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[TECHNISCHES GEBIET]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochspannung erzeugende Spulenvorrichtung, um Entladungslampen, die zum Beispiel für Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, Flüssigkristallprojektoren und Overheadprojektoren verwendet werden, zum Leuchten zu bringen.
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[ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK]
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]Eine in dem nachstehenden Patentdokument 1 gezeigte Spulenvorrichtung ist als Hochspannung erzeugende Spulenvorrichtung bekannt, die für Scheinwerfer in Kraftfahrzeugen und dergleichen verwendet wird. Bei einer solchen Spulenvorrichtung wird eine primäre Wicklung gebildet, indem ein mit einer sekundären Wicklung umwickelter Spulenkörper auf einem gedruckten Substrat angeordnet wird und dann mehrere U-förmig gegossene primäre Spulenstücke von der Oberseite des Spulenkörpers her auf dem gedruckten Substrat angeordnet werden.
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Allerdings ist bei der Spulenvorrichtung nach dem Stand der Technik die primäre Wicklung durch Verbinden von mehreren primären Spulenstücken mit einer gedruckten Verdrahtung gebildet. Daher besteht bei der Spulenvorrichtung nach dem Stand der Technik ein Problem hinsichtlich der Verlässlichkeit der Verbindungsbereiche und der Herstellungseffizienz, weil es viele Verbindungsbereiche gibt, die durch Schweißen und Löten oder dergleichen gebildet sind. Außerdem besteht bei einer derartigen Spulenvorrichtung auch ein Problem im Hinblick auf die Verringerung der Größe, weil ein gedrucktes Substrat erforderlich ist.
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[STAND DER TECHNIK]
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[PATENTDOKUMENTE]
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- [Patentdokument 1] Japanische Offenlegungsschrift Nr. H11-307373
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[ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG]
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[ZU LÖSENDE AUFGABE DER ERFINDUNG]
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In Anbetracht der obigen Umstände wurde daher die vorliegende Erfindung gemacht; ihre Aufgabe ist, eine Spulenvorrichtung bereitzustellen, die sich für eine Verringerung der Größe eignet und über eine hervorragende Verlässlichkeit verfügt, und insbesondere eine Hochspannung erzeugende Spulenvorrichtung bereitzustellen, deren Spannung sich entlang einer Achsenrichtung von einer Niederspannung zu einer Hochspannung verändert.
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[MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE]
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Zur Erfüllung dieser Aufgabe umfasst eine Spulenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung:
einen stabförmigen Kern;
einen Spulenkörper mit einem hohlen Zylinder, der den Kern aufnimmt, und mehreren Kragenteilen, die von dem hohlen Zylinder in einer radialen Richtung nach außen vorspringen;
einen sekundären Wickeldraht, der gesondert um mehrere sekundäre Wickelnuten gewickelt ist, die so an einer äußeren Umfangsfläche des hohlen Zylinders gebildet sind, dass sie von den Kragenteilen eingefasst sind;
einen primären Wickeldraht, der gesondert um mehrere primäre Wickelnuten gewickelt ist, die so an der äußeren Umfangsfläche des hohlen Zylinders gebildet sind, dass sie zwischen die Kragenteile zwischen den sekundären Wickelnuten eingefügt sind;
eine niederspannungsseitige Klemme, die an einem beliebigen der Kragenteile bereitgestellt ist und mit dem primären Wickeldraht und dem sekundären Wickeldraht verbunden ist;
eine primäre hochspannungsseitige Klemme, die an einem beliebigen der Kragenteile bereitgestellt ist und mit einem primären hochspannungsseitigen Ende des primären Wickeldrahts verbunden ist; und
eine sekundäre hochspannungsseitige Klemme, die an einem beliebigen der Kragenteile bereitgestellt ist und mit einem sekundären hochspannungsseitigen Ende des sekundären Wickeldrahts verbunden ist.
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Bei der Spulenvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die primären Wickelnuten und die sekundären Wickelnuten, die an der äußeren Umfangsfläche des Spulenkörpers gebildet sind, mit dem primären Wickeldraht und dem sekundären Wickeldraht umwickelt. Die niederspannungsseitige Klemme, die primäre hochspannungsseitige Klemme und die sekundäre hochspannungsseitige Klemme sind an den Kragenteilen bereitgestellt. Daher besteht die Spulenvorrichtung aus einem Spulenkörper, der kein gedrucktes Substrat benötigt. Ferner ist die Spulenvorrichtung zur Verringerung ihrer Größe geeignet, verfügt dank der kleinen Anzahl von Verbindungsbereichen über eine hervorragende Verlässlichkeit und ist leicht herzustellen.
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An wenigstens einem Ende des Kerns kann ein Bereich vorhanden sein, in dem kein sekundärer Wickeldraht gewickelt ist. Durch einen solchen Aufbau kann der magnetische Fluss in seinen Eigenschaften verbessert werden, so dass die Induktivität (der L-Wert) der Spulenvorrichtung verbessert werden kann und die gesamte Anzahl der Wicklungen des sekundären Wickeldrahts verringert werden kann. Durch Reduzieren der Anzahl der Wicklungen können der Gleichstromwiderstand und auch der Durchmesser des Drahts verringert werden.
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Eine Anzahl an Wickelschichten des sekundären Wickeldrahts, der um die sekundäre Wickelnut gewickelt ist, welche sich an einem Ende in Längsrichtung des Kerns befindet, kann geringer sein als eine Anzahl an Wickelschichten des sekundären Wickeldrahts, der um die sekundäre Wickelnut gewickelt ist, welche sich an einem Mittelstück in der Längsrichtung des Kerns befindet. Durch einen solchen Aufbau kann die Induktivität (der L-Wert) der Spulenvorrichtung bei gleicher Gesamtzahl an Wicklungen verbessert werden. Außerdem kann durch die Verbesserung der Induktivität die Gesamtzahl an Wicklungen des sekundären Wickeldrahts bei gleicher Induktivität verringert werden. Durch Verringern der Anzahl an Wicklungen kann der Gleichstromwiderstand verringert werden und kann auch der Durchmesser des Drahts verringert werden.
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Außerdem können zum Beispiel mehrere der sekundären Wickelnuten eine sekundäre niederspannungsseitige Nut und eine sekundäre hochspannungsseitige Nut umfassen, wobei sich die sekundäre hochspannungsseitige Nut an einer Seite mit einer höheren Spannung als jene der sekundären niederspannungsseitigen Nut befindet und wobei die Dicke des hohlen Zylinders in radialer Richtung an der sekundären hochspannungsseitigen Nut größer ist als jene an der sekundären niederspannungsseitigen Nut.
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Durch Verändern der Dicke des hohlen Zylinders an der Hochspannungsseite im Vergleich zu der Niederspannungsseite können vorteilhafte Spannungswiderstandseigenschaften der Spulenvorrichtung gewährleistet werden, während ihre Größe verringert wird.
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Außerdem kann zum Beispiel eine Anzahl an Schichten des sekundären Wickeldrahts, der um die sekundäre niederspannungsseitige Nut gewickelt ist, größer sein als eine Anzahl an Schichten des sekundären Wickeldrahts, der um die sekundäre hochspannungsseitige Nut gewickelt ist.
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Durch Verringern der Anzahl an Schichten an der sekundären hochspannungsseitigen Nut, an der die Dicke des hohlen Zylinders groß ist, kann der maximale Außendurchmesser des Kragenteils niedrig gehalten werden und die Größe der Spulenvorrichtung verringert werden.
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Außerdem können zum Beispiel der primäre Wickeldraht und der sekundäre Wickeldraht aus einem einzelnen Draht gebildet sein, der von dem primären hochspannungsseitigen Ende zu dem sekundären hochspannungsseitigen Ende fortlaufend ist.
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Da der primäre Wickeldraht und der sekundäre Wickeldraht aus dem einzelnen fortlaufenden Draht bestehen, kann die Anzahl der elektrischen Verbindungsbereiche, die in der Spulenvorrichtung enthalten sind, verringert werden kann und der Gleichstromwiderstand verringert werden. Außerdem verfügt die Spulenvorrichtung über eine hervorragende Herstellungseffizienz, da die primäre Wicklung und die sekundäre Wicklung durch einen fortlaufenden Wickelschritt hergestellt werden können.
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Außerdem kann die niederspannungsseitige Klemme einen Drahtfixierungsteil aufweisen, der durch Verschmelzen an einem Grenzabschnitt zwischen dem primären Wickeldraht und dem sekundären Wickeldraht fixiert ist.
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Die niederspannungsseitige Klemme, die den Drahtfixierungsteil aufweist, der durch Verschmelzen an dem Grenzabschnitt zwischen dem primären Wickeldraht und dem sekundären Wickeldraht fixiert ist, kann leicht und sicher angebracht werden.
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Außerdem kann zum Beispiel die sekundäre hochspannungsseitige Klemme an einem ersten Kragenteil bereitgestellt sein, der von einem Ende des hohlen Zylinders in radialer Richtung nach außen vorspringt, wobei der erste Kragenteil einer von mehreren Kragenteilen ist.
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Durch Bereitstellen der sekundären hochspannungsseitigen Klemme an dem ersten Kragenteil, der an einem Ende eingerichtet ist, kann die sekundäre Wicklung leicht in mehreren der sekundären Wickelnuten gebildet werden.
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Außerdem können mehrere der Kragenteile einen verbindenden Kragenteil umfassen, der ein Paar von Kragenteilen, die miteinander eine beliebige der primären Wickelnuten einfassen, teilweise miteinander verbindet, wobei die niederspannungsseitige Klemme an dem verbindenden Kragenteil bereitgestellt sein kann.
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Durch Einrichten der niederspannungsseitigen Klemme am verbindenden Kragenteil ist es möglich, den Bauraum für die niederspannungsseitige Klemme zu verkleinern und die Größe der Spulenvorrichtung zu verringern.
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Außerdem kann zum Beispiel wenigstens einer von mehreren der Kragenteile einen Ausschnitt aufweisen, der von einer äußeren Umfangsfläche der Kragenteile in einer radialen Richtung nach innen gebildet ist, um den sekundären Wickeldraht weiterzuführen, und einen Pfad für die primäre Wicklung aufweisen, der an der äußeren Umfangsfläche der Kragenteile gebildet ist, um den primären Wickeldraht weiterzuführen.
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Die Kragenteile weisen den Ausschnitt und den Pfad für die primäre Wicklung auf, der an der äußeren Umgangsfläche der Kragenteile gebildet ist, was den Isolationsabstand zwischen dem sekundären Wickeldraht und dem primären Wickeldraht sicherstellt und eine weitere Verringerung der Größe der Spulenvorrichtung gestattet.
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[KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]
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1 ist eine perspektivische Ansicht der Spulenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte Spulenvorrichtung.
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3 ist eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Spulenvorrichtung.
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4A ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 2.
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4B ist eine Schnittansicht, die eine Abwandlung von 4A zeigt.
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5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der in 1 gezeigten Spulenvorrichtung.
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6 ist ein Schaltplan der in 1 gezeigten Spulenvorrichtung.
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7A ist eine perspektivische Ansicht der Spulenvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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7B ist eine aus einem anderen Winkel gesehene perspektivische Ansicht der in 7A gezeigten Spulenvorrichtung.
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8 ist eine Draufsicht auf die in 7A gezeigte Spulenvorrichtung.
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9 ist eine Seitenansicht der in 7A gezeigten Spulenvorrichtung.
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10 ist eine perspektivische Schnittansicht entlang der Linie X-X in 7B.
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11 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der in 7A gezeigten Spulenvorrichtung.
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[BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUGSFORMEN]
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Nachstehend wird die vorliegende Erfindung auf Basis von Ausführungsformen beschrieben, die in den Zeichnungen gezeigt sind.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Spulenvorrichtung 10 als Transformator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 6 ein Schaltplan der Spulenvorrichtung 10 ist. Wie in 1 gezeigt, ist die Spulenvorrichtung 10 so gebildet, dass ein primärer Wickeldraht 30 und ein sekundärer Wickeldraht 40 in Z-Richtung entlang einer Wicklungsachse gewickelt sind. Die Spulenvorrichtung 10 ist eine Vorrichtung, deren Spannung sich entlang der Wicklungsachse von einer Niederspannung zu einer Hochspannung verändert.
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Wie in 6 gezeigt, umfasst die Spulenvorrichtung 10 eine niederspannungsseitige Klemme 50, die elektrisch mit niederspannungsseitigen Enden sowohl des primären Wickeldrahts 30 als auch des sekundären Wickeldrahts 40 verbunden ist, eine primäre hochspannungsseitige Klemme 60, die mit einem hochspannungsseitigen Ende des primären Wickeldrahts 30 verbunden ist, und eine sekundäre hochspannungsseitige Klemme 70, die mit einem hochspannungsseitigen Ende des sekundären Wickeldrahts 40 verbunden ist. Die Spulenvorrichtung 10 wird durch eine Verschaltung von drei Phasen (drei Klemmen) verkörpert. In der Spulenvorrichtung 10 ändert sich eine Spannung des sekundären Wickeldrahts 40 von einem Ende in der negativen Richtung der Z-Achse, das mit der niederspannungsseitigen Klemme 50 verbunden ist, zu einem Ende in der positiven Richtung der Z-Achse, das mit der sekundären hochspannungsseitigen Klemme 70 verbunden ist, entlang der Wicklungsachse (der Z-Achse) von einer Niederspannung zu einer Hochspannung, so dass an der sekundären hochspannungsseitigen Klemme 70 ein Hochspannungsausgang gebildet werden kann. Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Erfindung davon ausgegangen wird, dass die Wicklungsachsenrichtung die Z-Achsenrichtung ist, und dass Richtungen, die senkrecht zu der Z-Achse und senkrecht zueinander verlaufen, die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung sind.
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Wie in 1 gezeigt weist die Spulenvorrichtung 10 einen Spulenkörper 20, den primären Wickeldraht 30, den sekundären Wickeldraht 40, die niederspannungsseitige Klemme 50, die primäre hochspannungsseitige Klemme 60, und die sekundäre hochspannungsseitige Klemme 70 auf. Außerdem weist die Spulenvorrichtung 10, wie in 4A in einem Querschnitt und in 5 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung gezeigt, einen stabförmigen Kern 12 auf, der in einem hohlen Zylinder 21 des Spulenkörpers 20 untergebracht ist, wobei an einer Öffnung des hohlen Zylinders 21 eine Kappe 14 bereitgestellt ist, die ein Herausfallen des Kerns 12 aus dem hohlen Zylinder 21 verhindert. Es ist zu beachten, dass in 5 weder der primäre Wickeldraht 30 noch der sekundäre Wickeldraht 40 gezeigt ist.
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Der Kern 12 weist eine ovale oder in die Länge gezogene abgerundete Querschnittform auf und ist so angeordnet, dass eine Längsrichtung des Kerns 12 die Wicklungsachsenrichtung (die Z-Achsenrichtung) ist. Außerdem entspricht die Richtung der Hauptachse der Querschnittform des Kerns 12 der Y-Achsenrichtung wobei die Richtung ihrer Nebenachse der X-Achsenrichtung entspricht.
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Der Kern 12 besteht aus einem weichmagnetischen Material, wie etwa einem Ferritmaterial und Permalloy, oder einem magnetischen Material, wie etwa einem metallischen magnetischen Material, das durch Pressformen eines Metallpulvers hergestellt ist. Wenn die Spulenvorrichtung 10 zum Beispiel als Hochspannungsspulenvorrichtung für, hauptsächlich, Fahrzeuge verwendet wird, wird in der Verwendungsumgebung eine Temperatur von –40 bis +130 °C (–40 bis +150 °C als Haltetemperatur) gefordert, wobei zur Bewahrung der elektrischen Eigenschaften in dieser Umgebung eine magnetische Substanz günstig ist, deren Curie-Temperatur 200 °C oder mehr beträgt.
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Außerdem ist bei der Spulenvorrichtung 10 der Kern 12 nicht direkt mit dem sekundären Wickeldraht 40 umwickelt, sondern ist der sekundäre Wickeldraht 40 auf eine äußere Umfangsfläche des hohlen Zylinders 21 gewickelt, welcher vorzugsweise eine Isolierung zwischen dem Kern 12 und dem sekundären Wickeldraht 40 darstellt. Somit können bei der Spulenvorrichtung 10 becorzugt nicht nur Isoliermaterialien, wie etwa Ferrite vom Ni-Zn-Typ, sondern auch Ferrite vom Mn-Zn-Typ, die leitfähige Materialien mit einer hohen magnetischen Permeabilität und einer hohen magnetischen Flussdichte sind, als Kern 12 verwendet werden.
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Der Spulenkörper 20 weist den hohlen Zylinder 21, welcher den Kern 12 aufnimmt, und mehrere Kragen auf, die von dem hohlen Zylinder 21 in radialer Richtung nach außen vorspringen. Der Spulenkörper 20 besteht aus Materialien mit hervorragenden Isoliereigenschaften, und besteht zum Beispiel aus einem Kunstharz aus PBT, PET, LCP, oder PPS usw., wobei in einigen Fällen auch häufig ein Harz mit Hydrolysebeständigkeit erforderlich ist. Der Spulenkörper 20 kann auch aus einem Material wie Keramik bestehen. Es ist zu beachten, dass für eine vorteilhafte Sicherstellung der Isoliereigenschaften zwischen dem Kern 12 und dem primären und dem sekundären Wickeldraht 30 und 40 an der äußeren Umfangsfläche des hohlen Zylinders 21 vorzugsweise keine Durchgangsöffnung gebildet ist.
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Wie in 2 und 4A gezeigt, weist der Spulenkörper 20 mehrere Kragen auf. Die Kragen umfassen einen ersten Kragenteil 23a, der von einem Ende (dem Ende auf der Seite in negativer Richtung der Z-Achse) des hohlen Zylinders 21 in radialer Richtung nach außen vorspringt, einen elften Kragenteil 23k, der von dem anderen Ende (dem Ende auf der Seite in positiver Richtung der Z-Achse) des hohlen Zylinders 21 in radialer Richtung nach außen vorspringt, und einen zweiten Kragenteil 23b bis zehnten Kragenteil 23j, die zwischen dem ersten Kragenteil 23a und dem elften Kragenteil 23k angeordnet sind. Die Mehrzahl der Kragen ist in der Reihenfolge des ersten Kragenteils 23a, zweiten Kragenteils 23b, dritten Kragenteils 23c, ... elften Kragenteils 23k von dem Ende in der negativen Richtung der Z-Achse zu dem Ende in der positiven Richtung der Z-Achse angeordnet.
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An der äußeren Umfangsfläche des hohlen Zylinders 21 sind mehrere (bei der vorliegenden Ausführungsform sieben) sekundäre Wickelnuten gebildet. Wie in 2 gezeigt, umfassen die mehreren sekundären Wickelnuten eine sekundäre Wickelnut 24a, die zwischen den ersten Kragenteil 23a und den zweiten Kragenteil 23b eingefügt ist, eine sekundäre Wickelnut 24b, die zwischen den zweiten Kragenteil 23b und den dritten Kragenteil 23c eingefügt ist, eine sekundäre Wickelnut 24c, die zwischen den dritten Kragenteil 23c und den vierten Kragenteil 23d eingefügt ist, eine sekundäre Wickelnut 24d, die zwischen den fünften Kragenteil 23e und den sechsten Kragenteil 23f eingefügt ist, eine sekundäre Wickelnut 24e, die zwischen den siebenten Kragenteil 23g und den achten Kragenteil 23h eingefügt ist, eine sekundäre Wickelnut 24f, die zwischen den neunten Kragenteil 23i und den zehnten Kragenteil 23j eingefügt ist, und eine sekundäre Wickelnut 24g, die zwischen den zehnten Kragenteil 23j und den elften Kragenteil 23k eingefügt ist. Es ist zu beachten, dass der erste Kragenteil 23a bis elfte Kragenteil 23k die sekundären Wickelnuten 24a bis 24g jeweils in der Wicklungsachsenrichtung einschließen.
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Die sekundären Wickelnuten 24a bis 24g umfassen die sekundären Wickelnuten 24f und 24g als sekundäre niederspannungsseitige Nuten, die sich auf der Niederspannungsseite (der Seite in der positiven Richtung der Z-Achse) befinden, und die sekundären Wickelnuten 24a und 24b als sekundäre hochspannungsseitige Nuten, die sich auf der Hochspannungsseite befinden. Wie in 4A, gezeigt ist im Hinblick auf die sekundären Wickelnuten 24a und 24b als sekundäre hochspannungsseitige Nuten eine Dicke D1 eines ersten Teils 21a und eines zweiten Teils 21b des hohlen Zylinders 21, welche Nutenböden der sekundären Wickelnuten 24a und 24b definieren, in radialer Richtung größer als eine Dicke D2 eines sechsten Teils 21f und eines siebenten Teils 21g des hohlen Zylinders 21, welche Nutenböden der sekundären Wickelnuten 24f und 24g der sekundären niederspannungsseitigen Nuten definieren. Daraus folgt, dass die Isoliereigenschaften zwischen dem sekundären Wickeldraht 40, der in den sekundären Wickelnuten 24a und 24b an der Hochspannungsseite gewickelt ist, und dem Kern 12 vorteilhaft sichergestellt werden können. Außerdem ist es an der Niederspannungsseite durch Verringern der Dicke des hohlen Zylinders 21 in radialer Richtung möglich, die Volumina der sekundären Wickelnuten 24f und 24g zu vergrößern und die Größe der Spulenvorrichtung 10 zu verringern.
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Es ist zu beachten, dass aus dem gleichen Grund eine Dicke eines dritten Teils 21c, eines vierten Teils 21d und eines fünften Teils 21e, welche Nutenböden der zwischen den sekundären Wickelnuten 24a, 24b und den sekundären Wickelnuten 24f, 24g angeordneten sekundären Wickelnuten 24c bis 24e definieren, in radialer Richtung vorzugsweise kleiner ist als die Dicke D1 des ersten Teils 21a und des zweiten Teils 21b in radialer Richtung und vorzugsweise größer ist als die Dicke D2 des sechsten Teils 21f und des siebenten Teils 21g in radialer Richtung.
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Wie in 3 und 4A gezeigt, sind an der äußeren Umfangsfläche des hohlen Zylinders 21 zusätzlich zu den oben genannten sekundären Wickelnuten 24a bis 24g mehrere (bei der vorliegenden Ausführungsform drei) primäre Wickelnuten gebildet. Die mehreren primären Wickelnuten umfassen eine primäre Wickelnut 25a, die von dem vierten Kragenteil 23d und dem fünften Kragenteil 23e zwischen den sekundären Wickelnuten 24c und 24d eingefasst ist, eine primäre Wickelnut 25b, die von dem sechsten Kragenteil 23f und dem siebenten Kragenteil 23g zwischen den sekundären Wickelnuten 24d und 24e eingefasst ist, und eine primäre Wickelnut 25c, die von dem achtem Kragenteil 23h und dem neunten Kragenteil 23i zwischen den sekundären Wickelnuten 24e und 24f eingefasst ist. Es ist zu beachten, dass die sekundären Wickelnuten 24c bis 24f und der vierte Kragenteil 23d bis neunte Kragenteil 23i die primären Wickelnuten 25a bis 25c jeweils in der Wicklungsachsenrichtung einschließen.
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Wie in 4A gezeigt, ist die äußere Umfangsfläche des hohlen Zylinders 21 des Spulenkörpers 20 in sieben sekundäre Wickelnuten 24a bis 24g unterteilt und von der sekundären Wicklung 40 umgeben. Für die Anzahl der Wicklungen, die Anzahl der Reihen (die Anzahl der Überlappungen in der Wickelachsenrichtung) und die Anzahl der Schichten (die Anzahl der Überlappungen in der radialen Richtung nach außen) der sekundären Wicklung 40, die an jeder der sekundären Wickelnuten 24a bis 24g eingerichtet sind, bestehen keine besonderen Beschränkungen, jedoch beträgt die Anzahl der Reihen der sekundären Wicklung 40, die in den sekundären Wickelnuten 24c bis 24f eingerichtet ist, vor dem Gesichtspunkt der Wahrung der Verlässlichkeit des Drahts, aus dem die sekundäre Wicklung 40 besteht, hinsichtlich der Spannungsfestigkeit vorzugsweise eine bestimmte Anzahl oder weniger (z.B. bei der vorliegenden Ausführungsform sechs Reihen oder weniger).
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In Bezug auf die sekundären Wickelnuten 24a bis 24g ist die Anzahl der Schichten (bei der vorliegenden Ausführungsform fünf) der sekundären Wicklung 40, die um die sekundären Wickelnuten 24f und 24g der sekundären niederspannungsseitigen Nuten gewickelt ist, vorzugsweise größer als die Anzahl der Schichten (bei der vorliegenden Ausführungsform drei) der sekundären Wicklung 40, die um die sekundären Wickelnuten 24a und 24b der sekundären hochspannungsseitigen Nuten gewickelt ist. Da die Dicke des hohlen Zylinders an der Niederspannungsseite in radialer Richtung wie oben beschrieben gering ist, kann die Größe der Spulenvorrichtung 10 verringert werden, während die Anzahl der Schichten der sekundären Wicklung 40 innerhalb eines Bereichs vergrößert werden kann, in dem der Draht, aus dem die sekundäre Wicklung 40 besteht, in radialer Richtung nach außen nicht über den neunten Kragenteil 23i bis elften Kragenteil 23k hinausgeht.
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Wie in 2 gezeigt, weisen der zweite Kragenteil 23b bis zehnte Kragenteil 23j Ausschnitte 26b auf, die von der äußeren Umfangsfläche der Kragenteile 23b bis 23j in der radialen Richtung nach innen gebildet sind. Der sekundäre Wickeldraht 40 verläuft durch die Ausschnitte 26b und ist dann von einer der sekundären Wickelnuten 24a bis 24f zu einer anderen der sekundären Wickelnuten 24b bis 24g neben der Niederspannungsseite herum gezogen. Es ist zu beachten, dass aus der Gruppe des zweiten Kragenteil 23b bis zehnten Kragenteil 23j der vierte Kragenteil 23d und der fünfte Kragenteil 23e, der sechste Kragenteil 23f und der siebente Kragenteil 23g, und der achte Kragenteil 23h und der neunte Kragenteil 23i jeweils ein Paar von Kragenteilen bilden, die die primären Wickelnuten 25a bis 25c einschließen, wobei zwischen den Kragenteilen 23d bis 23i jeweils verbindende Kragenteile 23α und 23β bereitgestellt sind, die jeweils das Paar von Kragenteilen miteinander verbinden.
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Hier sind die primären Wickelnuten 25a bis 25c zwischen die sekundären Wickelnuten 24c bis 24e und die sekundären Wickelnuten 24d bis 24f neben der Niederspannungsseite eingefügt. Daher ist der Abstand zwischen dem primären Wickeldraht 30 in seinen primären Wickelnuten 25a bis 25c und dem sekundären Wickeldraht 40 gering, welcher durch die Ausschnitte 26b verläuft, die die Nuten 25a bis 25c queren. Doch durch das Bilden der Ausschnitte 26b an dem verbindenden Kragenteil 23α, der die benachbarten Kragenteile verbindet, können der primäre Wickeldraht 30 und der sekundäre Wickeldraht 40 schräg über Kreuz geführt werden, wobei bevorzugt die Isolierungseigenschaften zwischen dem primären Wickeldraht 30 und dem sekundären Wickeldraht 40 sichergestellt werden.
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Es ist zu beachten, dass der Pfad für den sekundären Wickeldraht 40, der durch die an den Kragenteilen 23b, 23c, 23j und dem verbindenden Kragenteil 23α gebildeten Ausschnitte 26b erzeugt wird, vorzugsweise schräg zu der Wickelachsenrichtung ausgebildet ist und der sekundäre Wickeldraht 40 daher leicht an dem Spulenkörper 20 angeformt werden kann. Es ist zu beachten, dass bei dem Beispiel von 2 alle Ausschnitte 26b in der gleichen Richtung schräg zu der Wickelachsenrichtung gebildet sind.
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Wie in 3 und 4A gezeigt, ist die äußere Umfangsfläche des hohlen Zylinders 21 des Spulenkörpers 20 in drei der primären Wickelnuten 25a, 25b und 25c unterteilt und mit dem primären Wickeldraht 30 umwickelt. Die Anzahl der Wicklungen des primären Wickeldrahts 30 in jeder der primären Wickelnuten 25a bis 25c beträgt Eins, doch bestehen keine besonderen Beschränkungen.
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Wie in 2 gezeigt, sind an der äußeren Umfangsfläche des dritten Kragenteils 23c bis neunten Kragenteils 23i Pfade 27a und 27b für die primäre Wicklung gebildet, die den primären Wickeldraht 30 weiterführen. Es sind Vorsprungsabschnitte 28a und 28b gebildet, die sich neben den Pfaden 27a und 27b für die primäre Wicklung befinden und von der äußeren Umfangsfläche des dritten Kragenteils 23c bis neunten Kragenteils 23i in radialer Richtung nach außen vorspringen. Die Vorsprungsabschnitte 28a und 28b verhindern, dass sich der primäre Wickeldraht 30 aus den Pfaden 27a und 27b für die primäre Wicklung löst.
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Wie im Hinblick auf das Herstellungsverfahren ausführlich beschrieben ist, bestehen der primäre Wickeldraht 30 und der sekundäre Wickeldraht 40 der Spulenvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform aus einem einzelnen Draht, der von einem primären hochspannungsseitigen Ende 30a, das mit der primären hochspannungsseitigen Klemme 60 verbunden ist, zu einem sekundären hochspannungsseitigen Ende 40a, das mit der sekundären hochspannungsseitigen Klemme 70 verbunden ist, fortlaufend ist. Für den Draht, der den primären Wickeldraht 30 und den sekundären Wickeldraht 40 bildet, bestehen keine besonderen Beschränkungen, wobei zum Beispiel ein überzogener Draht wie etwa ein dreischichtig isolierter Draht verwendet werden kann.
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Wie in 1 bis 3 gezeigt, ist die niederspannungsseitige Klemme 50 an dem verbindenden Kragenteil 23β bereitgestellt, der äußere Umfangsabschnitte eines Paars von Kragenteilen 23h und 23i teilweise miteinander verbindet, die gemeinsam die an der Seite der niedrigsten Spannung angeordnete primäre Wickelnut 25c einschließen. Wie in 5 gezeigt, weist die niederspannungsseitige Klemme 50 einen Drahtfixierungsteil 50a, der an einem Grenzabschnitt BD zwischen dem primären Wickeldraht 30 und dem sekundären Wickeldraht 40 fixiert ist, einen Einsetzteil 50b, der in einen an dem verbindenden Kragenteil 23β gebildeten Schlitz eingesetzt ist, und einen vorderen Abschnitt 50c zur Verbindung nach außen auf.
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Die aus dem Drahtfixierungsteil 50a, dem Einsetzteil 50b und dem vorderen Abschnitt 50c gebildete Klemme 50 ist einstückig aus einem leitenden Plattenmaterial wie etwa zum Beispiel einer Metallplatte hergestellt. Das Gleiche gilt für die Klemmen 60 und 70. Es ist zu beachten, dass der verbindende Kragenteil 23β, an dem die niederspannungsseitige Klemme 50 bereitgestellt ist, und der verbindende Kragenteil 23α, in dem die Ausschnitte 26b gebildet sind, in der Umfangsrichtung fortlaufend ausgeführt sein können oder in der Umfangsrichtung mit Unterbrechungen ausgeführt sein können.
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Für das Verfahren zur Fixierung des Drahtfixierungsteils 50a an dem Grenzabschnitt BD bestehen keine besonderen Beschränkungen, wobei der Drahtfixierungsteil 50a zum Beispiel durch Verschmelzen (Heißverstemmen) an dem Draht fixiert werden kann. Was das Verschmelzen betrifft, können die Beseitigung der Isolierfilme und die Tätigkeit des Fixierens der Verbindung gleichzeitig durchgeführt werden, ohne den Draht durchzuschneiden oder ohne die Isolierfilme des Drahts vorab zu beseitigen. Daher kann der Schritt der Fixierung der Klemmen vereinfacht werden.
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Die primäre hochspannungsseitige Klemme 60 ist an dem dritten Kragenteil 23c des Spulenkörpers 20 bereitgestellt. Die primäre hochspannungsseitige Klemme 60 weist einen primärseitigen Drahtfixierungsteil 60a, der an dem primären hochspannungsseitigen Ende 30a des primären Wickeldrahts 30 fixiert ist, einen Einsetzteil 60b, der in den am dritten Kragenteil 23c gebildeten Schlitz eingesetzt ist, und einen vorderen Abschnitt 60c zur Verbindung nach außen auf. Die Verbindung zwischen dem primärseitigen Drahtfixierungsteil 60a und dem primären hochspannungsseitigen Ende 30a kann wie bei dem Drahtfixierungsteil 50a durch Verschmelzen und dergleichen vorgenommen werden, jedoch bestehen dafür keine besonderen Beschränkungen.
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Wie in 1 gezeigt, sind die niederspannungsseitige Klemme 50 und die primäre hochspannungsseitige Klemme 60 in einem oberen Teil des Spulenkörpers (einem Teil auf Seiten der positiven Richtung der Y-Achse) bereitgestellt, in dem die Pfade des sekundären Wickeldrahts 40 durch die Ausschnitte 26b und die Pfade 27a der primären Wicklung gebildet sind. Dadurch kann ein einfaches Wickeln des Drahts ohne Verschwendung zum Beispiel durch eine automatische Wickelmaschine vorgenommen werden.
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Wie in 3 und 5 gezeigt, ist die sekundäre hochspannungsseitige Klemme 70 an dem ersten Kragenteil 23a bereitgestellt, der sich an dem Ende auf der Seite in negativer Richtung der Z-Achse des hohlen Zylinders 21 befindet. Die sekundäre hochspannungsseitige Klemme 70 weist einen sekundärseitigen Drahtfixierungsteil 70a, der an dem sekundären hochspannungsseitigen Ende 40a des sekundären Wickeldrahts 40 fixiert ist, einen Einsetzteil 70b, der in einen an dem ersten Kragenteil 23a gebildeten Schlitz eingesetzt ist, und einen vorderen Abschnitt 70c zur Verbindung nach außen auf. Es ist zu beachten, dass an dem ersten Kragenteil 23a ein Ausschnitt 26a gebildet ist, der von der äußeren Umfangsfläche des ersten Kragenteils 23a in radialer Richtung nach innen gerichtet ist. Der sekundäre Wickeldraht 40 ist von dem sekundärseitigen Drahtfixierungsteil 70a durch den Ausschnitt 26a zu der sekundären Wickelnut 24a gewickelt.
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Nachstehend wird unter Verwendung von 1 bis 5 ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der Spulenvorrichtung 10 beschrieben.
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Wie in 5 gezeigt, umfasst das Verfahren zur Herstellung der Spulenvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Schritt zum Anbringen der Klemmen 50, 60 und 70 an den Kragenteilen 23a, 23c bzw. 23β des Spulenkörpers 20. Außerdem umfasst das Herstellungsverfahren, wie in 1 bis 4A gezeigt, einen Schritt zum Herstellen des sekundären Wickeldrahts 40 und des primären Wickeldrahts 30 durch Wickeln eines einzelnen Drahts um die sekundären Wickelnuten 24a bis 24g und die primären Wickelnuten 25a bis 25c. Ferner umfasst das Herstellungsverfahren, wie in 2 und 3 gezeigt, einen Schritt zum Herstellen des Fixierungsteils 50a der Klemme 50 an dem Grenzabschnitt BD zwischen dem primären Wickeldraht 30 und dem sekundären Wickeldraht 40 zusammen mit dem Fixieren der Fixierungsteile 70a und 60a der Klemmen 70 und 60 an dem sekundären hochspannungsseitigen Ende 40a bzw. dem primären hochspannungsseitigen Ende 30a, die die beiden Endabschnitte des einzelnen Drahts darstellen. Ferner umfasst das Herstellungsverfahren, wie in 5 gezeigt, einen Schritt zum Unterbringen des Kerns 12 in dem hohlen Zylinder 21 des Spulenkörpers 20.
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Wie in 5 gezeigt, werden in dem Schritt zum Anbringen der Klemmen 50, 60 und 70 an dem Spulenkörper 20 die Einsetzteile 50b, 60b und 70b einer jeden der Klemmen 50, 60 und 70 in die Schlitze eingesetzt, die an den Kragenteilen 23β, 23c und 23a gebildet sind. Es ist zu beachten, dass im Hinblick auf die in 5 gezeigten Klemmen 50, 60 und 70 ein Zustand gezeigt ist, in dem die Fixierungsteile 50a, 60a und 70a und die vorderen Abschnitte 50c, 60c und 70c gebogen sind. Allerdings kann in dem Schritt zum Anbringen an dem Spulenkörper 20 wenigstens ein Bereich (insbesondere der vordere Abschnitt 70c) der Teile nicht gebogen sein, um die Wickeltätigkeit nicht zu stören.
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Der Schritt des Bildens der Wicklungen 30 und 40 wird mit dem Wickeln des einzelnen Drahts von der sekundären Wickelnut 24a her, die an der Hochspannungsseite des sekundären Wickeldrahts 40 angeordnet ist, begonnen, wobei jede der sekundären Wickelnuten 24a bis 24g von der Hochspannungsseite zu der Niederspannungsseite mit dem einzelnen Draht umwickelt wird, wodurch der sekundäre Wickeldraht 40 gebildet wird (siehe 4A). Nach dem Abschluss des Wickelns in die sekundäre Wickelnut 24g an der Niederspannungsseite wird der einzelne Draht, wie in 2 gezeigt, zu der primären Wickelnut 25c gezogen, indem er durch die äußere Umfangsfläche des zehnten Kragenteils 23j und des neunten Kragenteils 23i geführt wird. Der primäre Wickeldraht 30 wird dann durch Wickeln des einzelnen Drahts von der Niederspannungsseite zu der Hochspannungsseite um jede der primären Wickelnuten 25c, 25b und 25a gebildet.
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In dem Schritt zum Fixieren des einzelnen Drahts an den Fixierungsteilen 50a, 60a und 70a der Klemmen 50, 60 und 70 wird das Fixieren durchgeführt, indem die Fixierungsteile 50a, 60a und 70a unter Erhitzen so gebogen werden, dass jene Teile, die dem Grenzabschnitt BD, dem primären hochspannungsseitigen Ende 30a und dem sekundären hochspannungsseitigen Ende 40a des einzelnen Drahts entsprechen, eingeklemmt werden. Bei einem derartigen Verschmelzungsschritt werden die Isolierfilme des Drahts in den Bereichen, die dem Grenzabschnitt BD, dem primären hochspannungsseitigen Ende 30a und dem sekundären hochspannungsseitigen Ende 40a entsprechen, durch Erhitzen und Druckausübung beseitigt. Somit wird die Leitfähigkeit zwischen der Klemme 50 und dem Grenzabschnitt BD, die Leitfähigkeit zwischen der Klemme 60 und dem primären hochspannungsseitigen Ende 30a, und die Leitfähigkeit zwischen der Klemme 70 und dem sekundären hochspannungsseitigen Ende 40a sichergestellt. Außerdem wird der Draht nach dem Fixieren der Klemmen an beiden Außenseiten des primären hochspannungsseitigen Endes 30a und des sekundären hochspannungsseitigen Endes 40a durchgeschnitten. Es ist zu beachten, dass der vordere Abschnitt 70c der sekundären hochspannungsseitigen Klemme 70 nach dem Durchschneiden des Drahts gebogen wird, falls dies nötig ist.
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In dem Schritt des Unterbringens des Kerns 12 erhält man die in 1 gezeigte Spulenvorrichtung 10, indem die Kappe 14 angebracht wird, nachdem der in 5 gezeigte Kern 12 in den hohlen Zylinder 21 des Spulenkörpers 20 eingesetzt wurde. Es ist zu beachten, dass die Reihenfolge eines jeden Schritts angemessen veränderbar ist. Zum Beispiel kann der Schritt des Unterbringens des Kerns 12 vor dem Schritt zum Bilden der Wicklungen 30 und 40 durchgeführt werden.
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Die Spulenvorrichtung 10 wird in einem Zustand verwendet, in dem sie nach dem Anordnen an einer Einrichtungsstelle wie etwa dem Inneren eines Gehäuses und dem Verdrahten einer jeden der Klemmen 50, 60 und 70 durch Vergießen in ein Harz eingebettet wurde. Alternativ wird die Spulenvorrichtung 10 in einem Zustand verwendet, in dem sie nicht in ein Harz eingebettet ist und die Wicklungen 30 und 40 zur Umgebung hin frei liegen.
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Die Spulenvorrichtung 10 gemäß der oben angeführten Ausführungsform weist eine hervorragende Verlässlichkeit auf, ist zur Verringerung ihrer Größe geeignet, und ist leicht herstellbar. Außerdem werden, wie in 4A gezeigt, durch Verändern der Dicke des hohlen Zylinders 21 an der Hochspannungsseite im Vergleich zur Niederspannungsseite bevorzugte Spannungswiderstandseigenschaften der Spulenvorrichtung 10 gewährleistet, während ihre Größe verringert wird.
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Da die Spulenvorrichtung 10 außerdem durch einen einzelnen Draht gebildet ist, der sich von dem primären Wickeldraht 30 zu dem sekundären Wickeldraht 40 fortsetzt, kann der Gleichstromwiderstand verringert werden, wobei die Herstellung einfach ist. Und da, wie in 1 gezeigt der Pfad des sekundären Wickeldrahts 40 im Ausschnitt 26b gebildet istund die Pfade der primären Wicklung 27a, 27b an den Kragenteilen 23c bis 23i an der Oberseite des Spulenkörpers gebildet sind, kann die Größe der Spulenvorrichtung 10 weiter verringert werden, während der Isolierabstand zwischen dem sekundären Wickeldraht 40 und dem primären Wickeldraht 30 aufrechterhalten bleibt.
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Es ist zu beachten, dass der primäre Wickeldraht 30 und der sekundäre Wickeldraht 40 bei der obigen Ausführungsform aus dem fortlaufenden einzelnen Draht gebildet sind, jedoch auch der primäre Wickeldraht 30 und der sekundäre Wickeldraht 40 voneinander getrennt sein können oder durch die niederspannungsseitige Klemme 50 elektrisch verbunden sein können. Außerdem ist das Verfahren zum Fixieren des primären Wickeldrahts 30 und des sekundären Wickeldrahts 40 an den Klemmen 50, 60, 70 nicht auf das Verschmelzen beschränkt, sondern es können auch andere Verfahren, wie etwa Schweißen, eingesetzt werden.
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Zweite Ausführungsform
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4B ist eine Querschnittansicht einer Spulenvorrichtung 10a als Transformator gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei mit nachfolgender Ausnahme der Transformator den gleichen Aufbau aufweist wie die erste Ausführungsform und die gleichen Wirkungen zeigt wie diese. Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Ausführungsform Elemente, welche sie mit der ersten Ausführungsform gemeinsam hat, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und auf eine Beschreibung der gemeinsamen Elemente verzichtet wird.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4B gezeigt, sind die sekundären Wickelnuten 24a und 24g, die sich an beiden Enden in der Z-Achsenrichtung des Kerns 12 befinden, nicht mit dem sekundären Wickeldraht umwickelt. Durch einen derartigen Aufbau ist ein in seinen Eigenschaften hervorragender magnetischer Fluss an den beiden Enden in der Z-Achsenrichtung des Kerns 12 ermöglicht, wobei die Induktivität verbessert werden kann.
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Dritte Ausführungsform
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7A und 7B sind perspektivische Ansichten einer Spulenvorrichtung 110 als Transformator gemäß einer weiteren, anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Transformator mit folgender Ausnahme den gleichen Aufbau wie die erste Ausführungsform aufweist und die gleichen Wirkungen wie diese zeigt. Es ist zu beachten, dass bei der vorliegenden Ausführungsform Elemente, welche sie mit der ersten Ausführungsform gemeinsam hat, über Bezugszeichen mit gleichen letzten beiden Stellen bezeichnet sind und auf eine Beschreibung der gemeinsamen Elemente verzichtet wird.
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Wie in 7A und 7B gezeigt, weist die Spulenvorrichtung 110 einen Spulenkörper 120, einen primären Wickeldraht 130, einen sekundären Wickeldraht 140, eine niederspannungsseitige Klemme 150, eine primäre hochspannungsseitige Klemme 160 und eine sekundäre hochspannungsseitige Klemme 170 auf. Ferner weist die Spulenvorrichtung 110, wie in 10 und 11 gezeigt, einen stabförmigen Kern 112 auf, der in einem hohlen Zylinder 121 des Spulenkörpers 120 untergebracht ist.
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Eine Kappe 114, die verhindert, dass der Kern 112 aus dem hohlen Zylinder 121 herausfällt, ist an einer Öffnung bereitgestellt, die an einem Ende des hohlen Zylinders 121 angeordnet ist. Es ist zu beachten, dass am anderen Ende des hohlen Zylinders 121, eine Endwand einstückig mit dem hohlen Zylinder 121 ausgeführt ist und verhindert, dass der Kern 112 herausfällt. Außerdem sind in 11 der primäre Wickeldraht 130 und der sekundäre Wickeldraht 140 nicht dargestellt.
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Wie in 11 gezeigt, weist die Kappe 114 einen stabförmigen Kappenkörper 114a auf, wobei an dessen beiden Enden in der X-Achsenrichtung jeweils Anbringungsstücke 114c einstückig ausgeführt sind. An Ecken zwischen den Anbringungsstücken 114c und dem Körper 114a sind Anbringungsöffnungen 114d gebildet. Jede der Anbringungsöffnungen 114d kann mit eingreifenden konvexen Abschnitten 123jb von konkaven Anbringungsteilen 123ja, die an der Endfläche eines an einem Ende in der Z-Achsenrichtung des Spulenkörpers 120 bereitgestellten Kragenteils 123j gebildet sind, eingreifen. Daher ist es möglich, die Verwendung eines Klebstoffs zur Anbringung der Kappe 114 an dem Ende des Spulenkörpers 120 zu vermeiden.
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Der Kern 112 weist den gleichen Aufbau wie der Kern 12 der ersten Ausführungsform auf. Außerdem ist der Kern 112 bei der Spulenvorrichtung 110, wie bei der Spulenvorrichtung 10, nicht direkt mit dem sekundären Wickeldraht 140 umwickelt, sondern der sekundäre Wickeldraht 140 ist auf eine äußere Umfangsfläche des hohlen Zylinders 121 gewickelt, wodurch vorteilhaft eine Isolierung zwischen dem Kern 112 und dem sekundären Wickeldraht 140 erfolgt.
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Der Spulenkörper 120 weist den hohlen Zylinder 121, der den Kern 112 aufnimmt, und mehrere Kragenteile auf, die von dem hohlen Zylinder 121 in radialer Richtung nach außen vorspringen. Wie bei dem Spulenkörper 20 besteht der Spulenkörper 120 aus einem Material mit hervorragender Isolierung. Wie in 8 und 9 gezeigt, sind mehrere Kragenteile 123a bis 123j, die in radialer Richtung nach außen vorspringen, der Reihe nach von einem Ende (dem Ende auf der Seite in negativer Z-Achsenrichtung) her ausgebildet.
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Da an der äußeren Umfangsfläche des hohlen Zylinders 121, wie in 8 und 10 gezeigt, eine Vielzahl von Kragenteilen 123a bis 123j gebildet ist, die zu der äußeren Umfangsrichtung hin vorspringen, sind zwischen den Kragenteilen 123a bis 123j Nuten zum Wickeln oder Weiterführen des Drahts gebildet. Die Nut 124a, die zwischen dem Kragenteil 123a und dem Kragenteil 123b gebildet ist, ist weder mit dem primären Wickeldraht noch mit dem sekundären Wickeldraht umwickelt. Nur ein Drahtende 140a des sekundären Wickeldrahts durchquert Ausschnitte 126a und 126b, die an den Kragenteilen 123a und 123b gebildet sind. Außerdem ist eine Nut 124b, die zwischen dem Kragenteil 123b und einem Kragenteil 123c1 gebildet ist, mit einem Draht, der die sekundäre Wicklung 140 an der Hochspannungsseite bilden soll, in mehreren Windungen umwickelt.
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Ferner ist eine Nut 125, die zwischen dem Kragenteil 123c1 und einem Kragenteil 123c2 gebildet ist, weder mit dem Draht, der die sekundäre Wicklung 140 bilden soll, noch mit dem Draht, der die primäre Wicklung 130 bilden soll, umwickelt. Eine Nut 124c, die zwischen dem Kragenteil 123c2 und einem Kragenteil 123d gebildet ist, ist mit dem Draht, der die sekundäre Wicklung 140 bilden soll, in mehreren Windungen umwickelt. Die Nut 125a, die zwischen dem Kragenteil 123d und einem Kragenteil 123e gebildet ist, ist mit dem Draht, der die primäre Wicklung 130 bilden soll, mit nur etwa einer Windung umwickelt.
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Ferner ist die Nut 124d, die zwischen dem Kragenteil 123e und einem Kragenteil 123f gebildet ist, mit dem Draht, der die sekundäre Wicklung 140 bilden soll, in mehreren Windungen umwickelt. Eine Nut 125b, die zwischen dem Kragenteil 123f und einem Kragenteil 123g gebildet ist, ist mit dem Draht, der die primäre Wicklung 130 bilden soll, mit nur etwa einer Windung umwickelt. Die Nut 124e, die zwischen dem Kragenteil 123g und einem Kragenteil 123h gebildet ist, ist mit dem Draht, der die sekundäre Wicklung 140 bilden soll, in mehreren Windungen umwickelt. Eine Nut 125c, die zwischen dem Kragenteil 123h und dem Kragenteil 123i gebildet ist, ist mit dem Draht, der die primäre Wicklung 130 bilden soll, mit nur etwa einer Windung umwickelt. Eine Nut 124f, die zwischen dem Kragenteil 123i und einem Kragenteil 123j gebildet ist, ist mit dem Draht, der die sekundäre Wicklung 140 bilden soll, in mehreren Windungen umwickelt.
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Das heißt, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die fünf sekundären Wickelnuten 124b bis 124f entlang der Z-Achsenrichtung gebildet sind und die drei primären Wickelnuten 125a bis 125c dazwischen gebildet sind. Die sekundären Wickelnuten 124b bis 124f beinhalten die sekundäre Wickelnut 124f als sekundäre niederspannungsseitige Nut, die sich an der Niederspannungsseite (der Seite in negativer Richtung der Z-Achse) befindet, und die sekundäre Wickelnut 124b als sekundäre hochspannungsseitige Nut, die sich an der Hochspannungsseite befindet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke des hohlen Zylinders 121 entlang der Z-Achsenrichtung konstant. Für die Dicke des hohlen Zylinders 121 besteht keine besondere Beschränkung, jedoch ist sie in einem Bereich zwischen der Dicke D2 und D1 des in 4A gezeigten hohlen Zylinders 21 konstant.
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Wie oben beschrieben, sind bei der vorliegenden Ausführungsform an der äußeren Umfangsfläche des hohlen Zylinders 121 zusätzlich zu den oben angeführten sekundären Wickelnuten 124a bis 124f mehrere (bei der vorliegenden Ausführungsform drei) primäre Wickelnuten 125a bis 125c gebildet. Die äußere Umfangsfläche des hohlen Zylinders 121 des Spulenkörpers 120 ist in die fünf sekundären Wickelnuten 124b bis 124f unterteilt und mit dem sekundären Wickeldraht 140 umwickelt. Für die Anzahl der Wicklungen, die Anzahl der Reihen (die Anzahl der Überlappungen in der Wickelachsenrichtung) und die Anzahl der Schichten (die Anzahl der Überlappungen in radialer Richtung nach außen) der sekundären Wicklung 140, die in jeder der sekundären Wickelnuten 124b bis 124f angeordnet ist, bestehen keine besonderen Beschränkungen, allerdings sind sie vorzugsweise wie folgt beschaffen.
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Wie in 10 gezeigt, sind die Anzahl der Schichten und die Anzahl der Windungen des sekundären Wickeldrahts 140, der in den an beiden Seiten in der Z-Achsenrichtung angeordneten sekundären Wickelnuten 124b und 124f eingerichtet ist bevorzugt, kleiner als jene des sekundären Wickeldrahts 140, der in jeder der mittig in der Z-Achsenrichtung angeordneten sekundären Wickelnuten 124c bis 124e eingerichtet ist. Es hat sich bestätigt, dass durch einen derartigen Aufbau die Induktivität der Spulenvorrichtung verbessert werden konnte.
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Außerdem ist es bei der vorliegenden Ausführungsform in Bezug auf die sekundären Wickelnuten 124c bis 124e, die mittig in der Z-Achsenrichtung angeordnet sind, vorteilhaft, dass die Anzahl der Reihen des sekundären Wickeldrahts 140, der in jeder der sekundären Wickelnuten 124c und 124d an der Hochspannungsseite eingerichtet ist, größer ist als jene der sekundären Wickelnut 124e an der Seite mit einer relativ dazu niedrigeren Spannung. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Schichten des sekundären Wickeldrahts 140, der in jeder der sekundären Wickelnuten 124c und 124d an der Hochspannungsseite eingerichtet ist, jener in der sekundären Wickelnut 124e an der Seite mit einer relativ dazu niedrigeren Spannung gleich sein kann.
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Außerdem kann bei der vorliegenden Ausführungsform in Bezug auf die sekundären Wickelnuten 124c bis 124e, die mittig in der Z-Achsenrichtung angeordnet sind, der Kopplungskoeffizient des primären Wickeldrahts 130 und des sekundären Wickeldrahts 140 verbessert werden, indem die Anzahl der Windungen des sekundären Wickeldrahts 140, der in jeder der sekundären Wickelnuten 124d und 124e eingerichtet ist, erhöht wird. Dies liegt daran, dass die sekundären Wickelnuten 124d und 124e so angeordnet sind, dass sie zwischen die primären Wickelnuten 125a bis 125c eingefügt sind.
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Außerdem ist es der vorliegenden Ausführungsform, wie in 10 gezeigt, vorteilhaft, dass an beiden Seiten in der Z-Achsenrichtung des Kerns 112 ein wicklungsloser Bereich vorhanden ist, der weder mit dem primären Wickeldraht 130 noch mit dem sekundären Wickeldraht 140 umwickelt ist. Vorzugsweise betragen die Längen L1 und L2 in der Z-Achsenrichtung des wicklungslosen Bereichs verglichen mit der gesamten Länge L0 des Kerns 112 1 bis 12 % (an einer Seite). Das heißt, dass vorzugsweise L1/L0 0,01 bis 0,12 beträgt oder L2/L0 0,01 bis 0,12 beträgt. Es ist zu beachten, dass die gesamte Länge des Kerns 112 der gesamten Länge des Kerns 12 der ersten Ausführungsform ungefähr gleich ist.
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Durch einen derartigen Aufbau kann der Magnetfluss in seinen Eigenschaften an beiden Enden des Kerns 112 verbessert werden, kann die Induktivität (der L-Wert) der Spulenvorrichtung 110 verbessert werden, und kann die gesamte Anzahl an Windungen des sekundären Wickeldrahts 140 verringert werden. Durch das Verringern der Anzahl an Windungen kann der Gleichstromwiderstand verringert werden und verglichen mit der ersten Ausführungsform auch der Durchmesser des Drahts verringert werden. Ferner kann bei der vorliegenden Ausführungsform der Aufbau der Spulenvorrichtung stärker vereinfacht werden und die Herstellungseffizienz verbessert werden, wie auch zu einer Verbesserung der Verlässlichkeit der Spulenvorrichtung beigetragen werden.
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Wie in 8 gezeigt, sind zwischen einem Paar von Kragenteilen 123d und 123e, einem Paar von Kragenteilen 123f und 123g und einem Paar von Kragenteilen 123h und 123i verbindende Kragenteile 123α gebildet, die jeweils den primären Wickeldraht 130 weiterführen. Die Ausschnitte 126b, die benachbarte sekundäre Wickelnuten verbinden, sind jeweils an den verbindenden Kragenteilen 123α gebildet. Jeder der verbindenden Kragenteile 123α ist zwischen dem primären Wickeldraht 130 und dem sekundären Wickeldraht 140 gebildet, weshalb bevorzugte Isolierungseigenschaften zwischen dem primären Wickeldraht 130 und dem sekundären Wickeldraht 140 gewährleistet werden können.
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Es ist zu beachten, dass die Ausschnitte 126b an jedem beliebigen anderen der Kragenteile gebildet werde können, die sich von den verbindenden Kragenteilen 123α unterscheiden. Die Pfade des sekundären Wickeldrahts 140, die durch diese Ausschnitte 126b gebildet werden, sind vorzugsweise so geformt, dass sie zu der Wickelachsenrichtung geneigt sind, was gestattet, dass der sekundäre Wickeldraht 140 leicht an dem Spulenkörper 120 angeformt wird. Es ist zu beachten, dass bei dem in 8 gezeigten Beispiel alle Ausschnitte 126b so gebildet sind, dass sie in der gleichen Richtung zu der Wickelachsenrichtung hingeneigt sind.
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Wie in 8 gezeigt, ist der primäre Wickeldraht 130 entlang der separaten drei primären Wickelnuten 125a, 125b und 125c gewickelt. Die Anzahl der Wicklungen (die Anzahl der Windungen) des primären Wickeldrahts 130 in jeder der primären Wickelnuten 125a bis 125c beträgt etwa Eins, allerdings besteht keine besondere Beschränkung darauf. Die Pfade 127a und 127b der primären Wicklung, die den primären Wickeldraht 130 weiterführen, sind an der äußeren Umfangsfläche der Kragenteile 123c2 bis 123i gebildet.
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Neben den Pfaden 127a und 127b der primären Wicklung sind Vorsprungsteile 128a und 128b gebildet, die von der äußeren Umfangsfläche der Kragenteile 123c2 bis 123i in radialer Richtung nach außen vorspringen. Die Vorsprungsteile 128a und 128b verhindern, dass die primäre Wicklung 130 aus den Pfaden 127a und 127b der primären Wicklung fällt. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Vorsprungsteile 128a und 128b so gebildet, dass sie von der äußeren Umfangsfläche der Kragenteile 123c2 bis 123i in der Y-Achsenrichtung nach oben vorspringen, wobei der primäre Wickeldraht 130, der durch die Pfade 127a und 127b der primären Wicklung verläuft, den sekundären Wickeldraht 140 in der Y-Achsenrichtung räumlich oberhalb kreuzt, ohne mit ihm in Kontakt zu gelangen.
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Es ist zu beachten, dass auch an dem Kragenteil 123j, der sich an einem Ende in der Z-Achsenrichtung befindet, ein Vorsprungsteil 128c gebildet ist, der ein Wicklungsende des sekundären Wickeldrahts 140, der um die sekundäre Wickelnut 124f gewickelt ist, zu einer niederspannungsseitigen Klemme 150a führt. So wie bei der ersten Ausführungsform bestehen der primäre Wickeldraht 130 und der sekundäre Wickeldraht 140 bei der Spulenvorrichtung 110 nach der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls aus einem einzelnen Draht, der von einem primären hochspannungsseitigen Ende 130a, das mit der primären hochspannungsseitigen Klemme 160 verbunden ist, zu dem sekundären hochspannungsseitigen Ende 140a, das mit der sekundären hochspannungsseitigen Klemme 170 verbunden ist, fortlaufend ist. Für den einzelnen Draht, der den primären Wickeldraht 130 und den sekundären Wickeldraht 140 definiert, bestehen keine besonderen Beschränkungen, wobei zum Beispiel ein überzogener Draht wie etwa ein dreischichtig isolierter Draht verwendet werden kann.
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Die niederspannungsseitige Klemme 150 ist an dem verbindenden Kragenteil 123β bereitgestellt, der ein Paar von Kragenteilen 123h und 123i, welche gemeinsam die an der Seite mit der niedrigsten Spannung angeordnete primäre Wickelnut 125c einschließen, teilweise miteinander verbindet. Wie in 11 gezeigt, weist die niederspannungsseitige Klemme 150 einen Drahtfixierungsteil 150a, der an einem in 8 gezeigten Grenzabschnitt BD zwischen dem primären Wickeldraht 130 und dem sekundären Wickeldraht 140 fixiert ist, einen Einsetzteil 150b, der in einen an dem verbindenden Kragenteil 123β gebildeten Schlitz eingesetzt ist, und einen vorderen Abschnitt 150c zur Verbindung nach außen auf. Die Klemme 150, die aus dem Drahtfixierungsteil 150a, dem Einsetzteil 150b und dem vorderen Abschnitt 150c besteht, ist einstückig aus einem leitenden Plattenmaterial, wie etwa zum Beispiel einer Metallplatte, gebildet. Das Gleiche gilt für die Klemmen 160 und 170.
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Für das Verfahren zur Fixierung des Drahtfixierungsteils 150a an dem Grenzabschnitt BD bestehen keine besonderen Beschränkungen, wobei der Drahtfixierungsteil 150a zum Beispiel durch Laserschweißen oder Verschmelzen (Heißverstemmen) an dem Draht fixiert werden kann. Was das Laserschweißen oder das Verschmelzen betrifft, können das Entfernen der Isolierfilme und das Fixieren der Verbindung gleichzeitig durchgeführt werden, ohne den Draht durchzuschneiden oder die Isolierfilme vorab zu entfernen. Daher kann der Schritt der Fixierung der Klemmen vereinfacht werden.
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Die primäre hochspannungsseitige Klemme 160 ist an dem verbindenden Kragenteil 123β bereitgestellt, der zwischen dem Kragenteil 123c1 und dem Kragenteil 123c2 des Spulenkörpers 120 gebildet ist. Die primäre hochspannungsseitige Klemme 160 weist einen primärseitigen Drahtfixierungsteil 160a, der an dem primären hochspannungsseitigen Ende 130a des primären Wickeldrahts 130 fixiert ist, einen Einsetzteil 160b, der in einen an dem verbindenden Kragenteil 123β gebildeten Schlitz eingesetzt ist, und einen vorderen Abschnitt 160c zur Verbindung nach außen auf. Die Verbindung zwischen dem primärseitigen Drahtfixierungsteil 160a und dem primären hochspannungsseitigen Ende 130a kann wie bei dem Drahtfixierungsteil 150a durch Laserschweißen oder Verschmelzen usw. durchgeführt werden, jedoch bestehen hier keine besonderen Beschränkungen.
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Wie in 8 gezeigt, sind die niederspannungsseitige Klemme 150 und die primäre hochspannungsseitige Klemme 160 an der Oberseite des Spulenkörpers (einem Teil auf der Seite in positiver Richtung der Y-Achse) bereitgestellt, an dem die Pfade des sekundären Wickeldrahts 140 durch die Ausschnitte 126b und die Pfade 127a der primären Wicklung gebildet sind. Dadurch kann ein einfaches und leichtes Wickeln des Drahts zum Beispiel durch eine automatische Wickelmaschine vorgenommen werden.
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Wie in 11 gezeigt, ist die sekundäre hochspannungsseitige Klemme 170 an dem Kragenteil 123a bereitgestellt, der sich an dem Ende auf der Seite in negativer Richtung der Z-Achse des hohlen Zylinders 121 befindet. Die sekundäre hochspannungsseitige Klemme 170 weist einen sekundärseitigen Drahtfixierungsteil 170a, der an dem sekundären hochspannungsseitigen Ende 140a des sekundären Wickeldrahts 140 fixiert ist, einen Einsetzteil 170b, der in einen an dem Kragenteil 123a gebildeten Schlitz, eingesetzt ist, und einen vorderen Abschnitt 170c zur Verbindung nach außen auf. Es ist zu beachten, dass, wie in 7B gezeigt, der Ausschnitt 126a, der von der äußeren Umfangsfläche des Kragenteils 123a in radialer Richtung nach innen gerichtet ist, an dem Kragenteil 123a geformt ist, und der Ausschnitt 126b, der von der äußeren Umfangsfläche des Kragenteils 123b in radialer Richtung nach innen gerichtet ist, an dem Kragenteil 123b geformt ist. Der sekundäre Wickeldraht 140 ist mittels Führen durch die Ausschnitte 126a und 126b von dem sekundärseitigen Drahtfixierungsteil 170a zu der sekundären Wickelnut 124b gewickelt.
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Das Herstellungs- und das Verwendungsverfahren, andere Abwandlungen und andere Wirkungen der Spulenvorrichtung 110 sind nicht beschrieben, weil sie zu jenen der ersten Ausführungsform gleich sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 110 ...
- Spulenvorrichtung
- 12, 112 ...
- Kern
- 14, 114 ...
- Kappe
- 20, 120 ...
- Spulenkörper
- 21, 121 ...
- hohler Zylinder
- 30, 130 ...
- primärer Wickeldraht
- 40, 140 ...
- sekundärer Wickeldraht
- 23a bis 23k, 123a bis 123j ...
- Kragenteil
- 26a, 26b, 126a, 126b ...
- Ausschnitt
- 27a, 27b, 127a, 127b ...
- Pfad der primären Wicklung
- 23α, 23β, 123α, 123β ...
- verbindender Kragenteil
- 24a bis 24g, 124a bis 124g ...
- sekundäre Wickelnut
- 25a bis 25c, 125a bis 125c ...
- primäre Wickelnut
- 30a, 130a ...
- primäres hochspannungsseitiges Ende
- 40a, 140a ...
- sekundäres hochspannungsseitiges Ende BD...Grenzabschnitt
- 50, 150 ...
- niederspannungsseitige Klemme
- 50a, 150a ...
- Drahtfixierungsteil
- 60, 160 ...
- primäre hochspannungsseitige Klemme
- 70, 170 ...
- sekundäre hochspannungsseitige Klemme
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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