DE1232399B - Ignition transformer for fuel-air mixtures - Google Patents
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Description
Zündtransformator für Brennstoff-Luft-Gemische Die Erfindung betrifft einen Zündtransformator für Brennstoff-Luft-Gemische, der direkt auf der Zündkerze angeordnet ist bzw. mit ihr eine bauliche Einheit bildet, wobei auf einem Eisenkern eine Primär- und eine Sekundärwicklung aufgebracht sind, die von einem zylindrischen Spulenkörper mit radialem Stirnflansch getragen wird, und deren niederspannungsseitiges Ende von Primär- und Sekundärwicklung an Masse liegt, während das hochspannungsseitige Wicklungsende durch den Spulenkörper herausgeführt wird.Ignition transformer for fuel-air mixtures The invention relates to an ignition transformer for fuel-air mixtures, which is directly on the spark plug is arranged or forms a structural unit with her, on an iron core a primary and a secondary winding are applied by a cylindrical Bobbin is carried with a radial end flange, and its low-voltage side The ends of the primary and secondary windings are connected to ground, while the high-voltage side Winding end is led out through the bobbin.
Schon seit mehr als 20 Jahren bemüht man sich um die Schaffung einer verbesserten Zündung mit transformierten Kondensatorentladungen. Von solchen Kondensator-Entladungszündanordnungen verspricht man sich als wesentlichsten Vorteil, daß diese eine sichere Zündung unabhängig vom Isolationszustand der Zundfunkenstrecke gewährleisten. Damit wäre einer der wesentlichsten Nachteile der zur Zeit gebräuchlichen Hochspannungs-(Batterie- bzw. Magnet-)Zündungen, nämlich das unsichere Arbeiten bzw. das völlige Versagen bei Verschmutzung der Zündfunkenstrecke durch Wasser- und Brennstoffkondensat, Öl und Ölkohlenniederschläge, die sich bei einigen Betriebszuständen nicht vermeiden lassen, behoben. Wenn dennoch diese vorgeschlagenen Zündanordnungen bisher keinen Eingang in die Praxis gefunden haben, so dürfte dies damit zusammenhängen, daß weder die Vorschläge bezüglich der konstruktiven Gestaltung der Bauelemente, noch die angegebenen Bemessungsrichtlinien zu praktisch brauchbaren Zündanordnungen führten.For more than 20 years, efforts have been made to create a improved ignition with transformed capacitor discharges. From such capacitor discharge ignition arrangements one promises to be the most essential advantage that this reliable ignition is independent ensure that the spark gap is insulated. That would be one of the most significant disadvantages of the high voltage (battery resp. Magnet) ignitions, namely unsafe work or complete failure Soiling of the ignition spark gap by water and fuel condensate, oil and Oil carbon deposits, which cannot be avoided in some operating conditions, Fixed. If, however, these proposed ignition arrangements so far have no input found in practice, this is likely to be related to the fact that neither the Suggestions regarding the structural design of the components, nor those specified Design guidelines led to practically usable ignition arrangements.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Zündtransformators, der mit einer Zündkerze eine bauliche Einheit bilden kann und in dieser Kombination zu praktisch brauchbaren Kondensator-Entladungszündungen führt.The aim of the present invention is to provide an improved one Ignition transformer, which can form a structural unit with a spark plug and in this combination leads to practically usable capacitor discharge ignitions.
Der erfindungsgemäße Zündtransformator ist gekennzeichnet durch einen zweiteiligen ineinandergesteckten Spulenkörper, wobei ein Spulenkörper mit einem radialen unteren Stirnflansch auf der Zündkerze aufsitzt und einen darauf aufgewickelten Eisenkern und die Primärwicklung trägt, und einen zweiten darüberliegenden topfförmigen Spulenkörper, welcher sowohl am Stirnflansch als auch am freien Ende des primären Spulenkörpers bündig anliegend die Primärwicklung umschließt und mit einem eingezogenen zylindrischen Ansatz des Spulenkörperbodens in das Innere des primären Spulenkörpers eingepaßt ist.The ignition transformer according to the invention is characterized by a two-part nested bobbin, one bobbin with a radial lower end flange rests on the spark plug and one wound on it Iron core and the primary winding carries, and a second overlying cup-shaped Bobbin, which both on the front flange and on the free end of the primary Coil body flush with the primary winding and with a retracted cylindrical approach of the bobbin base into the interior of the primary bobbin is fitted.
Die erfindungsgemäße Ausbildung hat gegenüber vorbekannten Konstruktionen den wesentlichen Vorteil, daß trotz eines sehr gedrungenen Aufbaues eine sehr hohe Durchschlagsfestigkeit sichergestellt wird, da Wicklungspunkte hohen Potentials mit Wicklungspunkten niederen Potentials nur über sehr lange Kriechwege miteinander in Verbindung kommen können. Ein weiterer entscheidender Vorteil liegt auch darin, daß der Hochspannungs-Impulstransformator eine besonders enge Windungskopplung aufweist und sich auch sehr einfach auf den Isolierkörper der Zündkerze aufschieben läßt.The inventive training has compared to previously known constructions the essential advantage that despite a very compact structure a very high Dielectric strength is ensured because winding points have high potential with winding points of low potential only with one another over very long creepage distances can come into contact. Another decisive advantage is also that the high-voltage pulse transformer has a particularly close winding coupling and can also be pushed very easily onto the insulating body of the spark plug.
Die einzelnen Lagen der mehrlagig ausgebildeten Hochspannungswicklung haben vorzugsweise eine geringere axiale Ausdehnung als die Primärwicklung und sind zum hochspannungsseitigen Ende hin treppenartig versetzt. Jede Wicklungslage der Sekundärwicklung erstreckt sich dabei nur über einen Teil der axialen Wicklungslänge, wobei der nicht bewickelte Teil mit einer Papierlage in Drahtstärke ausgefüllt ist. Um Durchschläge von Lage zu Lage zu unterbinden, wechseln in der Sekundärwicklung jeweils in gleicher axialer Richtung fortschreitend gewickelte Lagen mit mehreren in entgegengesetzter axialer Richtung fortschreitend gewickelten Lagen ab.The individual layers of the multi-layer high-voltage winding preferably have a smaller axial extent than the primary winding and are Staggered like a staircase towards the high-voltage end. Each winding layer of the The secondary winding only extends over part of the axial winding length, the part that is not wound is filled with a wire-size paper layer. In order to prevent breakdowns from layer to layer, change in the secondary winding each progressively wound in the same axial direction with several layers in the opposite axial direction progressively wound layers.
Die Primärwicklung des Hochspannungs-Impulstransformators besteht vorzugsweise aus blankem Bandkupfer, welches zur Windungsisolation zusammen mit einem Isolierstoff-Folienband auf den Spulenkörper gewickelt ist. Der Widerstand der Primärwicklung sollte kleiner als der aperiodische Grenzwiderstand sein.The primary winding of the high-voltage pulse transformer consists preferably made of bare copper strip, which is used for winding insulation together with an insulating film tape is wound on the bobbin. The resistance of the primary winding should be smaller than the aperiodic limit resistance.
Der magnetische Kreis des erfindungsgemäßen Hochspannungs-Impulstransformators enthält lagenisolierte Wickel aus Eisenblech hoher Permeabilität, wobei ein innerer Wickelkern innerhalb des Wickelraumes der Primärwicklung unter deren Windungen und ein weiterer äußerer Wickelmantel außerhalb der Hochspannungswicklung vorgesehen sein kann. Ein weiteres Meril-mal der Erfindung ist darauf gerichtet, daß die Sekundärwicklung von einem Hochspannungs-Zylinderkondensator umgeben ist, dessen innerer Beleg mit dem hochspannungsseitigen Wicklungsende der Sekundärwicklung verbunden ist, und dessen äußerer Beleg vorzugsweise an Masse liegt. Wird der erfindungsgemäße Hochspannungs-Impulstransformator unmittelbar auf eine Zündkerze aufgesetzt, kann der Abstand zwischen dem Zündkerzenanschluß und dem Ende der Hochspannungswicklung des Transformators eine Vorfunkenstrecke bilden.The magnetic circuit of the high-voltage pulse transformer according to the invention contains layer-insulated coils made of sheet iron of high permeability, with an inner Winding core within the winding space of the primary winding under its turns and another outer winding jacket is provided outside the high-voltage winding can be. Another Meril-Mal of the invention is directed to that the secondary winding is surrounded by a high-voltage cylinder capacitor, its inner document with the high-voltage end of the secondary winding is connected, and the outer evidence is preferably grounded. If the invention High-voltage pulse transformer placed directly on a spark plug, can the distance between the spark plug terminal and the end of the high voltage winding of the transformer form a pre-spark gap.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind. In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 ein Prinzipschaltbild einer Kondensator-Entladungszündanlage für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine, F i g. 2 in vergrößertem Maßstab einen vertikalen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Hochspannungs-Zündtransformator in Verbindung mit einer Zündkerze, F i g. 3 einen stark vergrößerten Querschnitt durch einen Teil einer Lage der Primärwicklung des Transformators der F i g. 2 und F i g. 4 ein stark vergrößertes Wicklungsschema für die Sekundärwicklung des Transformators der F i g. 2 in Form eines radialen Schnittes.Further details and features of the invention emerge from the following detailed description in conjunction with the drawings, in which preferred embodiments of the invention are illustrated by way of example. In the drawings, F i g. 1 is a basic circuit diagram of a capacitor discharge ignition system for a four-cylinder internal combustion engine, FIG. 2 on an enlarged scale vertical longitudinal section through a high-voltage ignition transformer designed according to the invention in connection with a spark plug, FIG. 3 shows a greatly enlarged cross-section through part of a layer of the primary winding of the transformer of FIG. 2 and F i g. 4 shows a greatly enlarged winding scheme for the secondary winding of the transformer the F i g. 2 in the form of a radial section.
Die in der F i g. 1 schematisch dargestellte Zündanordnung besteht aus einer als Rechteck dargestellten Gleichspannungsquelle 1, die etwa 450 V liefert, einer mit gestrichelten Linien umrahmten Kontaktanordnung 2, welche die Primärenergie auf vier Hochspannungs-Impulstransformatoren 3 verteilt, von denen jeder einem Zylinder einer Brennkraftmaschine zugeordnet ist.The in the F i g. 1 there is an ignition arrangement shown schematically from a DC voltage source 1, shown as a rectangle, which supplies about 450 V, a contact arrangement 2 framed with dashed lines, which the primary energy distributed over four high-voltage pulse transformers 3, each of which is a cylinder is assigned to an internal combustion engine.
Die Kontaktanordnung 2 enthält einen Speicherkondensator Cl, der beispielsweise 6 J groß sein und ein volles Arbeitsspiel der Zündanlage, d. h. vier Zündimpulse, versorgen kann, ohne dabei mit seiner Spannung wesentlich abzusinken. Mit diesem Speicherkondensator Cl sind zwei weitere, untereinander in Reihe geschaltete Impulskondensatoren C2 und C3 parallel geschaltet. Diese Kondensatoren können eine Größe von etwa 0,5 J haben. Der Verbindungspunkt der beiden Kondensatoren C2 und Cs liegt genau wie das Gehäuse der Kontaktanordnung 2 an Masse. Die beiden anderen Klemmen der Kondensatoren C, und C3 stehen mit den Zündverteilerkontakten K1, K2, K3 und K4 in Verbindung.The contact arrangement 2 contains a storage capacitor Cl, for example 6 J and a full cycle of the ignition system, i.e. H. four ignition pulses, can supply without significantly decreasing its voltage. With this Storage capacitor C1 are two further pulse capacitors connected in series with one another C2 and C3 connected in parallel. These capacitors can be around 0.5 in size J have. The connection point of the two capacitors C2 and Cs is exactly like the housing of the contact arrangement 2 to ground. The other two terminals of the capacitors C, and C3 are connected to the distributor contacts K1, K2, K3 and K4.
Die Hochspannungs-Impulstransformatoren 3 sind mit einem an Masse liegenden Gehäuse abgeschirmt. Sie enthalten eine Primärwicklung 4 und eine Sekundärwicklung 5. Eine Klemme der Wicklungen 4 und 5 liegt jeweils an Masse. Das hochspannungsseitige Ende der Sekundärwicklung 5 ist über einen Speicherkondensator 6 mit Masse verbunden und steht ferner mit einer einseitig an Masse liegenden Zündkerze 7 in Verbindung.The high-voltage pulse transformers 3 are connected to a ground shielded lying housing. They contain a primary winding 4 and a secondary winding 5. One terminal of the windings 4 and 5 is each grounded. The high voltage side The end of the secondary winding 5 is connected to ground via a storage capacitor 6 and is also connected to a spark plug 7 which is grounded on one side.
Die Arbeitsweise der Zündanordnung der F i g. 1 ergibt sich für den Fachmann ohne weiteres aus der Schaltung. Die Kontakte K1 bis K4 werden durch den Zündverteiler im Wechsel geschlossen. Bei jedem Kontaktschluß entlädt sich einer der Impulskondensatoren C., bzw. C..: Da bei solchem Kontaktschluß neben dem Entladungsstrom des einen Kondensators auch der Ladestrom des zweiten Kondensators zum gleichen Zeitpunkt durch die Primärwicklung des jeweiligen Impulstransformators 3 fließt, verdoppelt sich der Eingangsimpuls. Diese Schaltung gehört an sich zum Stand der Technik und wurde bereits im Jahre 1938 von H o o v e n vorgeschlagen.The operation of the ignition assembly of FIGS. 1 results for the Expert out of the circuit. The contacts K1 to K4 are through the Ignition distributor closed alternately. One discharges with every contact closure of the pulse capacitors C., or C ..: Since with such a contact closure in addition to the discharge current of one capacitor also the charging current of the second capacitor to the same Time flows through the primary winding of the respective pulse transformer 3, the input pulse doubles. This circuit belongs to the state of the Technology and was proposed by H o o v e n as early as 1938.
Die konstruktive Ausbildung des Impulstransformators ist am besten aus der F i g. 2 zu erkennen. Der Impulstransformator besteht aus einem primären Spulenkörper 8, einem sekundären Spulenkörper 9, einer Primärwicklung 10, einer Sekundärwicklung 11, einem Hochspannungskondensator 12, einem inneren Eisenkern 13, einem äußeren Eisenmantel 14 und einem Transformatorgehäuse 15.The design of the pulse transformer is best shown in FIG. 2 to recognize. The pulse transformer consists of a primary bobbin 8, a secondary bobbin 9, a primary winding 10, a secondary winding 11, a high-voltage capacitor 12, an inner iron core 13, an outer iron jacket 14 and a transformer housing 15.
Die beiden Spulenkörper 8 und 9 bestehen vorzugsweise aus Thermoplasten, und zwar für geringe thermische Beanspruchung aus Polyäthylen, Polyamid oder Polyester, für hohe Beanspruchung gegebenenfalls aus Halogenpolymerisaten. Die Herstellung kann durch Spritzen erfolgen. Der primäre Spulenkörper 8 besteht aus einem rohrförmigen Abschnitt und einem radial nach außen weisenden Flansch 16, während der sekundäre Spulenkörper 9 eine topfförmige Gestalt hat und sowohl am Stirnflansch 16 als auch am freien Ende des primären Spulenkörpers 8 bündig zur Anlage kommt, so daß für die Primärwicklung 10 ein in sich geschlossener Wickelraum entsteht. Der Boden des sekundären Spulenkörpers 9 ist mit einem eingezogenen zylindrischen Ansatz 17 versehen, der in das Innere des primären Spulenkörpers 8 eingepaßt ist.The two bobbins 8 and 9 are preferably made of thermoplastics, namely for low thermal stress from polyethylene, polyamide or polyester, for high stress optionally from halogen polymers. It can be manufactured by injection molding. The primary bobbin 8 consists of a tubular section and a radially outwardly facing flange 16, while the secondary bobbin 9 has a cup-shaped shape and comes flush with both the end flange 16 and the free end of the primary bobbin 8, so that for the Primary winding 10 creates a self-contained winding space. The bottom of the secondary bobbin 9 is provided with a retracted cylindrical projection 17 which is fitted into the interior of the primary bobbin 8.
Den oberen Abschluß für die Spulenkörper bildet ein aus dem gleichen Isolierstoff bestehender Deckel 18, welcher bündig am Boden des sekundären Spulenkörpers 9 zur Anlage kommt und auch zur Zentrierung des Eisenmantels 14 dient. Der innere Eisenkern 13 befindet sich innerhalb des Wickelraumes der Primärwicklung. Eisenkern 13 und Eisenmantel 14 bestehen aus zwei- oder mehrlagig gewickelten und gut isolierten Eisenblechen von hoher Permeabilität.The upper end of the coil form is one of the same Insulating cover 18, which is flush with the bottom of the secondary bobbin 9 comes to rest and is also used to center the iron jacket 14. The inner one Iron core 13 is located within the winding space of the primary winding. Iron core 13 and iron jacket 14 consist of two or more layers wound and well insulated Iron sheets of high permeability.
Die niederspannungsseitigen Wicklungsenden von Primärwicklung 10 und Sekundärwicklung 11 sind im Bereich des Stirnflansches 16 miteinander verbunden und an den Massepol des Transformators angeschlossen. Der oberspannungsseitige Anschluß der Primärwicklung 10 ist im Bereich des Stirnflansches 16 außerhalb des Eisenmantels 14 aus dem Wickelraum der Primärwicklung herausgeführt und mit dem Anschluß 19 verbunden, der mittels einer Glasdurchführung 20 über den oberen Gehäusedeckel 21 des Transformators herausgeführt ist. Der Hochspannungspol 22 der Sekundärwicklung ruht in dem eingezogenen zylindrischen Ansatz 17 des sekundären Spulenkörpers 9. Bezüglich der F i g. 2 befindet sich das hochspannungsseitige Wicklungsende der Sekundärwicklung 11 oben. Der Hochspannungsanschluß steht einerseits mit dem Hochspannungspol 22 und andererseits mit dem inneren Beleg des Hochspannungs-Zylinderkondensators 12 in Verbindung. Der äußere Beleg des Kondensators 12 liegt an Masse.The winding ends of the primary winding 10 and secondary winding 11 on the low-voltage side are connected to one another in the area of the end flange 16 and are connected to the ground pole of the transformer. The high-voltage side connection of the primary winding 10 is led out of the winding space of the primary winding in the area of the end flange 16 outside the iron jacket 14 and connected to the connection 19, which is led out by means of a glass bushing 20 through the upper housing cover 21 of the transformer. The high-voltage pole 22 of the secondary winding rests in the retracted cylindrical extension 17 of the secondary coil former 9. With regard to FIG. 2, the high-voltage side winding end of the secondary winding 11 is at the top. The high-voltage connection is connected on the one hand to the high-voltage pole 22 and on the other hand to the inner cover of the high-voltage cylinder capacitor 12. The outer slip of the capacitor 12 is grounded.
Das Metallgehäuse 15 ist allseitig luftdicht geschlossen. Die seitliche Begrenzung des Gehäuses bildet ein zylindrischer Mantel, die obere Begrenzung der Deckel 21 mit der Glasdurchführung 20 und die untere Begrenzung der Stirnflansch 16 bzw. der Ansatz 17 mit dem Hochspannungspol 22. Der Hochspannungspol 22 des Transformators ist so angeordnet, daß der Abstand zwischen diesem und der Anschlußelektrode 23 der Zündkerze 24 etwa 0,5 bis 1,0 mm beträgt, um auch bei sehr schlechtem Isolationszustand die für die sichere Zündung erforderliche Vorfunkenstrecke zu bilden.The metal housing 15 is closed airtight on all sides. The side The boundary of the housing is formed by a cylindrical jacket, the upper boundary of the Lid 21 with the glass feed-through 20 and the lower limit of the end flange 16 or the approach 17 with the high voltage pole 22. The high voltage pole 22 of the transformer is arranged so that the distance between this and the Terminal electrode 23 of the spark plug 24 is about 0.5 to 1.0 mm, even with very poor insulation condition, the pre-spark gap required for reliable ignition to build.
Zur Halterung des Transformators dient ein aus Blech gedrückter Adapter 25. Dieser Adapter 25, dessen untere als Dichtung ausgebildete Öffnung 26 durch das Kerzengewinde 27 mit einwandfreiem Kontakt auf den Zylinderkopf 28 gepreßt wird, gewährleistet einmal eine einwandfreie Halterung des Transformators, zum anderen aber auch eine völlige und genügend niederohmige metallische Abschirmung des steile und leistungsstarke Impulse führenden Hochspannungskondensatorkreises. Eine solche Abschirmung ist erforderlich, um die Zündanordnung auch im Dezimeterwellenbereich völlig funkstörfrei zu machen. Darüber hinaus macht die vorbeschriebene Befestigungsart die Zündanordnung auch - und zwar ohne besondere Maßnahmen - schwallwasserfest.An adapter pressed from sheet metal is used to hold the transformer 25. This adapter 25, the lower opening 26 of which is designed as a seal the plug thread 27 is pressed onto the cylinder head 28 with perfect contact, On the one hand, it ensures that the transformer is properly supported, on the other hand but also a complete and sufficiently low-resistance metallic shielding of the steep and powerful impulses leading high voltage capacitor circuit. Such Shielding is necessary to ensure that the ignition arrangement is also in the decimeter wave range completely free of radio interference. In addition, makes the above-described type of attachment the ignition arrangement also - without any special measures - splash-proof.
Im Kopf des Hochspannungstransformators befindet sich zur Kompensation der wärmebedingten Volumenänderung des Füllmittels ein barometerdosenähnlicher Hohlkörper 31.There is compensation in the head of the high-voltage transformer the heat-induced change in volume of the filler is a hollow body similar to a barometer box 31.
Für die Auslegung der Primärwicklung 10 gilt einmal, daß ihr ohmscher Widerstand klein gegenüber dem induktiven Widerstand bzw. bei genügend enger Windungskupplung und guter Anpassung der Last auf der Sekundärseite, gegenüber dem aperiodischen Grenzwiderstand sein soll. Ferner soll der induktive Widerstand der Primärwicklung groß sein gegenüber dem induktiven Widerstand der Verbindungskabel zwischen Kontaktanordnung und Impulstransformator. In Berücksichtigung dieser Forderungen und im Hinblick auf die aus Isolationsgründen vertretbare Windungssgannung wurde eine zweilagige Wicklung mit einem Innendurchmesser von 20 mm und einer Länge von 60 mm gewählt. Im Inneren der Primärwicklung befindet sich als Eisenkern ein Wickel aus drei bis vier Lagen eines 0,1 mm starken Eisenbleches hoher Permeabilität mit ausreichender Lagenisolation. Die darüber angebrachte Wicklung besteht aus einem 5 mm breiten Band einer 0,1 mm starken Kupferfolie. Dieses Kupferfolienband kann blank verarbeitet werden, wenn man als Windungsisolation einen miteingewickelten 10 mm breiten Streifen einer 30 it starken Kunststoffolie 29 verwendet.For the design of the primary winding 10 applies once that its ohmic Resistance small compared to the inductive resistance or with a sufficiently close winding coupling and good adaptation of the load on the secondary side, compared to the aperiodic Limit resistance should be. Furthermore, the inductive resistance of the primary winding should be be large compared to the inductive resistance of the connecting cables between the contact arrangement and pulse transformer. In consideration of these requirements and in view of The winding strain, which is justifiable for reasons of insulation, was replaced by a two-layer Winding with an inner diameter of 20 mm and a length of 60 mm was chosen. Inside the primary winding there is a winding of three to as the iron core four layers of 0.1 mm thick iron sheet of high permeability with sufficient Layer insulation. The winding attached above consists of a 5 mm wide Tape a 0.1 mm thick copper foil. This copper foil tape can be processed bare if a coiled 10 mm wide strip is used as winding insulation a 30 it strong plastic film 29 is used.
Diese Wickelanordnung ist schematisch in der F i g. 3 dargestellt. Die Lagenisolation besteht aus drei Lagen der gleichen Kunststoffolie. Bei zweilagigerAnordnungmit insgesamt zehn Windungen beginnt und endet die Wicklung am Stirnflansch 16 des primären Spulenkörpers. Da wegen des hohen Momentanwertes (450 V - 100 A = 45 kW) die elektrodynamischen Kräfte der Primärwicklung 10 beträchtlich sind, ist es zweckmäßig, die Isolierfolie sowohl des Eisenkernes als auch der Wicklung vor dem Wickeln mit einem lösemittelfreien aushärtenden Kunststofflack zu imprägnieren und dadurch die Wicklung festzulegen. Dieser Aufbau der Primärwicklung gewährleistet bei ausreichender Berücksichtigung aller sonstigen Forderungen ein Minimum der Ausdehnung der Primärwicklung in radialer Richtung.This winding arrangement is shown schematically in FIG. 3 shown. The layer insulation consists of three layers of the same plastic film. With a two-layer arrangement with A total of ten turns begins and ends the winding on the end flange 16 of the primary Bobbin. Because of the high instantaneous value (450 V - 100 A = 45 kW) the electrodynamic Forces of the primary winding 10 are considerable, it is expedient to use the insulating film both the iron core and the winding before winding with a solvent-free to impregnate hardening plastic lacquer and thereby fix the winding. This structure of the primary winding ensures with sufficient consideration all other requirements a minimum of the expansion of the primary winding in the radial direction Direction.
Die Ausbildung der Sekundärwicklung ist aus der F i g. 4 zu ersehen. Die Sekundärwicklung 11 ist zwecks enger Kopplung kürzer ausgebildet als die Primärwicklung 10. Bei der Konstruktion der Se-. kundärwicklung wird davon ausgegangen, daß bei eincr Windungsspannung von etwa 20 V die Isolation , eines normalen Lackdrahtes von Windung zu Windung ausreicht, aber für die Lagenisolation ohne besondere Hilfsmittel nicht ausreichend ist.The formation of the secondary winding is shown in FIG. 4 to be seen. The secondary winding 11 is shorter than the primary winding 10 for the purpose of close coupling. In the construction of the Se-. secondary winding, it is assumed that with a winding voltage of around 20 V the insulation of a normal enamelled wire from winding to winding is sufficient, but is not sufficient for layer insulation without special aids.
Das Wickeln der Sekundärwicklung 11 beginnt ebenfalls am Stirnflansch 16 des primären Spulen- -körpers. Für die Wicklung wird ein Draht von 0,07 mm Durchmesser mit einer Lackauftragsstärke von etwa 0;01 mm verwendet. Die hier als Beispiel gewählten 2000 Windungen verteilen sich auf insgesamt zehn Lagen. Die erste und zweite Lage, die fünfte und sechste Lage und die neunte und zehnte Lage sind von links nach rechts (bezüglich F i g. 4) fortschreitend gewickelt und haben eine Länge von je 4,25 cm. Die dritte und vierte Lage sowie die siebte und achte Lage sind in entgegengesetzter Richtung gewickelt und haben eine Länge von jeweils 3,45 cm. Die maximal mögliche Spannung zwischen zwei benachbarten Lagenenden beträgt ausgehend von 20 V Windungsspannung etwa 15 kV. Als Lagenisolation dienen jeweils zwei Folien aus Kunststoff von hoher Durchschlagsfestigkeit. Geeignet ist beispielsweise eine Polyäthylenfolie von 30 #t Stärke, die eine Durchschlagsfestigkeit von 150 kV/mm hat. In jeder einzelnen Lage ist der nicht von den Windungen eingenommene Teil mit einer Lage Papier 30 von Drahtstärke ausgefüllt. Die einzelnen Papierlagen werden so präpariert, daß sie das Eindringen des Tränkmittels bei der Fertigstellung des Transformators nicht behindern.The winding of the secondary winding 11 also begins at the end flange 16 of the primary bobbin. A wire 0.07 mm in diameter is used for the winding used with a paint application thickness of about 0.01 mm. The ones chosen here as an example 2000 turns are distributed over a total of ten layers. The first and second layer, the fifth and sixth layers and the ninth and tenth layers are from left to right (with reference to FIG. 4) progressively wound and each have a length of 4.25 cm. The third and fourth positions and the seventh and eighth positions are in opposite directions Direction wrapped and have a length of 3.45 cm each. The maximum possible The voltage between two adjacent layer ends is based on 20 V winding voltage about 15 kV. Two high-quality plastic foils each serve as layer insulation Dielectric strength. For example, a polyethylene film of 30 is suitable #t Strength that has a dielectric strength of 150 kV / mm. In every single one Layer is the part not occupied by the windings with a layer of paper 30 filled with wire gauge. The individual layers of paper are prepared so that they do not prevent the impregnating agent from penetrating during the completion of the transformer hinder.
Durch die in F i g. 4 dargestellte Wicklungsanordnung läßt sich nicht nur etwa 30'°/o. des Isolationsvolumens bei gleicher Spannungsfestigkeit einsparen, sondern auch die Eigenkapazität der Wicklung beträchtlich vermindern im Vergleich zu einer üblichen mehrlagigen Zylinderspule. Fertigungstechnisch hat dieser Aufbau auch schon den Vorteil, daß sich auf Wickelautomaten mehrere Spulen zugleich auf einen Dorn wickeln lassen.Through the in F i g. 4 shown winding arrangement can not only about 30%. save on the insulation volume with the same dielectric strength, but also reduce the self-capacitance of the winding considerably in comparison to a common multi-layer solenoid. In terms of production technology, this structure has also has the advantage that several bobbins can be used at the same time on automatic winding machines wrap a thorn.
Der oberspannungsseitige Beleg 12a des Hochspannungskondensators 12, bestehend aus einer Kupferfolie, wird gegen die oberste Lage der Sekundärwicklung 11 mit derselben Anzahl von Folienlagen isoliert, wie die Lagen gegeneinander, während die Zahl der Folienlagen zwischen den beiden Kondensatorbelegen durch die Fläche dieser Belege und die benötigte Kapazität (etwa 40% des Energieinhaltes eines niederspannungsseitigen Arbeitskondensators) bestimmt wird. Der äußere Kondensatorbeleg 12b ist vorzugsweise mit Masse verbunden. Den Abschluß nach außen bildet, wie auch in F i g. 2 zu erkennen, ein Eisenmantel 14, der genauso wie der Eisenkern 13 von drei bis vier Lagen eines folienisolierten Eisenbleches gebildet wird.The high-voltage-side document 12a of the high-voltage capacitor 12, consisting of a copper foil, is placed against the top layer of the secondary winding 11 insulated with the same number of film layers as the layers against each other while the number of layers of film between the two capacitor covers through the area these documents and the required capacity (about 40% of the energy content of a low-voltage side Working capacitor) is determined. The outer capacitor pad 12b is preferred connected to ground. Forms the conclusion to the outside, as in FIG. 2 to recognize an iron jacket 14, which, like the iron core 13, has three to four layers of one foil-insulated iron sheet is formed.
Die vorerwähnten Daten lassen erkennen, daß bei dem erfindungsgemäßen Hochspannungs-Impulstransformator die Isolierstoffe weit mehr, als es sonst in der Elektrotechnik üblich ist, beansprucht werden. Um ein zufriedenstellendes Arbeiten des Gerätes sicherzustellen, muß daher der Impulstransformator sehr sorgfältig hergestellt werden. Vor allem muß vor dem Imprägnieren aufs sorgfältigste alle Feuchtigkeit entfernt werden. Die Wicklungen sind genügend lange einem ausreichend hohen Vakuum auszusetzen, wobei es zweckmäßig ist, von innen heraus eine Stromerwärmung vorzunehmen. Auch ist es selbstverständlich, daß Luftnester zwischen einzelnen Folienlagen vermieden werden müssen, da diese bei der hohen elektrischen Feldstärke durch Ionisation die organischen Isolierstoffe rasch zerstören. Zum Unterbinden der Luftnester können die stramm aufeinandergewickelten Folienlagen vor dem Aufbringen mit dem Tränkmittel, beispielsweise Vaseline, benetzt werden.The aforementioned data indicate that in the inventive High-voltage pulse transformers use insulating materials far more than is usually found in the Electrical engineering is common to be claimed. To do a satisfactory job To ensure the device, the pulse transformer must therefore be manufactured very carefully will. Above all, carefully remove all moisture before impregnating removed. The windings are sufficiently long in a sufficiently high vacuum suspend, whereby it is useful to make a current heating from the inside. It is too it goes without saying that there are pockets of air between individual Foil layers must be avoided, as this is the case with the high electrical field strength rapidly destroy the organic insulating materials through ionization. To prevent the air pockets can be tightly wound on each other film layers before application be wetted with the impregnating agent, for example Vaseline.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und insbesondere sind die angegebenen räumlichen Abmessungen und auch die elektrischen Daten lediglich als Beispiel zu werten. Der Rahmen der vorliegenden Erfindung ist durch die nachfolgenden Patentansprüche gegeben.The invention is not limited to the exemplary embodiments described above limited and in particular the specified spatial dimensions and also to evaluate the electrical data only as an example. The framework of the present The invention is given by the following claims.
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