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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Transformator, der insbesondere für den Einsatz in elektronischen Transformatoren zum Betreiben von Niedervolt-Halogenlampen vorgesehen ist.
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Bei der Entwicklung derartiger elektronischer Transformatoren ist man bemüht, Geräte mit geringen Abmessungen herzustellen, da diese in der Regel unmittelbar neben oder zumindest in der Nähe der zu betreibenden Lampen angeordnet werden müssen. Dabei wird die Größe dieser Geräte zu einem gewissen Grad durch den in ihnen enthaltenen Transformator bestimmt, mit dessen Hilfe die Netzspannung auf die zum Betreiben der Lampen benötigte Niederspannung konvertiert wird. Da bestimmte Vorkehrungen getroffen werden müssen, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, ist es allerdings nicht möglich, die Transformatoren beliebig klein zu gestalten. Beispielsweise muß eine sichere elektrische Trennung zwischen der Primärwicklung gegenüber der Sekundärwicklung gewährleistet sein, wobei z. B. die hierfür verwendeten Isolationsfolien eine Verkleinerung des Bauelements nur bis zu einem gewissen Grad zulassen.
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WO 91/15 021 A1 zeigt ein induktives Schaltungselement für eine Leiterplattenmontage, welches einen tunnelförmigen Wicklungsträger mit Steckleisten aufweist, die in hohle und unten offene Taschen einer Isolierstoffplatte eingesetzt sind.
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DE 197 28 667 A1 zeigt einen Hochspannungstransformator mit zwei Kernteilen, zwei Spulenhaltern, die auf den seitlichen Beinen des Kerns montiert sind, und einer Primärspule, die in einen Schlitz in einem Flansch auf der Niederspannungsseite des Spulenhalters eingesetzt ist sowie einer Sekundärspule, die auf den Spulenhalter zwischen dem Flansch auf der Niederspannungsseite und einem Flansch auf der Hochspannungsseite gewickelt ist.
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DE 34 34 497 A1 zeigt ein induktives Bauelement mit einem bewickelten Ringbandkern, der in einem Isolationsbehälter gehalten wird. In den Behälter werden U-förmige Stifte eingesetzt, deren Enden aus einer Seite des Behälters herausragen und durch entsprechende Leiterbahnen auf einer Leiterplatte zu kompletten Windungen verschaltet werden.
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DE 691 12 186 T2 zeigt eine induktive Anordnung mit einem Ringformkern, der durch wenigstens zwei Wicklungen eingeschlossen wird, wobei eine der Wicklungen eine Anzahl elektrisch leitender Segmente enthält, die etwa wie eine U-förmige Platte mit zwei im wesentlichen parallelen Endteilen ungleicher Breite und mit einem keilförmigen zentralen Anteil geformt sind.
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JP S55-128 805 A zeigt eine, induktive Vorrichtung mit einem torischen Kern, der in eine Ausnehmung eines Spulenkörpers eingesetzt ist. U-förmige Verbindungspins sind in entsprechende Verbindungsbereiche des Spulenkörpers derart eingebracht, dass sie eine Wicklung um den torischen Kern bilden.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Transformator mit geringen Abmessungen anzugeben, der für den Einsatz in elektronischen Transformatoren geeignet ist. Ferner soll eine einfache Bewicklung des Transformators ermöglicht werden.
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Die vorliegende Erfindung wird durch einen Transformator, der die Merkmale des Anspruches 1 aufweist, gelöst. Der erfindungsgemäße Transformator zeichnet sich dadurch aus, daß zumindest eine der Wicklungen durch U-förmige Leiterbügel gebildet wird, deren Schenkel in rohrförmigen Kanälen des Spulenkörpers gelagert sind, wobei die Enden der Leiterbügel mit Hilfe von Leitungen zu einer durchgehenden Wicklung verbindbar sind. Der Spulenkörper weist einen Ringkörper, ein Aufsatz-Oberteil sowie ein Aufsatz-Unterteil auf, wobei die Schenkel der U-förmigen Leiterbügel in rohrförmigen Kanälen des Aufsatz-Oberteils gelagert sind, wobei die Schenkel weiterhin von Kanälen des Aufsatz-Unterteils umschlossen sind, und wobei die jeweiligen Kanäle des Aufsatz-Oberteils in jeweiligen Kanälen des Aufsatz-Unterteils ihre Fortsetzung finden. Vorzugsweise werden die Leitungen zum Verbinden durch die Leiterbahnen einer Leiterplatte gebildet, mit denen die Leiterbügel-Enden bei der Montage des Transformators verlötet werden. Hierdurch kann eine geringere Bauhöhe des Transformators erzielt werden, da dieser unmittelbar auf die Leiterplatte aufgesetzt werden kann und Teile der Sekundärwicklung durch die direkt auf der Leiterplatte angeordneten Leiterbahnen gebildet werden. Da sich die Schenkel der U-förmigen Leiterbügel ferner erfindungsgemäß in den rohrförmigen Kanälen befinden und somit im Bereich des Spulenkörpers vollständig eingeschlossen sind, wird automatisch eine sichere elektrische Trennung gewährleistet, so daß auf zusätzliche Isolationsmaßnahmen verzichtet und der Transformator in seiner Gesamtheit kleiner ausgeführt werden kann.
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Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Vorzugsweise besteht der Spulenkörper aus einem rohrartigen Ringkörper, auf den die weiteren Wicklungen des Transformators, welche aus einem durchgehenden Draht bestehen, aufgebracht werden können, sowie aus dem auf den Ringkörper aufsetzbaren Aufsatz, der die Kanäle zur Aufnahme der Leiterbügel enthält. Hierdurch wird eine einfache Bewicklung des Transformators ermöglicht, da zunächst die Drähte auf den Ringkörper gewickelt werden, bevor der Aufsatz aufgeschoben wird. Vorzugsweise wird das Aufsatz-Oberteil und das Aufsatz-Unterteil von zwei gegenüberliegenden Seiten her auf den Ringkörper aufgesetzt und ineinandergeschoben, wobei an den Enden des Ringkörpers Stirnflächen vorgesehen sein können, die Führungsnuten zum Führen und sicheren Halten des Aufsatzes aufweisen.
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Die einfache Montage und sichere Führung der auf den Ringkörper aufgebrachten Drähte kann ferner dadurch verbessert werden, daß an einer der Stirnflächen eine Führungsplatte angeordnet ist, die Ausnehmungen zum Führen der Anschlußdrähte der auf den Ringkörper aufgebrachten Wicklung aufweist. Vorzugsweise ist diese Führungsplatte verschwenkbar an dem Ringkörper angebracht, wobei Mittel zum Verrasten vorgesehen sind, durch welche die Führungsplatte in einer an der Stirnfläche anliegenden Position fixiert wird. Durch die Unterteilung des Spulenkörpers in den rohrartigen Ringkörper sowie den darauf aufschiebbaren Aufsatz wird ferner die Montage eines Eisenkerns, der vorzugsweise aus zwei zu verklebenden E-Kernen gebildet wird, vereinfacht. Hierdurch können gegenüber der Verwendung eines Ringkerns die Herstellungskosten für den Transformator reduziert werden.
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Schließlich kann die Montage des erfindungsgemäßen Transformators auf einer Leiterplatte auch dadurch vereinfacht werden, daß an der Unterseite des Spulenkörpers hakenartige Elemente vorgesehen sind, durch welche der Transformator beim Aufsetzen auf die Platte automatisch fixiert wird.
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Im vorliegenden soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Transformators im zusammengesetzten Zustand;
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2 den rohrartigen Ringkörper des in 1 dargestellten Transformators;
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3 ein Oberteil eines Aufsatzes für den in 2 dargestellten Ringkörper; und
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4 ein zu dem in 3 dargestellten Oberteil gehörendes Unterteil.
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1 zeigt den aus dem rohrartigen Ringkörper 1, einem Aufsatz-Oberteil 2 sowie einem Aufsatz-Unterteil 3 gebildeten Transformator im zusammengesetzten Zustand, allerdings ohne die dazugehörigen Wicklungen. Dabei sind die zur Führung der (nicht dargestellten) U-förmigen Leiterbügel vorgesehenen rohrförmigen Kanäle 4 in Seitenwänden des Aufsatzes 2 und 3 angeordnet. Eine an einer Stirnseite 6 des Ringkörpers 1 angeordnete und seitlich abstehende Führungsplatte 8 dient zur Führung der Drähte, der auf den Ringkörper 1 aufgebrachten Wicklungen. An der Unterseite des Aufsatz-Unterteils 3 sind ferner Haken 5 vorgesehen, welche den Transformator beim Aufsetzen auf eine Leiterplatte fixieren.
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Anhand der 2 bis 4 soll nunmehr der genauere Aufbau der einzelnen Bauteile des Transformators erläutert werden. Der in 2 dargestellte rohrartige Ringkörper 1 ist in bekannter Art und Weise aufgebaut. Er weist an einer der beiden Stirnflächen 6 die seitlich abstehende Führungsplatte 8 auf, die Ausnehmungen 9 zum Führen der Drähte der auf diesen Ringkörper 1 aufgebrachten Wicklung bzw. Wicklungen aufweist. Die Breite dieser Ausnehmungen 9 ist derart gewählt, daß die Drähte in die Ausnehmungen gepreßt werden müssen und somit klemmend fixiert werden. Nachdem die Wicklung bzw. Wicklungen (beispielsweise eine Primär- und eine Hilfswicklung) auf den Ringkörper gewickelt wurden, wird die Führungsplatte 8 um 90° in Richtung der Stirnfläche 6 verschwenkt und in dieser Position durch zwei an dem Ringkörper 1 angebrachte Rastnasen 10, welche in entsprechende Ausnehmungen 11 der Führungsplatte 8 eingreifen, gehalten. Dabei wird die Länge der von der Führungsplatte 8 gehaltenen Drähte derart gewählt, daß diese über die Führungsplatte 8 hinausragen. Wird nach der vollständigen Bewicklung des Transformators dieser auf eine Leiterplatte aufgesetzt, können dann die über die Führungsplatte 8 hinausstehenden Drähte unmittelbar in ihnen zugeordnete Löcher der Leiterplatte gesteckt und in der Folge verlötet werden.
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Das in 3 dargestellte Aufsatz-Oberteil 2 weist zwei Seitenwände 12 auf, in denen die rohrförmigen Kanäle 4 zur Aufnahme der Leiterbügel angeordnet sind, wobei sich diese Kanäle 4 bis zur Oberseite des Aufsatz-Oberteils 2 hin erstrecken, wie 1 entnommen werden kann. Bei der Endmontage des Transformators werden die Schenkel der U-förmigen Leiterbügel von der Oberseite her in die Kanäle 4 eingesteckt.
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Das zu dem Oberteil 2 gehörende Aufsatz-Unterteil 3 ist schließlich in 4 dargestellt. Es weist zwei Hohlkammern 13 auf, in welche beim Aufsetzen des Oberteils 2 und des Unterteils 3 auf den Ringkörper 1 die Seitenwände 12 des Oberteils 2 eingeschoben werden. Die Kanäle 4 finden im unteren Bereich des Unterteils 3 ihre Fortsetzung, so daß die Schenkel der Leiterbügel über die gesamte Höhe des Aufsatzes hin von den Kanälen 4 umschlossen sind. Zur Fixierung des gesamten Transformators auf einer Leiterplatte sind an dem Aufsatz-Unterteil zwei Haken 5 vorgesehen. Die Hohlkammern 13 des Aufsatz-Unterteils 3 weisen an ihren Stirnseiten Stege 14 auf, welche beim Aufschieben des Unterteils 3 auf den Ringkörper 1 in entsprechende Führungsnuten 7 in den Stirnflächen 6 des Ringkörpers 1 eingreifen.
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Der gesamte Transformator wird damit wie folgt zusammengebaut:
Zunächst wird der rohrartige Ringkörper 1 beispielsweise mit dem Draht für eine Primärwicklung (ggf. mit einer weiteren Hilfswicklung) bewickelt. In einem zweiten Schritt werden die beiden E-förmigen Hälften eines Eisenkerns mit ihren Mittelschenkeln in die Öffnung des Ringkörpers 1 eingeführt und miteinander verklebt. Anschließend werden die Anschlußdrähte der auf den Ringkörper 1 aufgebrachten Wicklung bzw. Wicklungen auf der Führungsplatte 8 fixiert und diese nach unten verschwenkt.
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Im nächsten Schritt wird das Aufsatz-Unterteil 3 von der Unterseite her auf den fertig bewickelten Ringkörper 1 aufgesetzt, wobei die Stege 14 der Hohlkammern 13 innerhalb der Führungsnuten 7 der Stirnflächen 6 verlaufen. Von der Oberseite her werden dann das Oberteil 2 aufgesetzt und dabei die beiden Seitenwände 12 in die entsprechenden Hohlkammern 13 des Unterteils 3 geschoben. Schließlich werden von der Oberseite her die U-förmigen Leiterbügel in die Kanäle 4 eingeführt, wobei die Länge der Schenkel so bemessen ist, daß sie zu einem gewissen Teil aus dem Unterteil 3 herausragen.
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Der auf diese Weise zusammengebaute Transformator kann nun auf eine Leiterplatte mit entsprechenden Leiterbahnen und einem entsprechenden Lochbild aufgesetzt und verlötet werden, wobei durch die Leiterbahnen die Enden der Schenkel der Leiterbügel zu einer vollständigen Sekundärwicklung verbunden werden. Es ist von Vorteil, die Leiterbahnen doppelseitig auszuführen, sie also sowohl auf der Leiterplattenoberseite als auch auf der -unterseite anzubringen.
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Der gesamte Transformator kann somit auf eine sehr einfache und schnelle Weise vollständig bewickelt und montiert werden, wobei kein Setzen von Lötstiften bzw. kein Auflegen an Lötstiften notwendig ist. Da Teile der Sekundärwicklung direkt durch die auf der Leiterplatte angeordneten Leiterbahnen gebildet werden, wird insgesamt eine geringere Bauhöhe für den erfindungsgemäßen Transformator erzielt. Ferner sind keine Isolationsfolien oder dergleichen notwendig, da die Leiterbügel vollständig von den Kanälen 4 umschlossen werden. Dadurch wird eine sichere elektrische Trennung zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung ermöglicht. Mit Hilfe der Führungsplatte 8 wird ferner eine sichere Führung der Anschlußdrähte der auf den Ringkörper 1 aufgebrachten Wicklungen ermöglicht.
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Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Primär- und Sekundärwicklung in das Transformatorgehäuse einzuspritzen, so daß beispielsweise keine Vakuumtränken notwendig sind, um Geräusche zu verhindern. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, innerhalb des Transformators einen Temperaturabschalter zu implementieren, der bei einer zu hohen Wärmeentwicklung für ein Abschalten sorgt.
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Alternativ zu der Aufteilung des Transformators in einen zentralen Ringkörper sowie einen darauf aufsetzbaren Aufsatz wäre es möglich, das Gehäuse insgesamt einstöckig auszubilden und direkt in diesem Gehäuse die entsprechenden Kanäle für die Leiterbügel vorzusehen. Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich allerdings insbesondere auch dadurch aus, daß ein sehr einfaches Bewickeln und Montieren des gesamten Transformators möglich ist, dennoch allerdings eine sehr geringe Baugröße bei gleichzeitiger Gewährleistung einer sicheren elektrischen Trennung, die SELV-konform ist, erzielt wird.
