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DE29709418U1 - Transformator mit einem Spulenkörper zur Aufnahme der Transformatorwicklungen - Google Patents

Transformator mit einem Spulenkörper zur Aufnahme der Transformatorwicklungen

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DE29709418U1
DE29709418U1 DE29709418U DE29709418U DE29709418U1 DE 29709418 U1 DE29709418 U1 DE 29709418U1 DE 29709418 U DE29709418 U DE 29709418U DE 29709418 U DE29709418 U DE 29709418U DE 29709418 U1 DE29709418 U1 DE 29709418U1
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coil
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H01F27/325Coil bobbins

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Description

DR. HAFNER J; STCPP],;...: * ü: :
PATENTANWÄLTE
EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
DR. D. HAFNER, DIPL-PHYS. H. STIPPL, DIPL.-ING. OSTENDSTR. 132 90482 NÜRNBERG TEL.: 0911-547031 TELEX: 622922 frnued FAX: 0911-546565
UNSER ZEICHEN NÜRNBERG
ha-He/97201 28.05.1997
GOSSEN-METRAWATT GmbH
Thomas-Mann-Straße 16-20
90471 Nürnberg
Transformator mit einem Spulenkörper zur Aufnahme der Transformatonvicklungen
&6T4P«L
-8-
GOSSEN-METRAWATT GmbH ha-He/97201
BESCHREIBUNG
Die Neuerung betrifft einen Transformator mit einem Spulenkörper zur Aufnahme der Transformatorwicklungen mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Ein Transformator besteht üblicherweise im wesentlichen aus dem Eisenkern, welcher sich aus aufgeschichtetem Blech mit sehr niedrigen Magnetisierungsverlusten zusammensetzt sowie einer Primär- und mindestens einer Sekundärwicklung. Zur Trennung von Eisenkern und Wicklungen werden Spulenkörper aus Kunststoff verwendet, um eine ausreichende Isolation von Kern und Wicklungen zu gewährleisten.
Zur Aufnahme der gleich dimensionierten Bleche weist ein derartiger Spulenkörper einen rohrartigen, im wesentlichen rechteckigen Innenbereich auf. Der Spulenkörper dient also gleichzeitig der Aufnahme der Transformatorwicklungen und des Kerns sowie der Isolation von Wicklungen und Eisenkern. Die Isolierung zwischen Primär- und Sekundärwicklung wird entweder durch trockene oder ölgetränkte Isolierstoffe gebildet. So findet beispielsweise Gießharz zur Isolation von Primär- und Sekundärwicklung Verwendung.
Bei diesem Stand der Technik werden die vorschriftsmäßigen Kriechstrekken, die Durchschlagsfestigkeit und die Freiheit von Teilentladungen da-
DR,
-9-
durch erreicht, daß Transformatoren entsprechend großvolumige Baugröße erhalten. Je nach Verschmutzungsgrad, Isolationsklasse, Materialgruppen etc. können diese Werte Dimensionen annehmen, welche mit handelsüblichen Spulenkörpern nicht mehr erreicht werden können. Für bestimmte Geräte kann jedoch eine gewisse Baugröße des Transformators nicht überschritten werden, womit Probleme in bezug auf die Kriechstromfestigkeit auftreten.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transformator mit einem Spulenkörper mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß eine direkte sichere elektrische Trennung zwischen der Primär- und Sekundärwicklung als auch eine indirekte Trennung Primärwicklung über Kern zur Sekundärwicklung vorliegt und daß die notwendige Kriechstromfestigkeit erreicht und Teilentladungen im Hochspannungsbetrieb vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des neuerungsgemäßen Gegenstands ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-25.
Als Kerngedanken der Neuerung wird es angesehen, einen Aufsteckspulenkörper um den rohrartigen Innenbereich des Spulenkörpers anzubringen, wobei der Aufsteckspulenkörper mindestens zwei Wickelkammern zur Isolation von Primär- und Sekundärwicklungen aufweist. Dadurch sind die Kriechströme gezwungen, die Isolation zu überwinden, um damit auf Umwegen zur nächsten Wicklung zu gelangen. Dies ist ein Effekt, der die Kriechstromstrecke entsprechend vergrößert, so daß bei relativ kompaktem
-10-
Aufbau lange Kriechstrecken sichergestellt sind. Der Aufsteckspulenkörper ist dabei so dimensioniert, daß er um einen handelsüblichen Spulenkörper herumlegbar ist.
Vorteilhafterweise kann der Aufsteckspulenkörper aus zwei im wesentlichen U-förmigen Teilen bestehen., damit der Aufsteckspulenkörper auf einfache Art und Weise an den Innenbereich des Spulenkörpers anbringbar bzw. aufsteckbar ist.
Vorteilhafterweise können die zwei Teile des Aufsteckspulenkörpers identisch ausgebildet sein, wodurch nur ein Formteil notwendig ist, was mit geringem Fertigungskostenaufwand verbunden ist. So ist beispielsweise zur Herstellung der aus Kunststoff bestehenden Teile des Aufsteckspulenkörpers lediglich eine Spritzgußform erforderlich. Die beiden Teile sind lediglich spiegelbildlich zueinander auf den Spulenkörper aufzustecken.
Es kann vorgesehen sein, daß die Wickelkammern durch Wandungen voneinander getrennt sind, wobei die Wandungen in Endmontagestellung im wesentlichen parallel zu den Abschlußwandungen des Spulenkörpers verlaufen.
Zur Erhöhung der Kriechstrecken kann es ferner vorgesehen sein, daß die Wickelkammern voneinander durch Doppelwandungen getrennt sind.
Zusätzlich können zwischen den Doppelkammern Zwischenkammern angeordnet sein, wodurch hinsichtlich der Kriechstrecken ein sogenannter Meandereffekt eintritt. Kriechströme müssen also zunächst die erste Wandung überwinden, dann die Breite der Zwischenkammer im Bereich des Bodens
-11-
und schließlich die zweite Wandung überwinden, um zur nächsten Wicklung zu gelangen. Dieser Effekt vergrößert die Kriechstromstrecke entsprechend der „Hindernisse", womit entsprechend lange Kriechstrecken sichergestellt werden.
Zweckmäßigerweise kann die Zwischenkammer des Aufsteckspulenkörpers zwischen Primär- und Sekundärwicklung breiter sein als die Zwischenkammer zwischen den Sekundärwicklungen. Damit ist eine ausreichende Isolierung Primär- und Sekundärwicklung sichergestellt. Außerdem stellt die unterschiedliche Breite der Zwischenkammern eine optische Montagehilfe zur seitenrichtigen Aufwicklung von Primär- und Sekundärwicklung dar.
Im Schnittstellenbereich der beiden Teile des Aufsteckspulenkörpers kann in den Zwischenkammern der Boden Freischnitte aufweisen, um auch dort die erforderlichen Kriechstrecken zu gewährleisten.
Ebenso können auch im Mittelabschnitt des Teils des Aufsteckspulenkörpers in den Zwischenkammera Freischnitte vorgesehen sein, welche der Entlüftung während des Gießvorgangs z.B. mit Gießharz dienen, womit ein formschlüssiger Verguß gewährleistet ist.
Ferner kann es vorgesehen sein, daß die Innenwandung des Bodens des Aufsteckspulenkörpers von der Außenwandung des Kernbodens des Spulenkörpers beabstandet ist.
Der Abstand zwischen der Innenwandung des Bodens des Aufsteckspulenkörpers und der Außenwandung des Kernbodens des Spulenkörpers kann 0,5 mm - 3 mm, insbesondere 1 mm - 1,5 mm, betragen. Außerdem können
,$ 3,TIPPL
-12-
die Teile des Aufsteckspulenkörpers randseitig entlang des Bodens Anformungen aufweisen, die seitlich und nach unten abstehen. Damit ist randseitig ein gewisser Abstand von Boden zu Kernboden gewährleistet. Die Anformungen können eine zweite Funktion erfüllen, indem sie stirnseitig im Schnittstellenbereich Ausnehmungen bzw. dazu kompatible Zapfen aufweisen, so daß die beiden Teile des Aufsteckspulenkörpers zusammensteckbar sind.
Sind im Mittelabschnitt des Teils sowohl in den Zwischenkammern als auch randseitig leistenartige Stege angeformt, die von der Innenwandung des Bodens abstehen und auf dem Kernboden des Spulenkörpers aufliegen, so ist auch im U-fÖrmigen Mittelabschnitt des Teils ein entsprechender Abstand von Boden zu Kernboden gewährleistet.
Schließlich können sowohl die Zwischenkammern, der Abstand zwischen Spulenkörper und Aufsteckspulenkörper, die Freischnitte als auch die Umgebung von Spulenkörper-Aufsteckspulenkö&phgr;er-Einheit mit Vergußmasse gefüllt sein, um eine sichere elektrische Trennung in sämtlichen Zwischenräumen zu gewährleisten. Was die Durchschlagfestigkeit zum Kern betrifft, so liegt hier eine doppelte Isolierung vor, welche zum einen aus dem Kernboden des Spulenkörpers, zum anderen teilweise aus dem Boden des Aufsteckspulenkörpers und der Vergußmasse besteht.
Die Vergußmasse kann ein Gießharz sein, welches im Vakuumverguß auf den Spulenkörper und den Aufsteckspulenkörper aufgebracht wird.
Die Neuerung ist anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:
-13-
Fig. 1 die zwei Teile des Aufsteckspulenkörpers in perspektivi
scher Darstellung,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Transformators sowie
Fig. 3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A aus Fig. 2.
Der in Fig. 1 dargestellte Aufsteckspulenkörper 2 weist drei Wickelkammern 3, 3', 3" zur Isolation von Primär- 4 und Sekundärwicklungen 5, 5' auf. Der Aufsteckspulenkörper 2 besteht aus zwei im wesentlichen U-formigen Teilen 9, 10, die identisch ausgebildet sind. Diese beiden Teile 9, 10 sind - wie in Fig. 2 dargestellt - auf den Spulenkörper 1 aufsteckbar. Die Wickelkammern 3, 3', 3" sind voneinander durch Doppel wandungen 7, T getrennt, welche in Endmontagestellung im wesentlichen parallel zu den Abschlußwandungen des Spulenkörpers 1 verlaufen. Die Doppelwandungen 7, T sind jeweils aus zwei Wandungen 7a aufgebaut. Im Inneren der Doppelwandungen 7, T verlaufen Zwischenkammern 8, 8'. Damit sind die Kriechströme gezwungen, einen meanderförmigen Weg zu überwinden, um von der einen Wicklung zur nächsten Wicklung zu gelangen.
Zur elektrischen Sicherheit als auch zur Montagehilfe ist die Zwischenkammer 8 des Aufsteckspulenkörper 2 zwischen Primär- 4 und Sekundärwicklung 5 breiter als die Zwischenkammer 8' zwischen den Sekundärwicklungen 5, 5'. Im Schnittstellenbereich 11 des jeweiligen Teils 9 bzw. 10 des Aufsteckspulenkörpers 2 weisen die Zwischenkammern 8, 8' Freischnitte 12 auf. Durch diese Freischnitte 12 werden auch im Schnittstellenbereich 11 die erforderderlichen Kriechstrecken einreicht. Ebenso sind im Mittelab-
-14-
schnitt 13 jedes Teils 9, 10 in den Zwischenkammern 8, 8' Freischnitte 12' vorgesehen. Diese Freischnitte 12' dienen der Enlüfhmg während des Gießvorgangs und gewährleisten somit einen formschlüssigen Verguß. Diese Freischnitte 12, 12' werden ebenso wie die Zwischenkammern 8, 8' im Anschluß an die Montage mit Gießharz 23 gefüllt, um die erforderliche Durchschlagsfestigkeit zu erreichen.
Wie in Fig. 2 ersichtlich, ist die Innenwandung 14 des Bodens 16 des Aufsteckspulenkörpers 2 von der Außenwandung 15 des Kernbodens 17 des Spulenkörpers 1 beabstandet. Dieser Abstand beträgt etwa 0,5 mm - 3 mm und wird nach der Montage ebenfalls mit Gießharz 23 aufgefüllt, um die Durchschlagsfestigkeit zum Spulenkern zu erhöhen und um Lufteinschlüsse an der Isolationsstrecke zu verhindern.
Das jeweilige Teil 9, 10 des Aufsteckspulenkörpers 2 weist randseitig entlang des Bodens 16 leistenartige Anformungen 18 auf, die seitlich und nach unten abstehen. Damit ist der Boden 16 sowohl von den Abschlußwandungen als auch von dem Kernboden 17 des Spulenkörpers 1 beabstandet. Die leistenartige Anformungen 18 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf. Ferner besitzen die Anformungen 18 stirnseitig im Schnittstellenbereich 11 Ausnehmungen 19 bzw. Zapfen 20, die in die Ausnehmungen 19 des jeweiligen Teils 9 bzw. 10 einsteckbar sind.
Ferner weist der Mittelabschnitt 13 des jeweiligen Teils 9, 10 sowohl in den Zwischenkammern 8, 8' als auch randseitig Stege 21 auf, die so angeformt sind, daß sie von der Innenwandung 14 des Bodens 16 abstehen. Sowohl die Wandungen 7a als auch die Seitenwandungen 26 weisen U-förmige Ausnehmungen 22 auf.
-15-
Wie in Fig. 3 ersichtlich, weist der Spulenkörper 1 auf einer Seite 27 lamellenartige Öffnungen 25 auf. Am unteren Ende der lamellenartigen Öffnungen 25 sind Kontaktstifte 24 angebracht.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist die gesamte Umgebung von Spulenkörper-Aufsteckspulenkörper-Einheit als auch die sämtliche Zwischenräume mit Gießharz 23 gefüllt.
DF5
-16-
GOSSEN-METRAWATT GmbH ha-He/97201
BEZUGSZEICHEN
1 Spulenkörper
2 Aufsteckspulenkörper
3 Wickelkammer
3' Wickelkammer
3" Wickelkammer
4 Primärwicklung
5 Sekundärwicklung
5' Sekundärwicklung
6 Spulenkern
7 Doppelwandung
T Doppelwandung
7a Wandung
8 Zwischenkammer
8' Zwischenkammer
9 Teil
10 Teil
11 Schnittstellenbereich
12 Freischnitt
12' Freischnitt
13 Mittelabschnitt
14 Innenwandung
15 Außenwandung
16 Boden
17 Kernboden
18 Anformung
19 Ausnehmung
20 Zapfen
21 Steg
22 Ausnehmung
23 Gießharz
24 Kontaktstifte
25 Öffnungen
26 Seitenwandungen
27 Seite

Claims (22)

H1AFNER SfcSTtgPL -1 - GOSSEN-METRA WATT GmbH ha-He/97201 SCHUTZANSPRUCHE
1. Transformator mit einem Spulenkörper zur Aufnahme der Transformatorwicklungen, der als Isolator ausgebildet ist und einen rohrartigen Innenbereich aufweist, der mit im wesentlichen parallel angeordneten Abschlußwandungen versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Aufsteckspulenkörper (2) vorgesehen ist, der um den rohrartigen Innenbereich des Spulenkörpers (1) herumgreift und mindestens zwei Wickelkammern (3, 3') zur Isolation von Primär- (4) und Sekundärwicklungen (5, 5') aufweist.
2. Transformator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Aufsteckspulenkörper (2) aus zwei im wesentlichen U-förmigen Teilen (9, 10) besteht.
PR. &THgr;&Agr;&Tgr;&Ngr;&Egr;&dgr;'&,^&Pgr;&Kgr;&Rgr;&Igr;.
-2-
3. Transformator nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die zwei Teile (9, 10) des Aufsteckspulenkörpers (2) identisch sind.
4. Transformator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wickelkammern (3, 3') voneinander durch Wandungen (7a) getrennt sind, die in Endmontagestellung im wesentlichen parallel zu den Abschlußwandungen des Spulenkörpers (1) verlaufen.
5. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wickelkammern (3, 3', 3") voneinander durch Doppel wandungen (7, 7') getrennt sind.
6. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
de,rtafmer '&snppL
-3-
zwischen den Doppelwandungen (7, T) Zwischenkammem (8, 8') angeordnet sind.
7. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zwischenkammer (8) des Aufsteckspulenkörpers (2) zwischen Primär- (4) und Sekundärwicklung (5) breiter ist als die Zwischenkammer (8) zwischen den Sekundärwicklungen (5, 5').
8. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
im Schnittstellenbereich (11) der beiden Teile (9, 10) des Aufsteckspulenkörpers (2) in den Zwischenkammern (8, 8') der Boden (16) Freischnitte (12) aufweist.
9. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
t«F NEff S5 STOpl
-4-
im Mittelabschnitt (13) des Teils (9 bzw. 10) in den Zwischenkammern (8, 8') Freischnitte (12') vorgesehen sind.
10. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Innenwandung (14) des Bodens (16) des Aufsteckspulenkörpers (2) von der Außen wandung (15) des Kernbodens (17) beabstandet ist.
11. Transformator nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Abstand zwischen der Innenwandung (14) des Bodens (16) des Aufsteckspulenkörpers (2) und der Außenwandung (15) des Kernbodens (17) 0,5 mm - 3 mm, insbesondere 1 mm - 1,5 mm, beträgt.
12. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
• ·
• ·
-5-
die Teile (9, 10) des Aufsteckspulenkörpers (2) randseitig entlang des Bodens (16) leistenartige Anformungen (18) aufweisen, die seitlich und nach unten abstehen.
13. Transformator nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anformungen (18) einen rechteckigen, insbesondere einen quadratischen, Querschnitt besitzen.
14. Transformator nach einem der Ansprüche 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anformungen (18) sowohl seitlich als auch nach unten um 0,5 mm - 3 mm, insbesondere um 1 mm - 1,5 mm, abstehen.
15. Transformator nach einem der Ansprüche 13-14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anformungen (18) stimseitig im Schnittstellenbereich (11) Ausnehmungen (19) bzw. Zapfen (20) aufweisen, die mit den Zapfen (20) bzw. Ausnehmungen (19) des anderen Teils (9 bzw. 10) zusammensteckbar sind.
-6-
16. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
im Mittelabschnitt (13) des Teils (9, 10) sowohl den Zwischenkammern (8, 8') als auch randseitig Stege (21) angeformt sind, die von der Innenwandung (14) des Bodens (16) abstehen.
17. Transformator nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhe der Stege (21) 0,5 mm - 3 mm, insbesondere 1 mm - 1,5 mm, beträgt.
18. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wandung (7a) der Doppelwandungen (7, 7') und/oder die Seitenwandungen (26) Ausnehmungen (22) aufweisen.
19. Transformator nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
-7-
die Ausnehmungen (22) U-förmig ausgebildet sind.
20. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wandstärke des Aufsteckspulenkörpers (2) 0,5 mm - 3 mm, insbesondere 0,8 mm -1,5 mm, beträgt.
21. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
sowohl die Zwischenkammern (8, 8') der Zwischenraum zwischen Spulenkörper (1) und Aufsteckspulenkörper (2), die Freischnitte (12, 12') als auch die Umgebung von Spulenkörper-Aufsteckspulenkörper-Einheit mit Vergußmasse gefüllt sind.
22. Transformator nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Vergußmasse ein Gießharz (23) ist.
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