DE2503691A1 - Transformer with toroidal ferromagnetic core - has separate windings of strip wire conductor in insulating foils - Google Patents

Transformer with toroidal ferromagnetic core - has separate windings of strip wire conductor in insulating foils

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Abstract

The toroidal core transformer has at least two separate coils of identical or different number of turns wound on a closed toroidal ferromagnetic body. The coil turns are made of insulated conductors, preferably of a strip conductor (1), embedded in insulating foils (2, 3) and forming coils (5, 6, 7, 8) after finished winding operation. Preferably the insulating foils are made of temperature resistant, flexible plastics. The winding wires are typically in parallel configuration inside the toroidal core (4). If several coils are provided they may be arranged in pairs. The connecting ends of the winding wires of a coil pair may be arranged between the connecting ends of the other winding pair.

Description

Ringkernwandler Die Erfindung bezieht sich auf einen Ringkernwandler, bei dem auf einem ringförmig geschlossenen, ferromagnetischen Körper mindestens zwei voneinander getrennte Wicklung en gleicher oder unterschiedlicher Windungszahl aus isolierten Leitern angeordnet sind. Toroidal core converter The invention relates to a toroidal core converter, in the case of at least one on a ring-shaped, closed, ferromagnetic body two separate windings with the same or different number of turns are arranged from insulated conductors.

Derartige Ringkernwandler werden beispielsweise in Fehlerstrom-Schutzschaltern eingesetzt. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind Nullspannungsüberwacher, Bergwerksschalter, Fehlerstrom-Relais-Steuerungen, Selektivschalter oder Weichenheizungsschalter. Bei allen bisher bekannt gewordenen Rigkernwandlern ist der als geschlossene Ring ausgebildete ferromagnetische Körper mit Wicklungen versehen, die aus isolierten Runddrähten bestchen. Aus Platzgründen müssen die Ringkernwandler möglichst klein sein, so daß in der Bohrung im allgenelneu sehr wenig Platz vorhanden ist. Es ist daher oft schwierig, die erforderliche Windungszahl der einzelnen Wicklungen unterzubringen, insbasondere dann, wenn der durchfließende Strom Windungen mit großem Querschnitt erfordert. Hierdurch ergibt sich der weitere Nachteil, daß -dio dann verwendeten Drähte relativ steif sind, so daß das von Hand durchzuführende Bewickeln der Kerne oft schwierig ist. Die bis her bekannten Ringkernwandler stellen somit relativ teure Ba teile dar.Such toroidal converters are used, for example, in residual current circuit breakers used. Other possible uses are zero voltage monitors, mine switches, Residual current relay controls, selective switches or point heating switches. at to all Rigkernwandler known so far is the one designed as a closed ring ferromagnetic bodies provided with windings made of insulated round wires bribe. For reasons of space, the toroidal core converters must be as small as possible, so that There is very little space in the hole in the general new. It is therefore often difficult to accommodate the required number of turns of the individual windings, in particular when the current flowing through requires windings with a large cross-section. This results in the further disadvantage that -dio then used wires relatively are stiff, so that winding the cores by hand is often difficult is. The previously known toroidal core converters are therefore relatively expensive parts represent.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ringkernwandler zu schaffen, dessen Wicklung ohne großen Aufwand und mit möglichst einfachen Mitteln auf den ringförmigen, ferromagnetischen Körper aufgewickelt werden kann.The invention is based on the object of a toroidal core converter create its winding without great effort and with the simplest possible means on the ring-shaped, ferromagnetic Body to be wound up can.

Diese Aufgabe wird für einen Ringkernwandler der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wicklungen aus in Isolierfolien einkaschierten Flachleitern gewikkelt sind.For a toroidal core converter, this task is the one described at the beginning Art solved according to the invention in that the windings are laminated in insulating foils Flat conductors are wound.

Der Vorteil einer solchen Anordnung ist zunächst in der Verwendung der Flachleiter zu sehen, welche das Anbringen der Wicklungen wesentlich vereinfachen, da die Dicke des Flachleiters quer zu der Achse, um die gebogen wird, geringer ist als der Durchmesser eines sonst üblichen runden Drahtes. Um derartige Leiter zu biegen, ist ein gegenüber den Runddrähten erheblich vermendertes Biegemoment aufzubringen; außerdem tragen sie wegen ihrer flachen Ausführung kaum auf. Daher lassen sich mehrere Windungen dieses Leiters, bezogen auf den Ringkern, radial übereinander anordnen. Auf diese Weise können auch die Abmessungen der Ringkerne vermindert werden, was eine Materialersparnis mit sich bringt; die Streuverluste des Rirwgkernwandlers können auch durch die flache Ausführung der Micklangenverw mindert werden.The advantage of such an arrangement is first of all in the use to see the flat conductors, which make it much easier to attach the windings, since the thickness of the flat conductor transverse to the axis about which it is bent is less than the diameter of an otherwise common round wire. To such a ladder too bending, a significantly reduced bending moment is to be applied compared to the round wire; in addition, they are hardly bulky because of their flat design. Therefore, several Arrange the turns of this conductor, based on the toroidal core, radially one above the other. In this way, the dimensions of the toroidal cores can also be reduced, which brings material savings; the leakage losses of the Rirwgkernwandler can also be reduced by the flat design of the Micklangenverw.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous refinements of the invention can be found in the subclaims refer to.

Anhand der Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und näher erläutert werden.Exemplary embodiments of the invention are to be described with the aid of the drawing and explained in more detail.

Es zeigen Fig. 1 und 2 eine Seitenansicht und einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Fiachleiters, Fig. 3,4 u. 5 Seiten- Vorder- und Rückansicht eines erfindung gemäßen Wickelkerns.1 and 2 show a side view and a cross section of a Flat ladder according to the invention, Fig. 3, 4 and 5 side, front and rear view of a invention according to the winding core.

Ein zur Bildung der Wicklungen eines erfindungsgemäßen Ringkernwandlers ausgebildeter Wicklungsdraht ist als Flachleiter 1 ausgeführt, der zwischen zwei Isolierfolien 2 und 3 einkaschiert ist. Diese beiden Isolierfolien 2 und 3 bestehen aus einem isolierenden Kunststoff, beispielsweise aus Polyäthylen oder Polyester und dergleichen, die bei großen Anforderungen bezüglich der Temperaturbeständigkeit gut angewandt werden können. Allerdings ist das Material, welches für die isolierfolien 2 und 3.One for forming the windings of a toroidal core converter according to the invention trained winding wire is designed as a flat conductor 1 between two Insulating foils 2 and 3 is laminated. These two insulating films 2 and 3 are made made of an insulating plastic, for example made of polyethylene or polyester and the like when there are high requirements in terms of temperature resistance can be applied well. However, this is the material used for the insulating film 2 and 3.

verwendet wird, beliebig; es kommt nur auf die Isolierfähigkcit und hohe Temperaturbeständigkeit an Die beiden IsolieriLien sind einerseits fest miteinander und andererseits ebenso fest mit dem Flachleiter 1 verbunden, welch letzterer auf diese Weise auch gegen Knickungen beim Biegen geschützt ist.is used, arbitrarily; it only depends on the insulating ability and high temperature resistance on The two insulating materials are on the one hand tight to one another and on the other hand also firmly connected to the flat conductor 1, which latter on this way it is also protected against kinking when bending.

Die Figuren 3 bis 5 zeigen nun einen eit einem erfindungsgemäßen Flachleiter 1 mit Isolierfolien 2 und 3 bewickelten Ring-.FIGS. 3 to 5 now show a flat conductor according to the invention 1 with insulating foils 2 and 3 wrapped ring.

kern 4. Dabei sind insgesamt vier lticklungen 5,6 bzw. 7,8 vor gesehen, von denen die beiden Wicklungen 5 und 6 bzir. 7 und 8 je ein Paar bilden und Jeweils paarweise eng nebeneinanderliegene Auf diese Weise läßt sich eine besonders gute Ausnutzung des Wickelraumes erreichen, was wiederum zu geringen Gesamtabmessungen des Ringkernwandlers führt. Wie dargestellt sind. die Wicklungen 5 und 6, kurz Wicklungspaar 5,6 genannt, an der einen' in der Zeichnung oberen Seite des Rngkerns 4 und die. anderen Wicklungen 7 und 8, ebenfalls kurz Wicklungspaar 7,8 genannt, an der entgegengesetzten, in der Zeichnung unteren Seite des Ringkerns eng aneinandergewickelt angeordnet.core 4. A total of four developments 5.6 and 7.8 are envisaged, of which the two windings 5 and 6 bzir. 7 and 8 each form a pair and each In this way, a particularly good Achieve utilization of the changing room, which in turn leads to small overall dimensions of the toroidal converter leads. As shown are. the windings 5 and 6, short winding pair 5,6 called, on the one 'in the drawing upper side of the ring core 4 and the. other windings 7 and 8, also called winding pair 7,8 for short, on the opposite one, In the drawing, the lower side of the toroidal core is arranged wound closely together.

Die Leiter Je eines Wicklungspaares werden dabei von der einen Seite des Ringkernes aus beginnend gewickelt und die Wicklungen des anderen Wicklungspaares von der anderen Seite. Dadurch wird erreicht, daß die Uberkreuzung des einen Wicklungsendes d.h.The conductors of each winding pair are from one side of the toroidal core is wound from beginning and the windings of the other winding pair from the other side. It is thereby achieved that the crossing of one end of the winding i.e.

das seitliche Herausführen der unten liegenden Wicklungsenden für ein Wicklungspaar auf der einen Seite des Ringkernwandlers und für das andere Wicklungspaar auf der anderen Seite des Ringkernwandlers erfolgt. Auf diese Weise ist der Wickelvorgang selbst einfacher auszuführen. Auf jeder Seite des Ringkernes liegen jeweils nur zwei Wicklungskreuzungen vor. Wie in der Zeichnung dargestellt, gehören zum Wicklungspaar 5 und 6 die Wicklungsenden oder auch Leiterenden 9,10 und 11,12, während zu den Wicklungen 7 und 8 die Anschlußenden oder Wicklungsenden 13 bis 14 und 15,16 gehören.the lateral leading out of the winding ends below for a pair of windings on one side of the toroidal transformer and for the other pair of windings takes place on the other side of the toroidal core converter. on this way the winding process itself is easier to carry out. On each side of the toroidal core there are only two winding crossings. Like in the drawing shown, the winding ends or conductor ends belong to the winding pair 5 and 6 9,10 and 11,12, while to the windings 7 and 8 the connection ends or winding ends 13-14 and 15.16 belong.

Die hier dargestellte Ausführung ist allgemein üblich; dabei liegen die Anschlußenden nicht in einer Ebene, die durch die -Mitte des Ringkernes geht, sondern in einer parallel dazu liegenden Ebene, entweder unter- oder oberhalb des Ringkerns 4.The design shown here is common practice; lie there the connection ends not in a plane that goes through the center of the toroidal core, but in a plane lying parallel to it, either below or above the Toroidal core 4.

In diesem Falle sind die Anschlußenden des Wicklungspaares, die in der Ebene der Anschlußenden liegen, außenliegend angeordnet.In this case, the terminal ends of the winding pair in the plane of the connection ends are arranged on the outside.

Dies sind die Anschlußenden 13 und 14 bzw. 15 und 16, welche zu dem Wicklungspaar 7 und 8 gehören.These are the connection ends 13 and 14 or 15 and 16, which to the Winding pair 7 and 8 belong.

Die Sekundärwicklung, die zu dem erfindungsgemäßen Ringwandler gehört, wird nun zwischen den beiden Wicklungspaaren auf den Ringkern 4 gewickelt, und zwar mit jener Hälfte der Windungen an gegenüberliegenden Stellen. In der Zeichnung Fig. 3 bis 5 sind je zwei Windungen 17 und zwei Windungen 18 hintereinander geschaltet, welche die Anschlußenden 19 haben. Auf diese Weise wird eine gröfltmögliche Symmetrie des Wandlers erreicht.The secondary winding that belongs to the ring converter according to the invention, is now wound between the two pairs of windings on the toroidal core 4, namely with that half of the turns in opposite places. In the drawing Fig. 3 to 5 each two turns 17 and two turns 18 are connected in series, which the connection ends 19 have. In this way, the greatest possible symmetry is achieved of the converter reached.

Bei gleichen, nur in einer Stromrichtung sich gegenseitig aufhebenden Strömen in'allen vier Richtungen-heben sich bei einer solchen Anordnung die Streufelder der einzelnen Wicklursgen vollständig auf, so daß in der Sekundärwicklung 17-18 keinerlei Spannung induziert wird. Sofern die Ströme in den einzelnen Wicklungen unterschiedliche Höhen haben oder nur einige der Wicklungen Strom führen, wobei stets vorausgesetzt ist, daß alle Ströme in ihrer Summe Null ergeben, ist der Einfluß auf die Sekundärwicklung 17,18 dennoch gering. Auf diese Weise werden die Anforderungen an Symmetrie eines Summenstromwandlers gut erfüllt.In the case of the same, they cancel each other out only in one current direction If the flow is in all four directions, the stray fields are lifted in such an arrangement of the individual Wicklursgen completely, so that in the secondary winding 17-18 no voltage is induced. Provided the currents in the individual windings have different heights or only some of the windings carry current, whereby it is always assumed that all currents add up to zero is the influence on the secondary winding 17, 18 is still small. That way, the requirements the symmetry of a summation current transformer is well fulfilled.

Claims (7)

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s p r ü c h e 1.Ringkernwandler bei dem auf einem ringförmig geschlossenen, ferromagnetischen Körper mindestens zwei voneinander getrennte Wicklungen gleicher oder unterschiedlicher Windungszahl aus isolierten Leitern angeordnet sind, dadurch tekennzeichnet, daß die Wicklungen (5,6 bzw. 7,8) aus einem Wicklungsdraht gewickelt sind, der aus einem in Isolierfolien (2,3) einkaschierten Flachleiter (1) besteht.1. Ring core converter in the case of a ferromagnetic closed ring Body at least two separate windings identical or different Number of turns are arranged from insulated conductors, characterized in that the windings (5,6 and 7,8) are wound from a winding wire which consists of a flat conductors (1) laminated in insulating foils (2,3). 2. Ringkernwandler nch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierfolien (2,3) aus temperaturbeständigem, biegbarem Kunststoff hergestellt sind. 2. Toroidal core converter according to claim 1, characterized in that the Insulating foils (2,3) made of temperature-resistant, flexible plastic are. 3. Ringkernwandler nach AnsprUchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsdrähte (1,2,3) innerhalb des Ringkerns (4) annähernd parallel zueinander angeordnet sind.3. Toroidal core converter according to Claims 1 and 2, characterized in that that the winding wires (1,2,3) within the toroidal core (4) approximately parallel to each other are arranged. 4. Ringkernwandler nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorsehen mehrerer Wicklungen (5,6 bzw.7,e) Je zwei paarweise nebeneinanderliegen 4. Toroidal core converter according to Claims 1 to 3, characterized in that that when several windings (5, 6 or 7, e) are provided, two are side by side in pairs 5. Ringkernwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußeriden der Wickiungsdrälite (1,2,3) eines Wicklungspaares zwischen den Anschlußenden derJenigen des anderen Wicklungspaares angeordnet sind.5. toroidal core converter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the connection ends of the winding wires (1,2,3) of a winding pair between the Terminal ends of those of the other pair of windings are arranged. 6. Ringkernwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung der Anschlußenden der Wicklungsdrähte (1,2,3) Jedes Wicklungspaares (5,6 bzw. 7,8) in radialer Richtung außerhalb des äußeren Umfangs des Ringkerns (4) die Anschluß enden des Wicklungspaares, welches der Ebene aller AnschluB-enden benachbart ist, diejenigen des anderen Wicklungspaares zwischen sich nehmen.6. toroidal core converter according to claim 6, characterized in that at Arrangement of the connection ends of the winding wires (1,2,3) Each pair of windings (5,6 or 7.8) in the radial direction outside the outer circumference of the ring core (4) the Connection ends of the winding pair which is adjacent to the plane of all connection ends is to take those of the other pair of windings between them. 7. Verfahren zur Herstellung eines Ringkernwandlers gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter je eines Wicklungspaares von der einen Seite des Ringkerns(4) aus beginnend und die Leiter des anderen Wicklungspaares von der anderen Seite aus beginnend gewickelt werden.7. A method for producing a toroidal core converter according to the claims 1 to 6, characterized in that the conductors each have a pair of windings from the starting on one side of the toroidal core (4) and the conductors of the other pair of windings starting from the other side.
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