Hochspannungswicklung eines induktiven Spannungswandlers

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungswicklung eines induktiven Spannungswandlers mit mindestens zwei Teilwicklungen und einer Zwischenelektrode, die mit beiderseits eines innerhalb der Hochspannungswicklung liegenden Zentralbereichs vorhandenen Randbereichen seitlich aus der Hochspannungswicklung hervorsteht.
Um einer solchen Wicklung einen besonders stabilen und besonders erschütterungsfesten Wicklungsaufbau zu verleihen, besteht die Zwischenelektrode (9) aus zwei metallenen, halbringförmigen Schalenteilen (12, 13), die in ihrem Zentral bereich (10) Löcher (14) aufweisen; die Schalenteile (12, 13) umfassen die eine Teilwicklung (2) unter Freilassung zweier Spalte außen und sind von der weiteren Teilwicklung (3) gegen die eine Teilwicklung (2) gepreßt. Einer der beiden Spalte (18) ist mittels eines Kontaktelementes (30) überbrückt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannungsuicklung eines induktiven Spannungswandlers mit mindestens zwei einander koaxial umfassenden Teilwicklungen und einer zwischen den Teilwicklungen liegenden Zwischenelektrode, die mit beiderseits eines innerhalb der Hochspannungswicklung liegenden Zentralbereichs vorhandenen Randbereichen seitlich aus der Hochspannungswicklung hervorsteht..

[0002] Bei einer bekannten Hochspannungswicklung dieser Art (DE-AS 24 52 056) besteht die Zwischenelektrode aus einer eingewickelten Metallbahn, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Die Zwischenelektrode dient dabei als Wickelkörper für die die eine (innere) Teilwicklung umfassende äußere Teilwicklung.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungswicklung zu schaffen, die sich durch einen besonders stabilen und besonders erschütterungsfesten Wicklungsaufbau auszeichnet.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer·Hochspannungswicklung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß die Zwischenelektrode aus zwei metallenen, halbringförmigen Schalenteilen, die im Zentralbereich Löcher aufweisen; die Schalenteile umfassen unter Freilassung zweier Spalte die eine (innere) Teilwicklung außen und sind von der aufgewickelten weiteren (äußeren) Teilwicklung gegen die eine Teilwicklung gepreßt, und einer der beiden Spalte ist mittels eines Kontaktelementes überbrückt.

[0005] Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Hochspannungswicklung besteht darin, daß aufgrund der verwendung einer Zwischenelektrode mit Löchern in ihrem Zentralbereich ein stabiler und erschütterungsfester Uicklungsaufbau erreicht ist, weil die Schalenteile sich unter dem Druck der aufgewickelten äußeren Teilwicklung mit ihren Löchern in der äußeren Isolation der inneren Teilwicklung gewissermaßen verhaken, so daß die Zwischenelektrode mit der auf ihr aufgewickelten äußeren Teilwicklung weder seitlich noch in Umfangsrichtung in Bezug auf die innere Teilwicklung verschiebbar ist. Dieses Verhaken der Zwischenelektrode ist dadurch ermöglicht, daß diese aus zwei halbringförmigen Schalenteilen mit einer derartigen Bemessung besteht, daß sie die innere Teilwicklung unter Freilassung zweier Spalte umfaßt und somit durch die äußere Teilwicklung ungehindert an die innere Teilwicklung anpreßbar ist. Das Kontaktelement, das einen der Spalte überbrückt, sorgt dafür, daß die gesamte Zwischenelektrode auf ein und demselben Zuischenpotential liegt, wobei mittels des zweiten, nicht überbrückten Spaltes in bekannter weise eine Kurzschlußwindung verhindert ist.

[0006] Die Erfindung ist nicht nur bei einer Hochspannungswicklung mit zwei einander koaxial umfassenden Teilwicklungen anwendbar, sondern auch bei Hochspannungsuicklungen, die aus mehr als zwei Teilwicklungen bestehen; die Zuischenelektrode zwischen den jeweils benachbarten Teilwicklungen ist dann jeweils in der weise auszubilden, wie es oben angegeben worden ist, wobei auch ihre Bemessung zur Erzielung der Spalte und die Verwendung eines Kontaktelementes in übereinstimmender weise vorzunehmen ist.

[0007] Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Hochspannungswicklung mit mindestens zwei als Lagenwicklungen ausgeführten Teilwicklungen, wenn die Schalenteile im Zentralbereich eine ringförmige, sickenartige Einziehung mit einer der Breite der Wicklungslagen der als Rechteckwicklungen ausgeführten Teilwicklungen entsprechenden Breite aufweisen und wenn jede Teilwicklung zwischen ihren Uicklungslagen thermoplastischen Lack tragende Folien aufweist, deren Breite größer als die Breite der Wicklungslagen ist und die an ihren aus den Wicklungslagen hervorstehenden Seiten gefiedert sind, wobei die hervorstehenden Seiten einander überlappend nach außen umgelegt sind und die Folien aufgrund von Hitzeeinwirkung auf die Lackschicht mit den wicklungslagen und miteinander verklebt sind. Eine solchermaßen ausgebildete Hochspannungswicklung hat den Vorteil, daß sie besonders stabil und erschütterungsfest ist, da sie nicht nur hinsichtlich jeder Teilwicklung aufgrund der verwendung von thermoplastischen Lack tragenden Folien und der Hitzeeinwirkung einen festen Wicklungsaufbau aufweist, sondern infolge der Verwendung von Schalenteilen mit einer sickenartigen Einziehung im Zentralbereich eine feste Halterung der Zwischenelektrode und damit der auf ihr aufgebrachten äußeren Teilwicklung auf der inneren Teilwicklung sicherstellt. Selbst hohe Beanspruchungen der Wicklung in achsparalleler Richtung führen daher nicht zu einer Zerstörung des Wicklungsaufbaus. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei Teilwicklungen mit dem angegebenen Wicklungsaufbau die seitlichen Ränder nach der Hitzeeinwirkung nach außen gezogen sind, so daß sich die Schalenteile mit ihrer sickenartigen Einziehung zwischen den nach außen gezogenen Rändern verankern. Zusätzlich ergibt sich bei der Hochspannungswicklung der Vorteil, daß die Schalenteile mit ihren Löchern besonders gut mit der Isolation der Teilwicklungen verhaftet sind.

[0008] Eine Lagenwicklung mit thermoplastischen Lack tragenden Folien, die aufgrund von Hitzeeinwirkung auf die Lackschichten mit den Wicklungslagen und miteinander verklebt sind, ist an sich aus dem DE-GM 81 27 B60 bekannt.

[0009] Bei der erfindungsgemäßen Hochspannungsuicklung kann das Kontaktelement in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn das Kontaktelement einen innen an den Schalenteilen anliegenden ersten Kontaktstreifen enthält, der mit dem äußeren Ende der inneren Teilwicklung verbunden ist, und einen außen an den Schalenteilen anliegenden zweiten Kontaktstreifen aufweist, der mit dem inneren Ende der äußeren Teilwicklung verbunden ist, und wenn die Kontaktstreifen im Bereich des überbrückten Spaltes miteinander verbunden sind.

[0010] Handelt es sich bei dem Kontaktelement um ein solches, bei dem zwei zunächst separate Kontaktstreifen Verwendung finden, dann sind diese im Bereich des überbrückten Spaltes vorteilhafterweise durch Schweißen miteinander verbunden.

[0011] Um eine besonders sichere Kontaktgabe zwischen den beiden Schalenteilen durch das Kontaktelement zu erreichen, bestehen vorteilhafterweise die Kontaktstreifen aus einem einzigen Kontaktband, das durch den Spalt geführt ist; der erste Kontaktstreifen ist im Bereich des jeweils einen Schalenteiles mäanderförmig umgebogen und der zweite Kontaktstreifen ist im Bereich des jeweils anderen Schalenteiles mäanderförmig umgebogen. Dadurch ist nämlich erreicht, daß auch bei einem kleinen Abstand von den Zuischenelektroden zu den Teilwicklungen an ihrem äußeren bzw. inneren Rande eine Kontaktgabe mit den Kontaktstreifen beuirkt ist, weil sich diese dann in ihrem mäanderförmig umgebogenen Bereich aufgrund einer Federuirkung aufbiegen. Damit ist mit Sicherheit erreicht, daß beide Schalenteile der Zuischenelektrode galvanisch miteinander verbunden sind und damit auf demselben Potential liegen.

[0012] Insbesondere zur Erleichterung der Herstellung der erfindungsgemäßen Hochspannungsuicklung hat es sich als vorteilhaft eruiesen, wenn die Kontaktstreifen im Bereich ihrer Verbindungsstellen mit den Enden der Teilwicklungen sich quer erstreckende Befestigungslaschen aufweisen, die mit ihrem jeweils einen Teil mittels der Folien jeweils im Randbereich der Teilwicklungen festgelegt sind und mit ihrem jeweils anderen um die Folien umschlagbar sind.

[0013] Zur Erläuterung der Erfindung ist in

Figur 1 ein Schnitt durch einen induktiven Spannungswandler mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochspannungswicklung, in

Figur 2 eine Aufsicht auf einen abgewickelten Teil der Zwischenelektrode der Hochspannungswicklung nach Figur 1, in Figur 3 ein Schnitt nur durch die Hochspannungswicklung nach

Figur 1 im Bereich des überbrückten Spaltes der Zuischenelektrode und in

Figur 4 eine Aufsicht auf die Zwischenelektrode im Bereich des überbrückten Spaltes bei fortgelassener äußerer Teilwicklung wiedergegeben.

[0014] Wie Figur 1 erkennen läßt, besteht eine Hochspannungsuicklung 1 aus einer inneren Teilwicklung 2 und einer äußeren Teiluicklung 3; beide Teilwicklungen 2 und 3 sind als Lagenwicklung, und zwar als Rechteckuicklung, ausgeführt. Jede Teilwicklung 2 bzw. 3 ist dabei so hergestellt, wie es in dem DE-GM 81 27 860 im einzelnen beschrieben ist. Dies bedeutet, daß als Isolierstoffbahn zwischen den Wicklungslagen 4 mit gleicher Breite eine Kunststoffolie 5 mit einer thermoplastischen Lackschicht verwendet ist, die an ihren Rändern gefiedert ist. Diese Kunststoffolien 5 befinden sich zwischen den einzelnen Wicklungslagen 4. Die Teilwicklung 2 ist auf einem geradzylindrischen Spulenkörper 7 aufgebracht.

[0015] Die innere Teilwicklung 2 ist von einer Zwischenelektrode 9 umgeben, die in ihrem Zentralbereich 10 eine ringförmige, sickenartige Einziehung 11 aufweist, wodurch die Zwischenelektrode 9 nach Fertigstellung der gesamten Hochspannungswicklung (uie unten noch erläutert uird) formschlüssig in der inneren Teiluicklung 2 liegt.

[0016] Wie Figur 2 erkennen läßt, weist jedes metallene, halbringförmige Schalenteil 12 bzw. 13 der Zuischenelektrode 9 Löcher 14 in ihrem -Zentralbereich 10 auf. Außerdem ist jede Zwischenelektrode 9 mit Randbereichen 16 und 17 versehen, die an ihren äußeren Enden zur Vermeidung von Feldkonzentrationen trompetenförmig aufgeweitet sind.

[0017] Die halbringförmigen Schalenteile 12 und 13 der Zwischenelektrode 9 sind so bemessen, daß sie nach ihrer Aufbringung auf die innere Teilwicklung 2 unter Erzeugung zweier Spalte liegen, von denen in der Figur 2 ein Spalt 1B erkennbar ist.

[0018] Nachdem - wie später noch erläutert wird - mittels eines Kontaktelementes der Spalt zwischen den halbringförmigen Schalenteilen 12 und 13 überbrückt ist, wird auf den Zentralbereich 10 der Zwischenelektrode 9 die äußere Teilwicklung 3 aufgebracht. Die äußere Teilwicklung ist in derselben weise aufgebaut, wie dies im Zusammenhang mit der Erläuterung des Aufbaus der inneren Teilwicklung 2 bereits ausführlich beschrieben worden ist.

[0019] Nach der Herstellung der gesamten Hochspannungsuicklung 1 mit Zwischenelektrode 9 wird diese einer wärmebehandlung ausgesetzt, wobei die gefiederten Ränder der Kunststoffolien 5 aufgrund des unter Hitzeeinwirkung thermoplastisch veränderten Lacks vor allem mit den äußeren windungen der Uicklungslagen 4 und mit den jeweils benachbarten Rändern der Kunststoffolien 5 verkleben, wodurch ein fester Aufbau der Lagenwicklung auch ohne ein seitliches Begrenzungsteil des Spulenkörpers selbst bei größeren Belastungen der Lagenwicklung gewährleistet ist. Dabei verbacken die einzelnen Teilwicklungen 2 bzw. 3 fest untereinander, und es entsteht gleichzeitig eine innige Verbindung des Zentralbereichs 10 der Zwischenelektrode 9 mit den beiden Teilwicklungen 2 und 3 aufgrund der sickenartigen Einziehung 11 und der Löcher 14, so daß die Hochspannungswicklung 1 sehr stabil und sehr erschütterungsfest ist. Diese Eigenschaft ergibt sich u. a. deshalb, weil die Teiluicklungen 2 und 3 bei Hitzeeinwirkung sich im mittleren Bereich mehr zusammenziehen als außen, so daß hervorstehende Ränder 19 und 20 entstehen, die die Zwischenelektrode 9 halten.

[0020] Die Hochspannungsuicklung 1 umfaßt bei einem induktiven Spannungsuandler in der Regel eine Sekundärwicklung 21, die ihrerseits auf einem Eisenkern 22 angeordnet ist, bei dem es sich um einen Rahmenkern handeln kann. Die Hochspannungswicklung 1 kann in nicht dargestellter Weise von einer Hochspannungselektrode umgeben sein.

[0021] Zur Erläuterung des Kontaktelementes der erfindungsgemäßen Hochspannungswicklung dienen die Figuren 3 und 4. Sie zeigen ein Kontaktelement 30, das einen ersten Kontaktstreifen 31 aufweist. Dieser erste Kontaktstreifen 31 ist innerhalb der Schalenteile 12 und 13 der Zwischenelektrode 9 angeordnet und .mit seinem einen Ende 32 mit dem äußeren Ende 33 der inneren Teilwicklung 2 verbunden. Im Bereich des Schalenteiles 12 ist der Kontaktstreifen 21 an seinem anderen Ende 35 mäanderförmig umgebogen. Der Kontaktstreifen 31 ist Teil eines Kontaktbandes 36, aus dem auch ein zweiter Kontaktstreifen 37 gebildet ist. Das Kontaktband 36 ist daher durch den Spalt 18 zwischen den Schalenteilen 12 und 13 nach außen geführt.

[0022] Der zweite Kontaktstreifen 37 ist an seinem einen Ende 38 mit dem inneren Ende 39 der weiter nicht gezeigten äußeren Teilwicklung verbunden und an seinem anderen Ende 40 mäanderförmig umgebogen. Dabei liegt der mäanderförmig umgebogene Bereich des zweiten Kontaktstreifens 37 außerhalb des Schalenteiles 13. Auf diese Weise ist erreicht, daß - falls sich bei Hitzeeinwirkung ein Spalt zwischen den Schalenteilen und den Teilwicklungen ergeben sollte - auf jeden Fall eine Kontaktgabe zwischen dem Kontaktband 26 und den beiden Schalenteilen 12 und 13 ergibt, so daß diese auf demselben Potential liegen. Im Falle eines Spaltes zwischen den Teilwicklungen und den Schalenteilen öffnet sich nämlich das Kontaktband im jeweils mäanderförmig umgebogenen Bereich und stellt damit die Kontaktgabe sicher.

[0023] Wie insbesondere Figur 4 erkennen läßt, ist jeder Kontaktstreifen 31 bzw. 37 im Bereich seiner verbindungsstelle 41 bzu. 42 mit den Enden 33 bzu. 39 der Teilwicklungen 2 und 3 mit einer sich quer erstreckenden Befestigungslasche 43 bzw. 44 versehen. Diese Befestigungslaschen 43 bzu. 44 ueisen einen umschlagbaren Teil 45 bzu. 46 auf, so daß eine mechanische Festlegung des gesamten Kontaktelementes mit der Isolation der Teilwicklungen bzw. der Kunststoffolie möglich ist. Dies geschieht dadurch, daß nach Fertigstellung der inneren Teilwicklung 2 der in Figur 4 untere Teil 47 der Befestigungslasche 43 nach Herstellung der Verbindungsstelle 41 mit Kunststoffolie umwickelt uird, wobei der gesamte .übrige Teil des Kontaktelementes seitlich (nach rechts) ueggeklappt ist. Danach wird der gesamte übrige Teil des Kontaktelementes zurückgeklappt, und es werden die Schalenteile 12 und 13 aufgebracht, wobei das Kontaktband in der in der Figur 3 dargestellten weise nach außen durch den Spalt 18 geführt ist. Vor Beginn der Herstellung der äußeren Teilwicklung wird der Teil 46 der Befestigungslasche 44 nach außen (nach links) geklappt und die Kunststoffolie der wicklungsisolation der äußeren Teilwicklung 3 auf den anderen Teil 48 der Befestigungslasche 44 so aufgebracht, daß das Kontaktelement im Bereich außerhalb der Schalenteile 12 und 13 mechanisch festgelegt ist. Danach wird das Teil 46 zurückgeklappt, die verbindung mit dem inneren Ende 39 der äußeren Teilwicklung 3 hergestellt und dann die gesamte äußere Teilwicklung 3 in der bereits beschriebenen Weise hergestellt.

[0024] Damit ist dann eine Hochspannungswicklung 1 gewonnen, deren Schalenteile 12 und 13 für einen festen mechanischen Zusammenhalt der Teilwicklungen 2 und 3 sorgen, auf demselben Potential liegen und aufgrund eines nicht überbrückten Spaltes eine Kurzschlußwindung verhindern.

Ansprüche

1. Hochspannungsuicklung eines induktiven Spannungswandlers mit mindestens zwei einander koaxial umfassenden Teilwicklungen und einer zwischen den Teilwicklungen liegenden Zwischenelektrode, die mit beiderseits eines innerhalb der Hochspannungswicklung liegenden Zentralbereichs vorhandenen Randbereichen seitlich aus der Hochspannungswicklung hervorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode (9) aus zwei metallenen, halbringförmigen Schalenteilen (12, 13) besteht, die in ihrem Zentralbereich (10) Löcher (14) aufweisen, daß die Schalenteile (12, 13) unter Freilassung zweier Spalte (18) die eine (innere) Teilwicklung (2) außen umfassen und von der aufgewickelten ueiteren (äußeren) Teilwicklung (3) gegen die eine Teilwicklung (2) gepreßt sind und daß einer der beiden Spalte (18) mittels eines Kontaktelementes (30) überbrückt ist.

2. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1 mit zwei als Lagenwicklungen ausgeführten Teilwicklungen, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalenteile (12, 13) im Zentralbereich (10) eine ringförmige, sickenartige Einziehung (11) mit einer der Breite der Wicklungslagen (4) der als Rechteckwicklungen ausgeführten Teilwicklungen (2, 3) entsprechenden Breite aufweisen und daß jede Teilwicklung (2, 3) zwischen ihren wicklungslagen (4) thermoplastischen Lack tragende Folien (5) aufweist, deren Breite größer als die Breite der Wicklungslagen (4) ist und die an ihren aus den wicklungslagen (4) hervorstehenden Seiten gefiedert sind, wobei die hervorstehenden Seiten einander überlappend nach außen umgelegt sind und die Folien (5) aufgrund von Hitzeeinwirkung auf die Lackschichten mit den wicklungslagen (4) und miteinander verklebt sind.

3. Hochspannungswicklung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , daß das Kontaktelement (30) einen innen an den Schalenteilen (12, 13) anliegenden ersten Kontaktstreifen (31) enthält, der mit dem äußeren Ende (33) der inneren Teilwicklung (2) verbunden ist, und einen außen an den Schalenteilen (12, 13) anliegenden zweiten Kontaktstreifen (37) aufueist, der mit dem inneren Ende (39) der äußeren Teilwicklung (3) verbunden ist, und daß die Kontaktstreifen (31, 37) im Bereich des überbrückten Spaltes (18) miteinander verbunden sind.

4. Hochspannungsmicklung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktstreifen (31, 37) aus einem einzigen Kontaktband (36) bestehen, das durch den Spalt (18) geführt ist, und daß der erste Kontaktstreifen (31) im Bereich des jeweils einen Schalenteiles (12) mäanderförmig umgebogen und der zweite Kontaktstreifen (37) im Bereich des jeweils anderen Schalenteiles (13) mäanderförmig umgebogen ist.

5. Hochspannungswicklung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 , dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktstreifen (31, 37) im Bereich ihrer verbindungsstellen (41, 42) mit den Enden (33, 39) der Teilwicklungen (2, 3) sich quer erstreckende Befestigungslaschen (43, 44) aufueisen, die mit ihrem jeueils einen Teil (47, 4B) mittels der Folien jeweils im Randbereich der Teilwicklungen (2, 3) festgelegt sind und mit ihrem jeweils anderen Teil (45, 46) um die Folien (5) umschlagbar sind.

Zeichnung