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Flanschspulenkörper für hochspannungsfeste Übertrager
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Die Erfindung betrifft einen Flanschkörper für hochspannungsfeste
übertrager zur Aufnahme von Wicklungen und Vergußmasse.
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Ein solcher Flanschkörper ist bekannt aus DE-GM 18 42 906.
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Dieser Flanschkörper weist am Übergang vom Spulenschaft zum Spulenflansch
einen Randwulst auf, der als innerer Anschlag für das Flanschteil und zur Erhöhung
der Durchschlagsfestig keit dient, da durch den Randwulst eine Vergrößerung der
Kriechstrecken möglich ist. Dieser Randwulst begrenzt aber den Wickelraum und verhindert
außerdem ein sauberes Wicklen im Bereich des Spulenschaftes. Die Hochspannungsfestigkeit
dieses Spulenkörpers ist nicht sehr hoch, da ein Weg für einen Krieehstrom, bedingt
durch den mehrteiligen Aufbau dieses Spulenkörpers, in Spalten zwischen Spulenschaft
und Flanschteilen vorhanden ist.
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Aus der DE-OS 28 50 190 ist ein hochspannungsfester Übertrager bekannt,
der aus zwei ineinander steckbaret1Halbschalen als Halterungen für die Spulenkörper
besteht. Die Wandungsteile der Halbschalen sind derart ausgebildet, daß mehrere
Kammern
zur Aufnahme von mit Wicklungen versehenen Spulenkörpern entstehen. Die relativ
hohe Hochspannungsfestigkeit dieses Übertragers ergibt sich durch den mäanderförmigen
Aufbau der die Spulenkörper voneinander trennenden Wandungen.
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Nachteilig bei diesem Aufbau ist, daß außer den Spulenkörpern spezielle
unterschiedliche Halterungen notwendig sind, für die mindestens zwei Spritzwerkzeuge
benötigt werden. Die Montage der Wicklungen erfordert hier außerdem einen grossen
Zeitaufwand.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Flanschspulenkörper eingangs
genannter Art anzugeben, der durch einen einstückigen Aufbau universell verwendbar
ist und fertigungstechnisch einfach herstellbar ist.
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Gemäß der Erfindung wird der Flanschspulenkörper in der im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise ausgebildet.
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Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine universelle Verwendbarkeit
des Spulenkörpers, beispielsweise für Mantelkernübertrager, Zweischenkelkernübertrager
und übertrager mit verschachtelten Wicklungen. Gegenüber einfach aufgebauten Übertrager
ergibt sich eine Erhöhung der Spannungsfestigkeit um den Faktor 2. Bei Mehrfachschlitzung
ist eine weitere Steigerung der Spannungsfestigkeit möglich. Außer dem Spulenkörper
selbst sind keine weiteren Halterungen nötig und im allgemeinen genügt ein einfaches
Spritzwerkzeug zur Herstellung.
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Die den Wicklungen abgekehrten äußeren Wände können zur Abstützung
gegen ein Gehäuse oder eine Form verwendet werden.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die den Wicklungen zugekehrten
Wände kürzer als die den Wicklungen abgekehrten Wände ausgebildet. Dadurch erhält
man eine definierte Bezugskante für die Wicklungshöhe, gegeben durch den äußeren
Rand der kürzeren Wände
Um einen guten Durchlauf für die Vergußmasse
zu gewährleisten, können die Wände an den Ecken Aussparungen aufweisen.
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Durch Versteifungsrippen können die Wände gegen Verformung und mechanische
Beanspruchung sowie gegen unerwünschte überschläge geschützt werden, die bei Annäherung
der Wände durch Deformation möglich wären.
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Umgibt man die dem Spulenschaft benachbarte Drahtdurchführung mit
einem Balkon, der sich an eine nach außen weisende den Wicklungen abgekehrte Wand
anschließt, so erhält man einen ausreichenden Kriechweg gegen das metallische Kernblech,
auf den der Spulenkörper aufgebracht wird.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Spulenschaft
im Bereich der Schlitzung innenseitig Kehlen auf, die derart bemessen sind, daß
die Wandstärke des Schaftes annähernd gleich bleibt.. Diese Ausgestaltung reduziert
den Materialaufwand bei gleichbleibenden mechanischen und elektrischen Eigenschaften
und bringt gießtechnische Vorteile.
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Um den Kriechweg an der dem Spulenschaft nicht benachbarten Drahtdurchführung
zu verlängern, weist diese Drahtdurchführung eine Hülse auf, die von der der Wicklung
abgekehrten Wand durch einen Spalt getrennt ist.
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Eine weitere Maßnahme zur Kriechwegverlängerung ist dadurch gegeben,
daß man die geschlitzten Flansche mehrfach geteilt ausbildet.
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Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung nun
näher beschrieben. Dabei zeigt: Fig. 1a bis le eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen
Spulenkörpers und mehrere dazugehörige Schnittdarstellungen,
Fig.
2 eine Anordnung mit zwei Spulenkörpern zur Verwendung bei übertragern mit Mantelkern,
Fig. 3 eine Anordnung mit vier Spulenkörpern zur Verwendung bei Übertragern mit
Zweischenkelkernen und Fig. 4 eine Anordnung mit acht Spulenkörpern zur Verwendung
bei übertragern mit Zweischenkelkernen und verschachtelten Wicklungen.
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Fig. 1a und der dazugehörige Schnitt A - B, dargestellt in Fig. 1b,
zeigen den Spulenschaft 1 und die parallel zueinander stehenden Wände 2, 3, 4 und
5. Die Wände 2 und Lt, bzw.
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3 und 5, entstehen durch Schlitzung der Endflanschen des Spulenkörpers,
ausgehend vom äußeren Rand ,in Richtung auf den Spulenschaft zu. Die Schlitzung
erfolgt auf dem ganzen Umfang der Flansche, so daß keine Kurzschlußbrücken für den
Kriechweg entstehen. Aus Fig. la ist ersichtlich, daß der verwendete Spulenkörper
Rechteckquerschnitt besitzt. Es sind jedoch nach dem erfindungsgemäßen Aufbau auch
Spulenkörper mit Kreisquerschnitt oder jeder anderen gewünschten Querschnittsform
realisierbar. Der Raum zur Wicklungsaufnahme ist durch die Begrenzungswände 2 und
3 sowie die Mantelfläche des Spulenschaftes 1 vorgegeben. Um eine definierte Bezugskante
für die Wicklungshöhe zu erhalten, sind die den Wicklungen zugekehrten inneren Wände
2 und 3 etwas kürzer gestaltet als die den Wicklungen abgekehrten äußeren Wände
4 und 5. Der abschließende Rand der Wände 2 und 3 markiert die Sollhöhe der Wicklungen.
Nach dem Wickelvorgang wird der Spulenkörper mit Vergußmasse ausgegossen. Als oberer
Auffüllrand für die Vergußmasse dient der obere Rand der Wände 4 und 5. Wie aus
Fig. 1b zu erkennen ist, kann also auch Vergußmasse in den Schlitz zwischen den
Wänden 2 und 4, bzw.
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3 und 5, einfließen. Der Verguß kann in einer Gießform erfolgen. Zweckmäßigerweise
wird man jedoch das umschließende Gehäuse als Gießform verwenden. Durch das Auffüllen
mit Vergußmasse werden Luftüberschläge vermieden. Es sind daher nur noch Kriechwege
an der Trennschicht von Spulenkörper und Vergußmasse möglich. Es ist darauf zu achten,
daß sich die Ver-
gußmasse spaltlos homogen (lunkerfrei) in einem
Zuge vergießen läßt, damit keine unkontrollierten Kriechwege entstehen, die die
Spannungsfestigkeit eines aus erfindungsgemäßen Spulenkörpern zusammengesetzten
Übertragers herabsetzen. Damit die Vergußmasse bei hintereinander angeordneten Spulenkörpern
gut einfließen kann, weisen die Wände Aussparungen 6 auf. Diese Aussparungen 6 bestehen
im vorgestellten Ausführungsbeispiel einfach darin, daß die äußeren Ecken der Rechteckflansche
abgeschrägt sind.
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Die Wände weisen, wie aus den Fig. la bis 1c hervorgeht, mehrere Versteifungsrippen
7 zum Schutz gegen ein Verziehen auf. m dem Wicklungsanschlußdraht, der in der dem
Spulenschaft 1 benachbarten Drahtdurchführung 8 herausgeführt wird, einen ausreichend
langen Kriechweg gegenüber dem metallischem Kernblech zur Verfügung zu stellen,
wird die Drahtdurchführung 8 mit einem Balkon 9 umgeben, der sich an die nach außen
weisende Wand 5 anschließt. Der Balkon 9 ist gegenüber dem Spulenschaft 1 etwas
nach außen geneigt, damit die Kernbleche leichter durch den Spulenschaft 1 gesteckt
werden können und Vergußmasse zwischen Balkon 9 und Kernblech eindringen kann. Der
Balkon 9 kann mit Verstärkungsrippen 10, wie in Fig. 1a dargestellt, ausgestattet
sein.
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Zur Erreichung einer gleichmäßigen Wandstärke des Spulenschaftes 1
im Bereich der Schlitzung sind an den Austrittsöffnungen des Spulenschaftes 1 innenseitig
Kehlen 11 angeordnet (Fig. 1a, 1b und 1c). Die dem Spulenschaft 1 nicht benachbarte
Drahtdurchführung 12 weist eine Führungshülse 13 auf, die von der der Wicklung abgekehrten
äußeren Wand 5 durch einen den Kriechweg verlängernden Spalt 14 getrennt ist.
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An den Werkstoff für den Spulenkörper sind keine besonderen Anforderungen
zu stellen. Es muß nur gewährleistet sein, daß er einen ausreichend hohen Isolationswiderstand
aufweist, abbrandfest, schwer entflammbar und selbstverlöschend sowie
frei
von Gasbildung ist. Ein beisp Hlsweiser Werkstoff, der diese Bedingungen erfüllt,
ist unter der Handelsbezeichnung "Crastin bekannt.
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Nachfolgend sollen einige Möglichkeiten der universellen Verwendbarkeit
des erfindungsgemäßen Spulenkörpers aufgezeigt werden.
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In Fig. 2 sind zwei Spulenkörper dargestellt, deren Spulenschäfte
1 und 1 hintereinander angeordnet sind zur Aufnahme eines Mantelkerns. Der Wickelraum,
begrenzt durch die Wände 2 und 3 sowie den Schaft 1, ist für die Primärwicklung
des Übertragers vorgesehen, die Sekundärwicklung wird zwischen den Wänden 2' und
3' sowie Schaft 1' aufgenommen.
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Eine Anordnung zur Verwendung bei Zweischenkelkernen zeigt Fig. 3.
Dafür sind vier Spulenkörper 15, 16, 17 und 18 vorgesehen, die paarweise hintereinander
zur Aufnahme des Kerns 19 angeordnet sind.
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In Fig. Lt ist eine Verwendung des Spulenkörpers für verschachtelte
Wicklungen bei einem Zweischenkelkern dargestellt. Je vier Spulenkörper 20, 21,
22 und 23 sowie 24, 25, 26 und 27 sind hintereinander angeordnet zur Aufnahme des
Kerns 28. Je eine Wicklungskammer trägt eine Teilwicklung von Primär- bzw. Sekundärwicklung
des übertragers. Für die in der Mitte gelegenen Kammern 21, 22, 25 und 26 ist'jedoch
hier entweder ein anderes Spritzwerkzeug erforderlich, oder man trennt die überstehenden
Teile, z.B. Balkon, in einem Nachbearbeitunsvorgang ab. Die Außenwände 29, 30, 31
und 32 bzw. die daran anschließenden Balkone 33, 34, 35, .36 und die dem Schaft
abgewandten Kabeldurchführungen 37, 38, 39 und 40 können wie bei allen anderen vorgestellten
Ausführungsbeispielen zur Abstützung gegen ein Gehäuse oder eine Form dienen.
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