DE202017104925U1

DE202017104925U1 - Transformator

Info

Publication number: DE202017104925U1
Application number: DE202017104925.6U
Authority: DE
Original assignee: Aeconversion & Co KG GmbH; Ingenieurbuero Mast und Partner
Current assignee: Aeconversion & Co KG GmbH; Ingenieurbuero Mast und Partner
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2017-08-16
Publication date: 2018-11-19
Anticipated expiration: 2027-08-17

Abstract

Transformator mit einem Kern (58) mit zwei parallelen Schenkeln (56), die an mindestens einem Ende durch ein Querstück (60) miteinander verbunden sind,- einer Montageanordnung (10) zur Montage des Kerns (58) auf einer Platine (14),- inneren Wicklungen (50) auf den parallelen Schenkeln (56) des Kerns (58), und- äußeren Wicklungen (52), die auf die inneren Wicklungen (50) gewickelt und von diesen galvanisch getrennt sind und die auf mindestens einem Schenkel (56) des Kerns (58) mehrere Teilwicklungen (52') bilden, die über jeweilige Zuleitungen (54) mit der Platine (14) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageanordnung (10) dazu ausgebildet ist, den Kern (58) in einer Orientierung zu halten, in der seine parallelen Schenkel (56) parallel zur Ebene der Platine (14) verlaufen, und dass die Montageanordnung Führungskanäle (46) bildet, die sich rechtwinklig zur Ebene der Platine (14) erstrecken und in denen die Zuleitungen (54) zur Platine (14) geführt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformator mit:

- einem Kern mit zwei parallelen Schenkeln, die an mindestens einem Ende durch ein Querstück miteinander verbunden sind,
- einer Montageanordnung zur Montage des Kerns auf einer Platine,
- inneren Wicklungen auf den parallelen Schenkeln des Kerns, und
- äußeren Wicklungen, die auf die inneren Wicklungen gewickelt und von diesen galvanisch getrennt sind und die auf mindestens einem Schenkel des Kerns mehrere Teilwicklungen bilden, die über jeweilige Zuleitungen mit der Platine verbunden sind.

Solche Transformatoren dienen beispielsweise zur Umwandlung einer Primärspannung in mehrere Sekundärspannungen für elektrische Einrichtungen, die sich vorzugsweise auf derselben Platine befinden wie der Transformator. Beispielsweise können die inneren Wicklungen auf den beiden Schenkeln des Kerns in Reihe geschaltet sein und zusammen eine Primärspule bilden, während durch die Teilwicklungen der äußeren Wicklungen mehrere Sekundärspulen gebildet werden.
In einem herkömmlichen Transformator dieser Art sind die Zuleitungen der Teilwicklungen parallel zu den beiden parallelen Schenkeln des Kerns zu einem Ende des Transformators geführt, wo dem sie an zugehörige Kontakte auf der Platine angeschlossen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transformator zu schaffen, der sich platzsparend auf der Platine montieren und einfach kontaktieren lässt und eine verbesserte induktive Kopplung zwischen den inneren Wicklungen und den Teilwicklungen der äußeren Wicklungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Montageanordnung dazu ausgebildet ist, den Kern in einer Orientierung zu halten, in der seine parallelen Schenkel parallel zur Ebene der Platine verlaufen, und dass die Montageanordnung Führungskanäle bildet, die sich rechtwinklig zur Ebene der Platine erstrecken und in denen die Zuleitungen zur Platine geführt sind.
Die Erfindung erlaubt es, den Kern „liegend“ auf der Platine zu montieren, wodurch sich die Bauhöhe des Transformators auf der Platine verringern lässt. Grundsätzlich können dabei die beiden parallelen Schenkel des Kerns in einer gemeinsamen, zur Ebene der Platine parallelen Ebene liegen oder wahlweise auch in zwei verschiedenen Ebenen, die unterschiedliche Abstände zur Ebene der Platine aufweisen. Die Führungskanäle in der Montageanordnung ermöglichen eine geordnete Führung und Positionierung der Zuleitungen von den Teilwicklungen der äußeren Wicklungen zu den Kontakten auf der Platine und können die Zuleitungen während der Kontaktierung in Position halten, so dass die Kontaktierung der Zuleitungen, beispielsweise durch Löten, erleichtert wird. Die Teilwicklungen und ihre Zuleitungen lassen sich dabei so anordnen, dass für alle Teilwicklungen eine gleichmäßige induktive Kopplung mit den inneren Wicklungen des Transformators erreicht wird. Die Teilwicklungen auf demselben Schenkel des Kerns können dabei nebeneinander auf unterschiedliche Längsabschnitte der inneren Wicklung gewickelt sein, so dass ihre Wicklungslagen alle den gleichen Abstand zu den inneren Wicklungen und zum Kern aufweisen. Die Zuleitungen werden in den Führungskanälen tangential von den äußeren Wicklungen weg geführt, so dass in ihnen keine oder allenfalls äußerst geringe Störspannungen induziert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Montageanordnung eines erfindungsgemäßen Transformators einschließlich eines Teils einer zugehörigen Platine;
2 eine perspektivische Ansicht des Transformators;
3 eine Seitenansicht des Transformators;
4 einen schematischen Schnitt längs der Linie B-B in 3;
5 eine Stirnansicht des Transformators; und
6 einen Schnitt längs der Linie A-A in 5

In 1 ist eine Montageanordnung 10 gezeigt, die dazu dient, einen Transformator 12, der vollständig in 2 gezeigt ist, auf einer Platine 14 zu kontaktieren und mechanisch zu befestigen. Die Montageanordnung 10 ist Teil des Transformators 12 und wird im gezeigten Beispiel durch vier getrennt voneinander hergestellte, jedoch über Steckverbindungen miteinander verbindbare Elemente aus Kunststoff gebildet, nämlich zwei Spulenkerne 16, 18 und zwei Führungsgatter 20, 22. Die Spulenkerne 16 weisen jeweils einen rohrförmigen Wickelkern 24 mit ovalem Querschnitt auf, der Wicklungen des Transformators trägt (in 1 nicht gezeigt) und an beiden Enden durch nach außen vorspringende Begrenzungsflansche 26 begrenzt ist.
Der in 1 untere Spulenkern 18 weist an allen vier Ecken Sockel 28, 30 auf, die zur mechanischen Befestigung des Transformators auf der Platine 14 dienen und deren untere Endflächen in einer gemeinsamen Ebene liegen und eine Anlagefläche für die obere Oberfläche der Platine 14 definieren.
Die in 1 nach vorn weisenden Enden der Begrenzungsflansche 26 der beiden Spulenkerne 16, 18 sind nach vorn verlängert und bilden Haltestrukturen 32, 34, zwischen denen die beiden Führungsgatter 20, 22 gehalten sind.
Das Führungsgatter 20 erstreckt sich über die gesamte Höhe des Kondensators und weist an seinen vertikalen Kanten nach außen vorspringende Federn 36 auf. Die Haltestrukturen 32 des oberen Spulenkerns bilden vertikale, nach unten offene Steckschlitze 38, die es erlauben, die Haltestrukturen von oben auf die Federn 36 aufzustecken und so den Spulenkern 16 und das Führungsgatter 20 miteinander zu verbinden.
Das Führungsgatter 22 erstreckt sich nur über die Höhe des unteren Spulenkerns 18. Beide Führungsgatter 20 und 22 weisen an ihren äußeren vertikalen Rändern im Bereich des unteren Endes Befestigungshaken 40 auf, mit denen sie in entsprechenden Aufnahmen 42 der Haltestruktur 34 des unteren Spulenkerns 18 verankert werden können. Die Haltestrukturen 34 bilden außerdem jeweils auf der Innenseite eine vertikale Nut 44. In diese Nuten 44 können die Federn 36 des Führungsgatters 20 von oben eingeführt werden, so dass alle vier Teile der Montageanordnung formschlüssig zusammengehalten werden. Das Führungsgatter 22 wird dann durch das an seiner Außenfläche anliegende Führungsgatter 20 in Position gehalten. Zusätzlich können die vier Teile der Montageanordnung nach der vollständigen Montage des Transformators durch Verkleben, Verrasten oder in sonstiger Weise unlösbar aneinander fixiert werden. Im zusammengebauten Zustand liegen die Begrenzungsflansche 26 der beiden Spulenträger 16, 18 unmittelbar aufeinander auf.
Die beiden Führungsgatter 20, 22 weisen jeweils auf der Außenseite eine Schar paralleler, rechtwinklig zur Ebene der Platine 14 verlaufender Führungsnuten 46 auf, die am oberen Ende jeweils in einen Durchbruch 48 übergehen, der sich zur Innenseite, also zu dem betreffenden Wickelkern 24 hin öffnet.
Bei der Herstellung des Transformators 12 (2) wird zunächst, vor dem Zusammenbau der Spulenträger 16, 18, auf jeden Wickelkern 24 eine innere Wicklung 50 gewickelt, wie in 4 gezeigt ist Die inneren Wicklungen 50 können in Reihe miteinander verbunden sein und beispielsweise die Primärspule des Transformators bilden. Auf den Außenumfang jeder inneren Wicklung 50 wird dann eine äußere Wicklung 52 gewickelt, vorzugsweise aus einer dünnen Litze, also einem elektrisch leitenden Draht mit isolierender Umhüllung. Zumindest eine der äußeren Wicklungen 52 ist in mehrere Teilwicklungen 52' (6) unterteilt, die in Längsrichtung der Wicklungsachse (in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene in 4) nebeneinander liegen. Die Drahtenden jeder dieser Teilwicklungen sind in radialer oder tangentialer Richtung von der betreffenden Teilwicklung weg geführt und bilden elektrische Zuleitungen 54, die in den Führungskanälen 46 der beiden Führungsgatter 20 und 22 parallel zueinander zu der Platine 14 geführt sind, wie in 2, 3 und 4 gezeigt ist.
Nachdem die äußeren Wicklungen 52 hergestellt und die Zuleitungen 54 in den Führungskanälen verlegt wurden, können die beiden Spulenträger 16 und 18 zusammengebaut werden, wie mit Bezug auf 1 beschrieben wurde.
In die Wickelkerne 24 der beiden Spulenträger 16, 18 werden dann parallele Schenkel 56 eines Kerns 58 eingeführt. In 4 sind die Schenkel 56 im Schnitt gezeigt. Die entgegengesetzten Enden dieser Schenkel 56 sind durch Querstücke 60 miteinander verbunden (2 und 3), so dass ein ringförmig geschlossener Kern gebildet wird. Eines der beiden Querstücke 60 kann in einem Stück mit den parallelen Schenkeln 56 ausgebildet sein und einen U-förmigen Kern bilden, der sich in die zusammengebauten Spulenträger 16, 18 einführen lässt und dann am entgegengesetzten Ende durch ein Joch abgeschlossen wird, das das andere Endstück 60 bildet.
5 zeigt den Transformator 12 in einer Stirnansicht mit Blick auf eines der Endstücke 60, und 6 zeigt den Kern 58 und die Spulenträger 16, 18 im Längsschnitt sowie die Drähte der inneren und äußeren Wicklungen 50, 52 im Querschnitt. Beim Herstellen der äußeren Wicklungen 52 kann die Aufteilung in Teilwicklungen 52' (6) hinsichtlich der Anzahl der Windungen und ggf. auch hinsichtlich der Anzahl der Wicklungslagen unterschiedlich gewählt werden. Im hier gezeigten Beispiel sind die äußeren Wicklungen 52 einlagig, was das Herausführen der Zuleitungen 54 erleichtert.
Wie 1 zeigt, sind in den Rändern der Begrenzungsflansche 26 auf der den Führungsgattern 20 und 22 entgegengesetzten Seite Schlitze 64 gebildet, die es beispielsweise erlauben, die inneren Wicklungen 50 auf den beiden Schenkeln des Kerns elektrisch miteinander zu verbinden (5).
Wie insbesondere in 2 zu erkennen ist, werden die mit der Platine 14 zu kontaktierenden Enden der Zuleitungen 54 der Teilwicklungen der äußeren Wicklungen 52 durch die beiden parallel aneinander anliegenden Führungsgatter 20 und 22 geordnet in zwei parallelen Reihen gehalten, so dass sie an entsprechende Reihen von Anschlussklemmen auf der Platine 14 angeschlossen werden können.

Claims

Transformator mit einem Kern (58) mit zwei parallelen Schenkeln (56), die an mindestens einem Ende durch ein Querstück (60) miteinander verbunden sind, - einer Montageanordnung (10) zur Montage des Kerns (58) auf einer Platine (14), - inneren Wicklungen (50) auf den parallelen Schenkeln (56) des Kerns (58), und - äußeren Wicklungen (52), die auf die inneren Wicklungen (50) gewickelt und von diesen galvanisch getrennt sind und die auf mindestens einem Schenkel (56) des Kerns (58) mehrere Teilwicklungen (52') bilden, die über jeweilige Zuleitungen (54) mit der Platine (14) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageanordnung (10) dazu ausgebildet ist, den Kern (58) in einer Orientierung zu halten, in der seine parallelen Schenkel (56) parallel zur Ebene der Platine (14) verlaufen, und dass die Montageanordnung Führungskanäle (46) bildet, die sich rechtwinklig zur Ebene der Platine (14) erstrecken und in denen die Zuleitungen (54) zur Platine (14) geführt sind.
Transformator nach Anspruch 1, bei dem die Montageanordnung zwei getrennt voneinander hergestellte Spulenträger (16, 18) bildet, die jeweils die inneren und äußeren Wicklungen (50, 52) auf einem Schenkel des Kerns (58) aufnehmen und die durch mindestens ein Führungsgatter (20) zusammengehalten werden, in dem die Führungskanäle (46) gebildet sind.
Transformator nach Anspruch 2, mit zwei Führungsgattern (20, 22) für die Zuleitungen (54) der Teilwicklungen (52') der äußeren Wicklungen (52) auf beiden Schenkeln (56) des Kerns (58).
Transformator nach Anspruch 3, bei dem die beiden Führungsgatter (20, 22) in parallelen Ebenen aneinander anliegen und eines (22) der Führungsgatter weiter innen gelegen ist und durch das weiter außen gelegene Führungsgatter (20) an den Spulenträgern (16, 18) in Position gehalten wird.
Transformator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem mindestens eines der Führungsgatter (20) durch Nuten (44) und Federn (36) mit mindestens einem der Spulenträger (16, 18) verbunden ist.
Transformator nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Montageanordnung (10) dazu ausgebildet ist, den Kern (58) in einer Orientierung zu halten, in der seine parallelen Schenkel (56) in der Richtung senkrecht zur Ebene der Platine (14) in Abstand zueinander liegen.
Transformator nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem mindestens eine der äußeren Wicklungen (52) auf einem der Schenkel (56) des Kerns einlagig ist.
Transformator nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die äußeren Wicklungen (52) durch eine Litze gebildet werden.