DE60205468T2 - Transformator mit Temperaturdetektor und elektrisches Gerät welches ihn verwendet - Google Patents

Transformator mit Temperaturdetektor und elektrisches Gerät welches ihn verwendet Download PDF

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Takehiko Osaka-shi Adachi
Keisuke Osaka-shi Warashina
Shinobu Osaka-shi Miyazaki
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen im Betrieb eine hohe Temperatur führenden Transformator und ein diesen Transformator verwendendes elektrisches Gerät.
  • Ein während des Betriebs eine hohe Temperatur führender Transformator, wie er beispielsweise in einem Mikrowellenherd benutzt wird, ist im Allgemeinen mittels eines Druckgebläses luftgekühlt und ausgelegt für die höchstzulässige Betriebstemperatur und die höchste kritische Temperatur, die sich unter abnormalen Betriebsbedingungen, beispielsweise bei Stillstand des Gebläses, einstellen kann. So ist beispielsweise für einen Transformator der Kategorie E1-96 der Europäischen Norm vorgeschrieben, dass die höchstzulässige Betriebstemperatur bei 200°C und die höchste kritische Temperatur bei 250°C zu liegen hat. Um die Temperatur des Transformators auf einem unter der höchsten kritischen Temperatur von etwa 250°C liegenden Wert zu halten, wird nach dem Stand der Technik ein relativ großer Transformatorkern eingesetzt, damit der Transformator zu jeder Zeit während seines normalen Betriebs eine Temperatur von etwa 180°C erreichen kann. Aus diesem Grunde ist der konventionelle Transformator sperrig und schwer, was zu höheren Kosten führt.
  • Um einen unerwünscht übermäßigen Anstieg der Transformatortemperatur zu vermeiden, wird andererseits eine thermische Unterbrechersicherung oder eine temperaturempfindliche Sicherung mit der Primärwicklung des Transformators elektrisch in Reihe geschaltet, so dass bei einem Ansteigen der Transformatortemperatur über einen vorgegebenen Wert hinaus die Sicherung ansprechen kann und damit die Zufuhr elektrischen Stroms aus einer elektrischen Stromquelle zur Primärwicklung des Transformators unterbricht. Da jedoch die thermische Unterbrechersicherung an der Außenseite entweder der Primär- oder der Sekundärwicklung des Transformators angeordnet ist, vermag sie die Temperatur dieses Transformatorbereichs nicht genau zu erfassen, was dazu führt, dass die höchste Temperatur während des normalen Betriebs erreicht werden kann.
  • Die als nächster Stand der Technik zu betrachtende US-A-5321572 beschreibt einen Transformator mit einer zwischen der Primärwicklung und dem Transformatorkern angeordneten thermischen Sicherung.
  • Es kann angenommen werden, dass der Transformatorbereich, in dem während des normalen Betriebs des Transformators die höchstmögliche Temperatur erreicht werden kann, in einem zentralen Abschnitt des Querschnitts der Transformatorwicklungen liegt. Anhand der Ergebnisse einer Reihe von Versuchen und Untersuchungen durch den/die Erfinder der vorliegenden Erfindung lässt sich feststellen, dass der Transformatorbereich, in dem sich während des normalen Betriebs die nächst höchstmögliche Temperatur einstellen kann, in einem Abschnitt liegt, der zwischen den Transformatorwicklungen, an denen der Kühleffekt gering ist und dem von den Transformatorwicklungen umgebenen Transformatorkern begrenzt ist. In der Annahme, dass ein Wärmefühler nicht in den zentralen Abschnitt des Querschnitts der Transformatorwicklungen eingebracht werden kann, erscheint es angebracht, die zwischen den Transformatorwicklungen und dem Transformatorkern vorherrschende Temperatur zu erfassen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegen die vorbeschriebenen Feststellungen des Erfinders/der Erfinder der vorliegenden Erfindung zugrunde und sie dient der Bereitstellung eines Transformators, bei dem Vorkehrung zur Erfassung der in einem Bereich zwischen den Transformatorwicklungen und dem Transformatorkern herrschenden Temperatur getroffen ist, so dass nicht nur der Transformatorkern ein geringere Größe und ein geringe res Gewicht haben kann, sondern auch keine Temperatur erreicht wird, die über der das Eintreten eines abnormalen Zustands anzeigenden höchsten kritischen Temperatur liegt.
  • Eine hiermit zusammenhängende, doch weitere wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines elektrischen Geräts, mit dem der Transformator der vorbeschriebenen Art ausgestattet ist.
  • Erfindungsgemäß wird ein zur Temperaturerfassung eingerichteter Transformator bereitgestellt mit: einem Transformatorkern; den Transformatorkern umgebenden Primär- und Sekundärwicklungen; und einem temperaturempfindlichen Schalter, der mit der Primärwicklung in Reihe geschaltet ist und angepasst ist, als Antwort auf einen Temperaturanstieg auf einen Wert, welcher gleich einem Vorgabewert oder größer ist, abgeschaltet zu werden, wobei die Primär- und die Sekundärwicklung in axialer Richtung voneinander abgesetzt sind und der temperaturempfindliche Schalter, der eine Temperaturerfassungsfläche aufweist, zwischen entweder der Primär- oder der Sekundärwicklung und dem Transformatorkern angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Temperaturerfassungsfläche auf einer inneren Umfangsfläche entweder der Primär- oder Sekundärwicklung befindet und dass der Transformatorkern, die Primärwicklung, die Sekundärwicklung und der temperaturempfindliche Schalter mit einem elektrisch isolierenden Lack mit einer Wärmeleitfähigkeit von nicht weniger als 0,25 W/m·°C imprägniert sind.
  • Erfindungsgemäß kann der temperaturempfindliche Schalter die Stromzufuhr zur Primärwicklung unterbrechen, wenn dieser sodann bei der Überwachung der Temperatur zwischen der Sekundärwicklung und dem Transformatorkern oder zwischen der Primärwicklung und dem Transformatorkern, wo die Tendenz einer Erhitzung auf die höchste Temperatur gegeben ist, einen Anstieg der Temperatur über den Vorgabewert hinaus feststellt. Dementsprechend lässt sich eine Zunahme der Transformatortemperatur unterdrücken und damit nicht nur die Größe des Trans formatorkerns verringern, sondern auch der Transformator selbst raumsparend und mit geringem Gewicht ausführen. Auch ist keine zusätzliche Befestigung erforderlich, da der temperaturempfindliche Schalter zwischen die Sekundär- oder Primärwicklung und dem Transformatorkern eingebettet werden kann.
  • Erfindungsgemäß werden der Transformatorkern, die Primärwicklung, die Sekundärwicklung und der temperaturempfindliche Schalter sämtlich mit einem elektrisch isolierenden Lack mit einer Wärmeleitfähigkeit von nicht weniger als 0,25 W/m·°C imprägniert. Während wie vorstehend erörtert der Transformatorbereich mit der höchsten Temperatur als in dem zentralen Abschnitt des Querschnitts der Wicklungen befindlich angenommen werden kann, ermöglicht der zur Imprägnierung der Primär- und Sekundärwicklungen eingesetzte elektrisch isolierende Lack mit hoher Wärmeleitfähigkeit die Übertragung von im zentralen Abschnitt des Querschnitts der Wicklungen entstandener Wärme auf einen Oberflächenbereich des Transformators in wirksamer Weise und ohne örtliche Abweichung. Weiterhin vereinfacht der zwischen dem temperaturempfindlichen Schalter und den Wicklungen eingebrachte elektrisch isolierende Lack eine wirksame Übertragung der auf den Wicklungsoberflächen entstehenden Wärme auf den temperaturempfindlichen Schalter. Somit wirkt der temperaturempfindliche Schalter dahingehend, dass möglichst nahe bei der höchstmöglichen Temperatur des Transformators liegende Temperaturen genau und mit minimalen örtlichen Abweichungen je nach der Einbauposition des temperaturempfindlichen Schalters erfasst werden. Da die Wärmeleitung zwischen dem Transformatorkern und sowohl der Primär- als auch der Sekundärwicklung vereinfacht werden kann, lässt sich ein örtlicher Anstieg der Temperatur des Transformatorkerns wirksam unterdrücken, wodurch eine weitere Verkleinerung des Transformatorkerns ermöglicht wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Transformatorkern ein im Wesentlichen E- förmiges erstes und ein im Wesentlichen I- oder E-förmiges zweites Kernelement auf, wobei die Kernelemente übereinander angeordnet sind und ein mittlerer Schenkel vorgesehen ist, um den herum die Primär- und die Sekundärwicklungen angeordnet sind, und wobei die Sekundärwicklung über der Primärwicklung liegt. Da gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform die Sekundärwicklung, die normalerweise zur Erzeugung einer höheren Temperatur als die Primärwicklung tendiert, über der Primärwicklung angeordnet ist, besteht keinerlei Möglichkeit, dass von der Sekundärwicklung freigesetzte Wärme in Richtung auf die Primärwicklung driftet und diese negativ beeinflusst. Bei dieser Ausführung wird der temperaturempfindliche Schalter zur Erfassung der zwischen der Innenseite der Sekundärwicklung, bei welcher die Tendenz zur Entwicklung der höchsten Temperatur gegeben ist, und dem Transformatorkern herrschenden Temperatur benutzt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Primärwicklung mit einem Klemmenträger versehen. Der Klemmenträger weist eine erste Klemme, an die ein Ende der Primärwicklung angeschlossen ist, und eine mit einer der vom temperaturempfindlichen Schalter kommenden Zuleitungen verbundene zweite Klemme auf. Die andere Zuleitung ist mit dem anderen Ende der Primärwicklung verbunden. Da sich nach dieser bevorzugten Ausführungsform der Klemmenträger auf der Primärwicklung befindet, ist der Abstand zwischen dem mit der Primärwicklung verbundenen temperaturempfindlichen Schalter und dem Klemmenträger so gering, dass die andere mit dem Klemmenträger verbundene Zuleitung des temperaturempfindlichen Schalters eine relativ geringe Länge aufweisen kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Knotenpunkt zwischen dem anderen Ende der Primärwicklung und der anderen Zuleitung des temperaturempfindlichen Schalters auf dem Klemmenträger gelagert. Nach dieser Ausführungsform wird keine zusätzliche Anschlussklemme zur Aufnahme dieses Knotenpunkts benötigt.
  • Weiter wird erfindungsgemäß ein elektrisches Gerät bereitgestellt, das einen Transformator der vorbeschriebenen Art verwendet. Im Einzelnen weist dieses elektrische Gerät in einem Gehäuse den für eine Temperaturerfassung eingerichteten Transformator, ein zum Antrieb durch den Transformator angepasstes elektrisches Element und ein zur Kühlung des Transformators vorgesehenes Kühlgebläse auf. Der in der vorbeschriebenen Weise im Transformator vorgesehene temperaturempfindliche Schalter ist auf der Transformatorseite angeordnet, die der mit einem Luftstrom durch das Kühlgebläse beaufschlagten Seite gegenüberliegt. Da der Kühlluftstrom nicht direkt auf die Seite des Transformators aufgebracht wird, auf der sich der temperaturempfindliche Schalter befindet, erreicht der Teil des erfindungsgemäß konzipierten elektrischen Geräts, in dem der temperaturempfindliche Schalter im Transformator angeordnet ist, die höchstmögliche Temperatur.
  • In den verschiedenen Ansichten der beiliegenden Zeichnungen werden gleiche Bezugsziffern für jeweils gleiche Teile benutzt.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Perspektivansicht eines Mikrowellenherds, wobei ein Teil der Gehäuseoberseite zur Darstellung eines in diesem verwendeten Transformators nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weggebrochen gezeichnet ist;
  • 2 eine Ansicht des in dem Mikrowellenherd gemäß 1 eingesetzten Transformators in auseinandergezogener Darstellung;
  • 3 eine Seitenansicht des Transformators in 2;
  • 4 eine Perspektivansicht des Transformators von dessen Unterseite aus gesehen; und
  • 5 einen Schaltplan einer in dem Mikrowellenherd mit dem erfindungsgemäßen Transformator eingesetzten Magnetron-Antriebsschaltung.
  • Es folgt eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen. Wie aus 1 ersichtlich, weist ein Mikrowellenherd 1 ein Ofengehäuse 2 mit einer Unterseite 21, einer Oberseite 22, ein Paar Seitenwänden 23 und einer Rückwand 24 auf, die sämtlich zu einem nach vorne offenen Kasten von im Wesentlichen rechteckiger Form zusammengesetzt sind. Weiter ist das Gehäuse 2 mit einer scharniert angeschlagenen Tür zum wahlweisen Öffnen oder Verschließen einer vorderen Öffnung des Gehäuses 2 oder einer Zugangsöffnung zu einer Herdkammer im Innern des Gehäuses 2 versehen.
  • Ein Transformator 12 ist in einem Geräteabteil angeordnet und auf der Unterseite 21 des Herdgehäuses 2 befestigt, wobei ein Magnetron 16 über diesem Transformator 12 angeordnet ist, und es ist ein Kühlgebläse 3 hinter dem Transformator 12 und dem Magnetron 16 vorgesehen. Das Kühlgebläse 3 dient zum Einbringen von Luft von außerhalb des Herdgehäuses 2 durch ein in der Rückwand 24 ausgebildetes Zugfenster 27 hindurch, die dem Transformator 12 und dem Magnetron 12 zu deren Kühlung beaufschlagt wird. Der zum Kühlen des Transformators 12 und des Magnetrons 16 benutzte Luftstrom wird anschließend über eine nicht dargestellte Entlüftungsöffnung auf einer Seite der Oberseite 22 nach außen abgeführt.
  • Wie aus 2 ersichtlich, weist der Transformator 12 einen Kern 18 mit einem ersten Kernelement 18e und einem zweiten Kernelement 18i in übereinanderliegender Anordnung auf. Das erste Kernelement 18e ist im Wesentlichen E-förmig aufgebaut mit einem Paar durch einen Brückenabschnitt verbundener äußerer Schenkel 18eo und einem parallel von der Brücke verlaufenden und zwischen den äußeren Schenkeln 18eo angeordneten mittleren Schenkel 18ec. Das zweite Kernelement 18i ist im Wesent lichen I-förmig ausgeführt und mit dem ersten Kernelement 18e verbunden, wobei die äußeren Schenkel 18eo des ersten Kernelements 18i in Kontakt mit dem zweiten Kernelement 18i gehalten werden. Zum Aufbau des Transformatorkerns 18 werden zunächst eine Sekundärwicklungsspule 14, sodann eine Heizwicklungsspule 17 und schließlich eine Primärwicklungsspule 13 um den mittleren Schenkel 18ec gelegt, bevor das zweite Kernelement 18i mit dem ersten Kernelement 18e verbunden wird. Erforderlichenfalls wird ein mit dem ersten Kernelement 18i in Kontakt gehaltener Teil der Primärwicklungsspule 13 mit einer elektrisch isolierenden Folie und, wenn nötig, entsprechend die Außenfläche der Sekundärwicklungsspule vollständig mit Isolierfolie abgedeckt. Damit sind die Primärwicklungsspule 13, die Sekundärwicklungsspule 14 und die Heizwicklungsspule 17 in axialer Richtung um den mittleren Schenkel 18ec herum voneinander abgesetzt und von unten gesehen in dieser vorgegebenen Reihenfolge angeordnet, wie dies die 2 zeigt. Die Sekundärwicklungsspule 14 weist einander gegenüberliegende Anfangs- und Abschlussleitungsenden 14e und 14f auf, wobei das Anfangsleitungsende 14e an eine Anschlussöse 14m gelegt und das Abschlussleitungsende 14f der Sekundärwicklungsspule 14 mit einem im Wesentlichen flaggenförmigen Anschlusselement 14h verbunden ist. Die Heizwicklungsspule 17 weist ebenfalls Anfangs- und Abschlussleitungsenden 17e und 17f auf, die mit im Wesentlichen flaggenartigen Klemmenelementen 17h1 bzw. 17h2 verbunden sind. Man beachte, dass die in Verbindung mit den gegenüberliegenden Enden irgendeiner der erfindungsgemäß eingesetzten Wicklungen benutzten Begriffe "Anfangs-" und "Abschluss-" jeweils das zu Beginn des Wicklungsvorgangs zunächst auf den Wicklungsdorn gelegte Drahtende bzw. das am Ende des Wicklungsvorgangs aus der Wicklungsspule herausgeführte gegenüberliegende Ende des gleichen Drahts bezeichnen.
  • Die Primärwicklungsspule 13 trägt einen Klemmenträger 40. Dieser Klemmenträger 40 ist aus Kunstharz und mit elektrisch isolierendem transparenten Band 50 auf dem von der Heizwicklungsspule 17 abgewandten unteren Ende der Primärwicklungsspule 13 befestigt. Ein selbständig rückstellender temperaturempfindlicher Schalter 30 (nachfolgend bezeichnet als "Thermostat") weist erste und zweite Zuleitungen 31 und 32 auf, die in das Innere der Primärwicklungsspule 13 eingesetzt sind. Dieser Thermostat 30 ist mit der Primärwicklungsspule 13 direkt elektrisch verbunden, wobei, wie dies deutlich aus 4 ersichtlich ist, ein Ende der ersten Zuleitung 31 und eine vom Anfangsende der Primärwicklungsspule 13 herangeführte Zuleitung 13e durch Löten zu einem Knotenpunkt 35 elektrisch miteinander verbunden sind. Wenn gewünscht oder erforderlich, kann der Thermostat 30 selbst mit einer elektrisch isolierten Folie abgedeckt werden.
  • Der Knotenpunkt 35 zwischen dem Ende der ersten Zuleitung 31 und der Zuleitung 13e befindet sich neben der Unterseite des Klemmenträgers 40 und ist seinerseits mit Isolierband 50 zusammen mit dem Klemmenträger 40 auf der Primärwicklungsspule 13 befestigt. Der Klemmenträger 40 weist erste und zweite Klemmen 41 und 42 auf und es ist eine vom Abschlussende der Primärwicklungsspule 13 ausgehende Zuleitung 13f mit der ersten Klemme 41 verbunden, während die erste Zuleitung 31 des Thermostaten 30 an die zweiter Klemme 42 gelegt ist. Die Anschlussöse 14m, die mit der vom Anfangsleitungsende der Sekundärwicklungsspule 14 herangeführten Zuleitung 14e verbunden ist, steht mit dem ersten Kernelement 18e und damit, wie am besten aus 3 ersichtlich, mit dem Transformatorkern 18 über eine Stellschraube 18n, die in ein Gewindeloch 18en im zweiten Kernelement 18e eingeschraubt ist, in Verbindung.
  • In der Endstufe der Montage der Primärwicklungsspule 13 auf den mittleren Schenkel 18ec des ersten Kernelements 18e mit Einsatz des mittleren Schenkels 18ec in einen zentralen Hohlraum der Sekundärwicklungsspule 14, wie aus 2 ersichtlich, wird der Thermostat 30 auf dem mittleren Schenkel 18ec des ersten Kernelements 18e und innerhalb eines zentralen Hohlraums der Sekundärwicklungsspule 14 durch einen Spalt zwischen dem inneren Umfang der Heizwicklungsspule 17 und dem mittleren Schenkel 18ec so montiert, dass die Temperaturerfassungsfläche des Thermostaten 30 in einem oberen Bereich der inneren Umfangsfläche der Sekundärwicklungsspule 14 und generell einem mittleren Bereich in Breitenrichtung, bezeichnet durch die Doppelpfeile LR, des zentralen Hohlraums der Sekundärwicklungsspule 14 liegt. Nach Anordnung des Thermostaten wie vorbeschrieben im Anschluss an die bereits erfolgte Montage der Primärwicklungsspule 13 auf dem mittleren Schenkel 18ec des Transformatorkerns 18 wird zur Vervollständigung des Transformators 12 das zweite Kernelement 18i unter Anpressung an die entsprechenden Endflächen der äußeren Schenkel 18eo des ersten Kernelements 18e, wie beispielsweise durch die Bezugsziffer 18m (3) bezeichnet, durch Kehlnahtschweißen sicher befestigt. Der resultierende Transformator wird sodann auf eine Grundplatte 19 gesetzt, die mit der Unterseite des zweiten Kernelements 18i punktverschweißt ist. Der Transformator 12 mit der Grundplatte 19 wird durch mehrere, beispielsweise vier Befestigungselemente wie durch entsprechende Montagelöcher in vier Eckenbereichen der Grundplatte 19 geführte Bolzen auf der Unterseite 21 des Herdgehäuses 2 befestigt. Damit ist der Transformatorkern 18 mit dem Herdgehäuse 2 geerdet.
  • Der wie vorgeschrieben zusammengebaute Transformator 12 wird mit einem elektrisch isolierenden Lack mit hoher Wärmeleitfähigkeit vakuumimprägniert. Der Lack beschichtet die Oberflächen des Kerns 18 und des Thermostaten 30 und dringt in die ersten und zweiten Wicklungen 13 und 14 ein. Dieser Isolierlack besteht aus Polyester gemischt mit fein verteiltem Silicapulver und besitzt eine Wärmeleitfähigkeit von 0,25 W/m·°C oder höher gegenüber einer solchen von 0,19 W/m·°C bei einem Standard-Isolierlack. Als Beispiel eines derartigen Lacks mit hoher Wärmeleitfähigkeit wäre der von The P. D. George Company hergestellte und vertriebene Lack Nr. 50S zu nennen.
  • 5 zeigt ein elektrisches Schaltbild einer Magnetron-Antriebsschaltung auf, wie sie in einem Mikrowellenherd mit dem wie vorbeschrieben aufgebauten erfindungsgemäßen Transformator 12 eingesetzt wird. Wie aus 5 ersichtlich, ist die Primärwicklungsspule 13 des Transformators 12 über den Thermostaten 30 mit einer handelsüblichen Stromquelle 33 elektrisch verbunden, während die Ausgangsspannung von der Sekundärwicklungsspule 14 des gleichen Transformators 12 durch eine Halbwellen-Spannungsverdoppelungsgleichrichter- bzw. Greinacher-Schaltung 15 gleichgerichtet und geglättet wird, um eine hohe Gleichspannung zu erzeugen, die ihrerseits einem Magnetron 16 zugeführt wird. Während eine Heizung des Magnetrons 16 durch die im Transformator 12 eingebaute Heizwicklungsspule 17 vorgewärmt wird, erzeugt das Magnetron 16 Mikrowellen, wenn ihm die hohe Gleichspannung von der Greinacher-Schaltung 15 aus zugeführt wird.
  • Wie vorstehend ausführlich beschrieben, sind die Primär- und Sekundärwicklungen 13 und 14 im axialen Abstand voneinander um den Transformatorkern 18 herum und die Heizwicklung 17 zwischen den Primär- und Sekundärwicklungen 13 und 14 gewickelt. Die vom Abschlussende der Primärwicklung 13 ausgehende Zuleitung 13f ist mit der ersten Klemme 41 des Klemmenträgers 40 verbunden und es ist die erste Zuleitung 31 des Thermostaten 30 an die zweite Klemme 42 des Klemmenträgers 40 gelegt. Die von Anfangsende der Primärwicklung 13 ausgehende Zuleitung 13e ist an die zweite Zuleitung 32 des Thermostaten 30 angeschlossen. Damit ist der Thermostat 30 über die Zuleitungen 31 und 32 mit der Primärwicklung 13 elektrisch in Reihe geschaltet und zwischen der Sekundärwicklung 14 und dem Transformatorkern 18 angeordnet. Die vom Anfangsende der Sekundärwicklung 14 ausgehende Zuleitung 14e steht über die Anschlussöse 14m mit dem Transformator 18 in Verbindung und es ist die vom Abschlussende der Sekundärwicklung 14 ausgehende Zuleitung 14f über das fahnenartige Anschlusselement 14h1 mit dem Eingangsende der Greinacher-Schaltung 15 verbunden. Die beiden gegenüberliegenden Zuleitungen 17e und 17f der Heizwicklung 17 stehen über die hiermit verbundenen fahnenartigen Anschlusselemente 17h1 und 17h2 mit der Heizung des Magnetrons 16 in Verbindung.
  • Erfasst bei der vorbeschriebenen Ausführung der temperaturempfindliche Schalter 30 zur Überwachung der Temperatur eines zwischen der Sekundärwicklung 14 und dem Transformatorkern 18 liegenden und die höchste Temperatur erreichenden Abschnitts eine solche über einer Vorgabetemperatur liegende Temperatur, so wird der temperaturempfindliche Schalter 30 abgeschaltet und damit die Zufuhr elektrischen Stroms von der Stromquelle 33 zur Primärwicklung 13 unterbrochen. Somit lasst sich jeder unerwünschte Anstieg der Transformatortemperatur zweckmäßigerweise unterdrücken und kann aus diesem Grunde der Transformatorkern in geringerer Größe ausgeführt sein. Da die Temperatur des Transformators 12 bei normalem Betrieb und die für das Eintreten eines abnormalen Zustands repräsentative höchste kritische Temperatur unter die zur Zeit vorgeschriebene Temperaturgrenze fallen können, ist weiter der Transformator 12 selbst im raumsparender und leichter Form sowie kostengünstiger herstellbar. Da der temperaturempfindliche Schalter 30 zwischen die Sekundärwicklung 14 und den Transformatorkern 18 eingespannt ist, wird außerdem kein zusätzliches Befestigungselement für dessen Montage und lagemäßige Fixierung benötigt. So kann beispielsweise im Falle eines nach der Norm E1-96 ausgelegten und mit einem bei Erfassung einer Temperatur von 200°C abschaltenden und bei einer erfassten Temperatur von 190°C in den Einschaltzustand zurückstellenden Thermostaten 30 das Erreichen einer Temperatur von 200°C an der inneren Umfangsfläche der Sekundärwicklungsspule 14 zu einer Unterbrechung der Stromzufuhr zur Primärwicklung 13 führen, so dass jeder unerwünschte Temperaturanstieg unterdrückt wird und dementsprechend die normale Betriebstemperatur des Transformators die vorgeschriebene Grenze von 200°C nicht überschreitet sowie selbst bei Eintreten eines abnormalen Zustands wie einer betrieblichen Störung des Kühlgebläses 3 die Temperatur des Transformators 12 nicht auf einen höheren Wert als die vorgeschriebene Grenze von 250°C ansteigt.
  • Wenngleich der Höchsttemperaturbereich des Transformators 12 als in einem zentralen Abschnitt C1 des Querschnitts der Sekundärwicklung liegend angenommen werden kann, was die vorbeschriebene Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft, so kann die in diesem zentralen Abschnitt C1 des Querschnitts der Sekundärwicklung 14 erzeugte Wärme wirksam und ohne örtliche Abweichung auf einen Außenflächenbereich der Sekundärwicklung 14 geleitet werden, da der elektrisch isolierende Lack mit einer Wärmeleitfähigkeit von nicht weniger als 0,25 W/m·°C in das Innere der Sekundärwicklung 14 eindringt. Darüber hinaus vereinfacht der zwischen den temperaturempfindlichen Schalter 30 und den inneren Umfang der Sekundärwicklung 14 eingefüllte elektrisch isolierende Lack mit einer solch hohen Wärmeleitfähigkeit einen wirksamen Übergang der an den inneren Umfangsflächen der Sekundärwicklung 14 entstehenden Wärme auf den temperaturempfindlichen Schalter 30. Somit wirkt der temperaturempfindliche Schalter 30 dahingehend, dass er jede so nahe wie möglich bei der höchstmöglichen Temperatur des Transformators 12 liegende Temperatur genau und mit einem Minimum an örtlicher Abweichung, die je nach Einbauposition des temperaturempfindlichen Schalters 30 eintreten kann, erfasst.
  • Da die Wärmeleitung zwischen dem Transformatorkern 18 und sowohl der Primär- als auch Sekundärwicklung 13, 14 vereinfacht werden kann, lässt sich auch ein örtlicher Anstieg der Temperatur des Transformatorkerns 18 wirksam unterdrücken, wo durch eine weitere Verkleinerung des Transformatorkerns ermöglicht wird.
  • Da die Sekundärwicklung 14 mit der Tendenz einer Erwärmung auf eine höhere Temperatur als der der Primärwicklung 13 über der Primärwicklung 13 angeordnet ist, bringt außerdem der Auftrieb von Wärme aus der Sekundärwicklung 14 keine nachteilige Auswirkung auf die Primärwicklung 13 mit sich und erfasst der temperaturempfindliche Schalter 30 unter dieser Bedingung jede über einem Vorgabewert liegende Temperatur in einem zwischen der Sekundärwicklung 14 und dem Transformatorkern 30 liegenden Höchsttemperaturbereich. Da weiterhin der Klemmenträger 40 auf der Primärwicklung 13 befestigt ist, kann der mit der Primärwicklung 13 in Verbindung stehende temperaturempfindliche Schalter 30 sehr nahe am Klemmenträger 40 angeordnet sein, wodurch relativ kurze Zuleitungen 31 und 32 des temperaturempfindlichen Schalters 30 verwendet und am Klemmenträger 40 angeschlossen werden können, ohne dass zusätzliche Befestigungs- oder Klemmenelemente zur Aufnahme des Knotens 35 zwischen der Zuleitung 13e der Primärwicklung 13 und der Zuleitung 32 des temperaturempfindlichen Schalters 30 benötigt werden.
  • Da jedoch, wie aus 1 ersichtlich, der Transformator 12 im Herdgehäuse 2 so angeordnet ist, dass die Montagefläche des Thermostaten hinter dem Kühlluftstrom liegt, trifft die Kühlluft nicht direkt auf den temperaturempfindlichen Schalter 30 und ist dieser somit in dem Bereich positioniert, wo die höchstmögliche Temperatur im Transformator 12 eintreten kann. Anders ausgedrückt kann der temperaturempfindliche Schalter 30 die Temperatur in dem Bereich des Transformators 12 mit der höchstmöglichen Temperatur ordnungsgemäß erfassen.
  • Man beachte, dass in der vorstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform die höchstmögliche Temperatur im Transformator 12 als in der Sekundärwicklung 14 eintretend angenommen wird. In Abhängigkeit von konstruktiven Abweichungen, wie beispielsweise beim Strom- oder Spannungsverhältnis zwi schen der Primärwicklung 13 und der Sekundärwicklung 14, kann es jedoch passieren, dass die Primärwicklung 13 Wärme von höherer Temperatur als die Sekundärwicklung 14 erzeugt. In diesem Falle ist der temperaturempfindliche Schalter 30 zwischen der Primärwicklung 13 und dem Transformator 18 anzuordnen, damit eine so nahe wie möglich bei der höchstmöglichen Temperatur des Transformators 12 liegende Temperatur erfasst werden kann.
  • Wenngleich in der vorstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform auf einen Transformatorkern mit einem im Wesentlichen E-förmigen und einem im Wesentlichen I-förmigen Kernelement Bezug genommen wird, können für den Transformatorkern auch zwei im Wesentlichen E-förmige Kernelemente verwendet werden.
  • Weiter ist die vorliegende Erfindung auf jeden nach den verschiedenen Normen zur Festlegung unterschiedlicher höchstzulässiger Betriebs- und höchster kritischer Temperaturen konzipierten Transformator anwendbar. Auch ist der erfindungsgemäße Transformator nicht ausschließlich auf die Verwendung zum Antrieb des Magnetrons beschränkt, sondern kann in Verbindung mit jedem Transformator mit höherer Betriebstemperatur verwendet werden.
  • Der erfindungsgemäße Transformator wurde für den Einsatz in einem Mikrowellenherd beschrieben. Wenn in diesem Falle wie aus 1 ersichtlich der elektronische Herd 1 als Beispiel für mögliche elektrische Geräte ein Herdgehäuse 2 zur Aufnahme sowohl eines Magnetrons 16 als für den Antrieb durch den Transformator 12 konzipiertes elektronisches Element wie auch eines Kühlgebläses 3 zum Kühlen des Transformators 12 aufweist und der Thermostat 30 für den Transformator 12 so im Herdgehäuse angeordnet ist, dass die Montagefläche des Thermostaten hinter dem Kühlluftstrom, d.h. auf der von der mit Kühlluft vom Kühlgebläse 3 beaufschlagten Seite des Transformators 12 abgewandten Seite liegt, kann aufgrund der Kompaktheit des Transformators 12 das elektrische Gerät in raumsparender und leichter Ausführung sowie kostengünstiger hergestellt werden.
  • Zwar wurde die vorliegende Erfindung umfassend anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die lediglich der Veranschaulichung dienenden beiliegenden Zeichnungen beschrieben, sind für den Fachmann nach dem Studium dieser Beschreibung der vorliegenden Erfindung zahlreiche Änderungen und Abwandlungen offensichtlich und ohne Weiteres erkennbar. Somit gelten solche Änderungen und Abwandlungen als in dem in den beiliegenden Ansprüchen definierten Schutzumfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen, sofern sie von diesem nicht abweichen.

Claims (5)

  1. Zur Temperaturerfassung eingerichteter Transformator (12) mit: einem Transformatorkern (18); um den Transformatorkern (18) gewickelte Primär- und Sekundärwicklungen (13, 14); und einem temperaturempfindlichen Schalter (30), der mit der Primärwicklung (13) in Reihe geschaltet ist und angepasst ist, als Antwort auf einen Temperaturanstieg auf einen Wert, der gleich einem Vorgabewert oder höher ist, abgeschaltet zu werden; wobei die Primärwicklung (13) und die Sekundärwicklung (14) in axialer Richtung voneinander abgesetzt sind und wobei der temperaturempfindliche Schalter (30) mit einer Temperaturerfassungsfläche zwischen entweder der Primär- oder der Sekundärwicklung (13, 14) und dem Transformatorkern (18) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturerfassungsfläche auf einer inneren Umfangsfläche der Primär- oder der Sekundärwicklung (13, 14) angeordnet ist und dass der Transformatorkern (18), die Primärwicklung (13), die Sekundärwicklung (14) und der temperaturempfindliche Schalter (30) mit einem elektrisch isolierenden Lack mit einer Wärmeleitfähigkeit von nicht weniger als 0,25 W/m·°C imprägniert sind.
  2. Zur Temperaturerfassung eingerichteter Transformator (12) nach Anspruch 1, wobei der Transformatorkern (18) ein im Wesentlichen E-förmiges erstes Kernelement (18e) und ein im Wesentlichen I- oder E-förmiges zweites Kernelement (18i) aufweist, die Kernelemente übereinander angeordnet sind und das erste Kernelement (18e) mit einem mittleren Schenkel (18ec) versehen ist, um den herum die Primär- und Sekundärwicklungen (13, 14) mit der Sekundärwicklung (13) über der Primärwicklung (14) liegend gewickelt sind.
  3. Zur Temperaturerfassung eingerichteter Transformator (12) nach Anspruch 1, wobei die Primärwicklung (13) mit einem Klemmenträger (40) versehen ist, der eine erste Klemme (41) zum Anschluss eines der Enden der Primärwicklung (13) und eine zweite Klemme (42) aufweist, an die eine der vom temperaturempfindlichen Schalter ausgehenden Zuleitungen (31) angeschlossen ist, während die andere Zuleitung (32) des temperaturempfindlichen Schalters (30) mit dem anderen Ende der Primärwicklung (13) verbunden ist.
  4. Zur Temperaturerfassung eingerichteter Transformator (12) nach Anspruch 3, wobei ein Knotenpunkt (35) zwischen dem anderen Ende der Primärwicklung (13) und der anderen Zuleitung (32) des temperaturempfindlichen Schalters (30) vom Klemmenträger (40) aufgenommen wird.
  5. Elektrisches Gerät (1) mit: einem Gehäuse (2); einem Transformator (12) gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4 in dem Gehäuse (2); einem zum Betrieb durch den Transformator (12) angepassten elektrischen Element in dem Gehäuse (2); und einem Kühlgebläse (3) zum Kühlen des Transformators (12) in dem Gehäuse (2); wobei der temperaturempfindliche Schalter (30) in dem Transformator (12) auf der Seite des Transformators (12) angeordnet ist, die von der mit einem Luftstrom aus dem Kühlgebläse (3) beaufschlagten Seite des Transformators (12) abgewandt ist.
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