DE19756188A1

DE19756188A1 - Leistungsübertrager für ein Leistungsschaltnetzteil, insbesondere für Bolzenschweißgeräte

Info

Publication number: DE19756188A1
Application number: DE19756188A
Authority: DE
Inventors: Danilo Spremo; Martin Perschke
Original assignee: TRW Nelson Bolzenschweiss Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Nelson Bolzenschweiss Technik GmbH and Co KG
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 1999-06-24
Also published as: KR20010033225A; EP1040491A1; JP4886110B2; US6339320B1; WO1999031681A1; JP2002509349A

Description

Die Erfindung betrifft einen Leistungsübertrager für ein Lei stungsschaltnetzteil, insbesondere für Bolzenschweißgeräte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Leistungs schaltnetzteil mit einem Leistungsübertrager.

Bekannte derartige Leistungsübertrager für Leistungsschalt netzteile, wie sie beispielsweise in der Bolzenschweißtechnik verwendet werden, müssen eine Ausgangsleistung von mehreren kW, beispielsweise bis zu 50 kW, abgeben können. Durch diese hohe Leistung bedingt sind bekannte Leistungsübertrager schwer und in ihren Abmessungen groß ausgebildet. Da die Leistungs übertrager üblicherweise die Abmessungen sowie das Gewicht von Schaltnetzteilen zum Großteil bestimmen, sind derartige Schaltnetzteile nachteiligerweise wegen ihrer baulichen Größe und ihres Gewichts unhandlich. Weiterhin weisen derartige Leistungsübertrager wegen ihrer Baugröße im Betrieb relativ hohe Verlustleistungen im Kern (Hystereseverluste) sowie in den Wicklungen (ohmsche Verluste) auf und sind wegen ihrer notwendigen Baugröße kostenaufwendig in der Herstellung.

Weiterhin muß die gesamte Bauelemente-Peripherie eines Schaltnetzteils mit einem bekannten Leistungsübertrager wegen der relativ hohen Verluste des Leistungsübertragers für sehr hohe Leistungen ausgelegt werden. Die Konstruktion eines der artigen Schaltnetzteils ist deshalb kostenintensiv und bauauf wendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsübertrager zu schaffen, der im Betrieb geringe re Verluste aufweist, dessen Bauform leichter und kleiner ist und dessen Herstellung auf einfache und kostengünstige Weise möglich ist, sowie ein Leistungsschaltnetzteil mit einem der artigen Leistungsübertrager.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der An sprüche 1 und 10 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Leistungsübertragers mit in reihegeschalteten Primärpaketen;

Fig. 2 eine Rückansicht eines Leistungsübertrager nach Fig. 1 mit parallegeschalteten Sekundär paketpaaren;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Leistungsübertrager nach Fig. 1.

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Primärpa kets;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Sekundärpa kets;

Fig. 6a-6e eine perspektivische Ansicht der Einzelheiten und des Aufbaus des Sekundärpakets nach Fig. 5;

Fig. 6f-6h eine perspektivische Ansicht der Einzelheiten und des Aufbaus des Primärpakets nach Fig. 4;

Fig. 7 eine Seitenansicht einer Hälfte eines in dem Leistungsübertrager nach Fig. 1 verwendeten Ferritkerns;

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Hälfte des Ferrit kerns nach Fig. 7;

Fig. 9 ein schematisches Schaltbild eines Leistungs schaltnetzteils mit einem Leistungsübertrager nach Fig. 1;

Fig. 10 eine Detailschaltbilddarstellung eines Wech selrichters nach Fig. 5;

Fig. 11 eine Detailschaltbilddarstellung des Leis tungsübertragers nach Fig. 5 mit einem sich daran anschließenden Ausgangsgleichrichter und

Fig. 12a-12c eine Diagrammdarstellung unterschiedlicher Belastungsfälle des Wechselrichters nach Fig. 10.

Der in Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellte Leistungsübertrager 1 weist einen aus einer oberen Hälfte 3 und einer hierzu spie gelsymmetrisch ausgebildeten unteren Hälfte 5 aufgebauten Fer ritkern auf, die in Fig. 7 und 8 als Einzelteil dargestellt sind. Dieser Ferritkern umgibt ringförmig im Inneren abwech selnd horizontal aufeinander gelagerte Primär- und Sekundärpa kete 7, 9. Die in parallelen horizontalen Ebenen liegenden Pakete werden senkrecht mittig von einem in Fig. 1 nur als gestrichelt dargestellten Joch 11 des Ferritkerns durchdrun gen. Wie aus Fig. 7 und Fig. 8 ersichtlich, besteht eine Fer ritkernhälfte 3, 5 aus einem quaderförmigen Joch 11 im Zen trum, aus dem sich beidseitig entlang der Achse der Quader grundseite einander gegenüberliegende L-förmige Schenkel 12a, 12b erstrecken. Im Grundriß verbreitern sich diese Schenkel 12a, 12b eines Abschnitts eines gleichschenkligen Dreiecks bis zu ihren Außenseiten 14a, 14b, die in einer Ebene parallel zu den Achsen A, B liegen und sich rechtwinklig nach oben bis zur Quaderhöhe U-förmig erstrecken. Bei einem bündigen Aufeinan dersetzen der unteren und der oberen Hälfte 3, 5, so daß sich beide U-förmigen Hälften zu einem Ring schließen, umschließt der Ferritkern auf diese Weise die Pakete 7, 9 ringförmig, wobei das Joch 11 des Ferritkerns die Pakete 7, 9 senkrecht durchdringt.

Der in Fig. 1 dargestellte schräge Mittelbereich 10 soll nur schematisch andeuten, daß beispielsweise jeweils zwei über einanderliegende Primärpakete 7 miteinander elektrisch ver bunden sein können. Selbstverständlich ist es auch denkbar, in gleicher Weise Sekundärpakete miteinander zu verbinden.

In der bevorzugten Ausführungsform sind alle Primärpakete 7 in Reihe verbunden, so daß sich vorteilhafterweise eine Gesamt wicklung mit einem Anfang 6a und einem Ende 6b und einer gro ßen Anzahl von Windungen ergibt.

Die Sekundärpakete 9 können dagegen in jeweils übereinander liegenden Paaren miteinander parallel verbunden sein, so daß sich beispielsweise drei parallelgeschaltete Paare ergeben. Hierdurch kann der sekundärseitig benötigte hohe Strom im Übertrager 1 gedrittelt werden, so daß sich auch vorteilhaf terweise der für einen hohen Strom benötigte Leiterquerschnitt in einem Sekundärpaket 9 entsprechend verringern läßt.

Um eine möglichst große Anzahl von Sekundärpaketen 9 im Über trager 1 unterzubringen, kann als untere und obere Lage ein Sekundärpaket 9 vorgesehen sein. Dies hat weiterhin den Vor teil einer besseren Isolationsfestigkeit, da in diesem Fall kein Primärpaket direkt flächig mit seiner Ober- oder Unter seite an der Innenfläche des Ferritkerns anliegt.

Die beiden Ferritkernhälften 3, 5 werden durch eine Spannvor richtung 13, die üblicherweise aus einer oberen und unteren rechteckigen Platte 15, 17 besteht, welche in den Ecken über Schrauben 16 miteinander verbunden sind, gespannt gehalten. Die Platten 15, 17 ragen hierzu in Längsrichtung beidseitig über die Abmessungen der Ferritkernhäften 3, 5 hinaus, wobei mindestens eine der Platten 15, 17 auch als Kühlkörper oder Spannfeder ausgebildet sein kann.

Die in Fig. 4 und Fig. 5 als Einzelheit dargestellten Primär- und Sekundärpakete 7, 9 weisen die gleiche Rechteckringform auf, wobei bei beiden Paketen 7, 9 an einer Seite hervorragen de Anschlußfahnen 19, 21 ausgebildet sind. Die Anschlußfah nen 19 des Primärpakets 7 liegen in den beiden Ecken einer Seite, und die Anschlußfahnen 21 des Sekundärpakets 9 liegen zusätzlich zu den beiden Ecken auch in der Mitte einer Seite.

Wie aus Fig. 6a bis 6h ersichtlich, entsteht diese Rechteck ringform mit den aus dem Rechteck herausragenden Anschluß fahnen 19, 21 aus einer Übereinanderschichtung mehrerer recht eckig spiralförmig ausgebildeter Lamellen nach Fig. 6a bis Fig. 6d und Fig. 6f, Fig. 6g.

Die Sekundärlamelle nach Fig. 6a beginnt von oben gesehen mit einem als Anschlußfahne 21 dienenden verbreiterten Anfangs bereich 21a an einer Ecke und führt als Bahn gleichbleibender Dicke von beispielsweise 0,2 bis 0,4 mm und gleichbleibender Breite von beispielsweise 6 bis 15 mm, jeweils rechtwinklig abbiegend in Form einer Rechtsspirale nach innen. Das Ende 20a der Spirale befindet sich beispielsweise auf derselben Seite wie der Anfangsbereich 21a und reicht bis über die Seitenmitte hinaus. Die Ecke zwischen Anfangs- und Endbereich 21a, 20a der Spirale kann abgeschrägt sein, so daß hierdurch eine Abwei chung gegenüber einer idealen Rechteckspirale entsteht. Auf diese Weise kann auch der Raum zwischen Anfangs- und Endbe reich 21a, 20a optimal ausgenützt werden, so daß eine optima le kleine Bauform möglich ist.

Die Sekundärlamelle nach Fig. 6b beginnt dagegen von oben gesehen mit einem als Anschlußfahne 19 dienenden, rechtwink lig zu einer Seite herausragenden Anfangsbereich 21b in der Mitte einer Seite und führt als Bahn gleichbleibender Dicke und Breite jeweils rechtwinklig abbiegend in Form einer Links spirale mit beispielsweise zwei Windungen nach innen. Das Ende 20b der Spirale befindet sich beispielsweise auf derselben Seite wie der Anfangsbereich 21b und reicht bis zur Seiten mitte. Die Ecke zwischen Anfangs- und Endbereich 21b, 20b der Spirale kann abgeschrägt sein, so daß hierdurch eine Abwei chung gegenüber einer idealen Rechteckspirale entsteht. Auf diese Weise kann auch der Raum zwischen Anfangs- und Endbe reich 21b, 20b optimal ausgenützt werden, so daß eine optima le kleine Bauform möglich ist.

Bei einem beispielsweise bündigen Aufeinanderlegen der beiden Lamellen nach Fig. 6a und Fig. 6b, so daß die Anfangs- und Endbereiche 21a, 21b, 20a, 20b auf der gleichen Seite liegen, überlappen sich die Endbereiche 20a und 20b, welche beispiels weise durch Löten oder Schweißen elektrisch verbunden werden (gestrichelt dargestellte Linie zwischen Fig. 6a und Fig. 6b).

Die Lamellen nach Fig. 6c und Fig. 6d entsprechen im Prinzip den Lamellen nach Fig. 6a und Fig. 6b, sind allerdings um ihre Längsachse L1 gedreht. Bei einem bündigen Aufeinanderlegen der beiden Lamellen nach Fig. 6c und Fig. 6d überlappen sich die Endbereiche 20c und 20d, welche beispielsweise durch Löten oder Schweißen elektrisch verbunden werden. (gestrichelt dar gestellte Linie zwischen Fig. 6c und Fig. 6d). Bei einem Auf einanderlegen aller vier Lamellen überlappen sich so die End bereiche 20a und 20b der Lamellen nach Fig. 6a und Fig. 6b, die Anfangsbereiche 21b und 21c der Lamellen nach Fig. 6b und Fig. 6c sowie die Endbereiche 20c und 20d der Lamellen nach Fig. 6c und Fig. 6d. Die überlappenden Anfangs- bzw. Endberei che können jeweils beispielsweise durch Löten, Schweißen oder Stanzen elektrisch verbunden werden, so daß sich eine durch gehend verbundene Wicklung eines Sekundärpaketes 9 mit einem Anfangs- 21a, einem Mittel- 21cd und einem Endabgriff 21d ergibt.

In entsprechender Weise wie die sekundärseiteige Lamelle nach Fig. 6d ist die primärseitige Lamelle nach Fig. 6f ausgebil det, die von oben gesehen in einer Linksspirale nach innen führt. Allerdings ist die Bahn gegenüber den Sekundärlamellen von geringerer Dicke bzw. Breite, da der Stromfluß im Ausfüh rungsbeispiel auf der Primärseite kleiner ist und demzufolge der Leiterquerschnitt geringer ausgebildet werden kann. Pri märseitig werden aber nur zwei gleichförmig ausgebildete, ebenfalls zueinander entlang ihrer Längsachse L2 verdrehte Lamellen nach Fig. 6f und Fig. 6g, beispielsweise bündig, auf einandergelegt. Die sich überlappenden Endbereiche 20f und 20g können jeweils beispielsweise durch Löten oder Schweißen elek trisch verbunden werden (gestrichelt dargestellte Linie zwi schen Fig. 6f und Fig. 6g).

Da im Ausführungsbeispiel die Spannung herunter- und der Strom hinauftransformiert werden sollen, weisen die Primärlamellen im Vergleich zu den Sekundärlamellen zwar einen geringeren Leiterquerschnitt, aber mehr Windungen auf.

Auf diese Weise entsteht primärseitig, wie in Fig. 6h darge stellt, das Primärpaket 7 und sekundärseitig, wie in Fig. 6e dargestellt, das Sekundärpaket 9.

Selbstverständlich können je nach Anwendung und Bedarf die An zahl der aufeinandergelagerten und durchverbundenen Lamellen und der Leiterquerschnitt primär- wie sekundärseitig variie ren.

Diese Lamellen können aus einem Material mit hoher Leitfähig keit, beispielsweise Kupfer, bestehen und wenigstens sekundär seitig aus einem mindestens 200 µ, vorzugsweise 250 µ dicken Blech beispielsweise gestanzt, gelasert, geätzt, erudiert, mit einem Wasserstrahl geschnitten, etc. werden.

Wie in Fig. 2 ersichtlich, kann die Parallelschaltung eines Sekundärpaketpaars durch eine Verbindung der jeweiligen An fangsbereiche 21a und durch Verbinden der jeweiligen Anfangs bereiche 21d erfolgen. Weiterhin können alle Anfangsbereiche 21bc der Sekundärpakete miteinander zu einem einzigen Mittel abgriff verbunden werden. Die Verbindung erfolgt, wie in Fig. 2 dargestellt, beispielsweise durch eine übliche, aus einer Schraube, einer Metallabstands- bzw. Kontakthülse und einer Mutter bestehende Klemme, wobei die Hülse zwischen zwei An schlußfahnen liegt und die Ösen der Anschlußfahnen sowie die Hülse von einer Seite von der Schraube durchdrungen und mit tels der von der anderen Seite konternden Mutter zusammenge preßt werden.

Durch eine derartige parallele Verschaltung der Sekundärpakete kann ein sekundärseitig wirksamer Gesamtleiterquerschnitt von 25-50 mm², vorzugsweise 40-50 mm², erreicht werden.

Da sowohl Lamellen als auch Pakete 7, 9 in Lagen aufeinander geschichtet werden, sind sowohl Lamellen als auch Pakete, um Kurzschlüsse zu vermeiden, mit einer Isolierung umgeben. Diese Isolierung kann an die auftretenden Gewindespannungen bzw. an die evtl. durch den Energiefluß auftretende Wärme angepaßt werden. Vorteilhafterweise kann so die Lamellenisolierung als dünne Isolierschicht, beispielsweise mittels Lack, Einschwei ßen in dünne Kunststoffolie, Gewebefaser, etc. ausgebildet sein, da dort die Gewindespannung geringer ist als an einem Paket. Die Isolierung der Pakete muß dagegen stärker sein, da hier höhere Spannungen auftreten. Die Pakete sind deshalb beispielsweise in Kunststoff eingespritzt, in dickere Kunst stoffolien oder Gewebefasern eingeschweißt oder gelagert, etc. Ein besonderer Vorteil an einem Aufbau der Windungen aus Primär- und Sekundärlamellen und Paketen liegt in der guten Reproduzierbarkeit bei der Herstellung (Fassen, Spritzen) derartiger Windungen.

Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Primär- und Sekundärpakete 7, 9 so abwechselnd aufeinandergeschichtet, daß die primär seitigen Anschlußfahnen 19 auf einer Seite und die sekundär seitigen Anschlußfahnen 21 auf der gegenüberliegenden offenen Seite des Übertragers 1 liegen und aus dem ringförmigen Gehäu se seitlich hervorragen.

In Fig. 9 ist schematisch die Schaltung eines Leistungsschalt netzteils mit einem derartigen Leistungsübertrager 1 darge stellt.

An diesen Leistungsübertrager 1 schließt sich ausgangsseitig ein Ausgangsgleichrichter 30 an, der baulich direkt, bei spielsweise an den sekundärseitigen Anschlußfahnen 21 bzw. deren vorgenannter Parallelschaltung, oder möglichst nah an dem Leistungsübertrager 1 angebracht sein kann. Auf diesem Wege können Leitungsverluste möglichst gering gehalten werden.

Eingangsseitig wird der Leistungsübertrager 1 von einem Wech selrichter 33 mit einem hochfrequenten Wechselstrom bzw. einer hochfrequenten Wechselspannung gespeist. Die Frequenz beträgt hierbei bis zu 100 kHz oder höher. Selbstverständlich muß der Ferritkern des Leistungsübertragers 1 so ausgelegt sein, daß er auch diese hohe Frequenz übertragen kann. Dies wird bei spielsweise durch die Verwendung von Spezialferrit gewährlei stet.

Sekundärseitig werden die beispielsweise drei Paketpaare 9 gemäß Fig. 11 an den Wicklungsenden bzw. Eckfahnen 21', 21'' jeweils an einer Anode einer Leistungsgleichrichterdiode 35 angeschlossen, deren Kathoden miteinander verbunden sind (1. Pol). Mit den ebenfalls miteinander verbundenen Mittelabgrif fen 21''' der Paketpaare 9 (2. Pol) ist auf diese Weise ein dreifacher Gleichrichter mit Mittelpunktgleichrichtung reali siert der zugleich eine Doppelgleichrichtung und eine Teilung des Stromdurchflusses gewährleistet.

Eingangsseitig werden in dem Schaltnetzteil die drei Phasen L1, L2, L3 eines Drehstroms in drei voneinander unabhängigen Eingangsgleichrichtern 37', 37'', 37''' gleichgerichtet. Um eine stabile Spannung zu gewährleisten, kann jeder Eingangs gleichrichter zusätzlich eine Spannungsstabilisierungsschal tung aufweisen, beispielsweise in Form einer in anderen Schaltnetzteilen, aber nicht in derartigen Leistungsschalt netzteilen bekannten Leistungsfaktorkorrektur 39', 39'', 39''' (PFC). Über diese PFC ist es möglich selbst bei unterschiedli chen Stromnetzen (z. B. USA) nach der Eingangsgleichrichtung eine stabile einheitliche Spannung zu erhalten. Weiterhin können über eine derartige PFC, die vorteilhafterweise ebenso wie der Eingangsgleichrichter jeweils nur mit einem Drittel der benötigten Eingangsleistung belastet wird, auch Netzrück wirkungen, Oberwellen, etc. vermindert oder gänzlich vermieden werden und darüber hinaus auch die Eigenschaften hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) verbessert wer den.

Die nach der Eingangsgleichrichtung parallel zueinander ge schaltete Spannung liegt nach der Glättung mittels eines Kon densators 41 (Elko) als Gleichspannung am Wechselrichter 33 an. Der Wechselrichter ist gemäß Fig. 10 vorteilhafterweise als Transisorbrückenschaltung mit vier Transistoren T1-T4 aus gebildet, deren Brückenspannung an den Enden der Primärwick lung des Leistungsübertragers 1 anliegt.

Durch diesen Aufbau und eventueller weiterer zu jedem einzel nen Transistor parallel geschalteter Transistoren ist es mit tels Stromteilung möglich, trotz benötigter hoher Leistung Standardtransistoren zu verwenden.

Wie in Fig. 12a bis Fig. 12c dargestellt, kann über eine Pha senverschiebung der Durchschaltung der Diagonalzweige T1-T3, T2-T4, infolge einer Amplitudenbreitenveränderung des Brücken signals, der Leistungsübertrager bei gleichbleibender Takt frequenz spannungs- und stromabhängig gesteuert werden und so am Ausgang des Schaltnetzteils die gewünschte Spannung und den gewünschten Strom liefern.

Hierzu kann die Phasenverschiebung der Durchschaltung der Dia gonalzweige T1-T3 und T2-T4 von einer Ansteuerlogik 43 abhän gig von einem dieser Ansteuerlogik zugeführten ausgangsseiti gen Strom- oder Spannungsabgriff 47, 49 gesteuert werden. Hierbei kann der Stromabgriff beispielsweise wie üblich an der Schweißelektrode erfolgen.

In Fig. 12a bis Fig. 12c sind schematisch die für unterschied liche Belastungsfälle notwendigen Schaltverhalten der Transi storen T1-T4 dargestellt.

In Fig. 12a ist beispielsweise der Belastungsfall "0%" darge stellt. Wie ersichtlich, befinden sich sowohl die Signale der Transistoren T1-T3, T2-T4 der Diagonalen und die Signale der Transistoren T1-T2, T3-T4 der Vertikale im Gegentakt. Auf diese Weise liegt an der Transistorbrücke, also an dem Abgriff zwischen Transistor T1 und T2 und dem Abgriff zwischen Transi stor T3 und T4 gleiches Potential, ohne daß die Vertikalen T1-T2 und T3-T4 durchschalten und einen Kurzschluß verursa chen.

In Fig. 12b ist dagegen der Belastungsfall "50%" dargestellt. Dies resultiert wie ersichtlich aus einer Phasenverschiebung gegenüber Fig. 12a von -90° (T3, T4 zu T1, T2). Wie ersichtlich, befinden sich sowohl die Signale der Transistoren T1-T3, T2-T4 der Diagonalen in 50% Überlappung und die Signale der Transi storen T1-T2, T3-T4 der Vertikale weiterhin im Gegentakt. Auf diese Weise liegt an der Transistorbrücke, also an dem Abgriff zwischen Transistor T1 und T2 und dem Abgriff zwischen Transi stor T3 und T4, ein Signal mit halber Amplitudenbreite an, ohne daß die Vertikalen T1-T2 und T3-T4 durchschalten und einen Kurzschluß verursachen.

In Fig. 12c ist dagegen der Belastungsfall "100%" dargestellt. Dies resultiert wie ersichtlich aus einer Phasenverschiebung gegenüber Fig. 12a von -180° (T3, T4 zu T1, T2). Wie ersicht lich, befinden sich die Signale der Transistoren T1-T3, T2-T4 der Diagonalen in 100% Überlappung und die Signale der Transi storen T1-T2, T3-T4 der Vertikale weiterhin im Gegentakt. Auf diese Weise liegt an der Transisorbrücke, also an dem Abgriff zwischen Transistor T1 und T2 und dem Abgriff zwischen Transi stor T3 und T4, ein Signal mit voller Amplitudenbreite an, ohne daß die Vertikalen T1-T2 und T3-T4 durchschalten und einen Kurzschluß verursachen.

Weiterhin ist zwischen den Schaltvorgängen jeweils eine Tot zeit t_d einstellbar. Durch diese Totzeit td_d kann die Ansprech- und Abschaltzeit eines Transistors T1-T4 berücksichtigt wer den, so daß ein Durchschalten der Vertikalzweige infolge überlappenden Schaltens T1 zu T2 bzw. T3 zu T4 verhindert werden kann. Weiterhin wird durch diese Totzeit gewährleistet, daß an einem Transistor T1-T4 im Zeitpunkt des Schaltens gleiches Potential anliegt. Ein ohne Totzeit t_d vorhandener Po tentialunterschied am Transistor T1-T4 kann sich während der Totzeit t_d über den in einem Transistor, beispielsweise Feldef fekttransistor, vorhandenen Diodenübergang ausgleichen. Auf diese Weise werden die Transistoren weniger beansprucht, was sich auf deren Lebensdauer positiv auswirkt.

Statt der dargestellten Wechselrichtung mittels Phase-Shift- Verfahren mit konstanter Frequenz, ist es selbstverständlich auch denkbar andere Wechselrichtungsverfahren mit beispiels weise variabler Hochfrequenz - um einen Arbeitspunkt von 100 kHz oder mehr - zu verwenden.

Durch die in Leistungsschaltnetzteilen in der Bolzenschweiß technik bisher nicht bekannte hochfrequente Speisung des Lei stungsübertragers 1 von 100 kHz oder mehr kann zudem nicht nur wegen geringerer Kern- und Spulenverluste der Leistungsüber trager kleiner und leichter ausgebildet werden, sondern das gesamte Leistungsschaltnetzteil bei gleichbleibender Ausgangs leistung in Gewicht und Größe optimiert werden.

Durch die verwendeten Lösungen bei der Eingangsgleichrichtung, der Wechselrichtung, der Transformierung und der Ausgangs gleichrichtung ist es zudem möglich, auf kostengünstige Stan dardbauelemente zurückzugreifen.

Mit einem derartigen Schaltnetzteil ist es so möglich, das sonst sehr hohe Gewicht von Bolzenschweißschaltnetzteilen bei spielsweise auf unter 20 kg zu reduzieren, ohne die benötigte Ausgangsleistung von bis zu 50 kW oder mehr, vorzugsweise 60 kW, zu verringern und einen Wirkungsgrad von 0,8 bis 0,9 und darüber, beispielsweise 0,95 zu erreichen.

Es ist auch denkbar, die vorstehend beschriebenen Einzelhei ten, nämlich Leistungsübertrager, Wechselrichter, Leistungsdrossel, jedes für sich unabhängig voneinander in anderen Anwendungen als der beschriebenen zu verwenden bzw. an andere Anwendungen anzupassen.

So kann der Leistungsübertrager statt wie in der Bolzen schweißtechnik zum Hochtransformieren des Stromes und zum Heruntertransformieren der Spannung selbstverständlich auch in umgekehrter Richtung, also zum Hochtransformieren der Spannung und Heruntertransformieren der Stromes eingesetzt werden.

Claims

1. Leistungsübertrager für ein Leistungsschaltnetzteil, ins besondere für ein Bolzenschweißgerät, mit einem ringförmig geschlossenen Kern und einer darauf angeordneten Primär- und Sekundärwicklung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Primärwicklung aus mindestens einem Primärpaket (7) und die Sekundärwicklung aus mindestens einem Sekun därpaket (9) bestehen,
daß die Primärpakete (7) mindestens eine Primärlamelle und die Sekundärpakete mindestens eine Sekundärlamelle aufwei sen,
daß die Lamellen als spiralförmig in einer Ebene ausgebil dete elektrische Leiter ausgebildet sind und
daß die Primär- und Sekundärpakete (7, 9) abwechselnd aufeinander in zueinander parallelen Ebenen geschichtet sind.

2. Leistungsübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der ringförmige Kern ein Joch (11) aufweist, welches die Pakete (7, 9) senkrecht zu deren Ebene durch dringt und einen Innenraum im Inneren der Pakete im Wesent lichen ausfüllt.

3. Leistungsübertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das Joch (11) die Mittelachse des Rings bildet.

4. Leistungsübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärpakete (7) und die Sekundärpakete (9) ringförmig ausgebildet sind.

5. Leistungsübertrager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Pakete (7, 9) rechteckförmig ausgebildet sind.

6. Leistungsübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär- und die Se kundärlamellen als Links- oder Rechtsspirale ausgebildet sind.

7. Leistungsübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärpaket (7) zwei Anschlußfahnen (19f, 19g) aufweist, wobei mehrere Primär lamellen miteinander seriell verbunden sind.

8. Leistungsübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärpaket (9) drei Anschlußfahnen (21a, 21bc, 21d) aufweist, wobei meh rere Sekundärlamellen miteinander seriell verbunden sind.

9. Leistungsübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sekundärpakete (9) über Anschlußfahnen (21a, 21d) miteinander parallel verbunden sind.

10. Leistungsübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei übereinan derliegende Sekundärpakete zu einem Paar über Anschluß fahnen (21a, 21d) parallel miteinander verbunden sind.

11. Leistungsübertrager nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die mittleren Anschlußfahnen (21bc) mehrerer Pakete miteinander verbunden sind.

12. Leistungsübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Primärpakete über Anschlußfahnen (19f, 19g) miteinander in Reihe ver bunden sind.

13. Leistungsübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Pakete (7, 9) mit Kunststoff umspritzt sind.

14. Leistungsschaltnetzteil mit einem Leistungsübertrager, einem Eingangsgleichrichter (37', 37'', 37'''), einem Wechselrichter (33) und einem Ausgangsgleichrichter (30), dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

15. Leistungsschaltnetzteil nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ausgangsgleichrichter (30) baulich am Leistungsübertrager (1) angeordnet ist.

16. Leistungsschaltnetzteil nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (33) den Leistungsübertrager (1) mit einer Frequenz von 100 kHz oder mehr taktet.

17. Leistungsschaltnetzteil nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (33) als Transistorbrücke mit vier Transistoren (T1, T2, T3, T4) ausgebildet ist.

18. Leistungsschaltnetzteil nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Transistor (T1, T2, T3, T4) wenigstens ein weiterer Transistor parallel geschaltet ist.

19. Leistungsschaltnetzteil nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (33) über eine Ansteuerlogik (43) mit einer Frequenz von 100 kHz oder mehr getaktet ist.

20. Leistungsschaltnetzteil nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schaltvor gängen der Diagonalzweige (T1-T3, T2-T4) des Wechselrich ters (33) eine Totzeit t_d vorgesehen ist und an einem Tran sistor (T1, T2, T3, T4) während des Schaltens gleiches Potential anliegt.

21. Leistungsschaltnetzteil nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsgleichrichter (37', 37'', 37''') eine PFC-Schaltung (39', 39'', 39''') aufweist.