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Die Erfindung betrifft einen Ringkerntransformator und ein Transformatorbauteil.
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DE 10 2017 004 865 A1 offenbart ein Elektrogerät mit einem Gehäuseteil und einem zumindest durch eine Haube durchgehenden Luftkanal.
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JP 2012-209 324 A offenbart eine Drossel mit Wärmestrahlungselementen, die mit einer Spule und einem Kernelement in Kontakt stehen und eine höhere Wärmeleitfähigkeit als ein Kern der Drossel aufweisen.
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US 3 534 197 A offenbart ein elektrisches Heizgerät mit einer Vielzahl von beabstandeten flachen Rippen, die eine Spulen umgeben und von dieser beabstandet sind.
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DE 102 58 765 B4 offenbart einen luftgekühlten Frequenzumrichter mit einem Gehäuse. Das Gehäuse weist einen Kühlbereich mit Kühlluftkanälen auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ringkerntransformator und ein Transformatorbauteil zur Verfügung zu stellen, die einfach und kostengünstig herstellbar sind und die eine hohe Leistungsdichte aufweisen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Ringkerntransformator nach Anspruch 1 und ein Transformatorbauteil nach Anspruch 8.
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Der Ringkerntransformator weist herkömmlich einen, insbesondere ferromagnetischen, Ringkern mit einer inneren, insbesondere kreiszylindrischen, Ringöffnung auf.
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Der Ringkerntransformator weist herkömmlich weiter Wicklungen auf, die um den Ringkern gewickelt sind. Die Wicklungen umfassen typisch Primärwicklungen und Sekundärwicklungen.
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Hinsichtlich der Ausgestaltung und Funktion des Ringkerns und der Wicklungen sei auch auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen.
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Erfindungsgemäß weist der Ringkerntransformator einen Luftleitkörper auf, wobei der Luftleitkörper in die innere Ringöffnung eingesetzt ist. Der Luftleitkörper ist derart ausgestaltet und in die Ringöffnung eingesetzt, dass er eine für Kühlluft durchströmbare Querschnittsfläche der Ringöffnung verringert und derart eine die Wicklungen umströmende Kühlluftströmung optimiert führt.
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Der Luftleitkörper weist eine Anzahl von, geschlossenen oder nicht geschlossenen, Luftführungskanälen auf, die sich axial bzw. in Längsrichtung des Ringkerntransformators erstrecken und eine Luftführung in axialer Richtung bzw. Längsrichtung bewirken. Axial ist insbesondere bezogen auf eine (Rotations-/Mittelpunkts-/Symmetrie-) Achse des Ringkerns. Die Luftführungskanäle können zusätzlich auch eine Luftführung in radialer Richtung bewirken
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Der Luftleitkörper kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Luftleitkörper einen zentralen, sich axial erstreckenden Grundkörper auf. Der Grundkörper kann zylindrisch sein, insbesondere kreiszylindrisch sein. Alternativ kann der Grundkörper beispielsweise auch kegelförmig sein.
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Der Luftleitkörper weist eine Anzahl von radialen Lamellen bzw. Radiallamellen auf. Insbesondere verlaufen die radialen Lamellen ausgehend von dem Grundkörper radial nach außen. Der Grundkörper und die Lamellen können einstückig ausgebildet sein.
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Die Anzahl von radialen Lamellen bzw. Radiallamellen kann beispielsweise zwischen 2 und 20 betragen.
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Gemäß einer Ausführungsform verlaufen jeweilige Stirnseiten der Lamellen radial und jeweilige Längsseiten der Lamellen verlaufen axial, wobei die Lamellen zusammen mit dem zylindrischen Grundkörper die Luftführungskanäle bilden.
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Die radialen Lamellen sind in axialer Richtung bzw. entlang der axialen Richtung verdreht.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Luftleitkörper derart in die innere Ringöffnung eingesetzt, dass der Luftleitkörper die Wicklungen in radialer Richtung gegen eine Innenseite des Ringkerns drückt und somit die Wicklungen in radialer Richtung fixiert.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Luftleitkörper einen sich axial erstreckenden, äußeren Ring auf, der die Wicklungen gegen die Innenseite des Ringkerns drückt.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Lamellen zwischen dem zylindrischen Grundkörper und dem äußeren Ring angeordnet, wobei die Lamellen zusammen mit dem zylindrischen Grundkörper und dem äußeren Ring die Luftführungskanäle bilden.
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Gemäß einer Ausführungsform beträgt die Anzahl von Luftführungskanälen zwischen zwei und 16.
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Das erfindungsgemäße Transformatorbauteil weist einen oben beschriebenen Ringkerntransformator und einen Lüfter auf, der dazu ausgebildet ist, einen Kühlluftstrom durch die Luftführungskanäle des Luftleitkörpers zu bewirken.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Transformatorbauteil ein Gehäuse auf, wobei der Ringkern und die Wicklungen in dem Gehäuse angeordnet sind. Bevorzugt ist der Lüfter dazu ausgebildet, einen Kühlluftstrom in einem Volumen zu bewirken, das von einer Außenseite der Wicklungen und dem Gehäuse begrenzt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform sind das Gehäuse und der Luftleitkörper einstückig ausgebildet.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Hierbei zeigt:
- 1 eine stirnseitige Ansicht eines erfindungsgemäßen Ringkerntransformators gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Transformatorbauteils gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Transformatorbauteils mit einem Ringkerntransformator gemäß einer zweiten Ausführungsform und
- 4 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Transformatorbauteils von 3 mit einem eingesetzten Lüfter.
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1 zeigt eine stirnseitige Ansicht eines erfindungsgemäßen Ringkerntransformators 100.
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Der Ringkerntransformator 100 weist einen ferromagnetischen Ringkern 1 mit einer inneren Ringöffnung 2 auf. Der Ringkern 1 kann aus einer Mehrzahl von Ringkernsegmenten bzw. Ferritringen gebildet sein, die in Axialrichtung bzw. Längsrichtung AR gestapelt sind.
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Der Ringkerntransformator 100 weist weiter Primär- und Sekundärwicklungen 3 auf, die um den Ringkern 1 gewickelt sind. Beispielsweise ist ein Anschluss der Primärwicklungen nach rechts herausgeführt und ein Anschluss der Sekundärwicklungen ist nach links herausgeführt. Eine Anzahl der Windungen der Primärwicklung kann exemplarisch 22 betragen und eine Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung kann exemplarisch 23 betragen.
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Der Ringkerntransformator 100 weist weiter einen Luftleitkörper 5 auf, der in die innere Ringöffnung 2 eingesetzt ist.
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Der Luftleitkörper 5 weist einen zentralen, sich axial bzw. in Axialrichtung AR erstreckenden, kreiszylindrischen Grundkörper 7 auf.
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Der Luftleitkörper 5 weist weiter einen sich axial bzw. in Axialrichtung AR erstreckenden, äußeren Ring 8 auf, der die Wicklungen 3 gegen die Innenseite des Ringkerns 1 drückt.
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Weiter weist der Luftleitkörper 5 acht Lamellen 9 auf, die zwischen dem zylindrischen Grundkörper 7 und dem äußeren Ring 8 angeordnet sind. Jeweilige vordere und hintere Stirnseiten (9a) bzw. Stirnflächen der Lamellen 9 verlaufen radial, d.h. in Radialrichtung RR, zwischen dem zylindrischen Grundkörper 7 und dem äußeren Ring 8. Jeweilige Längsseiten (9b) der Lamellen 9 verlaufen axial. Die Lamellen 9 bilden zusammen mit dem zylindrischen Grundkörper 7 und dem äußeren Ring 8 acht sich axial erstreckende Luftführungskanäle 6.
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Der Luftleitkörper 5 ist wagenradförmig geformt, wobei der zylindrische Grundkörper 7 die Nabe des Wagenrads bildet, die Lamellen 9 die Speichen des Wagenrads bilden und der äußere Ring 8 den außenliegenden Radkranz des Wagenrads bildet. Die Lamellen 9 schneiden sich gedacht in radialer Richtung RR in einem gemeinsamen Schnittpunkt im Mittelpunkt des zylindrischen Grundkörpers 7.
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Wie aus 1 ersichtlich, verringert der Luftleitkörper 5 bzw. insbesondere dessen zylindrischer Grundkörper 7 eine für Kühlluft durchströmbare Querschnittsfläche der Ringöffnung 2, so dass eine Verteilung des Kühlluftstroms hinsichtlich seiner Kühleigenschaften optimiert wird.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Transformatorbauteils 1000.
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Das Transformatorbauteil 1000 weist einen oben beschriebenen Ringkerntransformator 100 auf, wobei aus Gründen der einfacheren Darstellung der Luftleitkörper als nicht in die innere Ringöffnung eingesetzt dargestellt ist.
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Das Transformatorbauteil 1000 weist ein Gehäuse 11 auf, wobei der Ringkern 1 und die Wicklungen 3 in dem Gehäuse 11 angeordnet sind. Der Lüfter 10 ist dazu ausgebildet, einen Kühlluftstrom in den Luftführungskanälen 6 und in einem Volumen zu bewirken, das von einer Außenseite der Wicklungen 3 und dem Gehäuse 11 begrenzt ist.
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Aus Darstellungsgründen ist das Gehäuse 11 offen dargestellt, so dass eine Sicht in das Gehäuse 11 möglich ist. Es versteht sich, dass das Gehäuse 11 bis auf die Stirnseiten geschlossen ausgestaltet sein kann.
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Das Transformatorbauteil 1000 weist weiter einen Lüfter 10 auf, der dazu ausgebildet ist, einen Kühlluftstrom durch die Luftführungskanäle 6 zu bewirken und einen Kühlluftstrom in einem Volumen zu bewirken, das von einer Außenseite des Ringkerntransformators 100 und dem Gehäuse 11 begrenzt ist.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Transformatorbauteils 1000' mit einem Ringkerntransformator 100' gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Das Ringkerntransformator 100' unterscheidet sich vom Ringkerntransformator 100 dadurch, dass die radialen Lamellen 9 in axialer Richtung in der Art von Lüfter-Blättern kontinuierlich verdreht sind. Weiter ist kein äußerer Ring 8 vorgesehen. Weiter sind das Gehäuse 11 und der Luftleitkörper 5 einstückig ausgebildet.
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Die jeweiligen Stirnseiten der Lamellen 9 verlaufen radial zwischen dem zylindrischen Grundkörper 7 und den Wicklungen 3 und jeweilige Längsseiten der Lamellen 9 verlaufen axial, wobei die Lamellen 9 in axialer Richtung kontinuierlich gedreht sind.
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Die Lamellen 9 bilden zusammen mit dem zylindrischen Grundkörper 7 die Luftführungskanäle 6.
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4 zeigt schließlich eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Transformatorbauteils 1000' von 3 mit einem eingesetzten Lüfter 10.
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Mittels der Erfindung sind folgende Vorteile erzielbar:
- - Geringere Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen
- - Keine wärmeleitenden Materialien (Verguss) notwendig
- - Kein Kühlkörper notwendig
- - Kleine Streuinduktivität erreichbar (wenig Blindstrom)
- - Leistung sehr einfach skalierbar (mehr oder weniger Ferritringe)
