TECHNISCHES GEBIET
[0001] Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer Toroiddrossel nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
STAND DER TECHNIK
[0002] Mit dem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er
aus der DE-AS 1 115 829 bekannt ist. Bei der dort angegebenen Starkstrom-Drosselspule
mit einer aus Vollmaterial bestehenden Wicklung aus 2 parallelen Teilleitern mit 8
Windungen um einen ringförmigen Eisenkern weisen die Teilleiter senkrecht zur Oberfläche
des Eisenkernes übereinanderliegende und nicht bis zum Rand der Teilleiter durchgeführte
Schlitze auf, zur Verringerung von Wirbelstromverlusten. Diese Teilleiter weisen gegenseitig
keine nennenswerte flächenhafte Abstützung und peripher keine Einspannung auf.
[0003] Aus der DE-C2 3 029 650 ist ein Ringtransformator bekannt, bei dem die Windungsleiter
der Primärwicklungen und der Sekundärwicklungen in ihrem Querschnitt sektorförmig
gestaltet sind und in Umfangsrichtung abwechselnd Windungen der Primär- und Sekundärwicklung
nebeneinanderliegen. Die Sekundärwicklungen sind flüssigkeitsgekühlt. Innenliegende
Leiterabschnitte der Primär- und Sekundärwicklung weisen eine grössere radiale Höhe
als die aussenliegenden Leiterabsschnitte auf. Die zu einem Ring zusammengeschlossenen
Transformatorspulen werden in einem Mantel untergebracht.
[0004] Aus der DE-PS 970 447 ist es bekannt, die Wicklung einer Toroiddrossel abwechselnd
aus 2 Teilen zusammenzusetzen, von denen ein Teil eine halbe und das 2. Teil eine
anderthalbfache Windung bildet. Die beiden Wicklungsteile aus blankem Kupferband werden
durch Hartlöten oder Schweissen miteinander verbunden. Zur Einfassung dienen ringförmige
Ober- und Unterteile aus Keramik.
[0005] Dieser Drosselaufbau erfordert ein relativ grosses Volumen. Im einem Kurzschlussfall
sind die Stabilität und gegenseitige Abstützung der Wicklungsteile unbefriedigend.
[0006] Aus der DE-OS 2 658 774 ist eine Kommutierungsdrossel für Stromrichteranlagen aus
verdrillten Litzendrähten bekannt, bei der die nicht segmentierten Windungen der Spule
aus vielen Leitersträngen bestehen, welche schlauchförmig miteinander verflochten
sind. Der schlauchförmige Leiter ist im Querschnitt in die Form eines Rechteckes zusammengepresst.
Mehrere schlauchförmige oder rechteckige Leiter können konzentrisch zueinander angeordnet
sein.
[0007] Aus der Schweizer Firmenzeitschrift: Brown Boveri Mitt. 12 (1978), S. 777 - 785,
ist eine toroidförmige Luft-Drosselspule bekannt, die eine mittlere Induktivität aufweist
und mit einem stark oberschwingungsbehafteten Strom belastbar ist. Derartige Drosseln
werden als Umschwing- und Löschdrosseln in Leistungsstromrichtern von Nahverkehrsfahrzeugen
eingesetzt.
[0008] Für Kurzschlussströme in der Grössenordnung von 100 kA - 140 kA, wie sie in Hochleistungsstromrichtern
infolge von Durchzündungen auftreten können, ist eine derartige Drossel nicht geeignet.
Derartige Kurzschlussströme können z. B. auftreten, wenn in einer Brückenschaltung
2 zur gleichen Phase gehörende Halbleiter ungewollt bzw. fehlerhaft gleichzeitig zünden
und damit den Zwischenkreiskondensator eines Umrichters mit Gleichspannungszwischenkreis
kurzschliessen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0009] Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, löst die Aufgabe, eine
Toroiddrossel der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sie für Ströme
von ≥ 100 kA einsetzbar ist und dabei ein minimales Volumen und kleine Verluste aufweist.
[0010] Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Segmentdrossel aus einer Vielzahl
von Segmenten eines Toroids bzw. Ringwulstes nach dem Zusammenbau der Windungen in
Serie oder parallel geschaltet werden kann. Es lassen sich relativ formstabile Segmente
hoher Stromtragfähigkeit verwenden, die nicht wickelbar sein müssen. Damit lässt sich
eine hohe mechanische Festigkeit der Toroiddrossel erreichen. Die Toroiddrossel lässt
sich einfach zusammenbauen, bei Gewährleistung einer hohen Kurzschlussfestigkeit.
[0011] Ein vorgegebenes Einbauvolumen lässt sich besser ausnutzen, wobei die Geometrie der
Toroiddrossel sehr genau reproduzierbar ist. Die Anzahl der Windungen und damit die
Induktivität der Toroiddrossel lassen sich leicht verändern bzw. einstellen.
[0012] Bei Verwendung einer Druckbandage bzw. eines peripheren Stahlringes und von seitlichen
Druckplatten um die Toroiddrossel lässt sich das für die Segmente verwendete Kupfer
bis zum Mehrfachen seiner Fliessgrenze beanspruchen.
[0013] Für die segmentierte Toroiddrossel lässt sich ein hoher Füllfaktor mit grosser Durchtrittsfläche
für das Magnetfeld bei minimalem Streufluss erreichen.
[0014] Ein modularer Drosselaufbau ist durch die Wahl von mehr oder weniger Windungen bzw.
radial versetzt angeordneten Windungen möglich.
[0015] Die Drosseln können aussen rechteckig ausgebildet sein. Natürliche oder eine Flüssigkeitskühlung
mit Zwangsumlauf, z.B. Ölkühlung, sind möglich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[0016] Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Ausschnitt einer perspektivisch dargestellten Toroiddrossel aus vorgefertigten
Teilwicklungen,
- Fig. 2
- einen modularen Drosselaufbau im Ausschnitt mit radial versetzt angeordneten Teilwicklungen,
- Fig. 3
- eine am Aussenumfang rechteckig begrenzte Toroiddrossel im Ausschnitt,
- Fig. 4
- eine Teilwicklung einer Toroiddrossel mit gewinkelten Verbindungselementen,
- Fig. 5
- ein Wicklungselement mit Mehrfachwindung,
- Fig. 6
- eine Winkelprofilwindung,
- Fig. 7a und 7b
- bein Wicklungselement aus Litze,
- Fig. 8
- eine Segmentdrossel in Draufsicht,
- Fig. 9
- einen senkrechten Schnitt durch die Segmentdrossel gemäss Fig. 8 mit Druckbandage
und Spannplatten,
- Fig. 10
- ein Segment der Segmentdrossel gemäss Fig. 8 in perspektivischer Darstellung,
- Fig. 11
- eine Isolierfolie der Segmentdrossel gemäss Fig. 8 und
- Fig. 12
- einen Ausschnitt einer Teilwicklung in flächenhafter Ausbildung.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
[0017] In Fig. 1 ist mit (1) eine ausschnittsweise dargestellte Toroiddrossel bezeichnet,
die aus mehreren U-förmigen Wicklungselementen bzw. segmentierten Teilwicklungen (2)
aufgebaut ist. Die Teilwicklungen (2) sind ringförmig um eine zentrale, zylinderförmige
Aussparung (6) angeordnet und weisen je einen unteren Schenkel (2a) und einen oberen
Schenkel (2b) auf. Am Innenrand (4) weisen die Teilwicklungen (2) eine Breite a auf,
die kleiner als eine Breite b an ihrem Aussenrand (5) ist. Die beiden Schenkel (2a,
2b) besitzen nahe dem Innenrand (4) eine Höhe c, die grösser als ihre Höhe d am Aussenrand
(5) ist. Die Breiten a und b sind so bemessen, dass das verfügbare Volumen für die
Toroiddrossel (1) gut ausgenutzt wird. Die zugehörigen Höhen c und d sind so bemessen,
dass eine Stromquerschnittsfläche durch jede Teilwicklung (2) gleich ist. Am Aussenrand
(5) ist der obere Schenkel (2a) einer Teilwicklung (2) jeweils mit dem Aussenrand
(5) des unteren Schenkels (2a) einer benachbarten Teilwicklung (2) mittels eines elektrischen
Verbindungselementes (3) aus Kupfer z. B. durch Löten elektrisch verbunden. Durch
derartige elektrische Verbindungselemente (3) werden die einzelnen Teilwicklungen
(2) zu einer einzigen toroidalen Windung verbunden bzw. in Reihe geschaltet. Die Toroiddrossel
(1) weist 360/β Teilwicklungen auf, wobei β einen in Grad gemessenen Segmentteilungswinkel
bezeichnet.
[0018] Fig. 2 zeigt ausschnittsweise um eine zentrale Aussparung (6) mehrere kreisförmig
angeordnete, separate segmentierte Teilwicklungen, wobei zueinander benachbarte Teilwicklungen
(7 - 9) in radialer Richtung eine unterschiedliche Länge (1) aufweisen. Durch eine
derartige Staffelung lässt sich eine hohe Elementdichte bzw. Windungszahl der Toroiddrossel
(1) erreichen. Auf diese Weise kann man bei einem grossen Leiterquerschnitt einen
hohen Füllfaktor erhalten.
[0019] Fig. 3 zeigt ausschnittsweise eine Toroiddrossel (1) mit mehreren Teilwicklungen
(10), die in radialer Richtung unterschiedliche Länge und am Aussenrand rechteckige
Begrenzungen längs zueinander senkrechter Flächen (11, 12) aufweisen. Auf diese Weise
lässt sich die Toroiddrossel (1) an ein vorgegebenes Volumen anpassen. Es versteht
sich, dass die Aussenbegrenzung auch z. B. 5eckig, 6eckig usw. gewählt werden könnte.
[0020] Fig. 4 zeigt eine U-förmige Teilwicklung (13) mit 2 symmetrischen, gewinkelten Verbindungselementen
(13a, 13b), die einen Innenwinkel (α) im Bereich von 90° - 150°, vorzugsweise im Bereich
von 100° - 130° zwischen sich einschliessen. Derartige Teilwicklungen (13) können
z. B. aus Aluminium oder Kupfer bestehen, als plane Blechschnitte hergestellt und
erforderlichenfalls mehrlagig eingesetzt werden.
[0021] Fig. 5 zeigt eine Teilwicklung bzw. ein Wicklungselement (14) mit mehreren serpentinartig
übereinander angeordneten Windungen, die mittels elektrisch isolierender Distanzstücke
bzw. Isolatoren (15) gegenseitig isoliert sind. Die Bezugsziffer (16) bezeichnet einen
Anschlussbereich und die Bezugsziffer (17) ein nach aussen umgelegtes und isoliertes
Anschlussende.
[0022] Fig. 6 zeigt eine Teilwicklung (18) in einem Winkelprofil mit abgeschrägten inneren
Ecken (18a) und vergrösserten Aussenflächen, die durch Abbiegen aus einem Blechschnitt
gewonnen sind. Mit (19) sind Verbindungsbereiche für eine nicht dargestellte Schraubverbindung
bezeichnet. Mit ähnlicher Geometrie können auch massive Teilwicklungen (18) z. B.
gegossen, gepresst oder tiefgezogen hergestellt sein.
[0023] Fig. 7a zeigt eine Teilwicklung (20) aus Litze, die mit einem Wärmeleitharz zu einem
kompakten, formbeständigen Element vergossen ist. Mit (21) ist ein Verbindungsprofil
bezeichnet. Fig. 7b zeigt eine Schnittansicht längs einer Linie A-A in Fig. 7a. Statt
aus Litze kann eine derartige Teilwicklung (20) auch aus einzelnen Blechstreifen durch
Verklebung hergestellt sein, wobei die Blechstreifen verröbelt, d. h. verdrillt sind,
so dass äussere Blechstreifen zyklisch nach innen und innere nach aussen kommen. Damit
wird eine kleine Stromverdrängung erreicht.
[0024] Fig. 8 zeigt eine Toroiddrossel (1) mit mehreren jeweils durch Isolierfolien bzw.
Isolierschichten (23) getrennten Wicklungssegmenten bzw. Teilwicklungen (22), die
kreisförmig um die zentrale Aussparung (6) angeordnet und in ihrer Geometrie besser
in Fig. 10 zu erkennen sind. Mit β ist wieder der Segmentteilungswinkel bezeichnet.
Am Anfang und Ende der aus 360°/β° Teilwicklungen zusammengesetzten Gesamtwicklung
sind 2 separat ausgeführte Stromanschlusselemente (30) bzw. (31) angebracht, die besser
in Fig. 9 zu erkennen sind.
[0025] Das schraffiert dargestellte und nach oben herausgeführte Stromanschlusselement (31)
bildet zusammen mit dem gepunktet dargestellten und waagerecht herausgeführten Stromanschlusselement
(30) ein Segment, das jedoch, abweichend von den übrigen Segmenten (22), keinen Aussensteg
(40) aufweist. Auf Grund der Verschränkung des Segmentes (22) sind die beiden Stromanschlusselemente
(30, 31) übereinander angeordnet und, wie auch die anderen Segmente (22), durch eine
besser aus Fig. 11 ersichtliche Isolierfolie (23) elektrisch gegenseitig isoliert.
Die Isolierfolie (23) ist im in radialer Richtung gesehen äusseren Bereich geschlitzt,
so dass sie dort einen oberen und unteren Isolierfolienabschnitt (23a, 23b) aufweist,
welche Abschnitte in Fig. 8 aus Gründen besserer Übersichtlichkeit nur im Bereich
der Stromanschlusselemente (30, 31) ausgezogen bzw. gepunktet dargestellt sind. Das
Stromanschlusselement (30) bildet z. B. den Anfang der Gesamtwicklung und das Stromanschlusselement
(31), das z. B. auch waagerecht herausgeführt sein könnte, dessen Ende.
[0026] Fig. 9 zeigt die Toroiddrossel (1) gemäss Fig. 8 in einem senkrechten Querschnitt
durch deren Zentrum und zusätzlich einen zentralen Spannbolzen (28) in der Aussparung
(6), obere und untere Isolierplatten (25), eine obere scheibenförmige Spannplatte
(26), eine untere scheibenförmige Spannplatte (27) und eine elektrisch isoliert angebrachte
Druckbandage (29) um den mittleren Teil des Torus, d. h. um einen Aussenrand (41)
der Teilwicklungen (22). Die aus Stahl oder aus einem Glasfasermaterial bestehende
hochfeste Spannkonstruktion ist so ausgelegt, dass sie den Grossteil der bei einer
Stossstrombelastung auftretenden Expansionskräfte der Wicklung aufnehmen kann. (Bei
Teilwicklungen aus einfachem Blechschnitt wären die Isolierplatten (25) mit radialen
Nuten versehen.)
[0027] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zentrale Spannbolzen
(28) mit scheibenförmigen Spannplatten (26, 27) aus Stahl durch Gewinde verbunden.
Der Spannbolzen (28) weist in seinem Inneren einen zentralen Hohlraum bzw. Kühlmittelkanal
(28a) auf. Gegenüber den Teilwicklungen (22) ist er durch Isolierringe (24) elektrisch
isoliert.
[0028] Zur Kühlung durch ein Kühlmittel, vorzugsweise Öl, können in einer Teilwicklung (2)
ein Kühlmittel-Einströmkanal (34) und ein Kühlmittel-Ausströmkanal (35) vorgesehen
sein. Die eingetragenen Pfeile zeigen die Strömungsrichtung des Kühlmittels an. Alternativ
dazu kann ein Kühlmittel durch strichpunktiert dargestellte schlitzförmige Öffnungen
bzw. Kühlmittel-Einströmkanäle (32) in den Innenraum der Toroiddrossel (1) und von
da durch Kühlmittel-Ausströmkanäle (33) und den Kühlmittelkanal (28a) im Inneren des
Spannbolzens (28) nach aussen gelangen. Es versteht sich, dass die abzuführende Stromwärme
alternativ oder zusätzlich auch mittels nicht dargestellter Kühlrippen an die Umgebung
abgeführt werden kann. Mit (39) sind Übergangsstellen zu einer benachbarten, dahinterliegenden
Teilwicklung (22) gekennzeichnet.
[0029] Fig. 10 zeigt ein Segment bzw. eine Teilwicklung (22) der Toroiddrossel (1) gemäss
Fig. 8 aus einer massiven Windung in einer perspektivischen Ansicht im Detail. Die
Teilwicklung (22) weist ein 1. bzw. Anfangsverbindungsstück (36) und ein 2. bzw. Endverbindungsstück
(37) mit einer seitlichen, senkrechten Druckanlagefläche (37') und einer waagerechten
Anlagefläche (37'') auf, die durch eine Aussparung (38) voneinander beabstandet sind.
In diese Aussparung (38) wird beim Zusammenbau der Toroiddrossel (1) der obere Isolierfolienabschnitt
(23a) eingeschoben. Der übrige Teil der Isolierfolie (23) dient zur elektrischen Isolierung
einer Teilwicklung (22) von der benachbarten, vgl. Fig. 8 und 11. Beim Zusammenbau
der Toroiddrossel (1) kommt die in Fig. 8 nicht zu sehende, hintere Druckanlagefläche
des Anfangsverbindungsstückes (36) einer Teilwicklung (22) zur Anlage an die Druckanlagefläche
(37') der benachbarten Teilwicklung. Durch den Anpressdruck wird eine elektrische
Verbindung gewährleistet. Vorzugsweise wird jedoch von der oberen Stirnseite her durch
eine hochenergetische Schweissung z. B. mittels eines Elektronen- oder Laserstrahls
eine nicht dargestellte Schweissnaht erzeugt, welche eine noch bessere elektrische
Verbindung gewährleistet.
[0030] Wichtig ist, dass Anfangs- und Endverbindungsstücke (36, 37) zueinander passen bzw.
komplementär zueinander ausgebildet sind, so dass bei der Anlage benachbarter Teilwicklungen
(22) ein flächenhafter Kontakt gewährleistet ist. Relativ dicke Teilwicklungen (22)
können in der gewünschten, gespreizten Form durch Giessen hergestellt werden. Flache
Teilwicklungen (22) lassen sich aus einer ringförmigen Scheibe durch Auftrennen längs
einer von innen nach aussen führenden Schnittlinie z. B. mittels eines Laserstrahls
und durch nachfolgendes Aufbiegen oder Spreizen herstellen. Benachbarte Teilwicklungen
(22) werden dann längs dieser Schnittlinien verlötet oder vorzugsweise verschweisst,
um eine Gesamtwicklung zu erhalten.
[0031] Fig. 12 zeigt in einem Ausschnitt eine Teilwicklung (39) mit flächiger Ausbildung
und vergrösserten Aussenflächen zur Verringerung von Hochfrequenzverlusten. Ein Pfeil
(B) zeigt in Richtung der nicht dargestellten Verbindungsstelle.
[0032] Bei Blechschnitten können die Verbindungselemente weichgelötet, hartgelötet oder
geschweisst werden. Für massiv ausgeführte Teilwicklungen eignen sich Press- und Schraubverbindungen.
Dabei werden die Teilwicklungen (2) der Reihe nach radial in einen nicht dargestellten
Wicklungskörper eingeschoben und die Kontaktstellen z. B. mittels Schrauben fixiert.
1. Toroiddrossel (1)
a) aus mehreren nebeneinander zu einem Torus angeordneten Wicklungsteilen bzw. Teilwicklungen
(2, 7 - 10, 13, 18, 22, 39),
b) wobei jede Teilwicklung mindestens eine Windung aufweist und
c) mit mindestens einem Verbindungselement (3; 36, 37) zur Reihen- und/oder Parallelschaltung
der Teilwicklungen in elektrisch leitender Verbindung steht,
d) wobei die Breite (a) von Schenkeln (2a, 2b) der Teilwicklungen (2) in einem zentralen,
inneren Bereich (4) des Torus kleiner als die Breite (b) am peripheren Aussenrand
(5) ist,
dadurch gekennzeichnet,
e) daß die Teilwicklungen (2) über ihre Länge eine wenigstens annähernd konstante
Stromquerschnittsfläche aufweisen und
f) von einer peripheren Druckbandage (29) umschlossen sind.
2. Toroiddrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (c) von Schenkeln
(2a, 2b) im zentralen, inneren Bereich (4) grösser als die Höhe (d) am peripheren
Aussenrand (5) des Torus ist.
3. Toroiddrossel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Schenkel
von Teilwicklungen (7 - 10) unterschiedliche Länge aufweisen, gemessen vom zentralen,
inneren Bereich (4) zum peripheren Aussenrand (5; 11, 12) des Torus.
4. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
a) dass der Torus peripher eckig,
b) insbesondere rechteckig (11, 12) begrenzt ist.
5. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Teilwicklung (18) ein Kastenprofil mit abgerundeten oder abgeschrägten
inneren Ecken (18a) aufweist,
b) insbesondere, dass Aussenflächen der Teilwicklungen (18) gegenüber deren Innenflächen
vergrössert sind.
6. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Teilwicklungen (13) 2 Verbindungselemente (13a, 13b) aufweisen, die gegenseitig
einen inneren Winkel (α) im Bereich von 90° - 150°,
b) insbesondere im Bereich von 100° - 130° einschliessen.
7. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Teilwicklungen (20) aus Litze gebildet sind,
b) insbesondere, dass die Teilwicklungen aus verröbelten bzw. verdrillten Blechabschnitten
hergestellt sind.
8. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Teilwicklungen (22) innere und/oder äussere Kühlelemente bzw. Kühlvorrichtungen
(32 - 35) aufweisen,
b) insbesondere, dass im Zentrum der Toroiddrossel (1) ein Spannbolzen (28) mit einem
inneren Kühlmittelkanal (28a) vorgesehen ist.
9. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilwicklungen
(14) mehrere übereinanderliegende Windungen aufweisen.
10. Toroiddrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
a) dass mindestens eine Teilwicklung (22) ein Wicklungsteil mit einer Windung
b) und ein 1. bzw. Anfangsverbindungsstück (36) mit mindestens einer 1. Anlagestelle
sowie ein davon beabstandetes 2. bzw. Endverbindungsstück (37) mit mindestens einer
2. Anlagestelle (37', 37'') aufweist,
c) welche Verbindungsstücke gegenseitig verschränkt sind,
d) insbesondere, dass das Anfangsverbindungsstück (36) eine Passung in Gestalt einer
Aussparung oder eines Vorsprunges aufweist, welche zu einer Passung (37') des Endverbindungsstückes
(37) komplementär ist, und
e) dass Anfangs- und Endverbindungsstücke (36, 37) benachbarter Teilwicklungen (22)
mittels einer Schweissnaht verbunden sind.
1. Toroidal inductor (1)
a) made of a plurality of winding parts or partial windings (2, 7-10, 13, 18, 22,
39), arranged next to one another to form a torus,
b) each partial winding having at least one turn, and
c) being electrically conductively connected to at least one connection element (3;
36, 37) for series and/or parallel connection of the partial windings,
d) the width (a) of limbs (2a, 2b) of the partial windings (2) in a central inner
region (4) of the torus being smaller than the width (b) at the peripheral outer edge
(5),
characterized
e) in that the partial windings (2) have an at least approximately constant current
cross-sectional area over their length, and
f) are enclosed by peripheral pressure banding (29).
2. Toroidal inductor according to Claim 1, characterized in that the height (c) of limbs
(2a, 2b) in the central inner region (4) is greater than the height (d) at the peripheral
outer edge (5) of the torus.
3. Toroidal inductor according to Claim 1 or 2, characterized in that neighbouring limbs
of partial windings (7-10) have different lengths, measured from the central inner
region (4) to the peripheral outer edge (5; 11, 12) of the torus.
4. Toroidal inductor according to one of Claims 1 to 3, characterized
a) in that the torus is peripherally bounded polygonally,
b) in particular rectangularly (11, 12).
5. Toroidal inductor according to one of Claims 1 to 4, characterized
a) in that the partial winding (18) has a box profile with rounded or chamfered internal
corners (18a),
b) in particular, in that outer faces of the partial windings (18) are enlarged relative
to their inner faces.
6. Toroidal inductor according to one of Claims 1 to 4, characterized
a) in that the partial windings (13) have 2 connection elements (13a, 13b) which enclose
between them an internal angle (α) in the range of from 90°-150°,
b) in particular in the range of from 100°-130°.
7. Toroidal inductor according to one of Claims 1 to 6, characterized
a) in that the partial windings (20) are formed from a stranded conductor,
b) in particular, in that the partial windings are produced from Roebel-transposed
or interlaced sheet sections.
8. Toroidal inductor according to one of Claims 1 to 7, characterized
a) in that the partial windings (22) have inner and/or outer cooling elements or cooling
devices (32-35),
b) in particular, in that a clamping bolt (28) having an inner coolant channel (28a)
is provided at the centre of the toroidal inductor (1).
9. Toroidal inductor according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the partial
windings (14) have a plurality of turns situated one on top of the other.
10. Toroidal inductor according to one of Claims 1 to 8, characterized
a) in that at least one partial winding (22) has a winding part with one turn
b) and a first or starting connector (36) with at least a first bearing location,
and a second or end connector (37), separated from the former, with at least a second
bearing location (37', 37")
c) which connectors are interlaced with each other,
d) in particular, in that the starting connector (36) has a mating part, in the form
of a recess or a projection, which is complementary with a mating part (37') of the
end connector (37), and
e) in that the starting and end connectors (36, 37) of neighbouring partial windings
(22) are connected by means of a welded join.
1. Inductance toroïdale (1)
a) en plusieurs parties de bobinages respectivement en bobinages partiels (2, 7 -
10, 13, 18, 22, 39), disposés côte à côte en tore,
b) dont chaque bobinage partiel présente au moins une spire et
c) avec au moins un élément de liaison (3 ; 36 ; 37) pour le branchement en série
et/ou en parallèle des bobinages partiels qui sont en liaison électrique,
d) avec lequel la largeur (a) des membres (2a, 2b) des bobinages partiels (2) sont
plus petit dans un périmètre central intérieur (4) du tore, que la largeur (b) au
bord extérieur (5) de la périphérie
caractérisée en ce que,
e) les bobinages partiels (2) présentent selon leur longueur une surface de coupe
transversale au moins approximativement constante et
f) sont entourés d'un bandage de contrainte périphérique (29).
2. Inductance toroïdale selon la revendication 1, caractérisée en ce que la hauteur (c)
des membres (2a, 2b) dans le périmètre intérieur central (4) est supérieure à la hauteur
(d) au bord périphérique extérieur (5) du tore.
3. Inductance toroïdale selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée
en ce que des membres voisins de bobinages partiels (7 - 10) présentent des longueurs
différentes, mesurées du périmètre intérieur central (4) vers le bord périphérique
extérieur (5, 11, 12) du tore.
4. Inductance toroïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée
en ce que
a) la périphérie du tore est anguleuse,
b) notamment délimitée par un rectangle (11, 12)
5. Inductance toroïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée
en ce que
a) le bobinage partiel (18) présente un profil de boîte avec des angles intérieurs
(18a) arrondis ou chanfreinés,
b) notamment en ce que les surfaces extérieures des bobinages partiels (18) sont agrandies
par rapport à leurs surfaces intérieures,
6. Inductance toroïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée
en ce que
a) les bobinages partiels (13) présentent 2 éléments de liaison (13a, 13b) qui forment
mutuellement un angle interne (a) dans la plage 90° - 150°
b) notamment dans la plage 100° - 130°.
7. Inductance toroïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée
en ce que
a) les bobinages partiels (20) sont constitués de torons,
b) notamment en ce que les bobinages partiels sont fabriqués à partir de découpes
de tôles tordues respectivement vrillées.
8. Inductance toroïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée
en ce que
a) les bobinages partiels (22) présentent des éléments de refroidissement respectivement
des installations de refroidissement (32 - 35) intérieurs et/ou extérieurs,
b) au centre de l'inductance toroïdale (1) est notamment prévu un boulon de serrage
(28) avec un canal de refroidissement intérieur (28a).
9. Inductance toroïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée
en ce que les bobinages partiels (14) présentent plusieurs enroulements superposés.
10. Inductance toroïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée
en ce que
a) au moins un bobinage partiel (22) présente un élément de bobinage avec un enroulement,
b) et une première pièce de liaison respectivement de début (36) avec au moins une
première surface de contact ainsi qu'une seconde pièce de liaison respectivement de
fin (37) avec au moins une seconde surface de contact (37', 37"), qui sont séparées
l'une de l'autre
c) ces pièces de liaison sont mutuellement réunies de manière croisée,
d) notamment en ce que la pièce de liaison de début (36) présente un ajustage en forme
d'un évidement ou d'un épaulement, qui est complémentaire à un ajustage (37') de la
pièce de liaison de fin (37), et que
e) les pièces de liaison de début et de fin (36, 37) sont raccordées aux bobinages
partiels voisins (22) au moyen d'un cordon de soudure.