DE68909252T2

DE68909252T2 - Hochfrequenzmodulatorleistungstransformator.

Info

Publication number: DE68909252T2
Application number: DE89300526T
Authority: DE
Inventors: Benjamin Eng; Margaret E Winsor
Original assignee: John Fluke Manufacturing Co Inc
Current assignee: Fluke Corp
Priority date: 1988-01-19
Filing date: 1989-01-19
Publication date: 1994-02-03
Anticipated expiration: 2009-01-20
Also published as: EP0325467B1; JPH01238005A; DE68909252D1; CN1036289A; CA1299259C; JPH0779060B2; EP0325467A1; US4857878A

Description

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Leistungstransformatoren und im speziellen auf modulare Miniatur-Hochfrequenzleistungstransformatoren.
Bekannte Hochfrequenzleistungstransformatoren, die eine hohe Spannungsisolation zwischen den Primär- und Sekundärwicklungen erfordern, werden üblicherweise als integraler Aufbau hergestellt, wodurch aufgrund des arbeitsintensiven Wickelns der Primär- und Sekundärwicklungen hohe Kosten entstehen. Weiterhin ist bei übliche Bauteilen ein Vergießen oder spezielles Überziehen des Transformators erforderlich, um die dielektrischen Spannungsfestigkeits-Spezifikationen gemäß den Industrienormen, wie z.B. U.L. 1244, ANSI C39.5 oder IEC 348, zu erfüllen.
Es wäre daher wünschenswerte, einen Miniatur- Hochfrequenzleistungstransformator zur Verfügung zu stellen, der kompakt und billig herzustellen ist, der eine gute magnetische Kopplung und eine hohe Spannungsisolation zur Erfüllung der dielektrischen Spannungsfestigkeits- Spezifikationen gemäß den Industrienormen aufweist, und der modular aufgebaut ist.
Die EP-A-0 138 014 beschreibt einen Leistungstransformator mit einem hochpermeablen Transformatorkern, einem äußeren und inneren modularen Transformatorspulenkörper, die einen ersten Schaft bzw. einen zweiten Schaft aufweisen, wobei auf dem ersten Schaft eine Vielzahl von Flanschen angebracht ist, die einen Bereich mit ersten Wicklungen des Transformators einrichten, und wobei durch den ersten Schaft eine erste Öffnung geformt ist, wobei der zweite Schaft einen geringfügig kleineren Durchmesser als die im ersten Schaft geformte erste Öffnung, einen aufgebrachten Bereich mit zweiten Wicklungen des Transformators und eine zweite Öffnung, die sich axial hindurch erstreckt, aufweist, wobei der zweite Schaft des inneren modularen Transformatorspulenkörpers in die im ersten Schaft geformte erste Öffnung eingefügt wird.
Erfindungsgemäß wird ein Leistungstransformator der oben genannten Art bereitgestellt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Transformator ein Miniatur-Hochfrequenzleistungstransformator ist, daß der Transformator weiterhin erste Kernhaltevorsprünge aufweist, die an einem Ende des Transformators hervorstehen, daß die erste Öffnung eine Abschlußwand mit einem hervorstehenden Teil aufweist, der sich axial durch die erste Öffnung hindurch erstreckt und der am anderen Ende des Transformators durch zweite Kernhaltevorsprünge abgeschlossen wird, daß die zweite Öffnung einen Durchmesser aufweist, der geringfügig größer als der Durchmesser des in der ersten Öffnung geformten hervorstehenden Teils ist, und daß der hervorstehende Teil aus dem ersten Schaft herausragt, der in die im zweiten Schaft geformte zweite Öffnung eingefügt ist, so daß sich die auf dem zweiten Schaft angeordneten zweiten Wicklungen innerhalb der auf dem ersten Schaft angeordneten ersten Wicklungen befinden, wobei der hochpermeable Kern innerhalb der ersten und zweiten Kernhaltevorsprünge gehalten wird und den inneren und äußeren modularen Transformatorspulenkörper umschließt.
Durch den modularen Aufbau des Miniatur-Hochfrequenzleistungstransformators werden Montagefehler, die zu einer Verschlechterung der zur Erfüllung der industriellen Sicherheitsnormen nötigen dielektrischen Schutzabstände führen können, minimiert.
Des weiteren kann das Aufbringen der Wicklungen auf den inneren und äußeren modularen Transformatorspulenkörper bereits vorher automatisiert durchgeführt werden, was zu einer weiteren Minimierung des menschliches Versagens und zu einer Senkung der Kosten führt. Bei der Montage des Erfindungsgegenstands ist kein Vergießen oder spezielles Überziehen des Transformators nötig.
Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden dem Fachmann anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, in der nur das bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel anhand einer bloßen Verdeutlichung der als am besten erachteten Ausführungsmöglichkeit der Erfindung gezeigt und beschrieben wird. Verständlicherweise kann die Erfindung auch andere und unterschiedliche Ausführungsformen ermöglichen und ihre verschiedenen Bestandteile sind nach verschiedenen offensichtlichen Aspekten modifizierbar, ohne von der Erfindung abzuweichen. Dementsprechned haben die Beschreibung und die Zeichnung lediglich verdeutlichenden, nicht aber restriktiven Charakter.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines zusammengesetzten Transformators nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 ist eine Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Transformators in aufgelösten Einzelteilen, wobei innere und äußere modulare Transformatorspulenkörper und zugehörige Ferritkernhälften erkennbar sind,
Fig. 3 eine vergrößerte Seitenschnittansicht des inneren und äußeren Transformatorspulenkörpers vor der Montage.
Gemäß den Figuren 1-3 besteht ein Miniatur-Hochfrequenztransformator 100 nach einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel aus einem äußeren modularen Transformatorspulenkörper 200, auf dem Primärwicklungen 218 aufgebracht sind, aus einem inneren modularen Transformatorspulenkörper 202 mit aufgebrachten Sekundärwicklungen 220 und aus einer ersten und zweiten Ferritkernhälfte 102 und 103, die beide Spulenkörper umgibt. Der äußere modulare Transformatorspulenkörper weist weiterhin einen Primärschaftabschnitt 230 mit einem ersten Flansch 302 am einen Ende des Schafts, einen zweiten Flansch 226 in der Mitte des Schafts und einen dritten Flansch 224 am gegenüberliegenden Ende. Die beiden Spulenkörper werden vorzugsweise aus einem Plastikmaterial hergestellt.
Am ersten Flansch 302 sind erste Transformatorkernhaltevorsprünge 304 (Fig. 3) angebracht, die axial vom einen Ende einer Transformatorstirnfläche 320 hervorstehen. Durch den zweiten Flansch 226, der auf dem Schaft 230 in der Mitte zwischen den Flanschen 302 und 224 angebracht ist, wird ein Bereich 315 geschaffen, auf dem die Primärwicklungen 218 aufgebracht werden. Der dritte Flansch 224 wird mit einer durch eine Wand 208a festgelegten inneren Öffnung 208 auf dem Schaft 230 angebracht (Fig. 2). Ein hervorstehender Teil 205 erstreckt sich ausgehend von einer auf dem Flansch 302 befindlichen Abschlußwand 302a axial durch die Öffnung 208, um am gegenüberliegenden Ende des Transformators zweite Kernhaltevorsprünge 204 zu bilden. Der innere modulare Transformatorspulenkörper 202 weist einen Sekundärschaftabschnitt 214 auf, auf den in einem Bereich 316 Sekundärwicklungen 220 aufgebracht werden. Ein erster Gegenflansch 212 mit einer inneren Öffnung 206 ist am Sekundärschaft 214 angebracht.
Gemäß Fig. 3 sollte beachtet werden, daß die Öffnung 206 im Vergleich zu dem hervorstehenden Teil 205 die gleiche Form und einen etwas größeren Durchmesser aufweist. Eine zweite Stützwand 210a ist an dem zweiten Schaft 214 mittels eines Flansches 202 mit aufgebrachten Sekundärlippen 210b angebracht. Die Sekundärlippen 210b (siehe Fig. 2) weisen dieselben inneren Abmessungen auf wie der dritte Flansch 224 auf dem äußeren Transformatorspulenkörper 200.
Die Öffnung 206 der Wand 210a weist einen etwas größeren Durchmesser als der hervorstehende Teil 205 auf. Auf beiden, dem äußeren und dem inneren modularen Transformatorspulenkörper 200 und 202, sind elektrisch leitende Montagestifte 110 angebracht, die ein Montieren und elektrisches Anschließen des Miniatur-Hochfrequenztransformators 100 auf eine Platine (nicht gezeigt) ermöglichen.
Die "E"-förmigen Ferritkernhälften 102 und 103 (Fig. 2) sind identisch und ermöglichen einen hochwirkungsvollen Flussverlauf zwischen den Primärwicklungen 218 und den Sekundärwicklungen 220. Weiterhin haben die Ferritkernhälften 102 und 103 die Aufgabe, die zur Bildung des Miniatur-Hochfrequenztransformators zusammengesetzten äußeren und inneren Transformatorspulenkörper 200 und 202 wie nachfolgend beschrieben zusammenzuhalten.
Im Aufbau gemäß dem in Fig. 1 gezeigten, bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel unter zusätzlicher Bezugnahme auf die in Fig. 3 gezeigte vergrößerte Darstellung der inneren und äußeren modularen Transformatorspulenkörper 202 und 200 werden die Spulenkörper 200 und 202 so positioniert, daß der auf dem inneren modularen Spulenkörper 202 befindliche erste Gegenflansch 212 dem auf dem äußeren modularen Spulenkörper 200 befindlichen dritten Flansch 224 gegenüberliegt. Dabei ist der hervorstehende Teil 205 des Spulenkörpers 200 mit der Öffnung 206 des Spulenkörpers 202 fluchtgleich ausgerichtet und der erste Gegenflansch 212 wird in die Öffnung 208 des Spulenkörpers 200 eingeführt, so daß der Schaft 214 in die Öffnung 208 eingepaßt ist. Der hervorstehende Teil 205 wird axial durch die Öffnung 206 geführt, bis der erste Gegenflansch 212 mit der Primärstützwand 302a in Berührung kommt; dementsprechend befindet sich der dritte Flansch 224 neben der Sekundärstützwand 210a und den Lippen 210b. Die ersten Kernhaltevorsprünge 304 (Fig. 3) stehen dabei von der primärseitigen Stirnfläche 320 ab und die zweiten Kernhaltevorsprümge 204 stehen von der sekundärseitigen Stirnfläche 330 ab.
Ein Mittelabschnitt 102a der ersten Kernhälfte 102 (Fig. 1) wird danach in die Öffnung 205 der primärseitigen Stirnfläche 320 eingeführt, bis die erste Kernhälfe 102 durch die ersten Kernhaltevorsprünge 304 gehalten wird. In gleicher Weise wird der Mittelabschnitt 103a der zweiten Kernhälfte 103 in die Öffnung 206 der sekundärseitigen Stirnfläche 330 des inneren Transformatorspulenkörpers 202 eingeführt, bis die Kernhälfte 103 durch die zweiten Kernhaltevorsprünge 204 gehalten wird und die Kernstirnflächen 102a bzw. 103a der ersten bzw. zweiten Ferritkernhälfte sich gegenüberstehen, um miteinander zur Bildung des in Fig. 1 gezeigten Aufbaus verbunden zu werden.
Aus dem derartigen Zusammenbau des Miniatur-Hochfrequenztran5 formators 100 geht hervor, daß sich die Sekundärwicklungen 220 innerhalb der auf dem äußeren modularen Transformatorspulenkörper 200 befindlichen Primärwicklungen 218 befinden und daß die Primärwicklungen 218 und die Sekundärwicklungen 220 beide von der ersten und zweiten Ferritkernhälfte 102 und 103 umgeben sind (siehe Fig. 1). Selbstverständlich kann die Lage der Primär- und Sekundärwicklungen vertauscht werden. Dieser paßgenaue Zusammenbau der Wicklungen und der Kernhälften führt zu einer maximalen Kopplung der Wicklungen mit dem hochpermeablen Ferritkern und zu einem minimalen Streufluß. Einmal zusammengesetzt, werden die erste und zweite Ferritkernhälfte 102 und 103 miteinander anhand eines passenden Haftmittels (nicht gezeigt), das auf die erste und zweite Kernstirnfläche 102a und 103a aufgebracht wird, verbunden.
Es wurde ein Miniatur-Hochfrequenzleistungstransformator beschrieben, bei dem die magnetische Kopplung durch die Verwendung von kostengünstigen und leicht montierbaren, modularen Transformatorspulenkörpern maximiert wird. Modularer Aufbau und enge Fertigungstoleranzen erfüllen oder überschreiten die Industriesicherheitsnormen bezüglich der Hochspannungsisolation von Hochfrequenzleistungstransformatoren.
In dieser Veröffentlichung wurde lediglich ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben, aber es versteht sich von selbst, daß die Erfindung in zahlreichen anderen Kombinationen und Umfeldern angewendet werden kann und daß Veränderungen oder Modifikationen innerhalb des durch die Patentansprüche festgelegten Schutzbereichs möglich sind.

Claims

1. Leistungstransformator (100) mit:

a) einem hochpermeablen Transformatorkern (102, 103),

b) einem äußeren und einem inneren modularen Transformatorspulenkörper (200, 202), die einen ersten (230) bzw. einem zweiten Schaft (214) aufweisen,

c) wobei auf dem ersten Schaft (230) eine Vielzahl von Flanschen (302, 226, 224) angebracht ist, die einen Bereich mit ersten Wicklungen (218) des Transformators (100) einrichten, und wobei durch den ersten Schaft (230) eine erste Öffnung (208) geformt ist,

d) wobei der zweite Schaft (214) einen geringfügig kleineren Durchmesser als die im ersten Schaft (230) geformte erste Öffnung (208), einen aufgebrachten Bereich mit zweiten Wicklungen (220) des Transformators (100) und eine zweite Öffnung (206), die sich axial hindurch erstreckt, aufweist, und

e) wobei der zweite Schaft (214) des inneren modularen Transformatorspulenkörpers (202) in die im ersten Schaft (230) geformte erste Öffnung (208) eingefügt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

f) der Transformator (100) ein Miniaturhochfrequenzleistungstransformator ist,

g) der Transformator (100) weiterhin erste Kernhaltevorsprünge (304) aufweist, die an einem Ende des Transformators (100) hervorstehen,

h) die erste Öffnung (208) eine Abschlußwand mit einem hervorstehenden Teil (205) aufweist, der sich axial durch die erste Öffnung (208) hindurch erstreckt und der am anderen Ende des Transformators (100) durch zweite Kernhaltevorsprünge (204) abgeschlossen wird,

i) die zweite Öffnung (206) einen Durchmesser aufweist, der geringfügig größer als der Durchmesser des in der ersten Öffnung (230) geformten hervorstehenden Teils (205) ist,

j) der hervorstehende Teil (205) aus dem ersten Schaft (230) herausragt, der in die im zweiten Schaft (214) geformte zweite Öffnung (206) eingefügt ist, so daß sich die auf dem zweiten Schaft (214) angeordneten zweiten Wicklungen (220) innerhalb der auf dem ersten Schaft (230) angeordneten ersten Wicklungen (218) befinden, wobei der hochpermeable Kern (102, 103) durch die ersten und zweiten Kernhaltevorsprünge (304, 204) gehalten wird und den inneren und äußeren modularen Transformatorspulenkörper umschließt.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schaft (230) und der zweite Schaft (214) einen Primärschaft bzw. einen Sekundärschaft und die ersten Wicklungen (218) und die zweiten Wicklungen (220) Primärwicklungen bzw. Sekundärwicklungen des Transformators (100) enthalten.

3. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schaft (230) und der zweite Schaft (214) einen Sekundärschaft bzw. einen Primärschaft und die ersten Wicklungen (218) und die zweiten Wicklungen (220) Sekundärwicklungen bzw. Primärwicklungen des Transformators (100) enthalten.

4. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hochpermeable Transformatorkern eine identische erste (102) und zweite (103) Kernhälfte umfaßt, die um den inneren und äußeren Transformatorspulenkörper (200, 202) herum zusammengefügt werden.

5. Transformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernhälften (102, 103) in den ersten (304) bzw. zweiten (204) Haltevorsprüngen gehalten werden.

6. Transformator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernhälften (102, 103) aus Ferrit bestehen.

7. Transformator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Kernhälfte (102, 103) miteinander verklebt sind.

8. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (110) zur Befestigung des Transformators (100) auf einer Platine.

9. Transformator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Befestigung des Transformators (100) eine Vielzahl von Stiften (110) enthält, wobei zumindest einer der Stifte elektrisch leitend ist.

10. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennnzeichnet, daß der äußere und innere Transformatorspulenkörper (200, 202) aus einem Plastikmaterial geformt ist.

11. Transformator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennnzeichnet, daß der Transformatorkern eine erste (102) und zweite (103) "E"-förmige Ferritkernhälfte umfaßt, die den inneren und äußeren Spulenkörper (200, 202) umschließen, wobei der mittlere Schenkel der Kernhälften (102, 103) in die erste (208) bzw. zweite (206) Öffnung eingefügt wird.