tensioning the core sheets. 3. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter mit Abstand von einem Mantel umgeben ist, der mit ihm zusammen einen Strömungskanal für ein Kühlmittel bildet. 3. Choke coil after Claim 1, characterized in that the outer conductor at a distance from a jacket is surrounded, which together with it forms a flow channel for a coolant. 4. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter und gegebenenfalls auch das freie Ende des Innenleiters mit Kühlrippen versehen sind. 4. choke coil according to claim 1, characterized in that the outer conductor and optionally also the free end of the inner conductor are provided with cooling fins. 5. Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter mechanisch durch Bandagen verstärkt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 922 839; deutsche Auslegeschrift Nr. 1016 825; schweizerische Patentschrift Nr. 300 467; USA.-Patentschrift Nr. 2 407 626.5. choke coil according to claim 1, characterized in that the outer conductor is mechanically reinforced by bandages. Documents considered: German Patent No. 922 839; German Auslegeschrift No. 1016 825; Swiss Patent No. 300 467; U.S. Patent No. 2,407,626.