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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Transformator und ein Verfahren zur Anbringung von Wicklungen zur Erreichung einer ausgewogenen magnetischen Erregung im Eisenkern eines Transformators, insbesondere Schweißtransformators.
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Die vorliegende Erfindung liegt in dem technischen Gebiet der Elektrotechnik, von Schweißtransformatoren, Transformatorwicklungen, Erregung von Wicklungen, Anbringung von Wicklungen, insbesondere magnetisch ausgewogene Anbringung von Wicklungen, und/oder Ausführung von Wicklungen.
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Das technische Problem, das vom Erfindungsgegenstand gelöst wird, ist die ungeeignete Verteilung der Wicklungen und elektrischen Erregungen bei Transformatoren zum Widerstandspunktschweißen, die eine magnetisch unausgeglichene magnetische Erregung des Transformatorkerns verursacht, was folglich lokale magnetische Sättigungen und einen ungeeigneten Betrieb des gesamten Widerstandspunktschweißsystems verursacht.
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Die Verteilung der Wicklungen am Eisenkern von Transformatoren ist im Allgemeinen derart ausgeführt, dass die beste magnetische Kopplung zwischen den einzelnen Wicklungen erreicht wird. Bei Transformatoren für Spezialzwecke, wie z. B. Transformatoren zum Widerstandspunktschweißen mit Gleichstrom, wird die Verteilung der Wicklungen anderen Prioritäten untergeordnet, z. B. einer möglichst guten Kühlung der Transformatorwicklungen mit einem flüssigen Kühlmedium, einer kompakten Ausführung und dergleichen Wegen der vorrangigen Erreichung einer besseren Kühlung und einer kompakten Konstruktion weisen die neuesten Lösungen patentierter Ausführungen der Wicklungen von Schweißtransformatoren zum Widerstandspunktschweißen, wie in der
US 7,978,040 B2 und der
US 7,978,039 B2 beschrieben, gewisse elektromagnetische Mängel auf, die sich mit der in der vorliegenden Patentanmeldung vorgestellten Lösung relativ einfach beheben lassen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Transformator und ein Verfahren zur Anbringung von Wicklungen bereitzustellen, mit welchem die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere soll ein Transformator und ein Verfahren zur Anbringung von Wicklungen bereitgestellt werden, bei welchem eine ausgewogene magnetische Erregung im Eisenkern eines Transformators erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch einen Transformator nach Patentanspruch 1 gelöst. Der Transformator umfasst einen Eisenkern, mindestens eine Primärwicklung, die auf den Eisenkern gewickelt ist und mehrere Primärspulen umfasst, und mindestens zwei Sekundärwicklungen, die auf den Eisenkern gewickelt sind und jeweils mehrere Sekundärspulen umfassen, wobei zwei benachbart zueinander angeordnete Sekundärspulen neben einer Seite einer Primärspule angeordnet sind.
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Bevorzugt sind bei dem Transformator die Spulen der Wicklungen derart angeordnet, dass die magnetische Durchflutungsdifferenz quer durch das Transformatorfenster möglichst gering ist und die gestreuten magnetischen Flüsse durch das Transformatorfenster möglichst vermieden werden.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Transformators sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Möglicherweise ist eine Trennung zwischen den zwei benachbart zueinander angeordneten Sekundärspulen quer oder parallel zu der einen Seite der Primärspule angeordnet.
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In einer möglichen Ausführungsvariante ist die Breite einer Sekundärspule in etwa gleich der Dicke der Wicklungslagen einer Primärspule an dem Eisenkern und die Dicke der Wicklungslagen einer Primärspule an dem Eisenkern ist in etwa doppelt so groß wie die Dicke der Wicklungslagen einer Sekundärspule. Möglich sind aber auch verschiedene Größen der Spulen, da das Ziel eine ausgewogene Wicklungsverteilung/Durchflutungsverteilung entlang des Eisenkerns und eine möglichst kleine magnetische Durchflutung quer durch das Eisenkernfenster des Magnetkerns des Transformators ist. Die magnetische Durchflutungsverteilung entlang des Eisenkerns kann auch durch verschiedene Effekte, wie z. B. Skin-Effekt, Proximity-Effekt, oder unterschiedliche Widerstände/Induktivitäten der einzelnen Spulen beeinflusst werden. In dem Fall müssen die einzelnen Größen der Spulen/Wicklungen entsprechend geändert werden.
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Es ist auch möglich, dass eine der Sekundärspulen um eine andere der Sekundärspulen an den Eisenkern gewickelt ist. Hierbei können die beiden Sekundärspulen zu zwei verschiedenen Sekundärwicklungen gehören. Zudem können hierbei die beiden Sekundärspulen durch einen elektrisch isolierenden Stoff, insbesondere einen Niederspannungs-Isolierstoff, einen Hochspannungs-Isolierstoff, usw. getrennt sein und die beiden Sekundärspulen können derart angeordnet sein, dass zwischen ihnen ein Kühlmedium fließen kann.
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Bei dem zuvor beschriebenen Transformator kann an dem Eisenkern eine erste Anordnung aus zwei Sekundärspulen abwechselnd mit einer zweiten Anordnung aus zwei Sekundärspulen angeordnet sein, wobei bei der ersten Anordnung eine Sekundärspule einer ersten Sekundärwicklung um eine Sekundärspule einer zweiten Sekundärwicklung an den Eisenkern gewickelt ist, und wobei bei der zweiten Anordnung eine Sekundärspule der zweiten Sekundärwicklung um eine Sekundärspule der ersten Sekundärwicklung an den Eisenkern gewickelt ist. Hierdurch können die elektrischen Parameter wie z. B. gestreute Induktivitäten der beiden Sekundärwicklungen symmetrisch gestaltet werden.
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Der Eisenkern kann U-förmig ausgebildet sein und die Sekundärspulen können jeweils um einen Schenkel der beiden vertikalen Schenkel der U-Form gewickelt sein. Hierbei kann zwischen den beiden vertikalen Schenkeln der U-Form eine um einen Schenkel der U-Form gewickelte Sekundärspule neben einer oder zwei Primärspulen angeordnet sein, die um den anderen Schenkel der U-Form gewickelt ist.
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Möglicherweise ist der Eisenkern ein Transformatorkern, der aus einem weichmagnetischen Werkstoff gefertigt ist.
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Die Primärwicklungsspulen und die Sekundärwicklungsspulen bilden ein Wicklungspaket mit einer ersten Stirnseite und einer zweiten Stirnseite wobei die Sekundärwicklungsspulen und die Primärwicklungsspulen nebeneinander wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten auf den Eisenkernsegmenten verteilt sind.
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Ein Primärwicklungsspulenpaar kann dabei die erste Stirnseite des Wicklungspaketes bilden und eine Sekundärwicklungsspulenpaar kann die zweite Stirnseite des Wicklungspaketes bilden. Dies führt zu einer ausgewogenen Verteilung der Wicklungen mit den entsprechenden Vorteilen hinsichtlich der Sättigungseffekte im Transformatorkern.
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Alternativ kann eine Primärwicklungsspule die erste Stirnseite und die zweite Stirnseite bilden oder ein Sekundärwicklungsspulenpaar die erste Stirnseite und die zweite Stirnseite des Wicklungspaketes bilden. Dies führt zu einer noch ausgewogenen Verteilung der Wicklungen mit den noch größeren Vorteilen hinsichtlich der Sättigungseffekte im Transformatorkern.
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Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Anbringung von Wicklungen nach Patentanspruch 18 gelöst. Das Verfahren hat die Schritte: Wickeln mindestens einer Primärwicklung auf den Eisenkern, wobei die Primärwicklung mehrere Primärspulen umfasst, und Wickeln von mindestens zwei Sekundärwicklungen auf den Eisenkern, wobei jede Sekundärwicklung mehrere Sekundärspulen umfasst, wobei bei dem Wickeln der Primär- und Sekundärspulen zwei benachbart zueinander angeordnete Sekundärspulen neben einer Seite einer Primärspule angeordnet werden. Bevorzugt werden die Spulen von den Wicklungen derart angeordnet, dass die magnetische Durchflutungsdifferenz quer durch das Transformatorfenster möglichst gering ist und die gestreuten magnetischen Flüsse durch das Transformatorfenster möglichst vermieden werden.
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Gegenstand der Patentanmeldung ist ein Vorschlag zur neuen Verteilung der Primär- und Sekundärwicklungen, die eine ausgewogene magnetische Erregung des Eisenkerns eines Schweißtransformators zum Widerstandspunktschweißen mit Gleichstrom ermöglicht, was durch Gewährleistung einer guten magnetischen Kopplung zwischen den einzelnen Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators erreicht werden kann.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
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100 ein Ausgangsteil eines Gleichstrom-Widerstandspunktschweißsystems mit einem Schweißtransformator;
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200 eine Darstellung einer ausgewogenen Verteilung von Spulen der Wicklungen des Transformators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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300 mit ihren Teilen 301 bis 303 Verläufe der magnetischen Durchflutung (= magnetomotive forces) (mmf) zugeordnet zu der in 200 gezeigten Anordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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400 eine Darstellung einer ausgewogenen Verteilung von Spulen der Wicklungen des Transformators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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500 mit ihren Teilen 501 bis 503 304 Verläufe der magnetischen Durchflutung (= magnetomotive forces) (mmf) zugeordnet zu der in 400 gezeigten Anordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
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600 den Aufbau zweier Sekundärspulen gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Schweißtransformators beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt sondern kann auch auf andere Transformatoren als Schweißtransformatoren angewendet werden.
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100 zeigt ein Ausgangsteil eines Gleichstrom-Widerstandspunktschweißsystems, das den Patenten
US 7,978,040 B2 und
US 7,978,039 B2 ähnelt. In
100 hat das Ausgangsteil einen Schweißtransformator
130, der mit pulsierender breitenmodulierter Wechselspannung
110 gespeist wird, Dioden
137 und
138 eines Ausgangsstromrichters sowie eine Ausgangsschweißspannung
140. Der Transformator
130 umfasst eine Primärwicklung
131, eine erste und eine zweite Sekundärwicklung
132 und
133, in denen die Ströme
141 und
142 fließen, sowie einen Eisenkern mit zwei Segmenten
134 und
135, die durch einen Luftspalt
136 getrennt sind. Die Primärwicklung
131 ist in mehrere getrennte Spulen eingeteilt, was auch für beide Sekundärwicklungen
132 und
133 gilt. Die Verteilung der Primär- und Sekundärspulen auf beide Eisenkernsegmente
134 und
135 muss ausgewogen sein.
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Der Vorschlag einer ausgewogenen Verteilung der zwölf Spulen der Primärwicklung 131 von 100 auf die Segmente 134, 135 des Eisenkerns ist in 200 dargestellt, wo auch die sechs Spulen 221 bis 226 der Sekundärwicklung 132 und die sechs 6 Spulen 231 bis 236 der Sekundärwicklung 133 von 100) zu sehen sind. Die Zahl der Spulen 251 bis 256, 261 bis 266 der Primärwicklung 131 muss paarweise und gleichmäßig auf die Segmente 134, 135 von 100 verteilt sein, wohingegen die Schaltung der Wicklungen (Parallel- oder Reihenschaltung) und der Aufbau der Spule (runder oder rechteckiger Draht) nicht von Bedeutung sind und von der Ausführung und dem Verwendungszweck des Transformators abhängen. Für eine einfache, klare und eindeutige Erklärung der Lösung des technischen Problems sei es angenommen, das die elektrischen Ströme durch die einzelnen Spulen, die zur beliebigen Primär- oder Sekundärwicklung gehören, während der Beobachtungszeit gleich sind. In diesem Fall ist es wichtig, dass die Distanzen 210 und 211 in 200 gleich sind. Durch die sechs Spulen 221 bis 226 der ersten Sekundärwicklung 132 (100) fließt ein Strom 141 (100) in einem ersten Periodenteil, wo die entsprechende Ausgangsgleichrichterdiode 137 (100) durchleitend polarisiert ist. Ähnlich fließt ein elektrischer Strom durch die sechs Spulen 231 bis 236 der zweiten Sekundärwicklung 133 (100) in einem zweiten Periodenteil, wo die entsprechende zweite Ausgangsgleichrichterdiode 138 (100) durchleitend polarisiert ist. Falls es in einem dritten Periodenteil keine Spannung an der Primärwicklung 131 gibt, fließen im diesen Periodenteil durch beide Sekundärwicklungen 132, 133 (100) der gleiche Strom, nur in verschiedene Richtungen.
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Wie in 200 gezeigt, können die Wicklungen mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium gekühlt werden, welches durch die zwölf gekennzeichneten Kühlkanäle 240 fließt, die in 200 als kreisförmige Bohrungen gezeigt sind. Die Bohrungen und damit die Kühlkanäle können jedoch auch andere Querschnittsformen haben.
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Die Primärwicklung in 200 ist ebenfalls in zwölf getrennte Spulen 251 bis 256 am Kernsegment 271 sowie 261 bis 266 am Eisenkernsegment 272 eingeteilt. Das Kernsegment 271 entspricht dem Kernsegment 135 in 100. Das Kernsegment 272 entspricht dem Kernsegment 134 in 100. Die Kernsegmente 271, 272 sind jeweils U-förmig.
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Die zwölf getrennten Spulen 251 bis 256 sowie 261 bis 266 der Primärwicklung 131 werden nachfolgend auch als Primärspulen 251 bis 256, 261 bis 266 bezeichnet. Die Spulen 221 bis 226 der ersten Sekundärwicklung 132 und die sechs Spulen 231 bis 236 der zweiten Sekundärwicklung 133 werden nachfolgend auch als Sekundärspulen 221 bis 226, 231 bis 236 bezeichnet. Gemäß 200 sind die ersten und Sekundärspulen jeweils um einen Schenkel der beiden vertikalen Schenkel der U-Form der Kernsegmente 271, 272 gewickelt.
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Wie in 200 veranschaulicht, ist an dem Eisenkern 271, 272 neben einer Primärspule der Primärspulen 251 bis 256 sowie 261 bis 266 eine Sekundärspule der Sekundärspulen 221 bis 226, 231 bis 236 angeordnet. Hierbei sind zwei benachbart zueinander angeordnete Sekundärspulen 221 bis 226, 231 bis 236, beispielsweise die Sekundärspulen 221, 231, neben einer Seite einer der Primärspulen 251 bis 256, 261 bis 266, beispielsweise der Primärspule 253 angeordnet. Neben den Sekundärspulen 223, 233 ist sowohl eine Seite der Primärspule 254 als auch eine Seite der Primärspule 261 angeordnet. Die zwei benachbart zueinander angeordneten Sekundärspulen 221 und 231 sind so angeordnet, dass sie quer zu der einen Seite der Primärspule 253 getrennt sind. Diese eine Seite der Primärspule 253 ist in 200 vertikal angeordnet. Das Gleiche gilt analog für die anderen ersten und Sekundärspulen.
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Zudem ist in 200 jeweils eine der Sekundärspulen 221 bis 226, 231 bis 236 um eine andere der Sekundärspulen 221 bis 226, 231 bis 236 gewickelt. Beispielweise ist die Sekundärspule 231 um die Sekundärspule 221 gewickelt. Die Sekundärspule 221 ist wiederum auf das Segment 271 des Eisenkerns gewickelt. Somit ist auch die Sekundärspule 231 auf das Segment 271 des Eisenkerns gewickelt. Am Eisenkern 271, 272 ist entweder eine Sekundärspule der Spulen 221 bis 226 der ersten Sekundärwicklung 132 um eine Sekundärspule der Spulen 231 bis 236 der zweiten Sekundärwicklung 133 gewickelt. Diese beiden Anordnungen wechseln sich entlang des Eisenkerns 271, 272 ab.
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Wie zuvor erwähnt und in 200 gezeigt, sind die Distanzen 210 und 211 gleich. Wie ebenfalls aus 200 ersichtlich, ist die Dicke der Wicklungslagen einer Primärspule 251 bis 256, 261 bis 266 an dem Eisenkern 271, 272 quer zu den Distanzen 210, 211 angeordnet. Demzufolge ist die Breite einer Sekundärspule 221 bis 226, 231 bis 236, die gleich der Distanz 210 ist, in etwa gleich der Dicke der Wicklungslagen einer Primärspule 251 bis 256, 261 bis 266 an dem Eisenkern 271, 272. Außerdem ist die Dicke der Wicklungslagen einer Primärspule 251 bis 256, 261 bis 266 an dem Eisenkern 271, 272 in etwa doppelt so groß wie die Dicke der Wicklungslagen einer Sekundärspule 221 bis 226, 231 bis 236, wie in 200 gezeigt. Alternativ sind jedoch auch andere Größenverhältnisse möglich.
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In 200 bildet die Dicke der Wicklungslage einer Primärspule der Primärspulen 251 bis 256, 261 bis 266 zusammen mit einer anderen Primärspule ein Quadrat. Zudem bildet die Dicke der Wicklungslage von zwei Primärspulen der Primärspulen 251 bis 256, 261 bis 266 ein Quadrat. Die in 200 gezeigten Größenverhältnisse sind jedoch nur eine spezielle Form von vielen anderen Formen der Spulen. Es sind demzufolge auch andere Größenverhältnisse möglich.
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301 zeigt Verläufe der magnetische Durchflutung, die im Englischen magnetomotive forces genannt werden, was mit mmf abgekürzt wird, wo der Strom durch die Primärwicklung 131 von 100, oder durch die Spulen 251 bis 256, 261 bis 266 von 200, und durch die Sekundärwicklung 132 von 100, oder durch die Spulen 221 bis 226 von 200, fließt.
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302 zeigt die Verläufe der magnetische Durchflutung – engl. magnetomotive forces (mmf), wo der Strom durch die Primärwicklung 131 von 100, oder durch die Spulen 251 bis 256 und 261 bis 266 von 200, und durch die Sekundärwicklung 133 von 100, oder durch die Spulen 231 bis 236 von 200, fließt.
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303 zeigt die Verläufe der magnetische Durchflutung – engl. magnetomotive forces (mmf), wo der Strom durch die Sekundärwicklung 132 von 100, oder durch die Spulen 221 bis 226 von 200 und durch die Sekundärwicklung 133 von 100, oder durch die Spulen 231 bis 236 von 200, fließt.
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In 301 bis 303 ist die Differenz der magnetischen Durchflutungen im Eisenkernfenster mit Δ mmf gekennzeichnet. Das Eisenkernfenster ist in der U-Form der Kernsegmente 271, 272 oder zwischen den Schenkeln und den Böden der U-Form der Kernsegmente 271, 272 angeordnet.
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Möglich ist auch eine alternative Verteilung der Wicklungen gemäß 400, die einen Transformator gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit Sekundärspulen 421 bis 427, 431 bis 437 und Primärspulen 451 bis 456, 461 bis 466 zeigt. Hier sind die beiden äußerst rechts befindlichen Spulen der Primärwicklung 265 und 266 von 200 derart angebracht, dass in 400 eine Spule 466 am Eisenkernsegment 472 und eine Spule 451 am Eisenkernsegment 471 angebracht sind. Die Spule 226 der Sekundärwicklung 132 aus 200 und die Spule 236 der Sekundärwicklung 132 aus 200 muss ebenfalls in zwei Hälften in 400 aufgeteilt werden, wobei die Sekundärspulen 426 und 436 am Eisenkernsegment 471 angebracht werden, während die Sekundärspulen 427 und 437 am Eisenkernsegment 472 anstelle der Sekundärspulen 226, 236 von 200 angebracht werden.
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Der Aufbau der zwei Sekundärwicklungen ist in 600 dargestellt. Bei der Spule 611 handelt es sich um eine der Spulen der Sekundärwicklung 132 von 100, während die Spule 612 eine der Spulen der Sekundärwicklung 133 von 100 ist. Die Spulen 611, 612 sind elektrisch durch einen elektrisch isolierenden Stoff 620, insbesondere einen Niederspannungs-Isolierstoff, Hochspannungs-Isolierstoff usw., getrennt. Beide Spulen 611, 612 werden künstlich mit flüssigem oder gasförmigem Kühlmedium 630 gekühlt. Die Trennung der Spulen 611, 612 durch einen elektrisch isolierenden Stoff 620 ist in 600, wie auch in 200, 300, 400 und 500, horizontal angeordnet. Somit ist zwischen den zwei benachbart zueinander angeordneten Sekundärspulen 611, 612 nur ein elektrisch isolierender Stoff 620 angeordnet. Eine Primärspule der Spulen der Primärwicklung ist jedoch mit einer ihrer Seiten neben der Anordnung aus den beiden Sekundärspulen 611, 612 angeordnet, wie aus 200 beispielsweise für die Sekundärspulen 221, 231 und die Primärspule 253 ersichtlich.
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In 301 bis 303 und in 501 bis 503 ist es offensichtlich, dass die Differenz der magnetischen Durchflutungen Δ mmf in der Achse 280 quer durch das Transformator- bzw. Eisenkernfenster in 200 sowie der Achse 480 in 400 theoretisch null (0) in allen Periodenteilen beträgt. Hierbei ist vorausgesetzt, dass in allen Spulen einer Wicklung der gleiche elektrische Strom fließt. Die in den Figuren gezeigte Verteilung ist die vorteilhafteste Verteilung der magnetischen Erregungen entlang des Kerns des Schweißtransformators zum Widerstandspunktschweißen, weil dadurch keine gestreute magnetische Flüsse quer durch das Transformatorfenster (entlang der Achse 280, 480) entstehen. Dies bedeutet zugleich auch, dass eine sehr gute magnetische Kopplung der Wicklungen 131, 132, 133 besteht.
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Praktische Folgen der Verteilung der Wicklungen, wie sie in 200 und 400 dargestellt ist, sind auch die Erreichung einer homogeneren Verteilung des Magnetfelds im Transformatorkern sowie geringere Streufelder im Fenster des Transformatorkerns. Folglich gibt es keine oder deutlich weniger lokale Sättigungen des Kerns, was eine leichtere Detektion der Sättigung und die Verwendung eines wesentlich kleineren Kerns bei gleicher Effizienz des Systems ermöglicht. Verringert sind auch die Streufelder im Fenster des Transformatorkerns, die zusätzliche Verluste verursachen können, weshalb sich auch der Wirkungsgrad des Systems erhöht. Infolgedessen können auch höhere Schweißstromwerte erreicht werden. Die Reduzierung des Kerns ermöglicht auch die Verwendung kürzerer Wicklungen, in denen geringere Verluste auftreten. Die Gesamtmasse des Transformators verringert sich, was zu einer höheren Effizienz des Roboterarms beiträgt.
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Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel können die Sekundärwicklungen 22•, also 221 bis 226, und 23•, also 231 bis 236, in 200, die Sekundärwicklungen in den 300, 400 und 500 sowie die Wicklungen 61•, also 611, 612, in 600 auch um 90° gedreht werden. In einem solchen Fall sind die Sekundärwicklungen parallel zu den Primärwicklungen angeordnet.
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Alternativ zu allen zuvor genannten Ausführungsbeispielen können die Primärwicklungen und Sekundärwicklungen auch anders angeordnet werden, soweit damit eine magnetisch ausgewogene Anbringung von Wicklungen erzielt werden kann.
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Schaltung der Wicklungen
- 1. Vorgeschlagene ausgewogene Anbringung der Primär- und Sekundärwicklungen (entsprechend den 200 oder 400 o. Ä., auch durch Drehung der Sekundärwicklungen um 90°) an den Eisenkern des Transformators zum Widerstandspunktschweißen, – wo die Luftspalte des Eisenkerns des Transformators unbedeutend ist, ebenso können die Spulen der Primärwicklung auch mit einem dünnen Draht runden oder rechteckigen Querschnitts ausgeführt werden. Die Anzahl der Spulen kann beliebig gewählt werden, erwünscht ist eine möglichst große Zahl von Spulen.
- 2. Integrierte Ausführung der Sekundärwicklung mit Zwischenisolierung und Spalte für das Kühlmedium (entsprechend der 600), ungeachtet der Ausführungsart der Verbindung Spulen zweier verschiedener Sekundärwicklungen mit dazwischenliegendem Isoliermedium.
- 3. Bei der Ausführung der Spulen der Primärwicklung 131 von 100 in Form von kleinen Spulen, die zur Verringerung des negativen Einflusses der Stromverdrängung beim Betrieb auf höheren Versorgungsspannungsfrequenzen mit einem dünneren Runddraht oder Litze gewickelt sind, werden die Spulen nach der Wicklung zusammengepresst und mit einer gut wärmeleitfähigen Masse eingegossen, welche den üblichen Spulenkörper ersetzt.
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Somit ist eine ausgewogene Anbringung der Primär- und Sekundärwicklungen entsprechend 200 oder 400 oder Ähnliches gezeigt, wobei auch eine Drehung der Sekundärwicklungen um 90° an dem Eisenkern des Transformators zum Widerstandspunktschweißen möglich ist. Hierbei sind die Luftspalte des Eisenkerns des Transformators, die in 100 mit 136 bezeichnet sind, unbedeutend. Ebenso können die Primärspulen der Primärwicklung, die in 100 mit 131 bezeichnet ist, auch mit einem dünnen Draht runden oder rechteckigen Querschnitts ausgeführt werden oder Litze. Die Anzahl und die Schaltung der Spulen kann beliebig gewählt werden.
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Darüber hinaus ist eine integrierte Ausführung der Sekundärwicklung mit Zwischenisolierung und Spalte für das Kühlmedium entsprechend der 600 möglich. Ungeachtet dessen ist jedoch auch eine Ausführungsart der Verbindung Spulen zweier verschiedener Sekundärwicklungen mit dazwischenliegendem Isoliermedium möglich.
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Bei der Ausführung der Spulen der Primärwicklung 131 von 100, die zur Verringerung des negativen Einflusses der Stromverdrängung beim Betrieb auf höheren Versorgungsspannungsfrequenzen mit einem dünneren Runddraht oder Litze gewickelt sind, werden die Spulen nach der Wicklung zusammengepresst und mit einer gut wärmeleitfähigen Masse eingegossen, welche den üblichen Spulenkörper ersetzt.
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Zusammengefasst ist also zur Erreichung einer homogenen Verteilung des Magnetfelds im Transformatorkern und Verhinderung der gestreuten magnetischen Flüsse in dem Transformatorfenstereine richtige Verteilung der Primär- und Sekundärwicklungen 131, 132, 133 erforderlich. Die vorgeschlagene Verteilung der Wicklungen 131, 132, 133 ermöglicht eine beträchtliche Erhöhung der Ausgangsleistung des Schweißtransformators 130 bei gleichzeitiger Verringerung der Verluste in der Wicklungen und dem Eisenkern, die durch den magnetischen Streufluss entstehen. Sie ermöglicht eine höhere Ausnutzung des Kerns, was bedeutet, dass ein kleinerer Kern bei gleicher Wirkung verwendet werden kann. Auch ermöglicht sie eine einfachere Detektion der Sättigung des Kerns.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Transformators wird die Primärwicklung und/oder die Sekundärwicklung mittels Anordnung einer Vielzahl voneinander getrennter Spulen 251 bis 256 am Eisenkernsegment 272 des Transformators realisiert.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Transformators und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
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Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.
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Der Eisenkern 134, 135 von 100 und/oder der Eisenkern 271, 272 von 200 und/oder kann der Eisenkern 471, 472 von 400 auch ein Transformatorkern sein, der aus einem weichmagnetischen Werkstoff gefertigt ist
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7978040 B2 [0004, 0030]
- US 7978039 B2 [0004, 0030]
