DE60213034T2

DE60213034T2 - Umrichterwandler

Info

Publication number: DE60213034T2
Application number: DE60213034T
Authority: DE
Inventors: Minebea Co. Shinichi Asaba-cho Iwata-gun Suzuki
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2007-04-19
Also published as: EP1265460A2; US6714111B2; DE60213034D1; EP1265460B1; US20020176268A1; EP1265460A3; JP3906405B2; JP2002353044A; DE60213034T8

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Aufwärtsumrichtertransformator, welcher in einer Endstufe eines Umrichters zum Einschalten einer Lichtquelle zum Beleuchten einer Flüssigkristallanzeige verwendet wird.
Beschreibung des Standes der Technik
In letzter Zeit, hat als Anzeigemittel für einen Arbeitsplatzrechner oder ähnlichem eine Flüssigkristallanzeige (nachfolgend als LCD bezeichnet) zunehmend den Platz einer Kathodenstrahlröhre (nachfolgend als CRT bezeichnet) eingenommen. Der LDC verfügt, im Gegensatz zum CRT, nicht über eine Lichtemissionsfunktion und benötigt daher eine Lichtquelle der Hintergrundlicht- oder Frontlichtgattung.
Um einen LCD-Bildschirm hell zu erleuchten, können zwei oder mehrere Kaltkathodenfluoreszenzleuchten (nachfolgend als CFL bezeichnet), welche gleichzeitig bogenentladen und beleuchtet sind, als die vorher genannte Lichtquelle verwendet werden.
Im Allgemeinen wird eine Umrichterschaltung zum Entladen und Erleuchten von solchen CFLs verwendet, in welcher eine Gleichspannung von ungefähr 12 V durch einen Oszillator vom Royer-Typ zur Primärseite eines Transformers (Umrichtertransformators) als eine Wechselspannung, und in welchem eine Hochfrequenzspannung von ungefähr 1600 V mit 60 kHz auf der Sekundärseite zu Beginn der Entladung erzeugt wird.
Nach dem Entladen der CFLs steuert die Umrichterschaltung die Sekundärseitenspannung des Umrichtertransformators, um sie auf ungefähr 600 V zu reduzieren, um die CFLs am Entladen zu halten. Für diese Spannungssteuerung wird üblicherweise eine Pulsweitenmodulation (nachfolgend als PWM bezeichnet) verwendet.
In einer derartigen Umrichterschaltung ist üblicherweise ein Umrichtertransformator mit einem offenen magnetischen Kreis unter Verwendung eines stangenförmigen Kerns als Magnetkern und ein Umrichtertransformator mit einer geschlossenen magnetischen Schaltung verwendet worden.
22 zeigt eine gleichwertige Schaltung eines Umrichtertransformators mit einer offenen magnetischen Schaltung (open-magnetic-circuit invertor transformer). In der Figur bezeichnen die Bezugsziffern 1, L₁ und L_S einen idealen Aufwärtstransformator (Umrichtertransformator) mit einem Wicklungsverhältnis von 1:n ohne Verlust, einer Streuinduktivität, und jeweils einer Induktanz einer Sekundärwicklung. Wenn ein CFL 2 mit dem idealen Aufwärtstransformator (Umrichtertransformator mit offener magnetischer Schaltung) 1 verbunden ist, arbeitet die Streuinduktivität L₁ als Lastinduktivität und entlädt normalerweise. Wie auch immer, wenn 2 CFLs 2 parallel mit den Ausgangsklemmen T des Umrichtertransformators verbunden sind, und wenn eine der zwei CFL 2 vor der anderen CFL 2 zu entladen beginnt, wird die Spannung an den Ausgangsklemmen T aufgrund der Streuinduktivität L₁ reduziert, und erlaubt es der anderen CFL 2 nicht, sich zu entladen.
23 zeigt ein Beispiel eines Umrichtertransformators 1 mit offener magnetischer Schaltung, welcher einen stangenförmigen Kern 3 als magnetischen Kern benutzt. Der stangenförmige Kern 3 ist in eine Kavität 5 eines röhrenförmigen Spulenträgers 4 eingeführt, wie durch eine gestrichelte Linie gezeigt. Der Spulenträger 4 hat eine darauf gewundene Primärwicklung 6 und eine Sekundärwicklung 7 und hat einen Anschlussblock 9 mit Anschlussstiften 8 der Primärwicklung 6 und einen Anschlussblock 11 mit Anschlussstiften 10 der Sekundärwicklung 7. Da die auf der Sekundärseite erzeugte Spannung hoch ist, ist die Sekundärwicklung 7 durch auf dem Spulenträger 4 angeordnete Trennwände 12 unterteilt, um eine Kriechentladung zu verhindern.
Der Umrichtertransformator 1 mit dem offenen magnetischen Schaltkreis und mit dem stangenförmigen Kern 3 als ein Kern weist einen einfacheren Aufbau als ein Umrichtertransformator 1A mit einer geschlossenen magnetischen Schaltung auf, in welchem, wie in 24 gezeigt, ein rechteckiger rahmenförmiger Kern 13 und ein stangenförmiger Kern 3 verbunden sind, um einen Magnetkern zu bilden, und Primär- und Sekundärwindungen 6 und 7 sind auf einem Spulenträger 14 angeordnet, in welchen der stangenförmige Kern 3 eingeführt ist. Beim Umrichtertransformator 1 kann es jedoch vorkommen, dass, wenn die Streuinduktivität gross ist, wenn eine Vielzahl von CFLs daran angeschlossen ist, nur eine CFL eingeschaltet wird und der Rest beim Einschalten versagt.
Der eine geschlossene magnetische Schaltung aufweisende Umrichtertransformator 1A, gezeigt in 24, ist derart konfiguriert, dass der stangenförmige Kern 3 in eine Kavität des Spulenträgers 14 eingeführt ist, die Primär- und Sekundärwicklungen 6 und 7 um den Spulenträger 14 gewickelt sind, und dass der Spulenträger 14 in Aussparungen 15 des rechteckigen, rahmenförmigen Kerns 13 eingepasst ist.
Der Umrichtertransformator 1A, gezeigt in 24, kann als ein offen magnetischer Schaltkreistyp konfiguriert sein, wenn er eine Lücke zwischen dem rechteckigen, rahmenförmigen Kern 13 und dem stangenförmigen Kern 3 vorgesehen wird, wodurch die Streuinduktivität gesteuert werden kann. Wie auch immer kann es vorkommen, dass, wenn eine Vielzahl von CFLs parallel angeschlossen sind, nicht alle CFLs gleichzeitig eingeschaltet werden. Dementsprechend ist bei einem einen offenen magnetischen Schaltkreis aufweisenden Umrichtertransformator ein Umrichtertransformator für jede der Vielzahl von CFLs notwendig ist, um all die CFLs gleichzeitig einzuschalten.
Wenn eine Vielzahl von CFLs verwendet sind, um einen LCD-Bildschirm hell zu beleuchten, ist eine Vielzahl von Umrichtertransformatoren erforderlich, resultierend in einer erhöhten Gesamtgrösse und als erhöhte Kosten.
Der einen offenen magnetischen Kreis aufweisende Umrichtertransformator, der einen stangenförmigen Kern verwendet, weist einen einfachen Aufbau auf, weist aber eine besonders grosse Streuinduktivität auf, welche eine Phasenverschiebung in der Spannung und dem Strom erzeugt, was einen Anstieg von sogenannter Blindleistung verursacht, was eine beträchtliche Verminderung des Wirkungsgrads zur Folge hat.
Andererseits können in einem, einen geschlossenen Magnetkreis aufweisenden Umrichtertransformator, zwei oder mehr parallel geschaltete CFLs alle entladen und eingeschaltet werden. In diesem Fall, jedoch, wenn eine CFL mit der Entladung beginnt, und ein Entladestrom aufgrund der Verminderung der internen Impedanz des CFLs fliesst und dadurch den Laststrom erhöht, dann ist die Ausgangsspannung des Umrichtertransformators trotz der kleinen Streuinduktivitäten reduziert. Dies kann die Entladebedingungen der anderen CFLs beeinflussen, was Variationen in den Bedingungen verursacht.
Weiter ist, da die Impedanz der CFLs negative Widerstandscharakteristiken aufweist, wenn eine CFL zu entladen beginnt und einschaltet, dann ist die Impedanz der CFL rasch reduziert und der Strom steigt steil an, wodurch der Umrichtertransformator Schaden erleiden kann, wie Windungsbruch oder Ähnliches.
Entsprechend ist in dem, einen geschlossenen magnetischen Kreislauf aufweisenden Umrichtertransformator, ein Lastkondensator Cb zwischen einer Ausgangsklemme T und jeder der CFLs 2, wie in 25 gezeigt, vorgesehen, da die Streuinduktivität klein ist. Indes erzeugt dies eine Phasenverschiebung zwischen der Spannung und dem Strom, wodurch die sogenannte Blindleistung, resultierend in vermindertem Wirkungsgrad, reduziert wird und führt aufgrund der erhöhten Komponentenanzahl und aufgrund der Verwendung des teuren Lastkondensators Cb zu einem Anstieg der Kosten.
Wie oben erwähnt, in dem konventionellen, einen offenen Magnetkreis aufweisenden Umrichtertransformator, steigt die Anzahl vom Umrichtertransformatoren mit dem anzahlmässigen Anstieg von CFLs in einem Verhältnis 1:1, wodurch die Grösse des Umrichtertransformators als Ganzes erhöht wird und die Kosten hochgedrückt werden.
In der geschlossenen magnetischen Schaltkreisstruktur kann ein Umrichtertransformator es einer Mehrzahl von CFLs ermöglichen, zu entladen, aber es kommt vor, dass eine Variation in den Entladebedingungen unter den CFLs auftritt, oder Wirbelstrom den Umrichtertransformator beschädigt. Die Variation in den Entladeumständen unter den CFLs kann durch einen Lastkondensator, der in Serie mit einem der CFLs geschaltet ist, korrigiert werden. Indes verursacht dies eine Verminderung des Wirkungsgrades, eine Erhöhung der Komponentenanzahl und einen Kostenanstieg.
Ein Umrichtertransformator gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus US 4,562,382 bekannt.
ZUSAMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung zielt darauf, die oben genannten Probleme zu überwinden. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen kompakten und weniger teuren Umrichtertransformator bereit zu stellen, welcher gleichzeitig eine Mehrzahl von CFLs einschalten kann, mit einem minimalen Anstieg der Komponentenanzahl. Dieses Ziel ist erreicht mit einem Umrichtertransformator mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung liefert einen Umrichtertransformator, welcher in einen Gleichstrom (DC) nach Wechselstrom (AC) Umrichter eingesetzt ist, und dazu geeignet ist, eine an einer Primärseite davon eingegebene Wechselspannung (AC) hochzutransformieren und an eine Sekundärseite abzugeben. Der Umrichtertransformator beinhaltet einen äusseren Kern, welcher im Wesentlichen wie ein rechteckiger Rahmen geformt ist, einer Mehrzahl von inneren Kernen, welche im Wesentlichen wie eine Stange geformt sind, einer Mehrzahl von Sekundärwicklungen, einer Primärwicklung, und einer Mehrzahl von Spulenträgern, welche im Wesentlichen wie ein Rohr geformt sind. Im obgenannten sind die Mehrzahl von inneren Kernen innerhalb des äusseren Kerns angeordnet und mit dem äusseren Kern derart verbunden, dass sie eine vordefinierte Streuinduktivität aufweisen. Die Mehrzahl der Sekundärwicklungen ist entsprechend der Mehrzahl der inneren Kerne vorhanden und die Primärwicklung ist vorgesehen, um gemeinsam zur Mehrzahl von Sekundärwicklungen zu sein. Die Mehrzahl der Spulenträger ist entsprechend der Mehrzahl von Sekundärwicklungen vorgesehen, beziehungsweise hat die Mehrzahl von inneren, darin eingeführten Kernen, beziehungsweise hat die Mehrzahl von Sekundärwicklungen, welche entsprechend darauf gewunden sind. Überdies beinhaltet im Obigen jede der Mehrzahl der Spulenträger einen primärseitigen Anschlussblock für die Primärwicklung an einem Ende davon und einen sekundärseitigen Anschlussblock für die Sekundärwicklung am anderen Ende davon, sind miteinander zur Integration mit den darauf gewundenen Sekundärwicklungen und haben die auf die integrierten Spulenträger gewundene Primärwicklung.
In der obigen Gestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Mehrzahl von Spulenträgern derart integriert sein, dass die primärseitigen Anschlussblöcke gegenseitig miteinander verbunden sind und die sekundärseitigen Anschlussblöcke gegenseitig miteinander verbunden sind. Jeder der primärseitigen Anschlussblöcke kann einen Vorsprung und eine Aussparung zum Zusammenwirken mit jedem Verbindungsabschnitt haben, und auch jeder der sekundärseitigen Anschlussblöcke kann einen Vorsprung und eine Aussparung zum Zusammenwirken mit jedem Verbindungs abschnitt aufweisen.
In all den vorgenannten Konfigurationen der vorliegenden Erfindung kann der äussere Kern mit Aussparungen an seiner Seite versehen sein, welche mit Teilen der primärseitigen und sekundärseitigen Anschlussblöcke der integrierten Spulenträger zusammenwirken.
In jeder der zuvor genannten Konfigurationen der vorliegenden Erfindung können die primärseitigen und sekundärseitigen Anschlussblöcke der integrierten Spulenträger mit Vorsprüngen zum Zusammenwirken mit Aussparungen, welche am äusseren Kern oder mit dem äusseren Abschnitt des äusseren Kerns geformt sind, versehen sein.
In jeder der zuvor geformten Konfiguration der vorliegenden Erfindung kann jeder der inneren Kerne im Wesentlichen wie ein L geformt sein.
In jeder der zuvor genannten Konfigurationen der vorliegenden Erfindung kann die Mehrzahl von Spulenträgern untereinander identisch geformt sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung ist erklärt mit Bezug zu den Zeichnungen, welche nur zum Zweck der Illustration dargestellt sind und die Erfindung in keiner Weise begrenzen.
1 ist eine Explosionsansicht, welche einen Umrichtertransformator entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen montierten Zustand des in 1 gezeigten Umrichtertransformators schematisch zeigt.
3 ist eine Draufsicht, welche den in 1 gezeigten Umrichtertransformator zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen in 1 gezeigten äusseren Kern zeigt.
5 ist eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils B in 3.
6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 3.
7 ist ein Schaltschema, in welchem CFLs an den in 1 gezeigten Umrichtertransformator angeschlossen sind.
8A und 8B sind jeweils Schemata, welche eine entsprechende Schaltung des in 1 gezeigten Umrichtertransformators zeigen.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Umrichtertransformators entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Draufsicht, welche den in 9 gezeigten Umrichtertransformator zeigt.
11 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen in 9 gezeigten äusseren Kern zeigt.
12 ist eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils B in 10.
13 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIII- XIII in 10.
14 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen weiteren äusseren Kern (dritte Ausführungsform) anstelle des in 9 gezeigten äusseren Kerns zeigt.
15 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Umrichtertransformator entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist eine Draufsicht, welche den in 15 gezeigten Umrichtertransformator zeigt.
17 ist eine perspektivische Ansicht, welche den in 15 gezeigten äusseren Kern zeigt.
18 ist eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils B in 16.
19 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIX-XIX in 16.
20 ist eine perspektivische Ansicht, welche noch einen anderen äusseren Kern (fünfte Ausführungsform) anstelle des in 15 gezeigten äusseren Kerns zeigt.
21 ist eine Explosionsansicht, welche einen Umrichtertransformator entsprechend einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
22 ist ein Schaltschema, welches eine entsprechende Schaltung eines konventionellen, einen offenen magnetischen Kreis aufweisenden Umrichter transformators zeigt.
23 ist eine Draufsicht, welche einen konventionellen, einen offenen magnetischen Kreis aufweisenden Umrichtertransformator, welcher einen Innenkern verwendet, zeigt.
24 ist eine Explosionsansicht, welche einen konventionellen, einen geschlossenen magnetischen Kreis aufweisenden Umrichtertransformators zeigt.
25 ist ein Schema, welches einen Schaltkreis, der Lastkondensatoren im einen geschlossenen magnetischen Kreis aufweisenden Umrichtertransformator zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Umrichtertransformator entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird mit Bezug auf die 1 bis 8 erklärt werden. Teile und Elemente, welche entsprechend zu denen in 22 bis 25 sind, sind mit denselben Referenznummern bezeichnet wie in den 22 bis 25, wobei Erklärungen zu diesen zweckmässigerweise weggelassen sind.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, besteht ein Umrichtertransformator 20 im Allgemeinen aus einem äusseren Kern 21, welcher im Wesentlichen wie ein rechteckiger Rahmen geformt ist, zwei inneren Kernen 23a und 23b, welche im Wesentlichen stangenförmig geformt sind, welche zusammen mit dem äusseren Kern einen Magnetkern 22 bilden, einer Primärwicklung 24, zwei Sekundärwicklungen 25a und 25b, einer Rückkoppelungswicklung 42 (7), welche später erklärt werden wird, und zwei rechteckigen, röhrenförmigen Spulenträgern 26a und 26b, welche entsprechend den zwei Sekundärwicklungen 25a und 25b angeordnet sind und welche die Primärwicklung 24, die Rückkoppelungswicklung 42 und die zwei Sekundärwicklungen 25a und 25b darauf gewickelt haben.
Der Umrichtertransformator 20 ist auf die folgende Weise zusammengebaut. Die inneren Kerne 23a und 23b sind, wie in 1 durch (A) gezeigt, jeweils in die Spulenträger 26a beziehungsweise 26b eingeführt sind, welche zur Integration miteinander zu verbinden sind, wie nachstehend erklärt, nichtmetallische Plättchen 27 (untenstehend erklärt) sind an den inneren Kernen 23a und 23b, wie durch (B) gezeigt, platziert und der Kern 21 ist darauf angeordnet, wie durch (C) gezeigt. In 1 sind, der Einfachheit halber, primärseitige Vorsprünge 48a und 48b, primärseitige Aussparungen 49a und 49b, sekundärseitige Vorsprünge 52a und 52b und sekundärseitige Aussparungen 53a und 53b nicht gezeigt.
Die zwei Spulenträger 26a und 26b sind identisch zueinander geformt. Von den zwei Spulenträgern 26a und 26b, wird derjenige an der unteren Seite in 3 erster Spulenträger 26a genannt und der andere, auf der oberen Seite in 3 gezeigte, wird zweiter Spulenträger 26b genannt. Des Weiteren sind, der Einfachheit halber, von den zwei inneren Kernen 23a und 23b der im ersten Spulenträger 26a angeordnete mit 23a bezeichnet und der im zweiten Spulenträger 26b angeordnete mit 23b bezeichnet.
Der erste und der zweite Spulenträger 26a und 26b sind zur Integration wie unten stehend kombiniert.
Die zwei Sekundärwicklungen 25a und 25b sind um den ersten Spulenträger 26a beziehungsweise den zweiten Spulenträger 26b gewunden, und die Primärwicklung 24 ist gemeinsam um den kombinierten ersten und zweiten Spulenträger 26a und 26b gewunden.
Die zwei inneren Kerne 23a und 23b sind mit den nichtmagnetischen Plättchen 27 dazwischen, wie untenstehend erklärt, mit dem äusseren Kern 21 verbunden, um eine vordefinierte Streuinduktivität zu gewährleisten.
Der äussere Kern 21 beinhaltet zwei kürzere Seiten 28 und zwei längere Seiten 29, beide in der Form von quadratischen Prismen, wie in den 1 und 4 gezeigt. Jede der kürzeren Seiten 28 hat eine Aussparung 30 auf seiner einen Fläche und primärseitige Anschlussblöcke 38a und 38b und sekundärseitige Anschlussblöcke 39a und 39b, wie nachstehend erklärt, sind in die betreffenden Aussparungen 30 zum Zusammenwirken eingepasst.
Als nächstes wird der Aufbau des ersten und zweiten Spulenträgers 26a und 26b erklärt werden. Wie oben genannt, sind der erste und zweite Spulenträger 26a, 26b identisch aufgebaut, so dass nur der Aufbau des ersten Spulenträgers 26a erklärt werden wird, da der Aufbau des zweiten Spulenträgers nur kollateral mit dem ersten Spulenträger 26a erklärt werden wird. Die individuellen Bestandteile des zweiten Spulenträgers 26b werden mit angemessener Auslassung erklärt werden.
Wie in 3 gezeigt, beinhaltet der erste Spulenträger 26a einen Stumpf 37a, welcher einen Primärwicklungsabschnitt 35a aufweist, wo die Primärwicklung 24 angeordnet ist und einen Sekundärwicklungsabschnitt 36a aufweist, wo die Sekundärwicklung 25a abgeordnet ist, und die primärseitigen und sekundärseitigen Anschlussblöcke 38a und 39a, welche an einem, beziehungsweise den anderen Enden des Stumpfs 37a angeordnet sind.
Eine Fläche (die rechte Seite in 3) des primärseitigen Anschlussblocks 38a weist fünf Primärwicklungsanschlussstifte 40a auf. Wie in 7 gezeigt, sind drei der fünf Primärwicklungsanschlussstifte 40a für die Gegentaktverbindung an der Primärseite (besonders für einen Startabgriff 61, einen Endabgriff 62, und einen Zwischenabgriff 63 der Primärwicklung 24) des Umrichtertransformators 20, und der Rest davon ist für die Rückkoppelungswicklung 42 (insbesondere für einen Startabgriff 64 und einen Endabgriff 65).
Die Rückkoppelungswicklung 42 ist ungefähr an der selben Position (1 und 3) angeordnet wie die Primärwicklung 24, deren beide Enden mit zwei der fünf Anschlussstifte der entsprechenden Primärwicklungsanschlussstifte 40a, 40b verbunden sind. Die Rückkoppelungswicklung 42 ist in den 1 und 3 weggelassen.
Eine Seite (die linke Seite in 3) des sekundärseitigen Anschlussblocks 39a ist mit zwei Sekundärwicklungsanschlussstiften 41a versehen.
Wie in den 1 und 3 gezeigt, beinhaltet der primärseitige Anschlussblock 38a einen primärseitigen Anschlussblockkörper 45a, welcher im Wesentlichen rechteckig geformt und mit den Primärwicklungsanschlussstiften 40a versehen ist, und einen primärseitigen Anschlussblockflansch 46a, der an den primärseitigen Anschlussblockkörper 45a von einer mit dem Stumpf 37a verbundenen Seite her angeformt ist. Der primärseitige Anschlussblock 38a ist im Wesentlichen wie ein L geformt, von der Seite her gesehen, und hat eine Breite (die Dimension in einer vertikalen Richtung in 3), welche im Wesentlichen gleich einer Hälfte der Breite (der Dimension in der vertikalen Richtung in 3) eines rechteckigen Raums 47 des äusseren Kerns 21 entspricht.
Ein Vorsprung (nachfolgend als primärseitiger Anschlussblockvorsprung bezeichnet) 48a, welcher im Wesentlichen wie ein L im Schnitt ist, ist an einer Seite (obere Seite in 3) des primärseitigen Anschlussblockkörpers 45a in Richtung einer Oberfläche mit dem primärseitigen Anschlussblockflansch 46a und in Richtung eines Endes mit den Primärwicklungsanschlussstiften 40a angeformt, während eine Aussparung (nachfolgend als primärseitige Anschlussblockaussparung bezeichnet) 49a, an der anderen Seite (untere Seite in 3) angeformt ist, um dem primärseitigen Anschlussblockvorsprung 48a zu entsprechen.
Ausserdem beinhaltet der in den 1 und 3 gezeigte, sekundärseitige Anschlussblock 39a einen sekundärseitigen Anschlussblockkörper 50a, welcher im Wesentlichen rechteckig ausgeformt und mit den Sekundärwicklungsanschlussstiften 41a versehen ist, und ein sekundärseitiger Anschlussblockflansch 51a ist am sekundärseitigen Anschlussblockkörper 50a an einer mit dem Stumpf 37a verbundenen Seite angeschlossen. Der sekundärseitige Anschlussblock 39a ist im Wesentlichen wie ein L geformt, wenn von der Seite her betrachtet, und hat eine Breite (die Dimension in der vertikalen Richtung in 3), welche im Wesentlichen gleich zu einer Hälfte der Breite (der Dimension in der vertikalen Richtung in 3) des rechteckigen Raums 47 des äusseren Kerns 21 entspricht.
Ein Vorsprung (nachfolgend als sekundärseitiger Anschlussvorsprung bezeichnet) 52a, ist im Wesentlichen wie ein L im Querschnitt geformt und ist an eine Seite (untere Seite in 3) des sekundärseitigen Blockkörpers 50a in Richtung einer Oberfläche mit dem sekundärseitigen Anschlussblockflansch 51a und in Richtung eines Endes mit den Sekundärwindungsanschlussstiften 41a angeformt, während eine Aussparung (nachfolgend als sekundärseitige Anschlussblockaussparung bezeichnet) 53a, an der anderen Seite (obere Seite in 3) angeformt ist, um dem sekundärseitigen Anschlussvorsprung 52a zu entsprechen.
Der erste Spulenträger 26a ist mit dem zweiten Spulenträger 26b integriert. Der Abschnitt vom primärseitigen Anschlussblockflansch 46a an den sekundärseitigen Anschlussblockflansch 51a ist im Raum 47 des äusseren Kerns 21 angeordnet. Der primärseitige Anschlussblockkörper 45a und der sekundärseitige Anschlussblockkörper 50a greifen in die Aussparungen 30 des äusseren Kerns 21 an Seiten in Richtung der jeweiligen Anschlussblockflansche 46a, 56a ein.
Der erste Spulenträger 26a hat einen Hohlraum 55a, der sich vom primärseitigen Anschlussblockkörper 45a teilweise in Richtung des sekundärseitigen Anschlussblockkörpers 50a erstreckt, und der innere Kern 23a ist darin eingeführt. Der Hohlraum 55a ist an der oberen Fläche des primärseitigen Anschlussblockkörpers 45a ganz geöffnet und an der oberen Seite des sekundärseitigen Anschlussblockkörpers 50a teilweise geöffnet.
Der erste Spulenträger 26a ist mit dem zweiten Spulenträger 26b wie oben erwähnt integriert, und die primärseitigen und sekundärseitigen Anschlussblöcke 38a und 39a greifen in die Aussparungen 30 des äusseren Kerns 21 mit den nichtmagnetischen Plättchen 27, welche zwischen den kürzeren Seiten 28 des äusseren Kerns 21 und den inneren Kernen 23a, welche in den Hohlraum 55a wie in den 1 und 6 gezeigt, eingeführt sind, ein.
Die Sekundärwicklung 25a ist entlang der Länge des ersten Spulenträgers 26a (dem inneren Kern 23a) gewunden und ist längs in eine Mehrzahl von Abschnitte (fünf Abschnitte in der vorliegenden Ausführungsform) gegen die Bildung von Hochspannung unterteilt, so dass eine sekundärseitige Wicklungstrennwand 56a zwischen benachbarten Abschnitten angeordnet ist, um eine notwendige Kriechstrecke sicherzustellen, um eine Kriechentladung zu verhindern. Die Sekundärwicklungstrennwand 56a ist mit einer Ausnehmung (nicht gezeigt) versehen, durch welche ein Draht verläuft, der die benachbarten Abschnitte der Sekundärwicklung 25a, welche die Trennwand 56a einklemmen, verbindet.
Der primärseitige Anschlussblock 38a ist mit Löchern (nicht gezeigt) oder Aussparungen (nicht gezeigt) zum Führen von Leiterdrähten (nicht gezeigt), welche die Primärwicklung 24 und die Primärwicklungsanschlussstifte 40a verbinden, versehen. Die Leiterdrähte, bedeckt mit einem Isolator, sind durch die Löcher gelassen oder in den Aussparungen eingebettet, um eine ausreichende Kriechstrecke und Isolation zu gewährleisten.
Und, der sekundärseitige Anschlussblock 39a ist mit Löchern (nicht gezeigt) oder Aussparungen (nicht gezeigt) zum Führen von Leiterdrähten (nicht gezeigt) versehen, welche die Sekundärwicklung 25a und die Sekundärwicklungsanschlussstifte 41a verbinden. Die mit einem Isolator beschichteten Leiterdrähte, sind durch die Löcher geführt oder in den Aussparungen eingebettet, um eine ausreichende Kriechstrecke und Isolation zu gewährleisten.
Erdleiterdrähte der Sekundärwicklung 25a sind zum Anschliessen mit den Primärwicklungsanschlussstiften 40a unter der Primärwicklung 24 durchgeleitet, was nicht bedingt, dass der erste Spulenträger 26a die zuvor genannten Löcher oder Aussparungen für die Leiterdrähte haben muss, was die Herstellung des ersten Spulenträgers 26a vereinfacht.
Eine Primärwicklungstrennwand 57a ist zwischen dem Primärwicklungsabschnitt 35a und dem Sekundärwicklungsabschnitt 36a des ersten Spulenträgers 26a angeordnet. Die Primärwicklungstrennwand 57a ist derart ausgelegt, dass eine Dimension in einer Richtung senkrecht zur Länge des ersten Spulenträgers 26a (vertikale Richtung in 3) verglichen mit derjenigen der Sekundärwicklungstrennwand 56a grösser ist, wobei, wenn der erste Spulenträger 26a mit dem zweiten Spulenträger 26b integriert ist, die Primärwicklungstrennwand 57a des ersten Spulenträgers 26a in Kontakt mit einer Primärwicklungstrennwand 57b des zweiten Spulenträgers 26b kommt, während eine Lücke zwischen der Sekundärwicklungstrennwand 56a des ersten Spulenträgers 26a in Kontakt mit einer Primärwicklungstrennwand 57b des zweiten Spulenträgers 26b kommt, während eine Lücke zwischen der Sekundärwicklungstrennwand 56a des ersten Spulenträgers 26a und einer Sekundärwicklungstrennwand 56b des zweiten Spulenträgers 26b, wie in 3 gezeigt, gebildet ist.
Der zweite Spulenträger 26b ist identisch zum ersten Spulenträger 26a geformt, wie oben genannt. Dementsprechend sind Elemente des zweiten Spulenträgers 26b, welche gleich zu jenen des ersten Spulenträgers 26a sind, mit denselben Nummern angegeben, aber mit dem Suffix "b" anstelle "a" angegeben (zum Beispiel ist der Primärwicklungsabschnitt des zweiten Spulenträgers 26b, welcher dem Primärwicklungsabschnitt 35a des ersten Spulenträgers 26a entspricht, mit 35b angezeigt) und eine Erklärung jedes Elements entfällt.
Der erste und zweite Spulenträger 26a und 26b sind miteinander integriert, mit entsprechenden Sekundärwicklungen 25a und 25b gewunden darauf, so dass der primärseitige Anschlussblockvorsprung 48a und die sekundärseitige Anschlussblockaussparung 53a des ersten Spulenträgers 26a mit dem primärseitigen Anschlussblockaussparung 49b beziehungsweise dem sekundärseitigen Anschlussblockvorsprung 52b des zweiten Spulenträgers 26b eingreifen.
Der Primärwicklungsabschnitt 35a des ersten Spulenträgers 26a und der Primärwicklungsabschnitt 35b des zweiten Spulenträgers 26b haben die darauf gewundene Primärwicklung 24 gemeinsam.
In diesem Fall sind der innere Kern 23a, eingeführt in den Hohlraum 55a des ersten Spulenträgers 26a und der innere Kern 23b, eingeführt in den Hohlraum 55b des zweiten Spulenträgers 26b positioniert, um elektromagnetisch gleich zueinander in Bezug zum äusseren Kern 21 zu sein und daran mit den nichtmagnetischen, dazwischen angeordneten Plättchen 27 befestigt zu sein, so dass die inneren Kerne 23a und 23b elektromagnetisch mit der Primärwicklung 24 gekoppelt sein können, mit Ihren jeweiligen Eigenschaften, die identisch zueinander sind.
Der erste und zweite Spulenträger 26a und 26b, welche integriert sind, um die Primärwicklung 24, die Rückkoppelungswicklung 42, die Sekundärwicklungen 25a und 25b, und die daran angeordneten inneren Kerne 23a und 23b, sind am äusseren Kern 21 mittels Haftmittel derart befestigt, dass die primärseitigen Anschlussblöcke 38a und 38b in eine Aussparung 30 (die rechte Seite in 1) eingreifen und die sekundärseitigen Anschlussblöcke 39a und 39b in die andere Aussparung 30 (der linken Seite in 1) eingreifen.
In der ersten Ausführungsform kann, da der erste und zweite Spulenträger 26a und 26b identisch zueinander geformt sind, eine gleiche Form zusammen verwendet werden, wodurch Herstellungskosten reduziert werden können. Wie auch immer müssen der erste und der zweite Spulenträger 26a und 26b nicht identisch zueinander geformt sein.
In dem derartig konfigurierten Umrichtertransformator 20 sind die Sekundärwicklungen 25a und 25b beide elektromagnetisch mit der Primärwicklung 24 gekoppelt und sind gleichzeitig elektromagnetisch gleichwertig zueinander. Zudem haben die zwei inneren Kerne 23a und 23b und der äussere Kern 21 die dazwischen angeordneten, nichtmagnetischen Plättchen 27, und daher hat der Umrichtertransformator 20 die Primär- und die Sekundärseiten, mit einer vordefinierten Streuinduktivität dazwischen, magnetisch aneinander gekoppelt.
In dem derartig konfigurierten Umrichtertransformator 20 fliessen die magnetischen Flüsse Φ1 und Φ2 (nicht gezeigt), erzeugt durch einen in der Primärwicklung 24 fliessenden Strom, in derselben Richtung in die inneren Kerne 23a und 23b und fliessen daher in den äusseren Kern 21 ohne einander zu stören. Dementsprechend können zwei CFLs erfolgreich simultan betrieben werden, da der vorliegende Umrichtertransformator 20 die Sekundär wicklungen 25a und 25b unabhängig voneinander hat, während sie die Primärwicklung 24 gemeinsam haben.
Wenn zwei CFLs 2 betrieben werden sollen, können zwei äussere Kerne entsprechend den zwei inneren Kernen 23a und 23b (Sekundärwicklungen 25a und 25b) angeordnet werden. Der vorliegende Umrichtertransformator 20 hat, wie auch immer, nur einen äusseren Kern 21, welcher gemeinsam zu den inneren Kernen 23a und 23b (Sekundärwicklungen 25a und 25b) und magnetisch daran gekoppelt ist, um zwei CFLs 2 zu betreiben, wodurch die Anzahl von Komponenten reduziert ist, zur Verkleinerung und Kostenreduktion beiträgt.
Ein Schaltkreis, wo zwei CFLs 2 an den zuvor genannten Umrichtertransformator 20 angeschlossen sind, ist in 7 gezeigt. Im in 7 gezeigten Schaltkreis, machen der Umrichtertransformator 20 und ein Royer-Typ-Oszillator 70' einen Umrichter 71 aus.
In 7 erzeugt der Royer-Typ-Oszillator 70 mit einer Gleichstromversorgung 72 eine Hochfrequenzspannung. In dem Umrichtertransformator 20 ist die Hochfrequenzspannung auf die gegentaktartige Primärwicklung 24 eingegeben und an den Sekundärwicklungen 25a und 25b aufwärts transformiert. Die aufwärts transformierte Spannung ist dann auf die zwei CFLs 2 angelegt, welche an die Sekundärwicklungen 25a und 25b angeschlossen sind, wodurch die zwei CFLs 2 entladen und eingeschalten werden.
Der Umrichtertransformator 20 von 7 kann durch einen äquivalenten Schaltkreis von 8A oder einen äquivalenten Schaltkreis von 8B gezeigt werden, welcher eine Vereinfachung des äquivalenten Schaltkreises von 8A ist. In den 8A und 8B zeigen die Cs parasitäre Kapazitäten eines LCD (Flüssigkristallanzeigeeinheit).
Im äquivalenten, in 8A gezeigten Schaltkreis, zeigt eine Hauptinduktivität Ls des Umrichtertransformators 20 generell eine erhöhte Impedanz bei einer Frequenz, bei welcher der CFL eingeschaltet ist. Dementsprechend ist der Fehler insignifikant, sogar wenn der äquivalente Schaltkreis von 8B den äquivalenten Schaltkreis von 8A ersetzt, und es sollte kein Problem sein, den äquivalenten Schaltkreis von 8B zu verwenden, um die Eigenschaften des in 7 gezeigten Umrichtertransformators 20 zu untersuchen.
Wie in den 8A und 8B gezeigt, sind die Sekundärwicklungen 25a und 25b gemeinsam an der Primärwicklung 24, aber unabhängig voneinander und elektromagnetisch gleichwertig zueinander. Das heisst, wie in 8B gezeigt, dass die CFLs 2 über entsprechende Streuinduktivitäten L₁' und L₁' an die vorgeschriebenen Schaltkreise (Schaltkreise entsprechen der Hauptinduktivität Ls in 8A gezeigt, nicht gezeigt in 8B, welche den vereinfachten Schaltkreis repräsentiert) angeschlossen, welche gleichwertig zueinander sind.
Wie oben erwähnt, ist sogar wenn irgendeine der zwei CFLs 2 früher eingeschaltet ist als die andere, fällt die Ausgangsspannung (Spannung an einem Ausgang T) von einer der beiden Sekundärwicklungen 25a und 25b, welche am anderen CFLs 2 angeschlossen ist, nicht ab, wodurch die Entladebedingungen der anderen CFL 2 nicht beeinflusst wird. Daher kann es vorkommen, dass eine der zwei CFLs 2 zuerst entladen und eingeschalten wird, dann die andere entladen und eingeschalten ist, normalerweise ohne einen teuren Lastkondensator mit einer hohen Durchschlags spannung (Lastkondensator Cb, gezeigt in 25, zum Beispiel) nicht benötigt ist.
In der konventionellen Technologie werden eine Vielzahl von Umrichtertransformatoren oder Lastkondensatoren benötigt, um eine Vielzahl von CFLs einzuschalten. Entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können zwei CFLs 2 normalerweise mit nur einem Umrichtertransformator 20 und ohne die Lastkondensatoren betrieben werden, wodurch die Vorrichtung vereinfacht und mit reduzierten Kosten produziert werden kann. Dies gilt für alle weiteren, untenstehend zu erklärenden Ausführungsformen.
Wenn die CFLs 2 mit der Frequenz, festgelegt bei einer Resonanzfrequenz, gebildet durch die Streuinduktivität L₁' und der parasitären Kapazität Cs des Umrichtertransformators 20 gezeigt, in dem gleichwertigen Schaltkreis in 8B betrieben werden, schalten die CFLs 2 bei einer Spannung von ungefähr 600 V als sekundäre Ausgangsspannung ein, von der normalerweise verlangt ist, dass sie 1000 V oder mehr beträgt. Wenn die Sekundärwicklungen 25a und 25b Lagen-Kurzschluss erleiden, ändert die Streuinduktivität, wobei die CFLs 2 nicht mit Energie versorgt sind und die Ausgangsspannung abfällt, um Rauch und Brand zu verhindern.
In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zwei innere Kerne 23a und 23b (Sekundärwicklungen 25a und 25b) vorgesehen, um zwei CFLs 2 zu betreiben. Alternativ können im Fall von drei oder mehr zu betreibenden CFLs 2 drei oder mehr innere Kerne (Sekundärwicklungen) vorgesehen werden. Dies gilt für alle weiteren, nachstehend erklärten Ausführungsformen.
Als Nächstes wird ein Umrichtertransformator entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 9 bis 13 erklärt werden. Die Teile und Elemente, welche gleich wie jene der 1 bis 8 und 22 bis 25 sind, sind mit den gleichen Referenznummern versehen und eine Erklärung dazu ist daher weggelassen.
Die zweite Ausführungsform beinhaltet erste und zweite Spulenträger 74a und 74b anstelle des ersten und zweiten Spulenträgers 26a und 26b beinhaltet in der ersten Ausführungsform.
Ein äusserer Kern 73, entsprechend dem äusseren Kern 21 der ersten Ausführungsform, hat Ausnehmungen 75, welche jeweils an den unteren Abschnitten der kürzeren Seiten 28 gebildet sind und sich entlang der kürzeren Seiten 28, wie in 11 gezeigt, ausdehnen. Ausserdem hat der äussere Kern 73 Aussparungen (nachfolgend als Eckaussparungen bezeichnet) 76, welche jeweils an seinen vier Ecken gebildet sind und Aussparungen (nachfolgend als Mittelaussparung bezeichnet) 77, jeweils in der Mitte der unteren Stirnflächen der kürzeren Seiten 28, wie in den 11 bis 13 gezeigt, gebildet.
Der erste und zweite Spulenträger 74a und 74b sind mit primärseitigen Anschlussblöcken 78a, beziehungsweise 78b versehen, wie in 10 gezeigt. Die primärseitigen Anschlussblöcke 78a, beziehungsweise 78b beinhalten primärseitige Anschlussblockkörper 79a, beziehungsweise 79b und kontinuierlich damit primärseitige Anschlussblockflansche 46a, beziehungsweise 46b.
Die Breite (Dimension in der vertikalen Richtung in 10) der primärseitigen Anschlussblockflansche 46a und 46b ist annähernd gleich zu einer Hälfte der Breite (Dimension in der vertikalen Richtung in 10) eines rechteckigen Raums 47 des äusseren Kerns 73.
Der primärseitige Anschlussblockkörper 79a weist einen recheckigen Vorsprung (nachfolgend als primärseitiger Anschlussblockvorsprung bezeichnet) 80a, geformt an einer Flanke (obere Seite in 10) auf, und eine Aussparung (nachfolgend als primärseitige Anschlussblockaussparung bezeichnet) 81a ist in die andere Flanke (untere Seite in 10) geformt und konfiguriert um zum primärseitigen Anschlussblockvorsprung 80a, wie in 9 gezeigt, zu passen. Der primärseitige Anschlussblockkörper 79b weist einen primärseitige Anschlussblockvorsprung 80b und eine primärseitige Anschlussblockaussparung 81b entsprechend dem primärseitigen Anschlussblockvorsprung 80a beziehungsweise der primärseitigen Anschlussblockaussparung 81a auf.
Weiter beinhalten der erste und zweite Spulenträger 74a und 74b sekundärseitige Anschlussblöcke 82a, beziehungsweise 82b. Die sekundärseitigen Anschlussblöcke 82a und 82b beinhalten sekundärseitige Anschlussblockkörper 83a beziehungsweise 83b und kontinuierlich dazu liegende sekundärseitige Anschlussblockflansche (51a beziehungsweise 51b).
Die Breite (Dimension in der vertikalen Richtung in 10) der sekundärseitigen Anschlussblockflansche 51a und 51b ist ungefähr gleich einer Hälfte der Breite (Dimension in der vertikalen Richtung in 10) des rechteckigen Raums 47 des äusseren Kerns 73.
Der sekundärseitige Anschlussblockkörper 83a weist einen rechteckigen Vorsprung (nachfolgend als sekundär seitiger Anschlussblockvorsprung bezeichnet) 84a, angeformt an einer Flanke (untere Seite in 10) auf, und eine Aussparung (nachfolgend als sekundärseitige Anschlussblockaussparung bezeichnet) 85a, gebildet in der anderen Flanke (obere Seite in 10) auf und ist konfiguriert, um auf den sekundärseitigen Anschlussblockvorsprung 84a zu passen. Der sekundärseitige Anschlussblockkörper 83b weist einen sekundärseitigen Anschlussblockvorsprung 84b und eine sekundärseitige Anschlussblockaussparung 85a entsprechend dem sekundärseitigen Anschlussblockvorsprung 84a beziehungsweise der sekundärseitigen Anschlussblockaussparung 85a auf.
Primärseitige Untervorsprünge 86a zum Eingreifen in die Eckaussparung 76 und die Mittelaussparung 77 des äusseren Kerns 73 sind jeweils auf beiden Seiten des primärseitigen Anschlussblockkörpers 79a in Richtung des primärseitigen Anschlussblockflansches 46a (nahe der primärseitigen Anschlussblockaussparung 81a und dem primärseitigen Anschlussblockvorsprung 80a) angeordnet.
Ähnlich sind primärseitige Untervorsprünge 86b zum Eingreifen in die Eckaussparung 76 und die Mittelaussparung 77 des äusseren Kerns 73 jeweils auf beiden Seiten des primärseitigen Anschlussblockkörpers 79b in Richtung des primärseitigen Anschlussblockflansches 46b angeordnet.
Sekundärseitige Untervorsprünge 87a zum Eingreifen in die Eckaussparung 76 und die Mittelaussparung 77 des äusseren Kern 73 sind jeweils an beiden Seiten des sekundärseitigen Anschlussblockkörpers 83a in Richtung des sekundärseitigen Anschlussblocksflanschs 51a (nahe dem sekundärseitigen Anschlussblockvorsprung 84a und der sekundärseitigen Anschlussblockaussparung 85a) angeordnet.
Ähnlich sind sekundärseitige Untervorsprünge 87b zum Eingreifen in die Eckaussparung 76 und die Mittelaussparung des äusseren Kerns 73 jeweils auf beiden Seiten des sekundärseitigen Anschlussblockkörpers 83b in Richtung des sekundärseitigen Anschlussblockflanschs 51b angeordnet.
Die ersten und zweiten Spulenträger 74a und 74b der zweiten Ausführungsform sind zur Integration zu den Sekundärwindungen 25a und 25b, die darauf gewunden sind, zusammen getan. In diesem Fall greif der primärseitige Anschlussblockvorsprung 80a und die sekundärseitige Anschlussblockaussparung 85a des ersten Spulenträgers 74a in die primärseitige Anschlussblockaussparung 81b beziehungsweise den sekundärseitigen Anschlussblockvorsprung 84b des zweiten Spulenträgers 74b, wodurch der erste und der zweite Spulenträger 74a und 74b zusammen befestigt werden.
Die Primärwicklung 24 ist gemeinsam am Primärwicklungsabschnitt 35a des ersten Spulenträgers 74a und des Primärwicklungsabschnitts 35b des zweiten Spulenträgers 74b, integriert mit dem ersten Spulenträger 74a, gemeinsam gewickelt.
In diesem Fall sind der innere Kern 23a, der in den Hohlraum 55a des ersten Spulenträgers 74a eingeführt ist und der innere Kern 23b der in den Hohlraum 55b des zweiten Spulenträgers 74b eingeführt ist, um elektromagnetisch gleich zueinander zu sein, in Bezug zum äusseren Kern 73 und sind daran mit den dazwischen angeordneten nichtmagnetischen Plättchen 27 derart befestigt, dass die inneren Kerne 23a und 23b mit der Primärwicklung mit zueinander ebenbürtigen Eigenschaften elektromagnetisch gekoppelt werden können.
Die miteinander integrierten ersten und zweiten Spulenträger 74a und 74b sind am äusseren Kern 73 mit der Primärwicklung 24, der Rückkopplungswicklung 42 (7), den Sekundärwicklungen 25a und 25b und den inneren, daran angeordneten Kernen 23a und 23b befestigt. In diesem Fall sind der erste und zweite Spulenträger 74a und 74b miteinander kombiniert, so dass die primärseitigen Anschlussblöcke 78a und 78b in eine Aussparung 30 (rechte Seite in 10) eingreifen und die sekundärseitigen Anschlussblöcke 82a und 82b in die anderen Aussparungen 30 (linke Seite in 11) in derselben Weise wie in der ersten Ausführungsform eingreifen.
Ferner, in der zweiten Ausführungsform, greifen der primärseitige Untervorsprung 86a des primärseitigen Anschlussblockkörpers 79a, und der primärseitige Untervorsprung 86b des primärseitigen Anschlussblockkörpers 79b, der sekundärseitige Untervorsprung 87a des sekundärseitigen Anschlussblockkörpers 83a, und der sekundärseitige Untervorsprung 87b des sekundärseitigen Anschlussblockkörpers 83b in die Eckaussparungen 76 des äusseren Kerns 73 ein. Ferner sind der primärseitige Untervorsprung 86a des primärseitigen Anschlussblockkörpers 79a und der primärseitige Untervorsprung 86b des primärseitigen Anschlussblockkörpers 79b miteinander verbunden und greifen in die Mittelaussparung 77 in der Mitte einer kurzen Seite ein. Ähnlich sind der sekundärseitige Untervorsprung 87a des sekundärseitigen Anschlussblockkörpers 83a und der sekundärseitige Untervorsprung 87b des sekundärseitigen Anschlussblockkörpers 83b miteinander verbunden und greifen in die Mittelaussparung 77 in der Mitte der anderen kurzen Seite ein.
Die miteinander integrierten ersten und zweiten Spulenträger 74a und 74b sind mittels Haftmittel am äusseren Kern 73 mit den zwischen den zwei inneren Kernen 23a und 23b des äusseren Kerns 73 angeordneten nicht magnetischen Plättchen 27 befestigt.
In der vorliegenden zweiten Ausführungsform sind die miteinander integrierten ersten und zweiten Spulenträger 74a und 74b am äusseren Kern 83 befestigt, nicht nur derart, dass wie in der ersten Ausführungsform, die primärseitigen Anschlussblöcke 78a und 78b in eine Aussparung 30 (rechte Seite in 11) eingreifen, und die sekundärseitigen Anschlussblöcke 82a und 82b in die andere Aussparung 30 (linke Seite in 11) eingreifen, sondern auch derart, dass der primärseitige Untervorsprung 86a, der primärseitige Untervorsprung 86b, der sekundärseitige Untervorsprung 87a und der sekundärseitige Untervorsprung 87b in die Eckaussparungen 76 eingreifen, die primärseitigen Untervorsprünge 86a und 86b, welche miteinander verbunden in die Mittelaussparung 77 in der Mitte der kürzeren Seite eingreifen, und die sekundärseitigen Untervorsprünge 87a und 87b, welche aneinander befestigt sind und in die Mittelaussparung 77 in der Mitte der kürzeren Seite eingreifen, wodurch eine festere Befestigung realisiert wird.
Ferner sind in der zweiten Ausführungsform die ersten und zweiten Spulenträger 74a und 74b untereinander identisch geformt, was es erlaubt, eine gemeinsame Form zu benutzen, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden.
Ausserdem kann, wenn die ersten und zweiten Spulenträger 74a und 74b durch Haftmittel am äusseren Kern 73 befestigt sind, der äussere Kern 73 (11) durch einen äusseren Kern 90, konfiguriert wie in 14 gezeigt (dritte Ausführungsform) ersetzt werden. Der äussere Kern 90 eliminiert die Aussparungen 30, um dünner in der Dicke zu sein und eliminiert ebenfalls die Ausnehmungen 75 (11), wodurch der Aufbau vereinfacht wird.
In der dritten Ausführungsform sind die ersten und zweiten Spulenträger 74a und 74b (10) mittels Haftmittel am äusseren Kern 90 befestigt und gleichzeitig daran in derartiger Weise befestigt, dass der primärseitige Untervorsprung 86a, der primärseitige Untervorsprung 86b, der sekundärseitige Untervorsprung 87a und der sekundärseitige Untervorsprung 87b mit den Eckaussparungen 76, den aneinander befestigten primärseitigen Untervorsprüngen 86a und 86b in die Mittelaussparung 77 in der Mitte der kürzeren Seite, und den aneinander befestigten sekundärseitigen Untervorsprüngen 87a und 87b in die Mittelaussparung 77 in der Mitte der kürzeren Seite eingreifen (10 bis 13).
In der dritten Ausführungsform eliminiert der äussere Kern 89 die Aussparungen 30 und die Ausnehmungen 75 des äusseren Kerns 73 (11) der zweiten Ausführungsform, resultierend in einem einfacheren Aufbau und kann daher leichter hergestellt werden, wodurch die Produktivität verbessert wird.
Als nächstes wird ein Umrichtertransformator entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 15 bis 19 erklärt werden. Die Teile und Elemente, welche identisch zu den 1 bis 14 und 22 bis 25 sind, sind mit denselben Bezugszeichen wie in den 1 bis 14 und 22 bis 25 versehen und eine Erklärung dazu ist weggelassen.
Die vierte Ausführungsform ist hauptsächlich in den nachfolgenden Punkten unterschiedlich zur zweiten Ausführungsform. Erstens ist, wie in den 15 bis 17 gezeigt, der äussere Kern 73 durch einen äusseren Kern 91 ersetzt, welcher die Eckaussparungen 76 des äusseren Kerns 73 eliminiert. Zweitens sind, wie in den 15 und 16, die ersten und zweiten Spulenträger 92a und 92b anstelle der ersten und zweiten Spulenträger 74a und 74b angeordnet. Drittens sind, wie in den 16, 18 und 19 gezeigt, primärseitige Untervorsprünge 93a und 93b und sekundärseitige Untervorsprünge 94a und 94b anstelle der primärseitigen Untervorsprünge 86a und 86b und den sekundärseitigen Untervorsprüngen 87a und 87b der ersten und zweiten Spulenträger 74a beziehungsweise 74b in den ersten und zweiten Spulenträgern 92a beziehungsweise 92b angeordnet.
Wie in den 15 und 16 gezeigt, sind die primärseitigen Untervorsprünge 93a an beiden Seiten des primärseitigen Anschlussblockkörpers 79a in Richtung des primärseitigen Anschlussblockflanschs 46a (nahe der primärseitigen Anschlussblockaussparung 81a und dem primärseitigen Anschlussblockvorsprung 80a) angeordnet, um aus der Ebene von 16 zu ragen. Einer (untere Seite in 16) der zwei primärseitigen Untervorsprünge 93a ist ausserhalb des äusseren Kerns 91 angeordnet, während der andere (obere Seite in 16) in die Mittelaussparung 77 des äusseren Kerns 91 in der Mitte der kürzeren Seite davon eingreift, wodurch der äussere Kern 91 dazwischen eingeklemmt ist.
Ähnlich sind die primärseitigen Untervorsprünge 93b auf beiden Seiten des primärseitigen Anschlussblockkörpers 79b in Richtung des primärseitigen Anschlussblockflanschs 46b angeordnet, um aus der Ebene von 16 zu ragen. Eine (obere Seite in 16) der zwei primärseitigen Untervorsprünge 93b ist ausserhalb des äusseren Kerns 91 angeordnet, während die andere (untere Seite in 16) in die Mittelaussparung 77 des äusseren Kerns 91 in der Mitte der kürzeren Seite davon eingreift, wodurch der äussere Kern 91 dazwischen eingeklemmt ist.
Sekundärseitige Untervorsprünge 94a sind auf beiden Seiten des sekundärseitigen Anschlussblockkörpers 83a in Richtung des sekundärseitigen Anschlussblockflanschs 51a (nahe den sekundärseitigen Anschlussblockvorsprüngen 84a und den sekundärseitigen Anschlussblockaussparungen 85a) angeordnet, um aus der Ebene von 16 herauszuragen. Eine (untere Seite in 16) der zwei sekundärseitigen Untervorsprünge 94a ist ausserhalb des Kerns 91 angeordnet, während der andere (obere Seite in 16) in die Mittelaussparung 77 des äusseren Kerns 91 in der Mitte der kürzeren Seite davon eingreift, wodurch der äussere Kern 91 dazwischen eingeklemmt ist.
Ähnlich sind sekundärseitige Untervorsprünge 94b auf beiden Seiten des sekundärseitigen Anschlussblockkörpers 83b in Richtung des sekundärseitigen Anschlussblockflanschs 51b angeordnet. Einer (obere Seite in 16) der zwei sekundärseitigen Untervorsprünge 94b ist ausserhalb des äusseren Kerns 91 angeordnet, während der andere (untere Seite in 16) in die Mittelaussparung 77 des äusseren Kerns 91 in der Mitte der kürzeren Seite eingreift, wodurch der äussere Kern 91 dazwischen eingeklemmt ist.
In der vierten Ausführungsform, in den Spulenträgern 92a und 92b, greifen die primärseitigen Anschlussblöcke 78a und 78b mit einer Aussparung 30 (rechte Seite in 17) ein, und die sekundärseitigen Anschlussblöcke 82a und 82b greifen in die andere Aussparung 30 (linke Seite in 17) ähnlich zur ersten Ausführungsform ein.
Ausserdem, in der vierten Ausführungsform, klemmen die primärseitigen Untervorsprünge 93a und 93b und die sekundärseitigen Untervorsprünge 94a und 94b den äusseren Kern 91 ein, zusätzlich dazu greifen die primärseitigen Anschlussblöcke 78a und 78b und die sekundärseitigen Anschlussblöcke 82a und 82b in die Aussparungen 30 ein, wobei die ersten und zweiten Spulenträger 92a und 92b am äusseren Kern 91 fester als in der ersten Ausführungsform befestigt werden können.
Anstelle des äusseren Kerns 91 (17) der vierten Ausführungsform kann ein äusserer Kern 95, aufgebaut wie in 20 gezeigt, zum Beispiel verwendet werden (fünfte Ausführungsform). Der äussere Kern 95 eliminiert die Aussparungen 30 und die Ausnehmungen (17) des äusseren Kerns 91, um kleiner in der Dicke zu sein, wodurch der Aufbau vereinfacht wird.
In der fünften Ausführungsform sind der erste und zweite Spulenträger 74a und 74b (10) am äusseren Kern 95 mittels Haftmittel befestigt und auch in derartiger Weise daran befestigt, dass die primärseitigen Untervorsprünge 93a und 93b und die sekundärseitigen Untervorsprünge 94a und 94b den äusseren Kern 95 einklemmen, wodurch eine festere Befestigung realisiert wird.
Zusätzlich eliminiert der äussere Kern 95 die Aussparungen 30 und Ausnehmungen 75, wodurch der Aufbau zur einfacheren, produktivitätsverbessernden Herstellung vereinfacht ist.
Als nächstes wird ein Umrichtertransformator gemäss einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 21 erklärt werden. Die Teile und Elemente, welche zu denen der 1 bis 20 und 22 bis 25 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine Erklärung davon ist folglich weggelassen. In 21 sind, der Einfachheit halber, die primärseitigen Vorsprünge 48a und 48b, die primärseitigen Aussparungen 49a und 49b, die sekundärseitigen Vorsprünge 52a und 52b, und die sekundärseitigen Aussparungen 53a und 53b von der Beschreibung weggelassen.
In der sechsten Ausführungsform sind innere Kerne 96a und 96b anstelle der inneren Kerne 23a und 23b der ersten Ausführungsform angeordnet. Der innere Kern 96a ist im Wesentlichen wie ein L geformt und besteht aus einem längeren Stab 97a und einem kürzeren Stab 98a, welcher sich rechtwinklig zum längeren Stab 97a erstreckt.
Ein Hohlraum 55a des ersten Spulenträgers 26a hat eine Öffnung 99a in einer oberen Fläche (obere Seite in 21) eines primärseitigen Anschlussblockkörpers 45a. Die Öffnung 99a weist, im Gegensatz zu derjenigen in der ersten Ausführungsform, welche eine konstante Breite aufweist, eine breitere Breite am distalen Ende auf, um annähernd eine L-Form zu bilden. Der Endabschnitt des inneren Kerns 96a, einschliesslich des kürzeren Stabs 98a, ist zum Eingriff in die Oeffnung 99a geeignet.
Der innere Kern 96b ist ähnlich dem inneren Kern 96a aufgebaut und besteht aus einem längeren Stab 97a und einem kürzeren Stab 98b und der Endabschnitt davon, beinhaltend den kürzeren Stab 98b, ist geeignet, um in eine in den zweiten Spulenträger 26b geformte Oeffnung 99b einzugreifen.
In der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhalten die inneren Kerne 96a und 96b die kürzeren Stäbe 98a und 98b, um magnetisch mit dem äusseren Kern 21 (1) an der Primärseite enger gekoppelt zu sein, und so den Betrag der Lücke vom äusseren Kern 21 nur an der Sekundärseite für einen gewünschten Streuinduktivitätswert zu steuern, woraus eine einfachere Steuerung der Streuinduktivität resultiert.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl von CFLs gleichzeitig eingeschalten werden, ohne eine Vielzahl von Umrichtertransformatoren oder Lastkondensatoren, welche herkömmlich benötigt sind, vorzusehen, da ein Umrichtertransformator, obwohl er eine gemeinsame Primärwicklung hat, eine Vielzahl von unabhängig zueinander stehenden Sekundärwicklungen aufweist, was in Vereinfachung des Geräts und Kostenreduktion resultiert.
Ausserdem kann die Vielzahl von CFLs mit einem zu einer Vielzahl von inneren Kernen (Sekundärwicklungen) gemeinsamen äusseren Kern eingeschalten werden, wobei die Komponentenanzahl reduziert werden kann, im Vergleich wenn eine Vielzahl von äusseren Kernen entsprechend der Vielzahl von inneren Kernen angeordnet ist, was in Verkleinerung und Kostenreduktion resultiert.
In der obigen Erfindung kann eine Vielzahl von Spulenträgern zur Integration durch in Aussparungen eingreifende Vorsprünge kombiniert werden, was in zuverlässigerer Befestigung und verbesserter Verarbeitbarkeit resultiert.
In der obigen Erfindung können der äussere Kern und die Vielzahl von Spulenträgern durch in Anspruch nehmen von Teilen der primärseitigen und sekundärseitigen Anschlussblöcke der Vielzahl von Spulenträgern mit den am Kern gebildeten Aussparungen integriert werden, was in zuverlässigerer Befestigung und verbesserter Verarbeitbarkeit resultiert.
In der obigen Erfindung können die Vorsprünge, welche an den primärseitigen und sekundärseitigen Anschlussblöcken der Vielzahl von Spulenträgern angeordnet sind, in die an den äusseren Kernen oder mit den äusseren Abschnitten des äusseren Kerns angeformten Aussparungen eingreifen, was in festerer und zuverlässigerer Befestigung am äusseren Kern resultiert.
In der obigen Erfindung können die Vielzahl von inneren Kernen im Wesentlichen wie ein L geformt sein, und eine längere Breite an der Primärseite aufweisen, wodurch die Vielzahl von inneren Kernen und der äussere Kern, welcher im Wesentlichen wie ein rechteckiger Rahmen geformt ist, magnetisch enger an die Primärseite als an die Sekundärseite gekoppelt werden, und der Betrag der Lücke dazwischen kann für einen gewünschten Streuinduktivitätswert nur an der Sekundärseite gesteuert werden, was in einer vereinfachten Streuinduktivitätssteuerung resultiert.
In der obigen Erfindung können die Vielzahl von Spulenträgern identisch zueinander geformt sein, wodurch die Vielzahl von Spulenträgern unter Verwendung einer gemeinsamen Form hergestellt werden kann, was in reduzierten Herstellungskosten resultiert.
Während die vorliegende Erfindung in Bezug zu spezifischen Ausführungsformen davon illustriert und erklärt worden ist, soll verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung keineswegs darauf reduziert ist, aber alle Änderungen und Modifikationen, welche innerhalb des Definitionsbereichs der angefügten Ansprüche stehen, reduziert ist.

Claims

Ein Umrichtertransformer (20), bereit gestellt in einer Gleichstrom (DC) nach Wechselstrom (AC) Umrichterschaltung und dazu geeignet, eine an einer Primärseite davon eingegebene Wechselspannung (AC) hinauf zu transformieren und an eine Sekundärseite abzugeben, einschliesslich einem Magnetkern (22), einer Primärwicklung (24), einer Mehrzahl von Sekundärwicklungen (25a, 25b) und einer Mehrzahl von Spulenträgern (26a, 26b), dadurch gekennzeichnet, dass: – der Magnetkern (22) einen äusseren Kern (21) beinhaltet, welcher im wesentlichen wie ein rechteckiger Rahmen geformt ist, und einer Mehrzahl von inneren Kernen (23a, 23b), welche im wesentlichen stangenförmig geformt sind, besagte innere Kerne (23a, 23b) innerhalb des äusseren Kerns (21) angeordnet und damit verbunden sind, um eine vordefinierte Streuinduktivität zu erreichen; – die Mehrzahl von Sekundärwicklungen (25a, 25b) entsprechend der Mehrzahl von inneren Kernen (23a, 23b) vorgesehen ist; – die Primärwicklung (24) gemeinsam zur Mehrzahl von Sekundärwicklungen (25a, 25b) ist; und – die Mehrzahl von Spulenträgern (26a, 26b) entsprechend der Mehrzahl von Sekundärwicklungen (25a, 25b) vorgesehen ist, wobei jeder der Spulenträger (26a, 26b) einen primärseitigen Anschlussblock (38a) für die Primärwicklung (24) an einem Ende davon und einen sekundärseitigen Anschluss block (39a) für jede der Sekundärwicklungen (25a, 25b) am anderen Ende davon beinhaltet, wobei jeder der Spulenträger (26a, 26b) im wesentlichen wie ein Rohr geformt ist und einen darin eingeführten Innenkern (23a, 23b) hat, wobei jeder der Spulenträger (26a, 26b) eine darauf aufgewickelte Sekundärwicklung (25a, 25b) hat und wobei die Mehrzahl von Spulenträgern (26a, 26b) mit entsprechend darauf gewundenen Sekundärwicklungen (25a, 25b) miteinander verbunden sind und die Primärwicklung (24) darum gewunden haben.
Ein Umrichtertransformer (20) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Spulenträgern (26a, 26b) derart integriert ist, dass die jeweiligen primärseitigen Anschlussblöcke (38a), wovon jeder einen Vorsprung (48a) und eine Aussparung (49a) in einem Anschlussabschnitt hat, gegenseitig miteinander verbunden sind und jeweilige sekundärseitige Anschlussblöcke (39a), wovon jeder einen Vorsprung (52a) und eine Aussparung (53a) in einem Anschlussabschnitt hat, gegenseitig miteinander verbunden sind.
Ein Umrichtertransformer (20) gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Kern (21) mit Aussparungen (30) zum Zusammenwirken mit Teilen der primärseitigen und sekundärseitigen Anschlussblöcke (38a, 39a) der Mehrzahl von integrierten Spulenträgern (26a, 26b) versehen ist.
Ein Umrichtertransformer (20) gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die primärseitigen und sekundärseitigen Anschlussblöcke (38a, 39a) der Mehrzahl von integrierten Spulenträgern (26a, 26b) mit Vorsprüngen (48a, 52a) zum Zusammenwirken mit entweder am äusseren Kern (21) angeformten Aussparungen (49a, 53a) oder mit Aussenseitenabschnitten des äusseren Kerns (21) versehen sind.
Ein Umrichtertransformer (20) gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von inneren Kernen (23a, 23b) im wesentlichen wie ein L geformt sind.
Ein Umrichtertransformer (20) gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Spulenträgern (26a, 26b) untereinander identisch geformt sind.