DE10213593B4 - Hochspannungspulstransformator - Google Patents

Abstract

Hochspannungspulstransformator zur Erzeugung elektrischer Entladepulse für den Betrieb eines Gaslasers, insbesondere Excimerlasers, mit einer Pulsfrequenz von wenigstens 1000 Hz und einer elektrischen Pulsenergie von größer 1 J, der einen eine Außenkontur aufweisenden Kern (1) vorsieht, der von Primär- (P) und Sekundärwicklungen (S) umgeben ist und der eine in sich geschlossene ringförmige Gestalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (1) von einer ersten Vielzahl von Wicklungen wenigstens eines ersten elektrischen Leiters (2) derartig umgeben ist,
dass die Wicklungen toroidal um den Kern (1) angeordnet sind, dass Abstandhalter (3) an der Außenkontur des Kerns (1) vorgesehen sind, an denen der wenigstens eine erste elektrische Leiter (2) unmittelbar anliegt und derart vom Kern (1) beabstandet ist, das zwischen dem ersten elektrischen Leiter (2) und dem Kern (1) zumindest teilweise ein Spalt eingeschlossen ist sowie
dass die erste Vielzahl von Wicklungen von einer zweiten Vielzahl von Wicklungen wenigstens eines zweiten elektrischen Leiters...

Description

• Technisches Gebiet
• Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungspulstransformator zur Erzeugung elektrischer Entladepulse für den Betrieb eines Gaslasers, insbesondere eines Excimerlasers. Der Hochspannungspulstransformator ist mit einer Pulsfrequenz von wenigstens 1000 Hz zur Erzeugung elektrischer Spannungspulse mit Pulsenergie größer 1 J betreibbar und weist einen Kern auf, der von Primär- und Sekundärwicklungen umgeben ist.
• Excimerlaser zur Erzeugung möglichst hochenergetischer, kurzzeitiger Laserpulse mit Repetitionsraten von größer 1000 Hz, Pulsdauern zwischen 10 ns bis 100 ns und Pulsenergien zwischen 1 mJ und 30 mJ werden üblicherweise mit sogenannten Festkörperschaltungen betrieben, über die die innerhalb des Gasraumes des Excimerlasers vorgesehenen Gasentladeelektroden mit für die Gasentladung erforderlichen Hochspannungsimpulsen versorgt werden.
• Unter Bezugnahme auf 3 ist eine Prinzipschaltung einer gängigen Festkörperschaltung dargestellt. Innerhalb des Primärkreises Pk eines Impulstransformators 10 ist ein Schaltglied 20, vorzugsweise in Form eines IGBTs vorgesehen, das typischerweise eine im Primärkreis Pk angelegte Hochspannung im Bereich von 1,5 kV zu schalten vermag. In einer geschlossenen Stellung des Schalters 20 wird die Primärbank bestehend aus der Kapazität C₀ sowie der variable Induktivität L₀ über die Primärwicklung L_P des Impulstransformators 10 entladen. Während des Entladevorganges der primären Kapazität Co wird aufgrund des Übersetzungsverhältnisses des Pulstransformators 1 eine entsprechend hochtransformierte Spannung innerhalb des Sekundärinduktivität L_S erzeugt, die ihrerseits einen Kondensator C₁ auflädt. In Serie zum Kondensator C₁ sind zwei Pulskompressionsschaltungen 30 und 40 geschaltet, die jeweils aus einer Kapazität C₂, C₃ sowie einer variablen Induktivität L₂, L₃ bestehen. Durch geeignete Wahl der Kapazitäten der Kondensatoren C₁, C₂ sowie C₃ lassen sich die an der Sekundärseite des Pulstransformators 10 anliegenden Spannungspulse in Bezug auf ihre zeitlichen Pulslängen um bis zu 100 Größenordnungen verkürzen. Auf diese Weise sind elektrische Entladepulse mit Pulsdauern von 100 nsec und kürzer erzeugbar, die letztlich zur beabsichtigten Gasentladung an die innerhalb des im Gasraum G befindlichen Gasentladeelektroden 50 und 60 angelegt sind. Derartige Pulskompressionsschaltungen sind bekannt und unter anderem aus der DE 690 12 521 T2 sowie dem Artikel von Shimada, T. et. al., „Pulsed CO₂ Laser Pumped by an All Solid-State Magnetic Exciter", Journal of Applied Physics, Vol. 24 No. 11, November 1985, Seiten 855–857 entnehmbar.
• Im Bestreben derartige Excimerlaser in einer möglichst kompakten und kleinen Bauform zu realisieren, ergeben sich häufig Probleme mit einer möglichst geschickten Integration von Kühlsystemen, die der Einhaltung von bestimmt vorgegebenen Betriebstemperaturgrenzen dienen, vorzugsweise nahe an wärmeerzeugenden Komponenten anzuordnen sind und einen nicht unbeträchtlichen Raumbedarf in Bezug auf das gesamte Lasersystem erfordern.
• Besonderes Interesse gilt unter den wärmeerzeugenden Komponenten dem für die Erzeugung der Hochspannungsimpulse vorgesehenen Hochspannungspulstransformator, der aufgrund der innerhalb des Transformators auftretenden Ohm'schen Verluste, insbesondere Wirbelstromverluste, eine beträchtliche Wärmemenge freizusetzen vermag, die es gilt, gezielt abzuführen.
• Um der Transformatorerwärmung entgegenzutreten werden heutige Hochspannungspulstransformatoren zumeist mit aufwendigen Kühlsystemen versehen, bspw. in Form geschlossener Ölkühlkreisläufen in thermischen Kontakt gebracht, um eine wirksame Kühlung zu realisieren. Eine derartige Kühltechnik wirft jedoch neben der Bevorratung entsprechender Ölreservoirs eine Vielzahl von Öldichtungen voraus, die es gilt in regelmäßigen zeitlichen Abständen zu warten. Um der Gefahr etwaiger Ölleckagen entgegen zu treten, ist bspw. in der US 6,240,112 B1 ein Ölkühlsystem vorgeschlagen, bei dem sämtliche Öldichtungen über dem innerhalb eines geschlossenen Gefäßes befindlichen Ölspiegel liegen. Neben dem vorstehend genannten Wartungsaufwand bedarf es zudem keiner weiteren Worte darüber, dass derartige Kühlsysteme dem eigentlichen Streben nach möglichst großer Kompaktheit und möglichst kleiner Baugröße von Excimerlasern entgegen laufen.
• Ebenso ist aus der vorstehend genannten US-Schrift ein sehr groß bauender Hochspannungspulstransformator, siehe 4, zu entnehmen, der aus 23 in Serie geschalteten Einzelinduktionseinheiten zusammengesetzt ist, die auf einer Tragplatte in Form eines Quadrates angeordnet sind. Abgesehen von der Größe der Bauform kann davon ausgegangen werden, dass erhebliche technische Anstrengungen unternommen werden müssen, bspw. unter Verwendung gezielter Kühlfluide, die durch die bekannte Transformatoreinheit erzeugte Wärme gezielt abzuführen.
• Aus der DE 38 35 986 A1 ist ein gattungsgemäßer Hochspannungspulstransformator bekannt. Es werden in der Druckschrift verschiedene Möglichkeiten der Herstellung eines torusförmig gewickelten Magnetkernes beschrieben. In diesem Zusammenhang wird ein Hochspannungspulstransformator mit mindestens einem Magnetschalter beschrieben, dessen Magnetkern aus einer weichmagnetischen Eisenlegierung besteht, deren magnetische Eigenschaften gut ausgeglichen sind. Insbesondere in den 3 sowie 6 ist das Magnetisierungsverhalten eines entsprechenden Magnetkerns dargestellt.
• Die DE 37 01 686 A1 beschreibt einen Ringkerntransformator mit mehreren konzentrisch mit Abstand um den Querschnitt des Ringkerns gewickelte Windungen. Durch speziell ausgebildete Isolierringe, die sich an gegenüberliegenden Seiten eines Ringkerns abstützen, lassen sich mehrere konzentrische Wicklungen mit definiertem Abstand auf den Ringkern aufbringen. In den 1 sowie 3 und der Beschreibung in Spalte 3, Zeilen 14–19 ist zu entnehmen, dass der erste Leiter direkt auf eine zwischen dem Kern und dem ersten Leiter befindliche Isolierschicht aufgebracht wird.
• Die US 4,524,342 beschreibt ebenfalls einen Transformator, dessen Kern von zwei elektrischen Leitern umgeben ist.
• In der US 5,717,373 wird eine Isolierungsanordnung beschrieben, die zwischen einem Magnetkern und der Primärwindung eines Transformators vorgesehen ist. Darüber hinaus wird in der Druckschrift unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel in 2 erläutert, dass zwischen dem Kern und der Primärwicklung an Stellen, an denen keine Isolierung vorgesehen ist, ein Luftspalt vorhanden ist, jedoch wird in dieser Druckschrift kein Hochspannungs pulstransformator, der auf Grund seiner erhöhten Transformatorerwärmung zumeist mit aufwändigen Kühlsystemen versehen ist, beschrieben.
• Darstellung der Erfindung
• Es besteht die Aufgabe einen Hochspannungspulstransformator zur Erzeugung elektrischer Entladepulse für den Betrieb eines Gaslasers, insbesondere eines Excimerlasers, mit einer Pulsfrequenz von wenigstens 1000 Hz und einer elektrischen Pulsenergie von größer 1 Joule, der einen Kern vorsieht, der von Primär- und Sekundärwicklungen umgeben ist, derart auszubilden, dass die Bauform des Transformators möglichst klein und kompakt ausgeführt werden kann. Ferner soll der für die Kühlung erforderliche Wartungsaufwand auf ein Minimum reduziert werden. Grundsätzlich gilt es einen Hochspannungspulstransformator anzugeben, der dem Anspruch genügen soll, über hohe Spannungspulswiederholfrequenzen, bei hoher Qualität und Lebensdauer zu verfügen und kompakt, kleinbauend sowie möglichst günstig in der Herstellung zu sein. Insbesondere sollen aufwendige Ölkühlkreisläufe vermieden werden.
• Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
• Erfindungsgemäß ist ein Hochspannungspulstransformator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart ausgebildet, dass der Kern eine insich geschlossene ringförmige Gestalt aufweist, und von einer ersten Vielzahl von Wicklungen wenigstens eines ersten elektrischen Leiters derartig umgeben ist, dass die Wicklungen toroidal um den Kern angeordnet sind. Zudem sind Abstandhalter an der Außenkontur des Kerns vorgesehen, an denen der wenigstens eine erste elektrische Leiter unmittelbar anliegt und derart vom Kern beabstandet ist, das zwischen dem ersten elektrischen Leiter und dem Kern zumindest teilweise ein Spalt eingeschlossen ist. Ferner ist eine zweite Vielzahl von Wicklungen wenigstens eines zweiten elektrischen Leiters vorgesehen, der derart räumlich um die Vielzahl von Wicklungen des wenigstens ersten Leiters toroidal derart umgeben ist, dass zwischen dem ersten und zweiten Leiter ein lichter Abstand vorgesehen ist, der von einer Gas- oder Luftströmung passierbar ist.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Idee gilt der Realisierung eines vollständig luftgekühlten Hochspannungspulstransformators, deren für die Spannungstransformation erforderlichen Primär- und Sekundärwicklungen räumlich voneinander angeordnet sind, so dass zwischen den jeweiligen elektrischen Leitern ausreichend viel Freiräume erhalten bleiben, die nahezu ungehindert von Luft bzw. einem kühlenden Gas durchströmt und effektiv gekühlt werden können.
• Aber nicht nur die Kühlung der elektrischen Leiter der Primär- und Sekundärwicklungen stehen im Vordergrund und werden von einem extern angelegten Kühlluftstrom erfasst, sondern vor allem auch den Kern selbst gilt es dem Kühlluftstrom unmittelbar auszusetzen. Hierzu sind die Wicklungen, die dem Kern am nächsten sind, einerseits von diesem beabstandet angeordnet und weisen überdies einen gegenseitigen Abstand untereinander auf, d.h. unmittelbar benachbarte Wicklungen sind ebenso voneinander beabstandet angeordnet, so dass Kühlluft durch die Wicklungen hindurch unmittelbar auf die Kernoberfläche treffen kann.
• Grundsätzlich ist es möglich, die erste Anzahl von Wicklungen mit nur einem einzigen, durchgängigen elektrischen Leiter zu realisieren, der den Kern toroidal wenigstens teilweise umgibt. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit zwei oder mehrere getrennte elektrische Leiter in sektorieller Abfolge relativ zum Kern anzuordnen, die in ihrer Gesamtheit die erste Vielzahl von Wicklungen um den Kern darstellen.
• Der Kern selbst ist bevorzugt aus einem auf Fe-Basismaterial beruhenden metallischen Flachmaterial gefertigt, das durch Vielfachwicklung eine ringförmige Gestalt annimmt. Typischerweise werden zur Herstellung eines derartigen Kerns Flachmaterialbänder mit einer Banddicke von wenigstens 10 μm, vorzugsweise 15 μm verwendet. Der auf diese Weise gewickelte Kern weist typischerweise einen rechteckförmigen Kernquerschnitt auf.
• Um den zu Kühlzwecken geforderten Mindestabstand zwischen dem den Kern toroidal umgebenden ersten Leiter und dem Kern selbst zu gewährleisten, sind längs der Kernseitenkanten aus elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise Teflon, gefertigte Abstandhalter vorgesehen, an deren Außenkontur der wenigstens eine erste Leiter unmittelbar anliegt und auf diese Weise von der Kernoberfläche beabstandet wird. Überdies ist die erste Vielzahl von Wicklungen um den Kern in „lockerer" räumlicher Anordnung vorgesehen, d. h. zwei unmittelbar benachbarte Wicklungen sehen einen gegenseitigen Abstand vor, so dass Kühlluft die erste Vielzahl von Wicklungen passieren kann und unmittelbar auf die Kernoberfläche zu Kühlzwecken auftreffen kann.
• Um den mit der ersten Vielzahl von Wicklungen umgebenden Kern ist eine zweite Vielzahl von Wicklungen vorgesehen, die den mit dem wenigstens einen ersten elektrischen Leiter umwickelten Kern ebenfalls toroidal umgibt, jedoch von dem wenigstens einen ersten Leiter einen lichten Abstand aufweist, so dass zwischen der zweiten Vielzahl von Wicklungen und der ersten Vielzahl von Wicklungen ausreichend Freiraum besteht, der von einem extern angelegten Kühlluftstrom durchströmt werden kann. Durch den unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch im Einzelnen zu beschreibenden sehr „luftigen" Aufbau des Hochspannungspulstransformators, der durch die gegenseitige Beabstandung der ersten und zweiten Vielzahl von Wicklungen sowie der räumlichen Beabstandung der elektrischen Leiter innerhalb der jeweiligen Wicklungen charakterisiert ist, kann eine ausreichend gute Kühlleistung durch bloßes Anlegen eines externen Kühlluftstroms bewirkt werden trotz der hohen Leistungsbereiche, in dem der erfindungsgemäß ausgebildete Hochspannungspulstransformator betrieben wird. Da auf jegliche kompliziert handzuhabenden Kühlmittelsysteme verzichtet wird, bietet der erfindungsgemäß ausgebildete Hochspannungspulstransformator ideale Voraussetzungen in ein möglichst kompakt gehaltenes und über eine kleine Bauform verfügendes Excimerlasersystem integriert zu werden.
• Kurze Beschreibung der Erfindung
• Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
• 1a Querschnittsdarstellung durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Hochspannungspulstransformators,
• 1b Draufsicht auf das in 1a gezeigte Ausführungsbeispiel
• 2 perspektivische Darstellung des obigen Ausführungsbeispiels sowie
• 3 Festkörperschaltung nach dem Stand der Technik.
• Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
• In 1a ist eine Querschnittsdarstellung längs einer Schnittlinie A-A durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Hochspannungspulstransformator gezeigt. In 1b ist eine diesbezügliche Draufsicht mit der eingetragenen Schnittlinie A-A gezeigt.
• Mittelpunkt der Anordnung gemäß 1a stellt der ringförmig ausgebildete Kern 1 dar, dessen Querschnittsfläche rechteckförmig ausgebildet ist und aus einer Vielzahl einzelner Schichten (nicht im einzelnen dargestellt) eines aufgewickelten metallischen Flachbandmaterials zur Vermeidung bzw. Reduzierung innerhalb des Kerns auftretender Wirbelströme zusammengesetzt ist. Abweichend von der in 1a dargestellten Form können auch andere insich geschlossene Magnetkernausbildungen Verwendung finden, z.B. eckige Ringformen, doch sind geschlossene und vorzugsweise runde, ringförmig ausgebildete Kerngeometrien hinsichtlich der sich ausbildenden magnetischen Flussbedingungen besonders gut geeignet.
• An den vier, den Kern 1 umgebenden Seitenkanten S1–S4 sind aus Teflon gefertigte Abstandhalter 3 vorgesehen, um die die erste Vielzahl von Wicklungen eines ersten elektrischen Leiters 2, der den Kern nahezu vollständig toroidal umgibt, vorgesehen ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Leiter 2 aus einem einzigen Leiterstück gefertigt und um den Kern 1 in der dargestellten Weise gewickelt. Wie bereits eingangs erwähnt, kann sich der erste Leiter 2 auch aus einer Vielzahl einzelner Leiterabschnitte zusammensetzen, die sektoriell um den Kern anzuordnen sind.
• Beabstandet vom ersten Leiter 2 ist eine zweite Vielzahl von Wicklungen eines zweiten Leiters 3 vorgesehen, deren Wicklungsanzahl kleiner als die des ersten Leiters ist. Somit stellt im gezeigten Ausführungsbeispiel die erste Vielzahl von Wicklungen, die aus dem ersten Leiter 2 bestehen, die Sekundärwicklung S und die geringere Anzahl von Wicklungen, die sich aus dem zweiten Leiter 3 ergeben, die Primärwicklung P des Hochspannungstransformators dar.
• Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Primärwicklung P aus vier voneinander getrennten Leitern, die den Kern 1 samt Sekundärwicklung S jeweils dreimal umgeben.
• Von entscheidender Bedeutung ist die räumlich freie Beabstandung zwischen der Primärwicklung P und der Sekundärwicklung S. Der von der Primär- und Sekundärwicklung begrenzte Raum stellt in der in 1a gezeigten Querschnittsdarstellung einen U-förmig ausgebildeten lichten Raum 5 dar, siehe schraffierter Bereich, durch den ein externer Kühlluftstrom nahezu ungehindert hindurchtreten kann.
• Zur mechanischen Befestigung des Kerns 1 samt Sekundärwicklung S relativ zu der beabstandet angeordneten Primärwicklung P sind zwei Haltemittel 6 in Form zweier Kreisscheiben vorgesehen, die ihrerseits aus elektrisch isolierendem Material bestehen und den Kern in der in 1a angegebenen Weise mittig einschließen. Zur mittigen Zentrierung des Kerns 1 relativ zu beiden Haltemitteln 6 sind zusätzliche Zentrierelemente 7 vorgesehen, die aus Übersichtlichkeitsgründen in 1a nicht eingezeichnet sind, jedoch aus 2 entnehmbar sind, auf die im Weiteren noch im Einzelnen eingegangen wird.
• Die Haltemittel 6 sind mit Hilfe stiftförmig ausgebildeter Abstandhalter 8 voneinander beabstandet und dienen zudem der räumlich stabilen Halterung der Primärwicklungen, die die Haltemittel 6 in der dargestellten Anordnung durchstoßen.
• Die Darstellung gemäß 1b zeigt die Draufsicht auf das, als Kreisscheibe ausgebildete Haltemittel 6. Überdies sind in 1b die die Oberseite des Haltemittels 6 überragende Leiterabschnitte der Primärwicklung P dargestellt. Die Primärwicklung P besteht aus vier einzelnen Leiterabschnitten P1–P4, die einzeln über elektrische Anschlussstellen P1_ein, P1_aus, etc., die jeweils auf einer Oberseite des Haltemittels 6 angeordnet sind, verfügen. Zudem sind der 1b die Hochspannungszuleitung 9 sowie die Masseverbindung 11 für die Sekundärwicklung S zu entnehmen.
• 2 zeigt wie bereits vorstehend erwähnt eine perspektivische Ansicht auf den Hochspannungspulstransformator. Zwischen den plattenförmig ausgebildeten Haltemitteln 6, die von Abstandhaltern 8 beabstandet sind, sind die Zentriermittel 7 vorgesehen, die den Kern samt Sekundärwicklung S zwischen beiden Haltemitteln 6 zentrieren. Ebenfalls aus der perspektivischen Darstellung ist zu entnehmen, dass die einzelnen Windungen der Sekundärwicklung S, die toroidal den Kern 1 umgeben, untereinander einen gegenseitigen Abstand aufweisen, wodurch der Kern von einem externen Kühlluftstrom direkt beaufschlagt werden kann. Zwischen der Hochspannungsabführung 9 und der Masseverbindung 11 zur Sekundärwicklung ist der Kern 1 frei sichtbar. Auch sind der Darstellung die Abstandhalter 3 zu entnehmen, die aus einem oberen 3o und einem unteren 3u Teil bestehen.
• Der vorstehend erläuterte Hochspannungspulstransformator weist in einer bereits erfolgreich eingesetzten Baugröße einen Kerninnendurchmesser von 40 mm, einen Kernaußendurchmesser von 80 mm und eine Kernhöhe von 25 mm auf. An den Anschlusskontakten der Primärwicklung P liegt eine Eingangsspannung in der Größe von 1,5 kV an, die auf 18 kV und größer- je nach Transformationsverhältnis – transformiert und am Hochspannungsausgang 9 der Sekundärwicklung S abgegriffen werden kann. Der lichte Abstand zwischen der Senskundärwicklung S und der Primärwicklung P beträgt ca. 6 mm. Die mit dem Hochspannungspulstransformator erzeugten elektrischen Pulse weisen typischerweise eine Pulsdauer von 2 μsec auf, mit einer Pulsenergie von etwa 2 Joule. Je nach geometrischer Auslegung der vorstehend beschriebenen Komponenten und elektrischen Anforderungen können die abrufbaren Leistungsdaten entsprechend skaliert werden.
• Der dargestellte Aufbau des Hochspannungstransformators zeichnet sich insbesondere durch seine geringe Anzahl von Einzelteilen aus, die bei geringem Fertigungsaufwand zusammengefügt werden können, wodurch letztlich ein kompakter, leichter und preiswerter Hochspannungspulstransformator erhalten wird, der ausschließlich mit Luftkühlung betrieben werden kann.

1

Kern

2

Erster Leiter

3

Abstandhalter

4

Zweiter Leiter

5

U-förmiger Raum

6

Haltemittel

7

Zentriermittel

8

Abstandhalter

9

Hochspannungsanschluss

10

Impulstransformator

11

Masseverbindung

20

Schalter, IGBT

30, 40

Pulskompressionsstufe

50, 60

Gasentladeelektroden

G

Gasraum

S

Sekundärwicklung

P

Primärwicklung

P1, ..., P4

sektorielle Leiterunterteilung der Primärwicklung

Claims (13)

1. Hochspannungspulstransformator zur Erzeugung elektrischer Entladepulse für den Betrieb eines Gaslasers, insbesondere Excimerlasers, mit einer Pulsfrequenz von wenigstens 1000 Hz und einer elektrischen Pulsenergie von größer 1 J, der einen eine Außenkontur aufweisenden Kern (1) vorsieht, der von Primär- (P) und Sekundärwicklungen (S) umgeben ist und der eine in sich geschlossene ringförmige Gestalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (1) von einer ersten Vielzahl von Wicklungen wenigstens eines ersten elektrischen Leiters (2) derartig umgeben ist, dass die Wicklungen toroidal um den Kern (1) angeordnet sind, dass Abstandhalter (3) an der Außenkontur des Kerns (1) vorgesehen sind, an denen der wenigstens eine erste elektrische Leiter (2) unmittelbar anliegt und derart vom Kern (1) beabstandet ist, das zwischen dem ersten elektrischen Leiter (2) und dem Kern (1) zumindest teilweise ein Spalt eingeschlossen ist sowie dass die erste Vielzahl von Wicklungen von einer zweiten Vielzahl von Wicklungen wenigstens eines zweiten elektrischen Leiters (4) toroidal derart umgeben ist, dass zwischen dem ersten (2) und zweiten Leiter (4) ein lichter Abstand vorgesehen ist, der von einer Gas- oder Luftströmung passierbar ist.
2. Hochspannungspulstransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vielzahl von Wicklungen größer als die zweite Vielzahl von Wicklungen ist.
3. Hochspannungspulstransformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (1) aus einem gewickelten ferromagnetischen, metallischen Flachmaterial besteht, das durch Vielfachwicklung die ringförmige Gestalt besitzt.
4. Hochspannungspulstransformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Flachmaterial aus einem nanokristallinem Fe-Basismaterial besteht und eine Materialdicke von wenigstens 10 μm aufweist.
5. Hochspannungspulstransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalter (3) aus elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise aus Teflon bestehen.
6. Hochspannungspulstransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vielzahl von Wicklungen derart beabstandet um den Kern (1) toroidal angeordnet ist, dass sich zwei benachbarte Wicklungen nicht berühren und einen Zwischenspalt einschließen.
7. Hochspannungspulstransformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspalt derart groß bemessen ist, dass der Gas- oder Luftströmung die erste Vielzahl von Wicklungen zum Kern passiert.
8. Hochspannungspulstransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vielzahl von Wicklungen des wenigstens einen zweiten elektrischen Leiters (4) innere Leiterbahnabschnitte, die durch eine von dem ringförmig ausgebildeten Kern (1) umgebende innere Ausnehmung verlaufen, sowie äußere Leiterbahnabschnitte aufweist, die den Kern an seiner Außenseite umgeben, dass die äußeren Leiterbahnabschnitte einen im Querschnitt zum Kern U-förmigen lichten Raum (5) mit dem Kern (1) einschließen.
9. Hochspannungspulstransformator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Leiterbahnabschnitte wenigstens einen Abstand vom Kern von 5 mm aufweisen.
10. Hochspannungspulstransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen des wenigstens einen zweiten elektrischen Leiters (4) einen gegenseitigen lateralen Abstand aufweisen.
11. Hochspannungspulstransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der ersten Vielzahl von Wicklungen umgebende Kern (1) zwischen zwei Haltemitteln (6) beabstandet von diesen angeordnet ist, dass die Haltemittel (6) durch Abstandhalter (8) voneinander beabstandet sind, dass der Kern (1) mittig zu den Haltemitteln (6) mittels Zentrierelementen (7) fixiert ist, und dass die zweite Vielzahl von Wicklungen beide Haltemittel (6) durchstoßen und durch die Haltemittel (6) gegenüber dem Kern (1) fixiert sind.
12. Hochspannungspulstransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vielzahl von Wicklungen aus wenigstens zwei, bevorzugt drei oder vier voneinander getrennten elektrischen Leiter zusammengesetzt ist, die sektoriell um den Kern (1) verteilt angeordnet sind und den Kern (1) toroidal umgeben.
13. Hochspannungspulstransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vielzahl von Wicklungen des ersten elektrischen Leiters (2) aus einem einzigen elektrischen Leiter besteht, der den Kern (1) toroidal wenigstens teilweise umgibt.