DE3127341C2 - Transformatorspule - Google Patents

Abstract

Der Spulenkörper (1) weist zur Ausrichtung eines mehrteiligen geschlitzten Eisenkerns eine Längsrippe (7) auf, welche sich über einen Spulenflansch fortsetzt und dort Wickelstützpunkte (9, 10) bildet. Dadurch ist es möglich, beispielsweise eine Transformatorspule, die einen Kern mit Eisenflanschen aufnehmen soll, in einfacher Weise zu bewickeln und die geschlitzten zweigeteilten Transformatorkerne auszurichten.

Description

Spulenschaftes liegt und nach dem Aufbringen der Wicklung mit dieser zusammen einen geschlossenen Kanal zur Aufnahme von Anschlußleitern bildet Eine Anregung zur Gestaltung einer Transformatorspule mit hülsenförmigen, geschlitzten Kernteilen und zur Anordnung von Wickelstützpunkten trotz vorhandener Flanschteile des Eisenkerns ist au; dieser Schrift ebenfalls nicht herleitbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Transformatorspule der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sowohl die Herstellung als auch das Bewickeln des Spulenkörpers und die Montage des Kerns in einfacher und kostengünstiger Weise möglich werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung eines Spulenkörpers wird es beispielsweise möglich, einen zweiteiligen geschlitzten Kern von den zwei Enden her in den Spulenkörper einzuschieben und die Schlitze jeweils an der Längsrippe des Spulenkörper·; auszurichten. Durch die weiterhin vorgesehene Anordnung von Wickelstützpunkten in Verlängerung dieser Längsrippe kommen diese auch dann in den Schlitz des Spulenkerns zu liegen, wenn der Kern außerhalb der Spulen scheibenförmig über den ganzen Radius des Spulenflansches vergrößert ist Diese Wickelstützpunkte können an einem rippenförmigen Fortsatz der Längsrippe vorgesehen sein, wobei dieser Fortsatz in eine radiale Ausnehmung des beispielsweise außerhalb der Spule zu einem Eisenflansch erweiterten Kerns zu liegen kommt. Zweckmäßigerweise sind dabei zwei oder mehrere Wickelstützpunkte am Spulenflansch in Radialrichtung übereinander angeordnet, um auch in einem schmalen Schlitz des Eisenflansches eine gute Isolierung für die aufgebrachten Wicklungsenden zu erhalten. Die Wikkelstützpunkte selbst können dabei an dem Spulenflansch bzw. an dem rippenförmigen Fortsatz in Form zweier hakenförmiger Nasen angeformt sein. Zum Bewickeln ist 2S dabei von Vorteil, wenn die Wickelachsen der beiden Wickelstützpunkte gegeneinander einen derartigen Winkel bilden, daß durch die Schlingbewegung des Drahtes auf einem Wickelstützpunkt der jeweils andere Wickelstützpunkt nicht berührt wird. Der jeweils hierfür notwendige Winkel läßt sich im Einzelfall anhand der Größenverhältnisse des Spulenflansches und der Wickelstützpunkte selbst ermitteln.

Zur Aufnahme der Wicklungsenden besitzen die Wickelstützpunkte zumindest einseitig vertiefte Nuten, wodurch auch der Abstand der angewickelten Wicklungsenden gegenüber einem geschlitzten Eisenkern vergrößert wird. Günstig wäre zwar auch eine Befestigung der Wicklungsenden in ringsum vertieften Nuten, doch ist im allgemeinen die einseitige Nut werkzeugmäßig einfacher herzustellen. Weiterhin ist es zweckmäßig, daß der die Wickelstützpunkte tragende Spulenflansch neben diesen Wickelstützpunkten radial geschlitzt ist und somit den Drahteinlauf des Wicklungsanfanges ermöglicht.

Die Wickelstützpunkte können auch in Form von Drähten in das Ende der Längsrippe bzw. in deren Fortsatz eingebettet sein. Im übrigen können in einer Weiterbildung der Erfindung auch weitere Metalleinlagen in der Längsrippe eingebettet sein, um beispielsweise bei einem Transformator eine Phasenverschiebung zu erreichen. Bei entsprechender Gestaltung der Längsrippe mit Kammern können derartige Metallteile auch nachträglich eingelegt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend am Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigen F i g. 1 bis 3 einen erfindungsgemäß gestalteten Spulenkörper in drei Ansichten,

F i g. 4 und 5 die Anwendung des Spulenkörper von F i g. \ bis 3 in einem Transformator, Fig.6 bis 10 weitere Ausgestaltmngsmöglichkeiten des Spulenkörpers in schematischer Darstellung. Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Spulenkörper 1, der

ίο vorzugsweise aus elastischem, temperaturfestem, thermoplastischem Isolierstoff besteht. Atif dein Spulenrohr 2 ist die nur angedeutete Wicklung 3 aufgebracht, die an beiden Enden des Spulenkörpers durch die Flansche 4 und 5 begrenzt wird. Die Kernbohrung 6 dient zur Aufnahme eines Eisenkerns, wie er beispielsweise in Fig. 4 dargestellt ist Zur Ausrichtung des geschlitzten, zweiteiligen Kerns besitzt der Spulenkörper in der Bohrung 6 eine Längsrippe 7, die über den Flansch 4 hinaus verlängert in einen rippenförmigen Fortsatz 8 übergeht und zwei hakenförmige Wickelstützpunkte 9 und IO bildet Dadurch ist es möglich, auch einen Kern mit einem den Spulenflansch 4 übergreifenden Eisenflansch zu verwenden, wenn dieser einen Schlitz zur Aufnahme des rippenförmigen Fortsatzes 8 besitzt Dieser Schlitz kann relativ schmal sein, da die Wickelstützpunkte 9 und 10 radial übereinander in einer Ebene angeordnet sind. Damit können auch Spulen, die einen Kern mit Eisenflanschen aufnehmen sollen, schnell und kostengünstig gewickelt werden, da auch sehr dünne unverdrallte Wicklungsenden an den Wickelstützpunkten 9 und 10 rasch angewickelt werden können und das bei derartigen Spulen bisher erforderliche Abbinden und Verknoten der Wicklungsenden entfällt. Außerdem ergibt sich wegen des Fehlens der

Abbindeknoten ein erheblicher Wickelraumgewinn.

Der Spulenflansch 4 besitzt für den Drahteinlauf des Wicklungsanfangs 11 einen radialen Schlitz 12, außerdem sind die Schlitzkanten verrundet, und am Spulenflansch ist eine Einlaufschräge 13 mit einem

kleinen Winkel y angeformt Das Wicklungsende 14 wird entsprechend wiederum durch den Schlitz 12 des Spulenflansches 4 auf den Wickelstütz.punkt 10 geführt. Beide Wickelstützpunkte 9 und 10 sind in ihrer Wickelachse gegeneinander derart geneigt, daß beim

Anwickeln an den einen Stützpunkt der jeweils andere die Schlingbewegung des Drahtes nicht behindert. Zu diesem Zweck werden die Winkel der Anwickelebene « beim Wickelstützpunkt 9 und β beim Wickelstützpunkt 10 unter Berücksichtigung der Abstände dieser beiden Wickelstützpunkte und der sonstigen Abmessungen entsprechend groß gegenüber der Stirnebene des Spulenkörpers gewählt

Durch die Hakenform der Wickelstützpunkie 9 und 10 werden die Wicklungsenden gegen Abrutschen gesichert. Zu einer noch besseren Fixierung der Spulenenden und auch zur Erhöhung der Isolationsfestigkeit durch Vergrößerung der Luftstrecken zu den Metallteilen besitzen diese Wickelstützpunkte weiterhin an einer Seite Nuten 15, so daß die aufgebrachten

Wicklungsenden mit der seitlichen Oberfläche der Wickelstützpunkte bündig liegen können. Die Wickelstützpunkte könnten auch allseitig mit Nuten versehen werden, doch ergäbe sich in diesem Fall eine kompliziertere Werkzeuggestaltung für die Fertigung des Spulenkörpers.

Die Spulenflansche 4 und 5 sind einerseits aus Festigkeitsgründen und formtechnischen Gründen sowie andererseits zur Erleichterung der mechanisierten

Bewicklung nach außen konisch verjüngt und an den Innenkanten verrundet.

F i g. 4 und 5 zeigen die Anwendung des Spulenkörpers aus den F i g. 1 bis 3 in einem Transformator, wie er beispielsweise bei einem schleifringlosen Drehmelder verwendet wird. Dabei ist im Spulenkörper 1 mit der Wicklung 3 ein zweiteiliger Kern angeordnet, dessen beide Teile 16 und 17 jeweils von den Spulenenden her in die Kernbohrung eingeschoben sind. Im Bereich des Spulenrohres sind diese Kernhälften 16 und 17 jeweils ι ο hülsenförmig ausgebildet und mit ihrer Innenbohrung auf eine Rotorwelle 18 aufgesetzt. An den Spulenenden sind diese Kernhälften jeweils zu Eisenflanschen 19 und 20 ausgeformt, welche sich in Radialrichtung neben den Spulenflanschen erstrecken und jeweils Luftspalte 25 gegenüber dem Eisenkern 21 einer Statorspule 22 bilden (Lager sind nicht gezeichnet).

Die Kernhälften 16 und 17 einschließlich ihrer Eisenflansche 19 und 20 sind durchgehend mit einem Schlitz 23 versehen, mit Hilfe dessen sie an der Längsrippe 7 des Spulenkörpers 1 ausgerichtet werden. Im Bereich des rippenförmigen Fortsatzes 8 mit den Wickelstützpunkten 9 und 10 (siehe Fig. 1) ist der Schlitz 23 zu einer Ausnehmung 24 erweitert, um eine genügende Isolierstrecke gegenüber den angewickelten Wicklungsenden der Spule 3 zu gewährleisten.

Die F i g. 6 bis 10 zeigen abgewandelte Ausführungen des Spulenkörpers 1 in schematischer Darstellung. So ist in Fig.6 ein Spulenkörper 31 gezeigt, der in der Längsrippe 32 eine Kammer 33 aufweist, welche beispielsweise Kurzschlußstücke zur Phasenverschiebung eines Transformators aufnehmen kann. Solche Metallteile können in die Kammer 33 nachträglich eingesteckt oder bereits bei Herstellung des Spulenkörpers mit eingebettet werden. Anwickelstützpunkte, die gleichzeitig als Lötstützpunkte dienen, können in diesem Fall beispielsweise auf der nicht sichtbaren Seite des entgegengesetzten Spulenflansches 34 vorgesehen sein.

F i g. 7 zeigt einen Spulenkörper 41 mit einer Längsrippe 42, in welche im Bereich des Spulenflan sches 43 zwei Drahtstücke 44 und 45 als Wickelstützpunkte eingebettet sind. Beim Spulenkörper 51 gemäß F i g. 8 besitzt die Längsrippe 52 am Spulenflansch 53 einen Fortsatz 54, der ebenfalls eingebettete Wickelstützpunkte in Form von Drähten 55 und 56 besitzt. In diesem Fall sind die Drähte zueinander in einem derartigen Winkel angeordnet, daß bei der Schlingbewegung des Drahtes um den einen Wickelstützpunkt der andere Wickelstützpunkt nicht behindert

Die F i g. 9 und 10 zeigen schließlich in einer weiteren Abwandlung einen Spulenkörper 61, deren Längsrippe 62 zwei Stege 63 und 64 bildet. Diese Stege bilden wiederum eine Kammer für Einlegeteile, wie beispielsweise Kurzschlußstücke oder sonstige Metalleinlagen. In Fig. 10 besitzen diese Stege 63 und 64 jeweils Fortsätze 65 und 66, die sich entlang des Spulenflansches 67 in Radialrichtung erstrecken. Damit können abgewinkelte Einlegeteile isoliert bis an den Außendurchmesser des Spulenflansches geführt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

1 Patentansprüche:

1. Transformatorspule mit einem einteiligen Spulenkörper aus Isolierstoff mit an beiden Enden angeformten Flanschen und mit einer Kernbohrung, in deren Bereich eine Längsrippe angeformt ist, mit an mindestens einem Sputenflansch angeordneten Wickelstützpunkten sowie mit einem in der Kernbohrung angeordneten, sich axial Ober die Spulenflansche hinaus erstreckenden Eisenkern, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Eisenkern aus zwei jeweils einen Längsschlitz (23) aufweisenden, hülsenförmigen Kernteilen (16, 17) mit jeweils in einem Endbereich angeformten Flanschen (19, 20) besteht,

- daß die Längsrippe (7, 32, 42, 52, 62) des Spulenkörpers (1, 31, 41, 51, 61) in die Längsschlitze (23) beider Kernteile (16, 17) eingreift und

- daß die Wickelstützpunkte (9,10,44,45,55,56) am Ende der Längsrippe (7, 32, 42, 52, 62) angeordnet sind.

2. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelstützpunkte (9, 10, 55, 56) an einem rippenförmigen Fortsatz (8,54) der Längsrippe (7,52) am Spulenflansch (4, 53) angeordnet sind.

3. Spule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fortsatz (8) zwei hakenförmige, gegeneinander versetzte Wickelstützpunkte (9, 10) einstückig angeformt sind.

4. Spule nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickeistützpunkte (9,10) in Radialrichtung der Spule gegeneinander versetzt angeordnet sind.

5. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelstützpunkte (9,10) mit ihren jeweiligen Wickslachsen gegenüber der Stirnfläche des Spulenflansches (4) um einen derartigen Winkel (λ, β) gegeneinander geneigt angeordnet sind, daß durch die Schlingbewegung der Wicklungsenden (11, 14) auf jeweils einem Wickelstützpunkt der jeweilige andere Wickeistützpunkt nicht berührt wird.

6. Spule nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelstützpunkte (9, 10) jeweils an einer Seite zur Aufnahme und formschlüssigen Fixierung der Wicklungsenden mit einer Nut (15) versehen sind.

7. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wickelstützpunkte (9,10) tragende Spulenflansch (4) neben den Wickelstützpunkten einen radialen Schlitz (12) aufweist.

8. Spule nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Längsrippe (42) bzw. dem Fortsatz (54) Wickelstützpunkte in Form von Drähten (44,45,55,56) eingebettet sind.

9. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Längsrippe (32) Metalleinlagen eingebettet sind.

10. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrippe (32,62) mindestens eine Kammer (33) zur Aufnahme von Einlegeteilen aufweist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Transformatorspule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Spule ist aus der DE-AS 15 39 679 bekannt Dort ist ein Spulenkörper aus Kunststoff mit annähernd rechteckigem Wiekelzylinder verwendet, in weichen ein Blechkern mit wechselweise geschichteten Eisenblechen eingeschoben ist Die Innenwand des Wickelzylinders ist dabei mit gratartigen Leisten versehen, um beim Einschieben der Kernbleche einen

ίο Preßsitz bzw. einen Toleranzausgleich für das Blechpaket zu erzielen. Diese Konstruktion ist jedoch nicht anwendbar für den Spulenkörper einer Transformator-Spule bei dem ein hülsenförmiger, geschlitzter Kern mit an beiden Enden sich radial erstreckenden Eisenflansehen verwendet werden solL In einem solchen Fall könnten die Wickelstützpunkte auch nicht wie bei der bekannten Spule nebeneinander am Spulenflansch vorgesehen werden.

Wenn, wie erwähnt, der Eisenkern einer Transformatorspule an beiden Enden derart verbreitert ist, daß er nicht mehr einstückig in die Kernbohrung eingeschoben werden kann, ergeben sich besondere Probleme in der Fertigung. Bei derartigen Spulen ist es deshalb üblich, entweder den einstückig mit zwei Eisenflanschen ausgestatteten Kern ohne Spulenkörper lediglich mit Lack oberflächlich zu isolieren oder mit Isolierfolien auszukleiden und dann zu bewickeln oder anstelle dieser Lackisolierung Kunststoffhalbschalen aufzuschieben. In beiden Fällen ist es schwierig und aufwendig, den Eisenkern sicher von der Wicklung zu isolieren; außerdem ist, abgesehen vom Wickelraumverlust, der Wickelvorgang fertigungstechnisch erschwert, da Wikkelstützpunkte, wie sie an anderen Spulenkörpern durchaus bekannt sind, fehlen und somit die Wicklungsenden einzeln abgebunden werden müssen.

Wollte man jedoch einen in anderem Zusammenhang bekannten einteiligen Spulenkörper verwenden, so läßt sich der Kern nur in mindestens zwei Teilen einbringen. Da Transformatorkerne im allgemeinen zur Vermeidung von Wirbelströmen geschlitzt ausgeführt werden, müßten die jeweiligen Kernschlitze im Spulenkörper durch zusätzliche Fertigungsmaßnahmen ausgerichtet werden.

Aus dem DE-GM 17 79 490 ist zwar ein einteiliger Spulenkörper mit kreisförmigen Flanschen bekannt, welcher einen zweiteiligen, endseitig jeweils mit Stegen versehenen Kern aufweist. Allerdings handelt es sich dort wiederum nicht um eine Transformatorspule mit einem hülsenförmigen geschlitzten Kern. Der dort verwendete Kern, dessen Grundriß ein Rechteck mit unterschiedlichen Seitenlängen darstellt, ist zwar mit seinen beiden Teilen ohne weiteres aufeinander auszurichten. Eine Lösung für die Gestaltung und einfache Fertigungsmöglichkeit einer Rotorspule mit hülsenförmigen, geschlitzten Kernteilen ist daraus jedoch nicht herzuleiten.

Die DE-OS 23 30 301 beschreibt ein Verfahren zum Wickeln von Spulen. Dort sind Anschlußelemente als Teil einer Kontaktfahne zum Anwickeln der Spulenenden vorgesehen, wobei diese Anschlußelemente unter einem bestimmten Winkel verbogen werden. Eine Möglichkeit zur Anbringung von Wickelstützpunkten bei einem Kern mit Eisenflanschen ist aus dieser Schrift jedoch nicht zu entnehmen.

Das DE-GM 19 42 992 beschreibt schließlich einen Spulenkörper für gekapselte Spulen. Dort ist eine sich über die ganze Länge des Spulenschaftteiles erstreckende Nut vorgesehen, die an der Außenseite des