DE19540525A1 - Transformator für Schaltnetzteilanwendungen, insbesondere zum Speisen von Halogenlampen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator gemäß dem ein­ leitenden Teil des Patentanspruchs 1.

Transformatoren dieser Art sind in manigfaltigen Ausführungsformen bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Transformatoren dieser Gattung so zu gestalten, daß sie eine nur geringe Höhe aufweisen, so daß sie z. B. in Bauplatten der Möbelindustrie vollständig ein­ baubar sind, und trotzdem bei auch in seitlicher Richtung kleinen Abmessungen die Übertragung einer hohen elektrischen Leistung aus dem Stromnetz auf Niedervolt-Verbraucher sowie die erforderliche sichere Trennung zwischen Primärseite und Sekundärseite ermögli­ chen.

Die vorgenannte Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben einen Flachtransformator von kompakten Aufbau, der trotz seiner kleinen Abmessungen eine hohe Leistungsübertragung unter Einhaltung ausreichender Sicher­ heitsabstände zwischen der Primärwicklung und den Sekundärwick­ lungen ermöglicht.

Besonders kleine Abmessungen insbesondere auch in seitlicher Rich­ tung sind erreichbar, wenn gemäß Anspruch 2 die Isoliermasse aus dem gleichen Material besteht wie der Spulenkörper und die Um­ spritzung des Spulenkörpers mit der Isoliermasse so vorgenommen ist, daß die letztere mit jeder Spulenkörperscheibe zumindest umfangsseitig durchgehend eine molekulare Verbindung eingeht. In diesem Falle brauchen die Spulenkörperscheiben die Primärwicklung und die Sekundärwicklungen umfangsseitig nur wenig zu überragen, weil auch unter Wärmebewegungen wegen des durch die Material­ gleichheit bedingten gleichen Temperaturverhaltens von Spulenkör­ per und Isoliermasse keine Kriech und Luftstrecke zwischen der Um­ fangsseite der Primärwicklung und den beiderseits neben den Spu­ lenkörperscheiben daran angrenzenden Sekundärwicklungen entstehen kann, so daß relativ geringe Abstände zwischen den Wicklungen zulässig sind. Außerdem können die Primärwicklung und die Sekun­ därwicklungen mit gleichem Durchmesser realisiert werde, wodurch eine optimale Kopplung erzielbar ist.

So hat beispielsweise ein praktisch ausgeführter Übertrager für eine Leistungsübertragung von 105 Watt nur eine Bauhöhe von etwa 12 mm und eine maximale seitliche Ausdehnung von 35 mm.

Die Unteransprüche 3 bis 11 haben weitere vorteilhafte Ausgestal­ tungen des Transformators gemäß Anspruch 1 zum Gegenstand.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Aus­ führungsbeispiel noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1a-1c eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trans­ formators vor dem Umspritzen mit der Isoliermasse, u. zw. in Fig. 1a teils im Querschnitt und teils in Seitenansicht entlang der Schnittlinie Ia-Ia in Fig. 1b, in Fig. 1b bezüglich Fig. 1a in Ansicht von unten und in Fig. 1c bezüglich Fig. 1a in An­ sicht von oben, und

Fig. 2a-2c den Transformator gemäß Fig. 1a-1c nach dem Um­ spritzen mit der Isoliermasse im fertigen Zustand, und zwar in Fig. 2a im Querschnitt entlang der Schnittlinie IIa-IIa in Fig. 2b, in Fig. 2b bezüg­ lich Fig. 2a in Ansicht von unten und in Fig. 2c bezüglich Fig. 2a in Ansicht von oben.

Der in der Zeichnung dargestellte Transformator weist einen Spu­ lenkörper 1, einen Kern 2, eine Primärwicklung 3, zwei Sekundär­ wicklungen 4a, 4b und eine äußere Umspritzung 5 auf.

Der Kern 2 hat E-E-Form mit einem im Querschnitt kreisförmigen Mittelschenkel 2a und im Querschnitt rechteckigen Seitenschenkeln 2b, die sich außen an dem Spulenkörper 1 und den Wicklungen 3, 4a und 4b vorbei erstrecken.

Der Spulenkörper 1 weist einen rohrförmigen Mittelteil 1a auf, von dem sich im gegenseitigen Abstand zwei zueinander parallele Schei­ ben 1b und 1c radial auswärts erstrecken. Die Scheiben 1b und 1c begrenzen zwischen sich einen die mehrlagig gewickelte Primärwick­ lung 3 aufnehmenden flachen Wickelraum und sind jeweils auf ihrer von der Primärwicklung 3 abgewendeten Breitseite mit einer Sekun­ därwicklung 4a bzw. 4b belegt, die aus dickem Draht spiralförmig selbsttragend einlagig gewickelt ist. Die Sekundärwicklungen 4a und 4b sind in radial er Richtung umfangsseitig außen in ihrer Lage an der jeweiligen Scheibe 1b bzw. 1c mittels Vorsprüngen 1d fi­ xiert, die von den außen liegenden Breitseiten der Scheiben 1b und 1c vorragen. Die Sekundärwicklungen umgeben jeweils einen Kragen 1e, der von dem über die äußere Breitseite der betreffenden Schei­ be 1b bzw. 1c etwas vorstehenden zentralen Spulenkörperteil 1a gebildet ist und die zugehörige Sekundärwicklung in Richtung radi­ al einwärts fixiert.

Die Scheiben 1b und 1c weisen sich an diametral gegenüberliegenden Stellen von ihnen auswärts erstreckende Ansätze 1f und 1g zum Fixieren der Enden 3a und 3b der Primärwicklung 3 einerseits sowie 1h und 1i zum Fixieren der Enden 4a1, 4a2 sowie 4b1 und 4b2 der Sekundärwicklungen 4a und 4b andererseits auf.

Die Enden 4a1, 4a2, 4b1 und 4b2 der Sekundärwicklungen 4a und 4b sind zu der in Fig. 1a unten befindlichen Seite des Spulenkörpers 1 parallel zu dessen Mittelachse M hin abgebogen und ragen aus dem Ansatz 1i als Kontaktstifte etwas vor, wobei die Enden 4a1 und 4a2 der Sekundärwicklung 4a den Ansatz 1h an der benachbarten Scheibe 1b durch eine Bohrung hindurch durchsetzen.

Die Enden 3a und 3b der Primärwicklung 3 sind jeweils an einem Kontaktstift 6a bzw. 6b befestigt, der im seitlichen Ansatz 1f der Scheibe 1c befestigt ist und sich parallel zur Spulenkörpermittel­ achse M erstreckt und den das jeweilige Ende 3a bzw. 3b um­ schlingt. Das von einer äußeren Windung der Primärwicklung 3 abge­ hende Wicklungsende 3a ist zunächst über den seitlichen Ansatz 1g der Spulenkörperscheibe 1b geführt und erst von da an den Stift 6a, um eine besonders zuverlässige Lagefixierung zu erreichen. Die die Sekundärwicklungen 4a und 4b überquerenden beiderseitigen Kernstege 2c sind jeweils mit einer Ausnehmung 2d versehen, die Platz für das jeweilige innenseitige Ende der benachbarten Primär­ wicklung 4a bzw. 4b schafft, das über die Spiralwicklung hinweg nach außen zu dem ihm zugeordneten Fixieransatz geführt ist.

Nach dem aus Fig. 1a-1c ersichtlichen Zusammenbau der einzelnen Teile des Transformators wird dieser in der am besten aus Fig. 2a ersichtlichen Weise mit einer Isoliermasse umspritzt, die aus dem gleichen Material wie der Spulenkörper 1, vorzugsweise aus thermo­ plastischem Polyester PBT GF 30, besteht. Das Umspritzen wird dabei so vorgenommen, daß Isoliermasse bei der fertigen Umsprit­ zung 5 und der Spulenkörper 1 zumindest entlang des Randbereiches der Spulenkörperscheiben 1b und 1c rundherum lückenlos miteinander eine molekulare Verbindung eingehen, so daß die in Fig. 2a ein­ gezeichnete Trennlinie zwischen diesen Teilen zumindest dort weit­ gehend oder ganz verschwindet und damit die Primärwicklung 3 ohne die Möglichkeit, daß sich unter Wärmebewegungen ein Luftspalt zu der einen und/oder anderen Sekundärwicklung hin ausbildet, zuver­ lässig eingekapselt ist. Darüber hinaus überdeckt die Umspritzung 5 auch die Sekundärwicklungen 4a, 4b bis an die Kernstege 2c her­ an.

Das Umspritzen des mit den Wicklungen versehenen Spulenkörpers wird vorzugsweise ohne den Kern des Transformators durchgeführt, weil der Druck auf den Kern dessen µ verändern könnte, wie dies beim bisher häufig praktizierten einfachen Vergießen des Spulen­ körpers mit den Wicklungen in einer Schale zusammen mit dem Kern geschehen kann.

Die Zeichnung gibt im Maßstab von etwa 2 : 1 eine praktische Aus­ führungsform eines erfindungsgemäßen Transformators wieder, über den eine Leistung von 105 Watt übertragbar ist, wobei die Sekun­ därwicklungen so bemessen sind, daß sie jede für sich eine Aus­ gangsspannung von etwa 12 Volt haben, so daß bei Parallelschaltung der Sekundärwicklungen die Sekundärspannung des Transformators circa 12 Volt und bei Serienschaltung der Sekundärwicklungen etwa 24 Volt beträgt.

Claims (11)

1. Transformator für Schaltnetzteilanwendungen, mit einem die Wicklung tragenden Spulenkörper (1) und einem diesen mittig durchsetzenden Kern (2) aus magnetischem Material, insbeson­ dere einem Ferrit-Kern, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Spulenkörper (1) zwei zueinander parallele, sich von einem zentralen rohrförmigen Mittelteil (1a) radial auswärts erstreckende Scheiben (1b, 1c) aufweist, die zwischen sich einen flachen Wickelraum zur Aufnahme der um den Mittelteil (1a) gewickelten Primärwicklung (3) begrenzen,
• b) auf der von der Primärwicklung (3) abgewendeten Seite einer jeden Spulenkörper-Scheibe (1b, 1c) eine an dieser anliegende, spiralförmige, selbsttragende Sekundärwick­ lung (4a, 4b) angeordnet und in radialer Richtung fi­ xiert ist, und
• c) der Spulenkörper (1) mit einer Isoliermasse (5) um­ spritzt ist, die die Scheiben (1b, 1c) mit der dazwi­ schen befindlichen Primärwicklung (3) und die Sekundär­ wicklungen (4a, 4b) mindestens umfangsseitig lückenlos übergreift.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isoliermasse (5) aus dem gleichen Material besteht wie der Spulenkörper (1), und daß die Umspritzung so vorgenommen ist, daß die Isoliermasse (5) mit jeder Spulenkörperscheibe (1b, 1c) zumindest an deren Umfang durchgehend eine molekulare Verbindung eingeht.

3. Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklungen (4a, 4b) einlagig selbsttragend aus dickem Draht gewickelt sind.

4. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zum Fixieren der Sekundärwicklungen in radialer Richtung an der jeweiligen Scheibe (1a, 1b) Vor­ sprünge (1d) vorgesehen sind, die beim Umfang der Scheibe von den den Sekundärwicklungen (4a, 4b) zugewendeten Scheiben­ breitseiten auswärts vorragen.

5. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (1) und die Iso­ liermasse (5) aus thermoplastischem Polyester bestehen.

6. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der zentrale Mittelteil (1a) des Spulenkörpers (1) etwas über jede Spulenkörper-Scheibe (1b, 1c) auswärts vorragt und dort jeweils einen die betref­ fende Sekundärwicklung (4a bzw. 4b) mittig ausrichtenden und fixierenden Kragen (1e) bildet.

7. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch uumfangsseitige seitliche Ansätze (1g, 1h, 1f, 1i) an den Spulenkörper-Scheiben (1b, 1c) zum Festlegen der Wicklungsenden.

8. Transformator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (1g, 1f) zum Fixieren der Enden (3a, 3b) der Pri­ märwicklung (3) einerseits und die Ansätze (1h, 1i) zum Fi­ xieren der Enden (4a1, 4a2, 4b1, 4b2) der Sekundärwicklungen (4a, 4b) andererseits an den Spulenkörper-Scheiben (1b, 1c) einander etwa diametral gegenüberliegen.

9. Transformator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (3a, 3b) der Primärwicklung (3) jeweils an einem in einem zugehörigen Ansatz (1f) festgelegten Kontaktstift (6a, 6b) befestigt sind und das von einer äußeren Windung abgehen­ de Ende (3b) um einen weiteren seitlichen Ansatz (1g) des Spulenkörpers (1) herumgelegt und von diesem her an den Kon­ taktstift (6b) geführt ist.

10. Transformator nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Enden (4a1, 4a2) der einen Sekundär­ wicklung (4a) durch Bohrungen in den ihnen zugeordneten An­ sätzen (1h, 1i) hindurch zu der mit der anderen Sekundärwick­ lung (4b) belegten Scheibenbreitseite geführt sind und, wie die Enden (4b1, 4b2) der letztgenannten Sekundärwicklung (4b), Kontaktstifte für den Anschluß an eine äußere Schaltung bilden.

11. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kern (2) aus magnetischem Mate­ rial als E-E-Kern mit einem im Querschnitt kreisrunden Mit­ telschenkel (2a) von der lichten Weite des rohrförmigen Mit­ telteils (1a) des Spulenkörpers (1) entsprechendem Durchmes­ ser ausgeführt ist.