Die Erfindung bezieht sich auf eine 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 Spulenflansch angeordneten Wickelstützpunkten sowie mit einem in der Kernbohrung angeordneten, sich axial über die Spulenflansche hinaus erstreckenden Eisenkern.
Eine derartige Transformatorspule ist bereits aus der DE-B-1 539 679 bekannt. Dort ist ein Spulenkörper aus Kunststoff mit annähernd rechtekkigem Wickelzylinder verwendet, in welchem ein Blechkern mit wechselweise geschalteten Eisenblechen eingeschoben ist. Die Innenwand des Wickelzylinders ist dabei mit gratartigen Leisten versehen, um beim Einschieben der Kernbleche einen Preßsitz bzw. einen Toleranzausgleich für das Blechpaket zu erzielen. Eine derartige Transformatorspule mit rechteckigem Querschnitt ist aber beispielsweise bei rotationssymmetrischen Transformatoren, insbesondere bei Drehtransformatoren, nicht einsetzbar. Bei derartigen Anwendungen ist es außerdem erwünscht, zur besseren Schließung des Eisenkreises den Kern außerhalb der Spulenflansche in Radialrichtung zu verbreitern. In einem solchen Fall kann der Kern weder als Blechpaket geschichtet werden, noch kann er einstückig in den Spulenkörper eingebracht werden. Außerdem können in einem solchen Fall die Wickelstützpunkte nicht wie bei der bekannten Spule nebeneinander am Spulenflansch vorgesehen werden.
Für derartige Transformatoren war es deshalb üblich, entweder den einstückig mit zwei Eisenflanschen ausgestatteten Kern lediglich mit Lack oberflächlich zu isolieren oder mit Isolierfolien auszukleiden und dann ohne Spulenkörper zu bewickeln oder anstelle dieser Lackisolierung Kunststoffhalbschalen aufzubringen. 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 Wickelstützpunkte, wie sie an anderen Spulenkörpern durchaus bekannt sind, fehlen und somit die Wicklungsenden einzeln abgebunden werden müssen.
Aus der DE-A-1 919 729 ist ein rotationssymmetrischer Spulenkörper mit einem runden Eisenkern für Relais und dergl. bekannt. Jedoch besteht der Kern mit vollem Querschnitt aus Eisen, so daß diese Konstruktion für einen Drehtransformator überhaupt nicht in Betracht kommen kann. Weder sind dort Maßnahmen angegeben, einen Kern mit an beiden Enden vergrößerten Querschnitt unterzubringen, noch könnte der dortige Spulenkörper wegen der am Flanschumfang angeordneten Wickelstützpunkte für einen Rotor eines Drehtransformators Anwendung finden.
Die DE-A-2 208 457 zeigt einen Wickelkörper für Transformatoren, der schon wegen seines rechteckigen Querschnitts für einen Drehtransformator nicht geeignet ist. Bei einem rotationssymmetrischen Kern mit Eisenflanschen würden außerdem die nebeneinander liegenden Wickelstützpunkte am Spulenkörperflansch stören.
Die US-A-4 166 265 zeigt allgemein einen Spulenkörper mit Wickelstützpunkten, welche in Form von Drähten oder Stiften in einem Flansch angeordnet sind. Wegen des rechteckigen Querschnitts und wegen der nebeneinander liegenden Wickelstützpunkte käme auch dieser Spulenkörper für einen Drehtransformator nicht in Betracht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Transformatorspule der eingangs genannten Art mit einem rotationssymmetrischen und an den äußeren Enden im Querschnitt vergrößerten Kern, die insbesondere zum Einsatz als Rotor eines Drehtransformators geeignet ist, so zu gestalten, daß die Herstellung und das Bewickeln des Spulenkörpers und auch die Montage des Kerns in einfacher und kostengünstiger Weise ermöglicht werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung eines Spulenkörpers wird es beispielsweise möglich, einen zweiteiligen geschlitzten, hülsenförmigen Kern von den zwei Enden her in den Spulenkörper einzuschieben und die Schlitze jeweils an der Längsrippe des Spulenkörpers auszurichten. Durch die weiterhin vorgesehene Anordnung von Wickelstützpunkten in Verlängerung dieser Längsrippen kommen diese auch dann in den Schlitz des Spulenkerns zu liegen, wenn der Kern außerhalb der Spule scheibenförmig über den ganzen Radius des Spulenflansches vergrößert ist. Diese Wickelstützpunkte können nach den Unteransprüchen an einem rippenförmigen Fortsatz der Längsrippe vorgesehen sein, wobei dieser Fortsatz in eine radiale Ausnehmung des außerhalb der Spule zu einem Eisenflansch erweiterten Kerns zu liegen kommt. Zweckmäßigerweise sind dabei zwei oder mehr 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 Wickelstützpunkte selbst können dabei an dem Spulenflansch bzw. an dem rippenförmigen Fortsatz in Form zweier hakenförmiger Nasen angeformt sein. Zum Bewickeln ist es dabei von Vorteil, wenn die Wickelachsen der beiden Wikkelstützpunkte 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 Wicklungsanfangs ermöglicht.
Die Wickelstützpunkte können auch in Form von Drähten in das Ende der Längsrippe bzw. in deren Fortsatz eingebettet sein. Im übrigen können in Weiterbildung der Erfindung auch weitere Metalleinlagen in der Längsrippe eingebettet oder nachträglich eingelegt werden, um beispielsweise bei einem Transformator eine Phasenverschiebung zu erreichen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Spulenkörper 1, der vorzugsweise aus elastischem, temperaturfestem, thermoplastischem Isolierstoff besteht. Auf dem 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 eines geschlitzten, gegebenenfalls mehrteiligen 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 10 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 Linie 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 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 Wickelstützpunkt 10 geführt. Beide Wickelstützpunkte 9 und 10 sind in ihrer Wickelachse gegeneinander derart geneigt, daß beim Anwikkeln an den einen Stützpunkt der jeweils andere die Schlingbewegung des Drahtes nicht behindert. Zu diesem Zweck werden die Winkel der Anwickelebene α beim Wickelstützpunkt 9 und,8 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 Wickelstützpunkte 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.
Fig. 4 und 5 zeigen die Anwendung des Spulenkörpers aus den Fig. 1 bis 3 in einem Transformator, wie er beispielsweise bei einem schleifringlosen Drehmelder verwendet wird. Dabei ist im Spulenkörper 1 mit der Wicklung 2 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 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 Fig. 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.
Fig. 7 zeigt einen Spulenkörper 41 mit einer Längsrippe 42, in welche im Bereich des Spulenflansches 43 zwei Drahtstücke 44 und 45 als Wikkelstützpunkte eingebettet sind. Beim Spulenkörper 51 gemäß Fig. 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 Fig. 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 Kurzschlußstükke 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 abgewickelte Einlegeteile isoliert bis an den Außendurchmesser des Spulenflansches geführt werden.