DE10064076A1

DE10064076A1 - Transformator

Info

Publication number: DE10064076A1
Application number: DE10064076A
Authority: DE
Inventors: Yong-Woon Han; Seong-Deog Jang; Kwang-Seok Kang; Dae-Sung Han; Jin-Ho Kim; Han-Seong Yoo; Han-Sung Kang
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2001-10-11
Also published as: KR20010094634A; CN1315736A; FR2807201A1; US20010026459A1; JP2001284148A

Abstract

Ein Transformator mit einer Spulenwicklungsstruktur zum Transformieren einer Spannung, die über einen Primärspulenabschnitt eingespeist wird, und zum Ausgeben einer transformierten Spannung an einen Sekundärspulenabschnitt. Im Transformator umfaßt der Primärspulenabschnitt eine Vielzahl von Spulenteilabschnitten, die parallelgeschaltet sind, und eine Vielzahl von Anschlüssen (1, 1'; 2, 2'; 3, 3') sind mit der Vielzahl von Spulenteilabschnitten jeweils derart verbunden, daß entsprechende Teile der Spulenteilabschnitte dieselbe Stromrichtung aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenofen und insbesondere einen Transformator, der eine Spulenwicklungsstruktur aufweist, die in der Lage ist, eine ausreichende Ausgangsleistung zu erzeugen, selbst in dem Fall, daß eine Querschnittsfläche einer um den Hochspannungstransformator gewickelten Spule bei der Verwendung eines Niederfrequenz-Wechselrichters verringert wird.

Im allgemeinen wird ein Wechselrichter für einen Mikrowellenofen auf eine Hochfrequenz von nicht weniger als 20 kHz umgeschaltet und wird auf eine angemessene Spannung verstärkt. Da bei dieser Art Hochfrequenz-Wechselrichter der existierende Eisenkern nicht verwendet werden kann, wird ein Material verwendet, das durch Hinzufügen anderer Bestandteile zu Ferrit hergestellt wird. In einem solchen Hochfrequenz-Wechselrichter wird auf das Ausführen eines Schaltvorgangs hin Rauschen erzeugt, und von diesem Standpunkt ist es schwierig, eine Vielfalt von Normen zu erfüllen, die für einen Mikrowellenofen festgelegt wurden.

Folglich können unter Verwendung eines Niederfrequenz- Wechselrichters verschiedene elektrische Teile des existierenden Mikrowellenofens verwendet werden. Da jedoch im Fall eines Hochspannungstransformators (HVT), der im Niederfrequenz-Wechselrichter verwendet wird, eine Eingangsspannung sehr niedrig ist, wie z. B. 12 V oder 24 V, muß, um eine angemessene Ausgangsleistung zu erzeugen, die erforderlich ist, um den Mikrowellenofen anzutreiben, ein Strom, der an 100 A heranreicht (wenn eine Spannung 12 V beträgt), geliefert werden.

Da eine Strommenge zu einer Querschnittsfläche einer Spule proportional ist, ist es im Fall, daß ein solcher starker Strom geliefert wird, unmöglich, die existierende Spule zu verwenden (im Fall eines Mikrowellenofens ein Kupferdraht, der einen Durchmesser von weniger als ∅ 1,5 mm aufweist) und statt dessen muß eine Querschnittsfläche einer Spule beachtlich vergrößert werden. Durch Versuche wurde festgestellt, daß eine Querschnittsfläche von 9 mm² erforderlich ist, wenn ein Strom von 80 A geliefert wird, und ein Kupferdraht mit einem Durchmesser von ∅ 3,3 mm um einen Hochspannungstransformator gewickelt werden muß. Wenn jedoch der Kupferdraht mit einem derart großen Durchmesser um den Hochspannungstransformator gewickelt wird, kann, um die Anzahl an Windungen zu erhalten, die im Hochspannungstransformator erforderlich ist, eine Größe des Hochspannungstransformators nur merklich vergrößert werden.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Transformator bereitzustellen, der eine Spulenwicklungsstruktur aufweist, die in der Lage ist, eine ausreichende Ausgangsleistung zu erzeugen, selbst in dem Fall, daß eine Querschnittsfläche einer um den Hochspannungstransformator gewickelten Spule bei der Verwendung eines Niederfrequenz-Wechselrichters verringert wird.

Um die obige Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Transformator mit einer Spulenwicklungsstruktur zum Transformieren einer Spannung, die über einen Primärspulenabschnitt eingespeist wird, und zum Ausgeben einer transformierten Spannung an einen Sekundärspulenabschnitt bereitgestellt, wobei der Transformator dadurch gekennzeichnet ist, daß der Primärspulenabschnitt eine Vielzahl von Spulenteilabschnitten umfaßt, die parallel geschaltet sind, und eine Vielzahl von Anschlüssen mit der Vielzahl von Spulenteilabschnitten jeweils derart verbunden sind, daß entsprechende Teile der Spulenteilabschnitte dieselbe Stromrichtung aufweisen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dient der Primärspulenabschnitt als Spulenabschnitt, der mit einem Wechselrichter mit drei Anschlüssen verbunden werden soll, und die Vielzahl von Spulenteilabschnitten umfassen einen ersten und einen zweiten Spulenteilabschnitt; wobei jeder Spulenteilabschnitt einen ersten und einen zweiten Anschluß, die an beiden Enden des Spulenteilabschnitts ausgebildet sind, und einen dritten Anschluß, der von einem wahlfreien Teil einer Wicklung des Spulenteilabschnitts herausgeführt wird, umfaßt; und wobei, wenn der erste und der zweite Spulenteilabschnitt miteinander verbunden werden, die dritten Anschlüsse des ersten und des zweiten Spulenteilabschnitts mit einem ersten Pol einer Stromquelle verbunden werden, der erste Anschluß des ersten Spulenteilabschnitts mit dem zweiten Anschluß des zweiten Spulenteilabschnitts verbunden wird und dann über ein erstes Schaltelement einer Gegentaktschaltung mit einem zweiten Pol der Stromquelle verbunden wird, und der zweite Anschluß des ersten Spulenteilabschnitts mit dem ersten Anschluß des zweiten Spulenteilabschnitts verbunden wird und dann über ein zweites Schaltelement der Gegentaktschaltung mit dem zweiten Pol der Stromquelle verbunden wird, wobei die ersten und zweiten Anschlüsse über das erste bzw. das zweite Schaltelement der Gegentaktschaltung mit dem zweiten Pol der Stromquelle verbunden werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt der Wechselrichter mit drei Anschlüssen einen Gegentakt-Wechselrichter.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dient der Primärspulenabschnitt als Spulenabschnitt, der mit einem zweipoligen Wechselrichter verbunden werden soll, wobei jeder Spulenteilabschnitt einen ersten und einen zweiten Anschluß umfaßt, die an beiden Enden des Spulenteilabschnitts ausgebildet sind, und die ersten Anschlüsse der Spulenteilabschnitte mit einem ersten Pol einer Stromquelle verbunden werden und die zweiten Anschlüsse der Spulenteilabschnitte mit einem zweiten Pol der Stromquelle verbunden werden.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt der zweipolige Wechselrichter einen Drehwechselrichter.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A und 1B perspektivische Ansichten, die jeweils Spulenteilabschnitte, die mit einem Primärspulenabschnitt parallelgeschaltet werden, in einem Hochspannungstransformator für einen Mikrowellenofen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen;

Fig. 2A und 2B schematische Ansichten, die Wicklungsstrukturen der in Fig. 1A und 1B gezeigten Spulenteilabschnitte darstellen;

Fig. 3 einen Schaltplan des Transformators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welcher durch Parallelschalten der Spulenteilabschnitte von Fig. 1A und 1B an einen Gegentakt-Wechselrichter angelegt wird;

Fig. 4A und 4B perspektivische Ansichten, die jeweils Spulenteilabschnitte, die mit einem Primärspulenabschnitt parallelgeschaltet werden, in einem Hochspannungstransformator für einen Mikrowellenofen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen;

Fig. 5A und 5B schematische Ansichten, die Wicklungsstrukturen der in Fig. 4A und 4B gezeigten Spulenteilabschnitte darstellen; und

Fig. 6 einen Schaltplan des Transformators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welcher durch Parallelschalten der Spulenteilabschnitte von Fig. 4A und 4B an einen zweipoligen Wechselrichter angelegt wird.

Nun wird auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ausführlicher Bezug genommen, von welchem ein Beispiel in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt ist. Wo immer es möglich ist, werden in den Zeichnungen und der Beschreibung durchweg dieselben Bezugsziffern zur Bezugnahme auf dieselben oder ähnliche Teile verwendet.

Zur Bezugnahme stellt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Fall dar, bei dem Spulenteilabschnitte eines Primärspulenabschnitts parallelgeschaltet sind, um an einen Gegentakt- Wechselrichter angelegt zu werden, und ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt einen weiteren Fall dar, bei dem Spulenteilabschnitte eines Primärspulenabschnitts parallelgeschaltet sind, um an einen Drehwechselrichter angelegt zu werden.

Fig. 1A und 1B sind perspektivische Ansichten, die jeweils Spulenteilabschnitte, die mit einem Primärspulenabschnitt parallelgeschaltet werden, in einem Hochspannungstransformator für einen Mikrowellenofen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen. Fig. 2A und 2B sind schematische Ansichten, die Wicklungsstrukturen der in Fig. 1A und 1B gezeigten Spulenteilabschnitte darstellen, und Fig. 3 ist ein Schaltplan des Transformators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welcher durch Parallelschalten der Spulenteilabschnitte von Fig. 1A und 1B an einen Gegentakt-Wechselrichter angelegt wird.

Wie in Fig. 1A und 1B gezeigt, umfaßt ein Primärspulenabschnitt eines Transformators Spulenteilabschnitte, die parallelgeschaltet werden. Ein in Fig. 1A gezeigter erster Spulenteilabschnitt und ein in Fig. 1B gezeigter zweiter Spulenteilabschnitt sind so gewickelt, daß sie dieselbe Anordnung aufweisen. Der in Fig. 1B gezeigte zweite Spulenteilabschnitt ist in einem Zustand dargestellt, in dem der in Fig. 1A gezeigte erste Spulenteilabschnitt um einen Winkel von 180° gedreht ist. Der erste und der zweite Spulenteilabschnitt dienen als Spulenteilabschnitte, die mit einem Wechselrichter mit drei Anschlüssen, beispielsweise dem Gegentakt-Wechselrichter, verbunden werden sollen. Jeder Spulenteilabschnitt weist einen ersten Anschluß 1 oder 1' und einen zweiten Anschluß 2 oder 2', die an beiden Enden des Spulenteilabschnitts ausgebildet sind, und einen dritten Anschluß 3 oder 3', der von einem wahlfreien Teil einer Wicklung des Spulenteilabschnitts herausgeführt wird, auf.

Wenn der erste und der zweite Spulenteilabschnitt miteinander verbunden werden, werden, wie in Fig. 3 gezeigt, die dritten Anschlüsse 3 und 3' des ersten und des zweiten Spulenteilabschnitts mit einem ersten Pol (einem positiven Pol) einer Stromquelle verbunden, der erste Anschluß 1 des ersten Spulenteilabschnitts wird mit dem zweiten Anschluß 2' des zweiten Spulenteilabschnitts verbunden und dann über ein erstes Schaltelement F1 einer Gegentaktschaltung mit einem zweiten Pol (einem negativen Pol) der Stromquelle verbunden, und der zweite Anschluß 2 des ersten Spulenteilabschnitts wird mit dem ersten Anschluß 1' des zweiten Spulenteilabschnitts verbunden und dann über ein zweites Schaltelement F2 der Gegentaktschaltung mit dem zweiten Pol (dem negativen Pol) der Stromquelle verbunden.

Folglich umfaßt der Primärspulenabschnitt eine Vielzahl von ersten und zweiten Spulenteilabschnitten, die miteinander parallelgeschaltet sind. Eine Vielzahl von Anschlüssen sind jeweils mit der Vielzahl von Spulenteilabschnitten derart verbunden, daß entsprechende Teile der Spulenteilabschnitte dieselbe Stromrichtung aufweisen.

Obwohl im ersten Spulenteilabschnitt eine Spulenlänge zwischen dem ersten Anschluß 1 und dem dritten Anschluß 3 und eine Spulenlänge zwischen dem zweiten Anschluß 2 und dem dritten Anschluß 3 voneinander verschieden sind, und im zweiten Spulenteilabschnitt eine Spulenlänge zwischen dem ersten Anschluß 1' und dem dritten Anschluß 3' und eine Spulenlänge zwischen dem zweiten Anschluß 2' und dem dritten Anschluß 3' voneinander verschieden sind, werden ferner, da der erste Anschluß 1 des ersten Spulenteilabschnitts mit dem zweiten Anschluß 2' des zweiten Spulenteilabschnitts verbunden ist und der zweite Anschluß 2 des ersten Spulenteilabschnitts mit dem ersten Anschluß 1' des zweiten Spulenteilabschnitts verbunden ist, um dadurch eine symmetrische Struktur festzulegen, in den Spulenteilabschnitten, die mit dem ersten und dem zweiten Schaltelement F1 und F2 verbunden sind, entlang jeweiliger Richtungen im Schaltplan von Fig. 3 dieselbe Induktivität und derselbe Widerstand erhalten.

Fig. 4A und 4B sind perspektivische Ansichten, die jeweils Spulenteilabschnitte, die mit einem Primärspulenabschnitt parallelgeschaltet werden, in einem Hochspannungstransformator für einen Mikrowellenofen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen. Fig. 5A und 5B sind schematische Ansichten, die Wicklungsstrukturen der in Fig. 4A und 4B gezeigten Spulenteilabschnitte darstellen, und Fig. 6 ist ein Schaltplan des Transformators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welcher durch Parallelschalten der Spulenteilabschnitte von Fig. 4A und 4B an einen zweipoligen Wechselrichter angelegt wird.

Wie in Fig. 4A und 4B gezeigt, umfaßt ein Primärspulenabschnitt eines Transformators Spulenteilabschnitte, die parallelgeschaltet werden. Ein in Fig. 4A gezeigter erster Spulenteilabschnitt und ein in Fig. 4B gezeigter zweiter Spulenteilabschnitt sind so gewickelt, daß sie dieselbe Anordnung aufweisen. Der erste und der zweite Spulenteilabschnitt dienen als Spulenteilabschnitte, die mit einem zweipoligen Wechselrichter, beispielsweise dem Drehwechselrichter, verbunden werden sollen. Jeder Spulenteilabschnitt weist einen ersten Anschluß 1 oder 1' und einen zweiten Anschluß 2 oder 2' auf, die an beiden Enden des Spulenteilabschnitts ausgebildet sind.

Wenn der erste und der zweite Spulenteilabschnitt miteinander verbunden werden, werden, wie in Fig. 6 gezeigt, die ersten Anschlüsse 1 und 1' des ersten und des zweiten Spulenteilabschnitts mit einem ersten Pol (einem positiven Pol) einer Stromquelle verbunden und die zweiten Anschlüsse 2 und 2' des ersten und des zweiten Spulenteilabschnitts werden mit einem zweiten Pol (einem negativen Pol) der Stromquelle verbunden.

In dem Fall, daß ein Niederfrequenz-Wechselrichter als Wechselrichter verwendet wird, der mit einem Primärspulenabschnitt eines Hochspannungstransformators eines Mikrowellenofens verbunden ist, ist es daher möglich, durch Aufgreifen eines Verfahrens, bei dem ein Kupferdraht mit einem kleinen Radius verwendet wird und jeweilige Wicklungen viele Male parallelgeschaltet werden, den Widerstand in ausreichender Weise zu verringern, wodurch die Anzahl von Windungen, die im Hochspannungstransformator erforderlich ist, erreicht werden kann und eine Induktivität mit einem gewünschten Wert erhalten werden kann.

Folglich werden durch den erfindungsgemäßen Transformator mit der vorstehend beschriebenen Wicklungsstruktur insofern Vorteile bereitgestellt, daß, da es möglich ist, eine ausreichende Ausgangsleistung zu erzeugen, selbst in dem Fall, daß eine Querschnittsfläche einer um den Hochspannungstransformator gewickelten Spule bei der Verwendung eines Niederfrequenz-Wechselrichters verringert wird, ein Volumen des Hochspannungstransformators verringert werden kann.

In den Zeichnungen und der Beschreibung wurden typische bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart, und obwohl spezielle Begriffe verwendet werden, werden sie nur im Sinne von Oberbegriffen und zur Beschreibung und nicht für Begrenzungszwecke verwendet, wobei der Schutzbereich der Erfindung in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist.

Claims

1. Transformator mit einer Spulenwicklungsstruktur zum Transformieren einer Spannung, die über einen Primärspulenabschnitt eingespeist wird, und zum Ausgeben einer transformierten Spannung an einen Sekundärspulenabschnitt, wobei der Transformator dadurch gekennzeichnet ist, daß der Primärspulenabschnitt eine Vielzahl von Spulenteilabschnitten umfaßt, die parallelgeschaltet sind, und eine Vielzahl von Anschlüssen (1, 1'; 2, 2'; 3, 3') mit der Vielzahl von Spulenteilabschnitten jeweils derart verbunden sind, daß entsprechende Teile der Spulenteilabschnitte dieselbe Stromrichtung aufweisen.

2. Transformator nach Anspruch 1, wobei der Primärspulenabschnitt als Spulenabschnitt dient, der mit einem Wechselrichter mit drei Anschlüssen verbunden werden soll, und die Vielzahl von Spulenteilabschnitten einen ersten und einen zweiten Spulenteilabschnitt umfassen; wobei jeder Spulenteilabschnitt einen ersten und einen zweiten Anschluß (1, 2; 1', 2'), die an beiden Enden des Spulenteilabschnitts ausgebildet sind, und einen dritten Anschluß (3; 3'), der von einem wahlfreien Teil einer Wicklung des Spulenteilabschnitts herausgeführt wird, umfaßt; und wobei, wenn der erste und der zweite Spulenteilabschnitt miteinander verbunden werden, die dritten Anschlüsse (3, 3') des ersten und des zweiten Spulenteilabschnitts mit einem ersten Pol einer Stromquelle verbunden werden, der erste Anschluß (1) des ersten Spulenteilabschnitts mit dem zweiten Anschluß (2') des zweiten Spulenteilabschnitts verbunden wird und dann über ein erstes Schaltelement einer Gegentaktschaltung mit einem zweiten Pol der Stromquelle verbunden wird, und der zweite Anschluß (2) des ersten Spulenteilabschnitts mit dem ersten Anschluß (1') des zweiten Spulenteilabschnitts verbunden wird und dann über ein zweites Schaltelement der Gegentaktschaltung mit dem zweiten Pol der Stromquelle verbunden wird, wobei die ersten und zweiten Anschlüsse über das erste bzw. das zweite Schaltelement der Gegentaktschaltung mit dem zweiten Pol der Stromquelle verbunden werden.

3. Transformator nach Anspruch 2, wobei der Wechselrichter mit drei Anschlüssen einen Gegentakt- Wechselrichter umfaßt.

4. Transformator nach Anspruch 1, wobei der Primärspulenabschnitt als Spulenabschnitt dient, der mit einem zweipoligen Wechselrichter verbunden werden soll, wobei jeder Spulenteilabschnitt einen ersten und einen zweiten Anschluß (1, 2; 1', 2') umfaßt, die an beiden Enden des Spulenteilabschnitts ausgebildet sind, und die ersten Anschlüsse (1, 1') der Spulenteilabschnitte mit einem ersten Pol einer Stromquelle verbunden werden und die zweiten Anschlüsse (2, 2') der Spulenteilabschnitte mit einem zweiten Pol der Stromquelle verbunden werden.

5. Transformator nach Anspruch 4, wobei der zweipolige Wechselrichter einen Drehwechselrichter umfaßt.