DE1263170B

DE1263170B - Pulse transformer for data processing systems

Info

Publication number: DE1263170B
Application number: DEW38320A
Authority: DE
Inventors: Edward R Higgins; Artie D Ashby Jun
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1964-01-13
Filing date: 1965-01-09
Publication date: 1968-03-14

Description

Impulstransformator für Anlagen der Datenverarbeitung Die Erfindung bezieht sich auf einen Impulstransformator für Anlagen der Datenverarbeitung mit vielen auf einem Magnetkern aufgebrachten Eingangs- und Ausgangswicklungen, die alle gleiche elektrische Eigenschaften haben. Transformatoren dieser Art werden beispielsweise in Rechenmaschinen benötigt, bei denen außer den gleichen elektrischen und mechanischen Eigenschaften noch weitgehend gleiche kapazitive Verhältnisse von Wicklung zu Wicklung erwünscht sind. Außerdem müssen bei derartigen Transformatoren die Streufeldverluste gering sein; wichtig ist auch noch, daß sich die elektrisch symmetrischen Wicklungen mit einem guten Füllfaktor herstellen lassen. Um die Geräuschbildung bei Transformatoren mit vielen Wicklungen zu vermindern, ist es bekannt, die vielen benötigten Eingangs- sowie Ausgangswicklungen aus kabelartig verdrillten Teilleitern herzustellen und das Leiterbündel auf einen Magnetkern aufzuwickeln. Dadurch wird der Transformator hinsichtlich der Geräuschbildung verbessert,, in elektrischer und mechanischer Hinsicht konnten jedoch Transformatoren dieser Art nicht befriedigen, weil die Streufeldverluste, bedingt durch die verschiedene Lage der verdrillten Einzelleiter zum Magnetkern, anstiegen. Ein wesentlicher Nachteil in elektrischer Hinsicht war noch, daß auch die kapazitiven Verhältnisse große Unterschiede zeigten, die weit von der Durchschnittskapazität von Wicklung zu Wicklung abwichen; vor allem stiegen auch die Kapazitäten von Teilleiter zu Teilleiter an. Mechanisch befriedigten die bekannten verdrillten Leiterbündel deshalb nicht, weil die Teilleiter runden Querschnitt hatten und dadurch das Leiterbündel verhältnismäßig unflexibel und damit schlecht verwickelbar wurde. Die Wicklungen aus derart verdrillten Leiterbündeln waren daher nur mit einem schlechten Füllfaktor herstellbar. Dadurch erhöhten sich die Größe des Transformtors und die Herstellungskosten.Pulse transformer for data processing systems The invention refers to a pulse transformer for data processing systems with many input and output windings applied to a magnetic core, the all have the same electrical properties. Transformers of this type are used for example, in calculating machines, where except for the same electrical and mechanical properties still largely the same capacitive ratios of Winding to winding are desired. In addition, such transformers the stray field losses are low; It is also important that the electrical Have symmetrical windings made with a good fill factor. About the noise in transformers with many windings, it is known to reduce the many required input and output windings made of cable-like twisted sub-conductors manufacture and wind up the conductor bundle on a magnetic core. This will the transformer improved in terms of noise, in electrical and from a mechanical point of view, however, transformers of this type could not be satisfactory, because the stray field losses, due to the different position of the twisted Single conductor to the magnetic core, rising. A major disadvantage in electrical It was also important to note that the capacitive conditions also showed great differences, which deviated far from the average capacitance from winding to winding; above all The capacities also increased from sub-conductor to sub-conductor. Mechanically satisfied the well-known twisted bundle of conductors is not because the sub-conductors are round Had cross-section and thus the bundle of conductors was relatively inflexible and thus became badly tangible. The windings from such twisted bundles of conductors could therefore only be produced with a poor fill factor. This increased the size of the transformer and the manufacturing cost.

Zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile werden gemäß der Erfindung bei einem derartigen Transformator die Eingangswicklungen und gegebenenfalls auch die Ausgangswicklungen zusammen zu einem einzigen, aus einer Vielzahl miteinander verwobener oder verflochtener, in einer Ebene liegenden und je für sich isolierter Teilleiter bestehenden Flachleiter, der mit seiner Flachseite dem Magnetkern zugewandt ist, derart gewickelt, daß jeder Teilleiter eine Wicklung von gleicher mechanischer Form sowie gleichen elektrischen Eigenschaften bildet.To avoid the aforementioned disadvantages, according to the invention in the case of such a transformer, the input windings and possibly also the output windings together into a single one, from a multitude of them together more interwoven or interwoven, lying in one plane and each more isolated for itself Partial conductor of the existing flat conductor with its flat side facing the magnetic core is, wound in such a way that each sub-conductor has a winding of the same mechanical Form as well as the same electrical properties.

Vielwicklungstransformatoren, die gemäß der Erfindung hergestellt sind, genügen allen gestellten Forderungen, vor allem der Vergleichmäßigung der kapazitiven Verhältnisse und der Unterdrückung der Geräuschbildung. Wegen der Flachheit und großen Flexibilität des verflochtenen Leiterbündels sind die Wicklungen leicht und vor allem mit gutem Füllfaktor herstellbar, so daß die Größe und auch die Kosten des Gesamttransformators klein bleiben.Multi-winding transformers made according to the invention are, meet all the demands made, especially the equalization of the capacitive conditions and the suppression of noise. Because of the flatness and great flexibility of the intertwined conductor bundle, the windings are light and, above all, can be produced with a good fill factor, so that the size and also the costs of the entire transformer remain small.

Ausführungsbeispiele, bei denen die Lehre der Erfindung verwirklicht ist, sind in der Zeichnung dargestellt. Die F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Transformator mit vielen Eingangs- und einer Ausgangswicklung. Die F i g. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Transformatoranordnung, wie sie in Rechenmaschinen benutzt wird und bei der eine Anzahl nach der Erfindung aufgebauter Transformatoren zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind. Die F i g. 3 zeigt ein Stück eines geflochtenen Leiterbündels, wie es zur Herstellung der Transformatorwicklung nach der Erfindung benutzt wird.Embodiments in which the teaching of the invention is implemented are shown in the drawing. The F i g. 1 shows a schematic representation a transformer with many input and one output windings. The F i g. 2 shows a schematic representation of a transformer arrangement as used in calculating machines is used and in which a number of transformers constructed according to the invention are combined into one structural unit. The F i g. 3 shows a piece of a braided Conductor bundle as it is used to manufacture the transformer winding according to the invention is used.

In F i g. 1 ist mit 34 der Magnetkern eines Transformators angedeutet. Mit 32 ist eine auf diesem aufgebrachte Ausgangswicklung, deren Wicklungsanschlüsse mit 21 und 21' bezeichnet sind, beziffert. 30 sind auf dem Magnetkern aufgewickelte Eingangswicklungen, deren Zahl im gewählten Ausführungsbeispiel zwanzig beträgt und deren Wicklungsanschlüsse mit 1 bis 20 bzw. 1' bis 20' bezeichnet sind. Mehrere Transformatoren der in F i g. 1 dargestellten Art können zu einer Transformatoranordnung gemäß F i g. 2 zusammengesetzt werden. Derartige Anordnungen eignen sich dazu, hohe bipolare Stromstöße zu liefern unter Benutzung von einzelnen unipolaren niederen stromführenden Treiberwicklungen. Durch Auswahl einer Kombination von Treiberwicklungen und einzelner Transformatoren bekommt ein einzelner Transformator Ausgang, während alle übrigen Transformatoren Nullausgang haben. Der Leistungsausgang des ausgewählten Transformators ist dabei die Summe der Eingangskräfte der ausgewählten Treiberwicklungen. An Hand des in F i g. 2 dargestellten Beispiels wird dies dadurch kenntlich gemacht, daß sechzehn einzelne Transformatoren T 1 bis T16 zu einem System zusammengefaßt sind. Der Strom der Eingangswicklungen D 1 bis D 2® durchfließt (durch Pfeile angedeutet) die Transformatoren T 1 bis T16. Die Polarität der einzelnen Wicklungen der Transformatoren ist durch neben den Wicklungen entweder oben oder unten angebrachte Punkte angedeutet. Das Ausgangssignal erscheint an der zugeordneten Ausgangsklemme 0S-1 bis 0S-16, je nachdem welcher Transformator ausgewählt wurde.In Fig. 1, the magnetic core of a transformer is indicated by 34. 32 is an output winding applied to this, the winding connections of which are denoted by 21 and 21 ', numbered. 30 are input windings wound on the magnetic core, the number of which is twenty in the selected exemplary embodiment and the winding connections of which are denoted by 1 to 20 or 1 'to 20'. Several transformers of the type shown in FIG. 1 can be added to a transformer arrangement according to FIG. 2 can be put together. Such arrangements are suitable for delivering high bipolar current surges using individual unipolar low current carrying driver windings. By selecting a combination of driver windings and individual transformers, a single transformer gets output while all other transformers have zero output. The power output of the selected transformer is the sum of the input forces of the selected driver windings. On the basis of the in FIG. In the example shown in FIG. 2, this is indicated by the fact that sixteen individual transformers T 1 to T16 are combined to form a system. The current of the input windings D 1 to D 2® flows through the transformers T 1 to T16 (indicated by arrows). The polarity of the individual windings of the transformers is indicated by points next to the windings either above or below. The output signal appears at the assigned output terminal 0S-1 to 0S-16, depending on which transformer has been selected.

Wenn man zur Herstellung der Eingangswicklungen der erwähnten Transformatoren ineinander verflochtene oder miteinander verwebte isolierte Drähte in Form eines flachen Kabelbandes gemäß F i g. 3 verwendet, bei denen selbst, sofern dies gewünscht wird, auch die Ausgangswicklung mit eingeflochten sein kann, dann werden dabei alle gestellten Forderungen hinsichtlich Unterdrückung der Geräuschbildung und Herabsetzung der Streufeldverluste erfüllt, da sämtliche Drähte des Kabelbandes nunmehr gleiche Lage zum Magnetkern einnehmen. Infolge der großen Flexibilität des flachen Kabelbandes, das mit seiner flachen Seite dem Magnetkern zugekehrt ist, läßt sich dieses eng um den Magnetkern wickeln. Dadurch ergibt sich ein guter Füllfaktor, und die Größe und Kosten des Transformators bleiben klein. Je nach dem vorliegenden Bedürfnis können eine größere Anzahl Leiter miteinander verflochten werden. Bei dem in F i g. 3 dargestellten Flechtband sind dies beispielsweise zehn Einzelleiter (Drähte) C 1 bis C 1®. Jeder der Teilleiter ist für sich elektrisch isoliert, z. B. mittels eines Email- oder Epoxyharzüberzuges. Infolge des Flechtvorganges sind die einander benachbarten Drähte jeweils nur schwach gebogen, und da das Flechtband aus vorwiegend gleichartigen Drähten besteht, ist dieses Band überraschend flexibel und kann unschwer mit kleinem Radius verwickelt werden. Dies erleichtert die Herstellung einer Wicklung ganz bedeutend. Da das geflochtene Kabelband mit seiner flachen Seite dem Kern zugewandt verwickelt wird, haben die einzelnen Drähte gleiche Abstände vom Kern und ergeben dadurch elektrisch symmetrische Wicklungen mit weitgehend gleichen elektrischen Eigenschaften, insbesondere gleichen kapazitiven Verhältnissen. Gleichzeitig werden dadurch die Streufeldverluste verringert und die Geräuschfreiheit erhöht. Vor allem ist wichtig, daß einerseits die Kapazitäten von Wicklung zu Wicklung weitgehend gleich werden und andererseits eine Herabsetzung der Kapazitäten von *icklung zu Wicklung auf ein Minimum erreicht wird.If one goes to manufacture the input windings of the transformers mentioned intertwined or interwoven insulated wires in the form of a flat cable tape according to FIG. 3 used by yourself, if so desired the output winding can also be braided in, then all of them will be demands made with regard to the suppression of noise generation and reduction the stray field losses fulfilled, since all wires of the cable tape are now the same Take up position to the magnetic core. Due to the great flexibility of the flat cable tape, which is facing the magnetic core with its flat side, this can be tight wrap around the magnetic core. This gives a good fill factor, and the size and the cost of the transformer remains small. Depending on the needs at hand a larger number of conductors can be braided together. In the case of the in F i G. 3 shown braided tape, these are, for example, ten individual conductors (wires) C 1 to C 1®. Each of the sub-conductors is electrically isolated by itself, e.g. B. by means of an enamel or epoxy resin coating. As a result of the braiding process, they are each other neighboring wires each only slightly bent, and since the braided tape is made predominantly consists of similar wires, this tape is surprisingly flexible and can be easily be entangled with a small radius. This makes it easier to produce a winding very significant. Because the braided cable tape has its flat side facing the core becomes entangled, the individual wires are equidistant from the core and result thus electrically symmetrical windings with largely identical electrical ones Properties, especially the same capacitive conditions. Be at the same time this reduces the stray field losses and increases the freedom from noise. Above all It is important that, on the one hand, the capacities from winding to winding are largely sufficient become the same and on the other hand a reduction in the capacities of development Winding is achieved to a minimum.

Um die mit der erfindungsgemäßen Maßnahme erreichbare Verbesserung hinsichtlich elektrischer Gleichheit und erreichbarer Minderung der Kapazitäten von Wicklung zu Wicklung aufzuzeigen, wurde ein Versuch mit zwei Transformatoren durchgeführt, wobei bei dem einen Transformator sämtliche Wicklungen aus einem Leiterbündel hergestellt waren, dessen acht isolierte Einzelleiter kabelartig verdrillt waren. Bei dem anderen Transformator bestand das Leiterbündel dagegen aus acht miteinander verflochtenen isolierten Drähten, die ähnlich verflochten waren, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist. Beide Transformatoren besaßen nur eine Ausgangswicklung. Bei den mit 1 kHz durchgeführten Versuchen wurde festgestellt, daß der Durchschnittskapazitätswert zwischen zwei beliebigen Eingangswicklungen und zwischen irgendeiner Eingangswicklung und der Ausgangswicklung bei dem Transformator mit verdrillten Leitern 28,72 l,@f betrug, während demgegenüber die Durchschnittskapazitäten zwischen zwei beliebigen Eingangswicklungen und zwischen einer Eingangs-und der Ausgangswicklung des Transformators mit geflochtenem Kabelband nur 20,97 ihf ausmacht. Diese wesentliche Herabsetzung der Kapazitäten zwischen den Wicklungen sichert ein schnelles Anwachsen des Matrizenstromes. Die Abweichung der Kapazitäten zwischen den Wicklungen vom Durchschnittswert beträgt bei den Transformatoren mit verdrillten Leitern 3,9 [.lf, während sie bei dem Transformator mit gemäß der Erfindung verflochtenen Leitern nur 0,99 #tjf beträgt. Dieser Wert ist ein Beweis für die weitgehende Symmetrie der Wicklungen, die sich günstig auf die Geräuschbildung auswirkt.To the improvement that can be achieved with the measure according to the invention with regard to electrical equality and achievable reduction in capacities To demonstrate from winding to winding was an experiment with two transformers carried out, with the one transformer all windings from a bundle of conductors were made, the eight isolated individual conductors were twisted like a cable. In the other transformer, however, the conductor bundle consisted of eight together braided insulated wires which were braided similarly to that in F i G. 3 is shown. Both transformers only had one output winding. Both Tests carried out at 1 kHz were found to be the average capacitance value between any two input windings and between any input winding and the output winding on the twisted-conductor transformer 28.72 l, @ f while the average capacities between any two Input windings and between an input and output winding of the transformer with a braided cable tie is only 20.97 ihf. This substantial degradation the capacitance between the windings ensures a rapid increase in the matrix current. The deviation of the capacitance between the windings from the average value is in the case of transformers with twisted conductors 3.9 [.lf, while in the case of the transformer with conductors interwoven according to the invention is only 0.99 #tjf. This value is proof of the extensive symmetry of the windings, which are favorable on the noise.

Claims

Patent claim: Pulse transformer for data processing systems with many input and output windings applied to a magnetic core, characterized in that the input windings and possibly also the output windings form a single one from a large number of interwoven or interwoven, lying in one plane and each for itself insulated sub-conductor existing flat conductor, which faces the magnetic core with its flat side, are wound in such a way that each sub-conductor forms a winding of the same mechanical shape and the same electrical properties. Considered publications: German Patent Nos. 934 960, 43 278, 68087.