专利名称：用于供电电网的、声音排放降低的扼流线圈的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扼流线圈/感应线圈、特别是没有铁芯的扼流线圈，用在供电电网中，包括至少两个圆筒形的关于线圈中轴线同心设置的并且电并联连接的绕组层，并且包括至少一个用于降低在扼流线圈运行期间产生的声音排放或使该声音排放最小的装置， 如这在权利要求1或18中给出。
背景技术：
在线圈、特别是在干燥绝缘的没有铁芯的扼流线圈中，其包括两个或多个在留出间隙的情况下彼此同心嵌套设置的、电并联连接的圆筒形的绕组层，已知由矩形成形的导体或导体束卷绕绕组层，其中这些绕组层具有不同的主要从内向外减少的匝数。彼此同心嵌套设置的、电并联连接的绕组层的原理构造由现有技术、例如欧洲专利EP 0092018B1已知。图1和2示出这种绕组层1或用这种绕组层构造的线圈绕组的原理设计结构。彼此同心嵌套地绕一条共同的线圈中轴线7设置的绕组层1由在很大程度上呈矩形成形的导体或导体束6制成，这些绕组层通过保持元件2共同保持在线圈端部上，例如由金属或塑料制成的所谓的绕组星上。通常将设置在线圈的两个远侧端部区段中的保持元件2通过一夹紧结构、例如通过多个由浸渍的玻璃纤维构成的沿着绕组安装的牵拉元件3保持在一起。 主要当保持元件2导电时，通常在保持元件2与线圈或绕组端部之间安装绝缘元件4。彼此同心嵌套设置的绕组层1沿径向方向优选通过另外的绝缘元件5、例如电绝缘的间隙板条隔开距离，以便为了自然地空气冷却整个扼流线圈绕组而产生竖直的间隙。使用由多个绝缘的单个导体构成的导体或导体束6的程度取决于要预期的涡流损失，这些涡流损失须保持在经济的限度内。绕组层1的或要制造的电线圈的匝数如此确定，使得不仅得到所希望的感应率、 而且实现在并联连接的绕组层1上的所希望的电流和运行温度分布，见图1。鉴于该要求， 得到用于电并联连接的绕组层1的不同的主要从内向外减少的匝数。在所有绕组层1中的尽可能均勻的轴向的电压梯度并且因而在相邻绕组层1的彼此相对的圈之间的明显电压差的避免通过得到各个绕组层1的相等的高度或者说相等的轴向长度、即通过维持尽可能相等的轴向的绕组层高度H来确保。这通过使导体或导体束 6的沿绕组层1的轴向方向测量的高度GH1、GH2、GH3匹配于电并联连接的绕组层1的不同的匝数而达到。在各个绕组层1中的导体或导体束6的沿绕组层1的轴向方向测量的高度 GHU GH2、GH3也称为螺距，该螺距限定导体或导体束6在绕组轴线或线圈轴线方向上的尺寸。由于主要从内侧绕组层1向外侧绕组层1减少的匝数，在外侧绕组层1中的导体或导体束6沿轴向具有较大的尺寸。特别是外侧绕组层1的导体或导体束6沿与线圈纵轴线或线圈中轴线7平行的方向比线圈的内侧绕组层1的导体或导体束6的高度GHl具有更大的高度 GH2、GH3。使导体或导体束6的轴向高度GH1、GH2或GH3匹配于具有接近或在很大程度上矩形横截面形状的相应所需的导体或导体束6通过压制圆形导体或线形的导体材料实现。根据在电力或热力布设扼流线圈的过程中确定的、对于同心设置的绕组层1的匝数，计算出导体或导体束6的必需的尺寸、特别是之前提到的螺距GH1、GH2、GH3。在确定必需的尺寸时考虑由导体或导体束6的后来要施加的电的外部绝缘结构引起的增长。根据已知的现有技术，在原始状态下具有圆形横截面的导体或线形的导体线束被变形或压制成在很大程度上呈矩形的带有确定地预先算出的尺寸的横截面形状。然后将外绝缘结构施加到这些导体或导体束上，该外绝缘结构通常通过耐高温的绝缘膜和/或能浸渍的织物带形成。用于之前描述的扼流线圈的一种有利的制造工艺在源于本申请人的AT 501074A1 中详细地描述。空气扼流线圈、即带有空气芯或者说没有铁芯的扼流线圈主要地用在用于传输能量和分配能量的电系统中以及感应设备的供电系统中。通过供电电网的增大的密度或相互接合，中等电压设备和高压设备必须总是较经常地在住宅区的紧邻的周围环境中实现，这引起对噪声特别低的扼流线圈的提高的需求。这也益发反映在关于电运行装置的允许的声音排放的法规中。由现有技术已知的扼流线圈的特性还在于，这些扼流线圈根据功率类型和电流谱、特别是在交变电流高的负载时或在直流电流和交流电流高的组合负载时发出声音，该声音被人、特别是在邻接于扼流线圈设施的住宅区内的人感觉为是干扰的。根据现有技术，噪声排放的问题主要这样应对，即在布设扼流线圈时注意确定的明显的振动形式的频率不与重要的激励力的频率谱重合。由此避免由于机械共振引起的不利的噪声提高。如果总声级仍然过高，则采取另外的措施，以降低扼流线圈的声音排放。这例如可以是扼流线圈在高压设备内部的策略上有利的定位。一种传统的措施也在于，将扼流线圈尽可能消声地封装，这会不利地作用于必需的空气冷却。例如也已知，如在图3中示意所示，给扼流线圈配设一隔音壳体8或者将扼流线圈设置在自己的壳体9中。隔音壁10 构成在扼流线圈旁侧也是一种传统的措施。该传统的方法会引起高的附加成本并且此外引起包括通向扼流线圈的高压接头的电导入线和导出线11、12的技术问题。例如隔音壳体8中的用于穿过电接头的开口 13、 14必须具有必需的或至少必要的安全距离15、16，这会导致声音屏蔽作用的效率的明显恶化。
发明内容
由此现有技术出发，本发明的目的在于，创造声音排放降低的或尽可能低的扼流线圈，其中用于降低声音排放或使声音排放最小的措施应该是尽可能经济和有效的。该目的通过按权利要求1的措施实现。在此有利的是，这样构成的扼流线圈与传统的扼流线圈相比具有明显较低的声音排放、特别是产生单调的声学嗡嗡声信号形式的明显较少的由电流引起的噪声。按照本发明，至少扼流线圈的最外侧的导电的绕组层对于在绕组芯内部产生的声波起声音阻隔的作用。也就是说，在扼流线圈的内侧绕组层内产生的噪声或震动不或者仅仅以明显减小的程度发出到扼流线圈的周围环境中。最外侧的屏蔽绕组本身在此仅具有很小的或者说可忽略地小的固有振动并且因此本身不产生或产生明显更小或更弱的声音排放。该设计方案的一个重要优点在于，电流流过的声学屏蔽绕组处于与扼流线圈的所述至少一个直接相邻的绕组层相等或接近相等的电势，由此消除电压飞弧的危险。因为声学屏蔽绕组本身构成电的部分部件、特别是扼流线圈的单个线圈，所以不必维持电的最低安全距离。这种最低安全距离可以是在高压电领域内可观的距离、特别是高达一米、甚至更多。主要是在例如存在60kV的中等电压设备或高压设备中，在使用按照本发明的扼流线圈的情况下不必相对于降低声音或阻断声音的装置、亦即相对于声学屏蔽绕组维持大约60cm的距离。特别是允许或者说能实现并且适宜的是，将声学屏蔽绕组比较接近于扼流线圈的同心设置的绕组层定位，因为以有利的方式不必考虑对于各自的高压适用的最低安全距离。因此，按照本发明的扼流线圈与传统的具有相等或接近相等的电功率的扼流线圈相比噪声明显更低。此外，这样的噪声比较低的扼流线圈设施在其构造方面是比较紧凑的。特别是，用于按照本发明的噪声低的扼流线圈的位置需求是比较小的。亦即按照本发明的扼流线圈即使在没有外部封罩或包罩的情况下也实现比较低的声级值，从而经常在没有附加的被动的消声措施例如复杂的壳体或成本高的结构的情况下就可以足够了。在按权利要求2或3的设计方案中一个优点在于，屏蔽绕组引导比内侧的绕组层明显较低的电流并且由此甚至几乎不被激励而振动。由此，即使在没有结构比较复杂的外部的包罩或封罩的情况下也能得到噪声比较低的扼流线圈。对于声音排放的降低程度可通过根据权利要求4的设计方案进一步改善。特别是由此对于由扼流线圈的内侧或最内侧的绕组层沿径向方向辐射出的那个声音创造两个径向隔开距离的声音阻隔。由此特别是也将径向地朝向线圈中心方向发出的声音由内侧的声学屏蔽绕组至少部分地衰减或捕获。通过根据权利要求5的设计方案，实现内侧的在运行中震动的绕组层相对于一个外侧的屏蔽绕组或相对于多个外侧的屏蔽绕组在振动技术上的隔离或分离。由此也显著降低这样的扼流线圈的声音排放。通过根据权利要求6的措施避免或至少部分地实现在运行期间震动的或振动的绕组层将其振动能量传输到外侧的构成为声学屏蔽绕组的绕组层上。由此声学屏蔽绕组几乎不或明显较少地被激励而振动。因此得到扼流线圈的明显较低的声音排放。电压差的避免或者说尽可能均勻的电压梯度通过根据权利要求7的措施达到。在此有利的是，由此不必维持在屏蔽声音的装置、亦即所述至少一个声学屏组绕组与扼流线圈的引导高压的区段之间的最低安全距离。特别是，声学屏蔽绕组构成扼流线圈的电功能构件的部分部件。因此可以创造噪声降低的扼流线圈，该扼流线圈还可以相对紧凑和经济地构造或运行。在根据权利要求8的设计方案中有利的是，在声学屏蔽绕组中流动的电流能以有效或毫无问题的方式和方法这样地调节，使得声学屏蔽绕组几乎不被激励而振动，从而扼流线圈的整个结构具有比较低的声音排放。通过根据权利要求9的设计方案可附加地改善消声的程度或经由声学屏蔽绕组对声音传播的限制。特别是，由此再次明显降低由于扼流线圈内侧绕组层的机械振动而引起的对屏蔽绕组机械振动的激励。在权利要求10中给出一种本身必要时独立的、有创造性的解决方案。在此有利的是，在绕组内部产生的并且主要通过在绕组层之间的自由空间或间隙向扼流线圈的端面转向或改道的那些声波不或者以明显减小的程度辐射到扼流线圈的周围环境中。因此，利用这种在扼流线圈的至少一个端面上的延长区段可以实现明显降低的声音排放。特别地，反相的声波可以在通过所述延长区段形成的区域的范围内至少部分地消除。用于降低声音排放的该措施在此能特别有效地并且相对经济地实施。通过根据权利要求11的实施方式避免电势差或者说在所有绕组层中实现尽可能均勻的轴向的电压梯度。由此，用于降低声音排放的该措施能运行可靠地、比较经济地并且结构上特别简单地建立。通过按权利要求12的措施，在扼流线圈的至少一个端面上出来的声波的不希望的传播得以减小或抑制。由此以明显的程度降低扼流线圈的声音排放。通过按权利要求13的措施，在所有绕组层中实现尽可能均勻的轴向的电压梯度并且由此实现避免在相邻绕组层的彼此相对的圈之间的明显的电压差。通过按权利要求14的措施可以进一步提升对声音排放的降低。特别是由此将沿朝向线圈中轴线的径向方向和沿远离线圈中轴线的径向方向的声音传播减少到最低程度或抑制。通过按权利要求15的预防措施，实现对声音辐射的特别有效的结合、消除或隔离。一个内侧的绕组层或多个内侧的绕组层的径向的声音辐射在很大程度上被转向到竖直方向上、亦即与线圈中轴线平行的方向上。因此改变声音辐射的方向特性，其中声波在扼流线圈的一个端部或多个端部处的至少部分的消除得到支持。因为每个振动的绕组层在很大程度上从其内侧和外侧辐射出相等的声功率，所以可以进行有效的消除，因为该声音辐射的声波至少部分是反相的。特别是实现传播开来的声波的局部结合并且开启相互消除的可能性。在该混合和消除区域中，在此主要消除较低的频率部分。通过按权利要求16的措施也可更好地隔绝较高频率部分的声音传播。此外，在混合和消除区域中可以实现较高程度的声音消除。这样装备的扼流线圈因此具有明显降低的
声音排放。通过按权利要求17的设计方案，除了对声音传播或声音排放的最佳或经济和有效的抑制外也确保对于扼流线圈内侧绕组层的良好的或足够的冷却。与此无关地，本发明的目的也通过一种根据权利要求18的扼流线圈来实现。在此有利的是，由用于使绕组层机械稳定或将绕组层电连接的支撑或保持元件发出的那些声音排放得以明显降低。特别是降低在按照本发明的保持或连接元件中的振动激励，因为弓式的连接元件的腿的侧向弯曲得以消除或最小化。传统保持元件的臂的该弯曲或震动主要通过在扼流线圈运行期间绕组层的泵式运动引起。在实践中也称作绕组星的、 构成并非微不足道的声源的保持元件因此通过所说明的发出比较少的声音的连接弓替代或通过弓I起较小声功率的连接弓替换。通过根据权利要求19的设计方案，避免在扼流线圈的整个横截面上的沿直径相对的或直线延伸的连接。在此，弯曲的连接弓一方面可以满足在绕组层之间的所希望的电连接，并且此外有助于尽可能小或降低的声音排放，因为连接弓的各个腿在其中间区段内不或者几乎不弯曲或者说相对少地震动。在权利要求20中给出一种在静态方面和必要时安装技术方面有利的弓形状。通过根据权利要求21的设计方案，也可毫无困难地考虑对一个整圈的不同的小部分的连接或电截取(Abgriff)的要求。同时实现扼流线圈的所要求的机械稳定性或者说保证维持扼流线圈的圆筒形形状或圆形形状。在权利要求22中的设计方案中有利的是，取消或强烈地降低连接弓的臂由于扼流线圈的电磁的泵或震动运动引起的弯曲。特别是，由此以明显的程度降低或根本避免连接弓的或其腿的机械振动。通过根据权利要求23的设计方案，连接弓的腿的、由拉应力或压应力引起的震动对该连接弓的振动性能没有或仅具有微小的影响，所述震动由生产决定地可以是不同的并且例如由于在扼流线圈运行期间的温度变化而不同形式地出现。特别是由此创造出振动或震动少的连接弓。最后，根据权利要求M的设计方案是振动极少或噪声极低的。此外，由运行决定的热膨胀可以由这样的结构毫无问题地补偿。迄今由端侧的保持或连接元件引起的由温度影响的震动和噪声源或声音发生由此在很大程度上得以避免。
为了更好地理解本发明，根据下列附图对本发明进行详细描述。图中分别以明显示意性简化的视图示出图1示出按照现有技术的由三个同轴设置的圆筒形的绕组层构成的扼流线圈的剖面图；图2以放大的比例示出图1中的局部剖面图；图3示出用于降低在扼流线圈运行期间产生的声音排放的传统措施；图4示出扼流线圈的纵剖视图，带有按照本发明的用于降低其声音排放的措施；图5按照图4的扼流线圈的俯视图；图6a至6c示出按照现有技术的扼流线圈上的端侧的保持元件；图7a至7c示出带有按照本发明的端侧的保持元件的扼流线圈的不同的布置和实施形式。
具体实施例方式首先应指出，在不同地描述的实施形式中相同的部件设有相同的附图标记或相同的构件名称，其中包含在整个说明书中的公开内容按照含义可转用到带有相同附图标记或相同构件名称的相同部件上。在说明书中选择的位置说明如上面、下面、侧面等也参照直接描述的以及所示的附图，并且这些位置说明在位置改变时按照含义可转用到新的位置上。 此外，来自示出和描述的不同实施例的各单个特征或特征组合可构成独立的、有创造性的或按照本发明的解决方案。在具体的描述中对数值范围的所有说明应理解成它们包括任意的以及所有的其中的部分范围，例如，数据1至10是指包括从下限1开始到上限10的所有部分范围，也就是说所有的部分范围以下限1或更大值开始并在上限10或更小值时结束，例如1至1. 7、 3. 2 至 8. 1 或 5. 5 至 10。如由现有技术已知的扼流线圈和用于降低声音排放的措施的原理结构在前面根据图1至3被说明。
图4示出一带有多个用于降低声音排放的措施的扼流线圈的示意性纵剖视图，所述声音排放在主动运行期间、即在电流流过扼流线圈时出现。下面根据图4和5说明的用于降低声音排放的措施在此可以组合使用并且也可以分别独立使用。各个用于降低声音或抑制声音的措施在此可以分别构成独立的有创造性的解决方案。该扼流线圈具有多个关于其线圈中轴线7同心设置的并且电并联连接的绕组层 1。这样的扼流线圈也称为多层式扼流线圈，其中在实践中可以构成高达20个绕组层1或单个线圈。至少两个这样的圆筒形的绕组层1形成一个按照本发明的扼流线圈，其中彼此同心嵌套设置的绕组层1的直径这样确定，即在各个绕组层1的周面之间、即在各个线圈绕组之间，限定的自由空间或间隙17构成用于对绕组层1扫气，特别是构成为空气流动通道。 通常，扼流线圈的绕组层1借助在绕组层的圆周上分布地或彼此间隔开地设置的绝缘元件 5(图2、在径向方向上彼此支撑。这些绝缘元件5(图2、经常也称为间隙隔片。在并联连接的绕组层1上的电流分布迄今为止选择成使得在多层式扼流线圈的各个绕组层1上得到在很大程度上均勻的温度分布。扼流线圈的最内侧的和特别是最外侧的绕组层1的相对较好的冷却特性在此被相应地考虑。因此在传统的扼流线圈中，最外侧的绕组层1和/或最内侧的绕组层1引导比其余绕组层1、亦即相邻的或位于其间的绕组层 1或者说单个线圈大的电流。在并联连接的绕组层1之间的所希望的电流分布在此(如已知的那样)基本上通过各个绕组层1的匝数控制。与此相对地，根据一种按照本发明的措施规定至少将最外侧的绕组层1和可能将最内侧的绕组层1构成为声学屏蔽绕组18或18’，该声学屏蔽绕组与在朝向线圈中轴线 7的方向上相邻的绕组层相比或与最接近的绕组层1相比必须传输相对较少的电流。至少扼流线圈的最外侧的绕组层1由此构成导电的声学屏蔽绕组18。该屏蔽绕组18在此在其电特性方面这样确定尺寸，即，使得它规定或构成用于传输这样的电流强度，该电流强度仅仅是要由直接相邻的或者说最接近的绕组层1传输的那个电流强度的一小部分。根据一种有利的改进方案，主要是当构成有至少三个同心设置的、电并联连接的绕组层1或者说单个线圈时，扼流线圈的最内侧的绕组层1也在一定程度上构造成内侧的声学屏蔽线圈18’。 为此目的，该内侧的声学屏蔽绕组18’仅仅传输要由相邻的、亦即由在其直径方面相对较大的那一个绕组层1传输的那个电流强度的一小部分。根据一种有利的实施形式，扼流线圈构造成这样的，即多层式扼流线圈或者说由多个单个线圈组成的扼流线圈的最外侧的绕组层1形成一个外侧的声学屏蔽绕组18并且最内侧的绕组层1形成一个内侧的声学屏蔽绕组 18，。屏蔽绕组18、18’因此通过结构在很大程度上未改变的电绕组层1形成，这些绕组层同样是导电的或者说同样用于与扼流线圈的内侧的或中央的绕组层1并行地传输电流。 因此至少扼流线圈的最外侧的和可能时最内侧的绕组层1形成在扼流线圈上的被加载电流和电压的声学屏蔽绕组18、18’。在此，声学屏蔽绕组18、18’对于声音排放构成声音阻隔，该声音排放由扼流线圈的内侧的绕组层1或由内侧的部分线圈或者说单个线圈产生或发出。特别地，由扼流线圈的内侧的绕组层1强制产生的那个声音以有利的方式仅更多地以明显降低的程度发出或辐射到扼流线圈的周围环境中。特别地，屏蔽绕组18的内侧的周面19和可能时一个内侧屏蔽绕组18’的外侧的周面19’ (关于线圈中轴线7)在此起声音阻隔的作用，其中导电的声学屏蔽绕组18、18’本身由于比较低的电流或功率传输仅引起比较少的声音发生或者说构成微小的并且比较不重要的声源。在此适宜的是，声学屏蔽绕组18这样确定尺寸，S卩，使得它规定或构成用于传输这样的电流强度，该电流强度在要由在朝向线圈中轴线7的方向上相邻的绕组层1传输的那个电流强度的0. 至最大50%之间。当要由声学屏蔽绕组18和/或18’传输的电流强度在要由扼流线圈总共、即由所有绕组层1、特别是由屏蔽绕组18、18’和由其他绕组层1传输的那个电流强度的0. 至 5%之间时，便也给出在扼流线圈内部的有利的尺寸确定或电流分布。重要的是，外侧的屏蔽绕组18和可能时附加构成的内侧的屏蔽绕组18’与相邻的绕组层1相比引导比较小的电流并且因而作为声学屏蔽绕组18和/或18’提供有效的作用。在屏蔽绕组18和/或18’上在此存在与在直接相邻的电并联连接的绕组层1上相等的或至少接近相等的电势。为了得到所希望的电流分布情况适宜的是，声学屏蔽绕组18、18’比在朝向线圈中轴线7的方向上相邻的绕组层1具有更高的电阻抗Z、即更高的交变电阻。用于降低声音排放或使声音排放最小的另一措施在于，声学屏蔽绕组18、18’的圆柱形周面19、19’相对于相邻绕组层1的最接近的圆柱形周面20机械地分离或者说声学屏蔽绕组18、18’的周面19、19’相对于相邻绕组层1的圆柱形周面20在振动技术上隔离。为此可以主要在端面区段中、在屏蔽绕组18、18’和相邻绕组层1之间构成有衰减振动或震动的连接，例如在使用弹性体元件的情况下。特别地，在声学屏蔽绕组18、18’的内侧或外侧的周面19、19’与相邻绕组层1的最接近的周面20之间构成有带有优选不中断的空心圆柱形形状的、连续的气隙或者说间隙17。特别地，在屏蔽绕组18、18’与相邻绕组层1之间的间隙17中绝对没有设置径向起作用的支撑元件、特别是没有板条形的绝缘元件5，如其由根据图2的现有技术是已知的。也就是说，周面19、19’相对于周面20沿扼流线圈的径向方向不能相互支撑。因此强烈地降低或使机械振动或震动经由周面19、19’、20到扼流线圈外侧上的传输最小，由此能降低这样的扼流线圈的声音排放。在位于内侧的绕组层1上出现的、由被大的交变电流流过的绕组层1引起的震动或振动由此几乎不仍然地或明显减小地传输到扼流线圈的最外侧或最内侧的绕组层1上。用于降低声音排放的有效的一种措施也在于，在声学屏蔽绕组18、18’的周面19、 19’与相邻绕组层1的周面20之间的径向距离21、21’确定成比在两个相邻的与声学屏蔽绕组18、18’同心设置的绕组层1之间的径向距离22大。当距离21、21’确定成是在内侧绕组层1之间的距离22的高达十倍、优选大致二至四倍时，便存在适宜的情况或有效的作用。距离22通常大致为2至km、优选约3cm。也就是说，绝缘元件5 (按照图2)在扼流线圈的内侧绕组层1之间具有通常约3cm的支撑宽度或板条宽度。各个绕组层1或所述至少一个屏蔽绕组18、18’分别构造成空心圆柱。表述“周面” 或“圆柱形周面19、19’、20”应理解成该空心体或空心圆柱形体的内周面和/或外周面。用于降低声音排放的另一个特别是独立的措施在于，至少一个声学屏蔽绕组18、 18’、亦即至少扼流线圈的最外侧的和可能时最内侧的绕组层1在至少一个端面上具有沿轴向方向延伸的、空心圆柱形的或多角形的延长区段23、23’。所述在横截面内呈空心圆柱形的或在横截面呈多角形的空心体式的延长区段23、23’连接在最外侧的和/或最内侧的绕组层1的至少一个端面上。也就是说，所述延长区段23、23’沿扼流线圈的轴向方向构成导电的声学屏蔽绕组18、18’的结构延长部。特别地，延长区段23、23’沿轴向方向突出于绕组层1的端面。延长区段23、23’因此在一定程度上构成扼流线圈的电区段的延长部。 优选地，空心圆柱形的延长区段23、23’由电绝缘材料、例如由玻璃纤维加强的塑料或树脂浸润的带子形成，这些带子被卷绕成空心圆柱形的形状。优选至少在最外侧的屏蔽绕组18 上构成的延长区段23因此优选是不导电的。根据一种有利的实施形式，也在内侧的屏蔽绕组18’、特别是在最内侧的绕组层1上构成一空心圆柱形的电绝缘的并且因而不导电的延长区段23’。也就是说，空心圆柱形的延长区段23和/或23’构成在扼流线圈上的不导电的端环M和/或M’，该端环连接在扼流线圈的导电区段的至少一个端面上、特别是在屏蔽绕组18、18’的至少一个端面上。优选地，至少在屏蔽绕组18、18’的上端面上、特别是在最外侧的和/或最内侧的绕组层1的上端部上构造有端环对、24’。声学屏蔽绕组18、18’的导电的区段的轴向长度或者说绕组层高度H至少接近等于电并联连接的绕组层1的轴向长度或绕组层高度H。根据一种特别有效的实施形式，至少在外侧的和内侧的声学屏蔽绕组18、18’的上端面上分别构成有一个外侧的和内侧的空心圆柱形的或在俯视图中呈多角形的延长区段23、23’。这些分别构成的延长区段23、23’沿轴向方向相对于设置在其间的绕组层1的端面延长外侧和内侧的屏蔽绕组18、18’。通过这样的至少在外侧的屏蔽绕组18上构成的延长区段23，产生用于声波的声学混合和消除区域25，这些声波沿扼流线圈的轴向方向从一个间隙17或从多个间隙17出来。因此在延长区段23或23’的区域内构成声学的近场区域(Nahfeld)，在该近场区域中在绕组层1的端面上出现的声音被降低或衰减。特别地，在间隙17中、亦即在绕组层1之间的气隙中产生的声波沿轴向方向被转向并被引导至绕组层1的端面。在这些构成有至少一个延长区段23、23’的端面区域中，产生用于声波的混合和消除区域25。特别地，由于在混合和消除区域25范围内的反相声波，至少一些声波被消除或补偿，由此降低扼流线圈的声音排放。混合和消除区域25的补偿或消除作用可这样提高，即不仅构成一个外侧的延长区段23而且构成一个内侧的延长区段23’，因为由此产生在空间上受限制的或者说限定的混合和消除区域25。但当仅仅在外侧的屏蔽绕组18或绕组层1上构成一个延长区段23时， 便也产生这样的混合和消除区域25。根据一种有利的改进方案，紧接着混合和/或消除区域、特别是在混合和消除区域25上方和/或下方构成有被动的和/或反作用的吸声元件沈、例如由泡沫塑料或由纤维例如无纺布或石棉构成的块或板元件。吸声元件沈也可通过质量较高的针织物组件、纤维垫和/或吸声板例如焦油板/浙青板形成。吸声元件沈优选沿轴向方向与绕组层1的端面隔开距离地设置。用于轴向出来的反相声波的混合和消除区域25在此构成在吸声元件 26和绕组层1的端面之间的自由空间中。有利的是，在吸声元件沈中构成多个开孔和/或在构成多个吸声元件沈的情况下这些吸声元件彼此隔开距离地设置，如这在图5中示例性地可见。由此在绕组层1之间确保沿与线圈中轴线7平行的方向的空气流动。在此，各个吸声元件沈在扼流线圈的圆周上分布地并且彼此隔开距离地设置。特别地，这些吸声元件沈能实现被绕组层1加热的空气在间隙17内部从扼流线圈里面流出。在所述的扼流线圈中有利的是，外侧的绕组层1的向外指向的声音辐射以这样的方式被降低，即该外侧的绕组层构造成机械分离的或振动隔离的屏蔽绕组18并且与在朝向线圈中轴线的方向上相邻的绕组层1相比引导比较低的电流，由此它本身几乎不被激励而振动。通过在屏蔽绕组18或18’中的电流实现受控制的电压降低，由此该绕组层具有与相邻的绕组层1接近相等的电势，这消除电压飞弧的危险。因为屏蔽绕组18或18’的端部具有与保持元件2或扼流线圈的电接头相等的电势，所以尽管有声学屏蔽绕组18、18’但扼流线圈的电连接是不成问题的。在图6a至6c中图解示出由现有技术已知的对于四臂式保持元件2的示例，如其根据图1和2所描述地。这些保持元件2在实践中也可具有仅仅两个、三个或多于四个星形延伸的臂。特别地，由现有技术已知具有高达十二个星形设置的臂的保持元件2。这些保持元件2通常也称为绕组星，还具有赋予扼流线圈足够的机械稳定性或健壮性的任务。保持元件2通常也用于将总共要经由扼流线圈引导的电流分配到并联连接的绕组层1上。为此，保持元件2由能导电的材料、特别是由金属例如铝或优质合金钢形成。保持元件2大多设置在扼流线圈的上侧和下侧上，如这在图1中可见。设置在扼流线圈的上侧和下侧上的保持元件2因此大多也构成用于导入和导出线圈电流的相应的电接头，如这在图6a至6c 中通过环标记示意地图解示出。根据现有技术，保持元件2因而是通常由铝型材形成的星形结构。这些星形的保持元件2的各个臂也可用于得到在这些绕组层之间的所希望的或所需要的电流分布。特别是当人们为了精密调整在并联连接的绕组层1中的电流分布利用整数的匝数分级不能应对时，便可经由保持元件2的这些臂也截取或提供一个整圈的小部分。也就是说，保持元件 2的确定的或选出的臂用于能激活在各个并联连接的绕组层中的一圈的小部分。例如根据按图6b的实施方式，最后一圈的25%、50%或75%能用在不同的绕组层1中。当然也可利用一圈的100%。与此相对地，在按图6a的设计方案中关于扼流线圈的圆周分别在一致的位置处实现各个绕组层1的电连接。相应地适用于按图6c的实施例。在各个绕组层1和保持元件2之间的电连接通过象征性的节点图解示出。在保持元件2的没有设置与绕组层1的电连接的那些区段中，可构成有绝缘元件 4，这些绝缘元件也可具有相互的支撑或稳定功能，如这根据图1、2所描述地。特别是一导电的保持臂2优选在中间连接至少一个电绝缘元件4的情况下相对于绕组层1的端面支承，如这主要在图2中示意性地图解所示。传统的保持元件2的臂直接地或者通过一中央的毂27固定地相互连接、特别是相互焊接或螺纹连接。因此，在已知的保持元件2或绕组星中、在臂或者说星臂之间存在机械刚性的连接。申请人:已认识到，这些传统的保持元件2在线圈上侧和在线圈下侧上可构成干扰性的或者说有问题的声源。特别是在干燥绝缘的空气扼流线圈中，该空气扼流线圈可达到高达几米的尺寸，这些声源彼此无关地起作用并产生不利的、局部不同的噪声谱。特别是申请人已认识到，保持元件2的已知的结构由于被交变电流流过的扼流线圈的泵式运动而遭受交变的拉应力或压应力。此外由于臂在保持元件2的星中点或者说中心的刚性连接，这些臂交替地朝侧向弯曲，由此它们可以相应地振动并且可以是强烈的或者说干扰性的噪声源。通过该效应产生的噪声的程度难以估计并且难以控制，因为在此由生产过程和在扼流线圈运行期间的热膨胀产生的机械应力是影响参数。特别是申请人已认识到，保持元件2 的臂可以构成一种产生不希望的声音的膜。
当保持元件2附加地用于分配电流时，由此在不同的臂中便出现不同的机械力， 这些力一方面由于不同的电流强度、另一方面由于不同强度的振动激励而被引起。各个臂在星形保持元件2中心的刚性连接在此引起力或振动也传递到不同的臂上，由此这些臂同样被激励而振动并且同样产生噪声。人们迄今已尝试通过在臂之间的支撑件或加强件观来减少保持元件2的臂的机械震动，如这在图6a中图解示出。但由此产生这样的问题，即较少或者没有电流流过并且因此会由其产生较少震动的臂同样被激励而振动。由该现有技术出发，申请人已创造一种比较经济的且有效的用于降低来自保持元件2的声音排放或使该声音排放最小的解决方案，如这根据图7a至7c示例性地图解所示。 按图7a至7c的设计方案在此可构成一种本身独立的有创造性的或按照本发明的解决方案。根据该设计方案，保持元件2构成为多件式的。特别地，在扼流线圈的轴向端面上构造有至少两个在结构上彼此无关的保持元件2，使得它们在扼流线圈的中心区域内、即在围绕线圈中轴线7的区域内不相互连接。也就是说，在至少接近径向延伸的或径向延伸的臂之间的、在俯视图中呈圆形的扼流线圈的中心点的刚性连接得以避免。由此取消或者说减小了臂由于扼流线圈的泵式运动或震动的振动弯曲。特别地，扼流线圈的各个绕组层1在相应高的电流时可以构成一种脉动的管，该管将机械震动传递到保持元件2上。按照本发明，每两条腿四、30构成一个用于至少一个绕组层1的机械和/或电的连接弓31。重要的是，一个这样的连接弓31的两条腿四、30相对彼此成角度地延伸，也就是说，在连接弓31的两条腿四、30之间形成一个角32。在承担电和/或机械功能的连接弓 31的两条腿四、30之间的该角32小于180°、优选为90°。该角32基本上取决于借助连接弓31应得到哪个稳定作用和/或需要绕组层1的一整圈的那些部分角或部分区段。主要是当必需得到比较小的部分圈时，角32也可以小于90°。用于降低扼流线圈的声音排放或使扼流线圈的声音排放最小化的一种有利的措施因此在于，在扼流线圈的至少一个轴向端面上构成有至少一个弯曲延伸的连接弓31，其中该连接弓31的臂29、30在扼流线圈的俯视图中相对彼此以预定的小于180°的角32延伸。也就是说，满足机械支撑功能和/或导电功能的连接弓31不是沿直径相对地或者说不是连贯地于在俯视图中呈圆形或空心圆柱形的扼流线圈上延伸。而是所述至少一个电和 /或机械的连接弓31这样地弯曲，使得在扼流线圈的横截面上的沿直径相对的直线的延伸得以避免。也就是说，至少单重地、优选多重地构成的连接弓31在扼流线圈端面的俯视图中限定或者说围成圆区段的几何形状。主要当连接弓31应满足在电并联连接的同心设置的绕组层1之间的电连接功能时，构成多个在扼流线圈的圆周内分布设置的连接弓31。各个连接弓31的所选择的远侧端部在此规定用于与所选择的绕组层1电连接。在此适宜的是，各个连接弓31在围绕线圈中轴线7的区域内不机械地相互连接、特别是分别彼此无关地延伸并且不形成中央的或共同的毂27。根据一种有利的实施形式，各个连接弓31仅在远侧端部区段、特别是在绕组层1 的区域内机械和电地相互连接。主要在构成多个弯曲的或弓式的连接弓31的情况下适宜的是，两个相邻的连接弓31的彼此最接近的腿四、30彼此隔开距离地设置，从而直接相邻的腿四、30是彼此机械分离的、特别是在振动技术上彼此隔离的。
在两个相邻连接弓31的直接相邻的腿四、30之间也可设有一个限定的角，如这在图7b中利用虚线所示。这些彼此成角度定向的腿四、30在绕组层1的附近区域内彼此最近。腿四、30优选在端面上或在端面附近彼此接触或腿四、30在绕组层1的区域内转入彼此之中。代替一个连接弓31的两条腿四、30之间的圆形过渡区段，也可以在两条腿四、30 之间设置倾斜延伸的过渡部，如这在图7c中利用虚线示例所示。如果对于分配电流不必需的连接弓31在机械上也不是必需时，则它们可以省去， 如这在图7b、7c中图解所示。通过所描述的设计方案，通过电流和/或通过绕组层1的机械震动在连接弓31中产生的力不或者仅以强烈减小的程度传递到另外的连接弓31上。这主要是因为按照本发明的保持元件2的各个连接弓31仅在扼流线圈的绕组层1或整个绕组的区域内机械地和 /或电地相互连接。在连接弓31的远侧端部和绕组层1之间的震动由于一个连接弓31或多个连接弓31的远侧端部与绕组层1的刚性连接而得以禁止或者说近乎不存在。各个连接弓31在其远侧端部之间的区域内优选彼此电绝缘，从而不会由于电磁感应而形成回路电流。连接弓31优选仅在绕组侧的或端侧的端部区段上夹紧，也就是说， 与绕组层1连接。由此不会在各个连接弓31之间实现力传递，由此该结构是振动比较少的且噪声比较低的。此外，包括至少一个弯曲的连接弓31的保持元件2的该结构的热膨胀可以被毫无问题地补偿。因此在各个连接弓31之间不会形成或者说传递重要的或关键的力。必要时可以构成有加强件观，这些加强件仅仅在连接弓31内部延伸并且对其他的或相邻的连接弓31 没有具有机械影响，如这最佳地由按图7c的示例图示可见。这些实施例示出噪声低的扼流线圈的可能的实施方案，其中在此处应注意，本发明并不局限于扼流线圈的具体示出的实施方案，而是各个实施方案相互间的不同组合也是可能的，并且本领域技术人员基于本发明的技术教导能想到该变型可能性。因此，可以通过组合所述以及所示的实施方案的各细节得到的所有可想到的实施方案也包括在本发明的保护范围内。最后为清楚起见应指出，为了更好地理解扼流线圈的结构，该扼流线圈及其组成部件部分未按比例地和/或放大地和/或缩小地示出。基于独立的有创造性的解决方案的目的也可从说明书得出。特别地，在图4、5和7中所示的各个实施方式可形成独立的、按照本发明的解决方案的主题。与此有关的、按照本发明的目的以及解决方案可从这些附图的详细描述中得出。附图标记列表
1绕组层19,19'周面
2保持元件20周面
3牵拉元件21,21'距离
4绝缘元件22距离
5绝缘元件23,23'延长区段
6导体束24,24'端环
7线圈中轴线25混合和消除区域
8隔音壳体26吸声元件
9壳体27毂
10隔音壁28加强件
11导入线29腿
12导出线30腿
13开口31连接弓
14开口32角
15安全距离H绕组层高度
16安全距离GHl导体/导体束的高度
17间隙GH2导体/导体束的高度
18,18'屏蔽绕组GH3导体/导体束的高度
权利要求
1.扼流线圈、特别是没有铁芯的扼流线圈，用在供电电网中，包括至少两个圆筒形的、 关于线圈中轴线(7)同心设置的并且电并联连接的绕组层(1)，并且包括至少一个用于降低在扼流线圈运行期间产生的声音排放或使在扼流线圈运行期间产生的声音排放最小的装置，其特征在于至少最外侧的绕组层(1)相对于在朝向线圈中轴线(7)的方向上相邻的绕组层(1)构成为导电的声学屏蔽绕组(18)，其中该声学屏蔽绕组(18)在电方面这样确定尺寸，即，使得该屏蔽绕组构成为用于传输这样的电流强度，该电流强度仅仅是要由相邻的绕组层(1)传输的那个电流强度的一小部分。
2.根据权利要求1所述的扼流线圈，其特征在于声学屏蔽绕组(18)这样确定尺寸， 即，使得该声学屏蔽绕组构成为用于传输这样的电流强度，该电流强度在要由在朝向线圈中轴线(7)的方向上相邻的绕组层⑴传输的那个电流强度的0. 至最大50%之间。
3.根据权利要求1所述的扼流线圈，其特征在于要由声学屏蔽绕组(18)传输的电流强度在要由扼流线圈总共传输的那个电流强度的0. 至5%之间。
4.根据权利要求1所述的扼流线圈，其特征在于构成有至少三个同心设置的、电并联连接的绕组层(1)，其中最外侧的绕组层(1)形成一个外侧的声学屏蔽绕组(18)并且最内侧的绕组层(1)形成一个内侧的声学屏蔽绕组(18’)。
5.根据权利要求1或4所述的扼流线圈，其特征在于声学屏蔽绕组(18、18’)的圆柱形的周面(19、19’ )相对于相邻绕组层(1)的圆柱形的周面00)机械分离或者振动隔离。
6.根据权利要求1或4所述的扼流线圈，其特征在于在声学屏蔽绕组(18、18’)的周面(19、19’)和相邻绕组层(1)的周面00)之间构成有连续的具有空心圆柱形形状的间隙 (17)，从而在该间隙(17)中在声学屏蔽绕组(18、18’ )和相邻的绕组层(1)之间没有设置径向起作用的支撑元件。
7.根据权利要求1或4所述的扼流线圈，其特征在于在导电的声学屏蔽绕组(18、 18’ )上存在与在直接相邻的电并联连接的绕组层(1)上相等的或至少接近相等的电势。
8.根据权利要求1或4所述的扼流线圈，其特征在于声学屏蔽绕组(18、18’)比在朝向线圈中轴线(7)的方向上相邻的绕组层(1)具有更高的电阻抗。
9.根据权利要求1或4所述的扼流线圈，其特征在于在声学屏蔽绕组(18、18’)的周面(19、19’ )与相邻绕组层(1)的周面00)之间的径向距离确定成大于在两个直接相邻的与声学屏蔽绕组(18、18’ )同心设置的绕组层(1)之间的径向距离02)。
10.根据权利要求1所述的扼流线圈，其特征在于最外侧的绕组层(1)、特别是导电的声学屏蔽绕组(18)在至少一个端面上具有沿轴向方向延伸的、空心圆柱形的延长区段 (23)。
11.根据权利要求10所述的扼流线圈，其特征在于空心圆柱形的延长区段03)由电绝缘的材料形成并且是不导电的。
12.根据权利要求10所述的扼流线圈，其特征在于空心圆柱形的延长区段03)构成不导电的端环(M)，该端环连接在屏蔽绕组(18)的导电的区段的至少一个端面上。
13.根据权利要求10所述的扼流线圈，其特征在于声学屏蔽绕组(18)的导电的区段的轴向长度或绕组层高度(H)至少接近等于绕组层(1)的轴向长度或绕组层高度(H)。
14.根据权利要求4所述的扼流线圈，其特征在于至少在外侧和内侧的声学屏蔽绕组 (18,18')的上端面上分别构成有一个外侧的和内侧的空心圆柱形的延长区段(23、23’)，所述延长区段沿轴向方向相对于位于其间的绕组层(1)的端面延长外侧和内侧的声学屏蔽绕组(18、18’)。
15.根据权利要求10或14所述的扼流线圈，其特征在于在空心圆柱形的延长区段 (23)旁边、特别是在外侧和内侧的空心圆柱形的延长区段(23、23’ )之间形成有用于在绕组层(1)的所述轴向端面处出现的声波的声学混合和消除区域05)。
16.根据权利要求15所述的扼流线圈，其特征在于沿线圈中轴线(7)的轴向方向在混合和消除区域05)后面构成有被动的和/或反作用的吸声元件06)、例如由泡沫塑料或由纤维例如无纺布或石棉构成的块或板元件。
17.根据权利要求16所述的扼流线圈，其特征在于在吸声元件06)中构成有开孔， 或者多个吸声元件06)彼此隔开距离地设置，从而在绕组层(1)之间确保在与线圈中轴线 (7)平行的方向上的空气流动。
18.扼流线圈、特别是没有铁芯的扼流线圈，用在供电电网中，包括至少两个圆筒形的关于线圈中轴线(7)同心设置的并且电并联连接的绕组层(1)，包括至少一个用于使绕组层(1)机械稳定和可能将绕组层电连接的保持元件O)，并且包括至少一个用于降低在扼流线圈运行期间产生的声音排放或使在扼流线圈运行期间产生的声音排放最小的装置，其特征在于保持元件(2)通过弯曲构成的、设置在扼流线圈的至少一个轴向端面上的连接弓(31)形成，并且该连接弓(31)通过两条彼此成角度定向的、相对于线圈中轴线(7)至少接近径向延伸的腿09、30)形成。
19.根据权利要求18所述的扼流线圈，其特征在于连接弓(31)构成为导电的并且用于将绕组层(1)电并联，在连接弓(31)的两条腿O9、30)之间形成的角(32)小于180°、 优选90°。
20.根据权利要求18所述的扼流线圈，其特征在于连接弓(31)在扼流线圈端面的俯视图中限定圆部段的几何形状。
21.根据权利要求18所述的扼流线圈，其特征在于构成有多个在扼流线圈的圆周内部分布设置的连接弓(31)，并且各个连接弓(31)的所选择的远侧端部用于与所选择的绕组层⑴电连接。
22.根据权利要求18所述的扼流线圈，其特征在于构成有多个连接弓(31)，并且各个连接弓(31)在围绕线圈中轴线(7)的附近区域内或者在俯视图中呈圆形的绕组层(1)的中心区域内分别彼此无关地延伸并且在机械上不相互连接，特别是不构成中央的毂(XT)。
23.根据权利要求18所述的扼流线圈，其特征在于构成有多个连接弓(31)并且各个连接弓(31)仅在远侧端部区段中、特别是在绕组层(1)的区域内机械地和电地相互连接。
24.根据权利要求18所述的扼流线圈，其特征在于构成有多个连接弓(31)，并且两个相邻连接弓(31)的彼此最接近的腿(四、30)至少接近平行地延伸并且彼此隔开距离地设置，从而直接相邻的腿(四、30)彼此机械分离。
全文摘要
本发明涉及一种扼流线圈、特别是没有铁芯的扼流线圈，用在供电电网中，包括至少两个圆筒形的关于线圈中轴线(7)同心设置的并且电并联连接的绕组层(1)。该扼流线圈包括至少一个用于降低在扼流线圈运行期间产生的声音排放或使该声音排放最小的装置。至少最外侧的绕组层(1)在此相对于在朝向线圈中轴线(7)的方向上相邻的绕组层(1)构成为导电的声学屏蔽绕组(18)，其中该屏蔽绕组(18)在电方面这样确定尺寸，即，使得该屏蔽绕组构成为用于传输这样的电流强度，该电流强度仅仅是要由相邻绕组层(1)传输的那个电流强度的一小部分。本发明还涉及一种设置在扼流线圈的至少一个端面上的弓形的用于降低声音排放的保持元件。
文档编号H01F27/33GK102203888SQ200980131649
公开日2011年9月28日 申请日期2009年6月30日 优先权日2008年6月30日
发明者A·格里森蒂, J·埃德, J·米莱德 申请人:线圈创新控股有限公司