HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochspannung erzeugenden
Transformator und insbesondere einen Hochspannung erzeugenden
Transformator zur Verwendung in einer
Entladungslampen-Betriebsschaltung für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs.
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Ein herkömmlicher Hochspannung erzeugender Transformator des Typs,
bei dem eine Primärwicklungs-gewickelte Spule und eine
Sekundärwicklungs-gewickelte Spule koaxial relativ zu einem Mittelkern angeordnet
sind, hat eine große Abmessung, weil ein großes
Transformationsverhältnis vorgesehen ist (d. h. das Verhältnis der Anzahl von Windungen in der
Sekundärwicklung zur Anzahl der Primärwicklung), um an der sekundären
Seite des Transformators eine hohe Spannung zu erzeugen.
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Es ist ein typischer Versuch vorgenommen worden, um eine Größe und
das Gewicht eines herkömmlichen Transformators zu reduzieren, indem
die Anzahl der Windungen in seiner Primärwicklung auf 3-5 Windungen
reduziert wurde und entsprechend die Anzahl der Windungen in der
Sekundärspule reduziert wurde. Jedoch führte der Versuch dazu, dass der
Arbeitswirkungsgrad des Transformators abnahm, weil infolge des
verkleinerten Überdeckungsverhältnisses der Primärwicklung zur
Sekundärwicklung der Leckstrom des Magnetflusses zunahm.
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Wie oben beschrieben, kann der herkömmliche Hochspannung
erzeugende Transformator, bei dem die Primär- und
Sekundärwicklungs-gewickelten Spulen mit einem Mittelkern koaxial angebracht sind, in
Größe und Gewicht reduziert werden, indem die Anzahl der Windungen
in der Primärwicklung auf 3-5 wesentlich reduziert wird, wobei aber ein
Problem auftritt, dass der Leckstrom des Magnetflusses zunimmt und der
Arbeitswirkungsgrad abnimmt. Hierdurch wird der Transformator unfähig,
eine ausreichend hohe Sekundärspannung zu erzeugen.
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Die FR-A-2 290 750 offenbart einen Schweißtransformator, der eine
doppelschichtig Primärwicklungs-gewickelte Spule und eine
Sekundärwicklungs-gewickelte Spule aufweist, wobei die beiden Spulen koaxial zu
einem Mittelkern angebracht sind, wobei ein Elementendraht spiralig um
die axial innere Primärwicklungsspule in Vorwärtsrichtung gewickelt ist
und um die axial äußere Primärwicklungsspule in Rückwärtsrichtung
gewickelt ist, um die Primärwicklung zu bilden, deren Anfangsende und
Schlussende an derselben Seite der Spule angeordnet sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Hochspannung erzeugenden Transformator anzugeben, der zu einem Mittelkern
koaxial angebrachte Primär- und Sekundärwicklungs-gewickelte Spulen
aufweist, dessen Größe und Gewicht reduziert ist, indem die Anzahl der
Windungen in der Primärwicklung minimiert ist, und der gleichzeitig an
seiner Sekundärseite eine ausreichend hohe Spannung erhalten kann,
wobei er einen Leckstrom des Magnetflusses wirkungsvoll verhindert.
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Diese Aufgabe wird durch einen Hochspannung erzeugenden
Transformator nach Anspruch 1 oder 3 gelöst.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Darstellung einer Anordnung eines
Entladungslampensockels und eines Hochspannung erzeugenden
Transformators, der in einer Lampen-Betriebsschaltung verwendet
wird.
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Fig. 2 ist eine Ansicht einer Entladungslampen-Betriebsschaltung.
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Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Hochspannung erzeugenden
Transformator, der die vorliegende Erfindung enthält.
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Fig. 4 ist eine Seitenansicht des Hochspannung erzeugenden
Transformators von Fig. 3.
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Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung des Hochspannung
erzeugenden Transformators von Fig. 3.
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Fig. 6 ist eine Vorderansicht einer Wicklungseinheit des
Hochspannung erzeugenden Transformators von Fig. 3.
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Fig. 7 ist eine rechte Seitenansicht einer Wicklungseinheit des
Hochspannung erzeugenden Transformators von Fig. 3.
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Fig. 8 ist eine linke Seitenansicht einer Wicklungseinheit des
Hochspannung erzeugenden Transformators von Fig. 3.
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Fig. 9 ist eine Draufsicht auf eine Primärwicklungsspule des
Hochspannung erzeugenden Transformators von Fig. 3.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Fig. 1 ist eine Darstellung eines Anordnungsbeispiels eines
Entladungslampensockels 1 und eines Hochspannung erzeugenden Transformators 2
für eine Schaltung zum Betreiben einer Entladungslampe, die als
Scheinwerfer eines Fahrzeugs verwendet wird.
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Fig. 2 ist eine Darstellung einer Lampenbetriebsschaltung zum Betreiben
einer Entladungslampe 7, die eine Steuerschaltung CNT enthält, die eine
Treiberspannung E (400 V Gleichstrom) erhält, wenn ein Lampenschalter
(nicht gezeigt) eingeschaltet wird, und die geregelte Spannung wird der
Primärseite des Hochspannung erzeugenden Transformators 2 zugeführt,
der wiederum an seiner Sekundärseite eine Hochspannung (etwa 25 KV)
zum Betreiben der Entladungslampe 7 erzeugt. Nach Zünden der
Entladungslampe 7 durch Anlegen der hohen Spannung für eine
Anfangszünddauer wird die Steuerschaltung CNT so betrieben, dass sie der
Entladungslampe eine Arbeitsspannung (100 V) durch die sekundärseitige
Wicklung des Hochspannung erzeugenden Transformators T direkt
zuführt, um die Lampe in Betrieb zu halten.
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In den Fig. 1 und 2 bezeichnet die Zahl 8 ein Hochspannungskabel für
die Hochspannungsseite (2E) des Hochspannung erzeugenden
Transformators 2, und die Zahl 9 bezeichnet ein Hochspannungskabel für die
Niederspannungsseite (1E) des Transformators.
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Der Hochspannung erzeugende Transformator 2 nach der vorliegenden
Erfindung ist so aufgebaut, wie in den Fig. 3 bis 8 gezeigt.
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Wie in den Fig. 3 bis 6 gezeigt, sind eine Spulenwicklung 11, auf die
eine Sekundärwicklung 10 gewickelt ist, und ein stangenartiger Kern 12,
der in die hohle Spulenmitte eingesetzt ist, in einem Spulengehäuse 15
angebracht, das in der Form eines oben offenen Trogs aufgebaut ist.
Nach dem Verdrahten der Wicklungsenden, wie später beschrieben,
werden alle Innenkomponenten in dem Wicklungsgehäuse 15 mit
Isolierharz integral vergossen, das im geschmolzenen Zustand eingegossen
wird und sich darin verfestigt. Das Spulengehäuse 15 ist ferner an
seinem Seitenabschnitt mit einem Schutzdeckel 16 versehen, der im
Querschnitt]-förmig ist, und der durch die Federkraft seiner beiden Flügel auf
dem Gehäuse 12 sitzt, um die mögliche Wirkung von Hochspannung auf
andere externe Schaltungskomponenten abzuschirmen.
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In dem Transformator nach der vorliegenden Erfindung ist, wie in Fig. 9
zu sehen, ein Elementendraht 121 spiralig um eine Primärwicklungsspule
13 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung herumgewickelt, um darauf eine
Primärwicklung 12 zu bilden, deren axiale Länge im Wesentlichen gleich
jener der Sekundärwicklung ist und die an Anschlussenden (1S) und (1E)
beginnt, die an derselben Seite der Spule 13 angeordnet sind. Die
Primärwicklungsspule 13 besitzt Führungsnuten 17, die spiralig um sie herum
eingeschnitten sind, um den Elementendraht 121 spiralig zu wickeln,
sowie einen Stift 18, der an einem Wendepunkt ausgebildet ist, um den
rücklaufenden Teil des Drahts 121 zu halten.
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Das Verhältnis der Windungsanzahl in der Primärwicklung 12 zur
Windungsanzahl in der Sekundärwicklung liegt im Bereich von 1 : 90-100,
um an der Sekundärseite des Transformators eine Spannung von etwa 25
KV zu erhalten,
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Die wesentliche Minderung der Windungsanzahl der Primärwicklung 12
ermöglicht die entsprechende Minderung der Windungsanzahl der
Sekundärwicklung 10, was die Größen- und Gewichtsersparnis des gesamten
Transformators realisiert. In diesem Fall wird der Leckstrom des
Magnetflusses wirkungsvoll verhindert, da die Primärwicklung eine axiale Länge
hat, die im Wesentlichen gleich jener der Sekundärwicklung ist. Das
spiralige Wickeln des Elementendrahts um die Primärspule 13 herum
entlang den Vorwärts- und Rückwärtsführungsnuten 17 beseitigt das
Problem, dass ein durch die Vorwärtswindung erzeugter Magnetfluss
einen durch die Rückwärtswindung der Primärwicklung erzeugten
Magnetfluss aufgrund der entgegengesetzten Richtungen beider Flüsse
aufhebt. Demzufolge erreicht der Transformator einen verbesserten
Wirkungsgrad bei der Transformation einer Spannung zwischen den Primär-
und Sekundärwindungen und kann an der Sekundärseite eine ausreichend
hohe Spannung erzeugen.
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Wie in Fig. 7 zu sehen, ist eine Sekundärwicklungsspule 11 an einem
Flanschende mit einem Anschlussstift 19 versehen, um damit das
Anfangsende (2S) der Sekundärwicklung (10) zu verbinden, und mit einem
Anschlussstift 19, um damit ein Schlussende der Primärwicklung (1E) zu
verbinden. Die Primärwicklungsspule 13 ist an einem Ende mit einem Sitz
22 mit einem Anschlussstift 21 versehen, um das Anfangsende (1C) der
Primärwicklung 12 zu sichern.
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Die Primärwicklungsspule 13 ist an einem Flanschende mit daran
ausgebildeten Nuten 23 und 24 versehen, um das Anfangsende (1S) bzw. das
Schlussende (1E) des primären Wicklungsdrahts vorübergehend zu
halten.
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Das Wicklungsgehäuse 15 enthält in seinem Boden Durchgangslöcher
(nicht gezeigt), um die Anschlussstifte 19-21 der Wicklungseinheit
einzusetzen und vorstehen zu lassen, wenn sie in dem Wicklungsgehäuse
15 angebracht ist.
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Der Hochspannung erzeugende Transformator 2 kann direkt auf einer
gedruckten Schaltplatine angebracht werden, indem die vom Boden des
Wicklungsgehäuses 15 vorstehenden Anschlussstifte 19-21
angeschlossen werden.
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Die Sekundärwicklungsspule 11 ist an ihrem Flanschende 111 mit einem
Anschluss 25 versehen, der mit dem Anschlussstift 20 verbunden ist,
der daran das Schlussende (1E) der Primärwicklung 12 sichert. Dieser
Anschluss 25 wird verwendet, um daran ein Hochspannungskabel 9 der
Niederspannungsseite des Transformators anzuschließen.
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Die Sekundärwicklungsspule 11 ist an ihrem anderen Flanschende 112
mit einem Anschluss 26 versehen, um daran das Schlussende (2E) der
Sekundärwicklung 12 zu sichern. Dieser Anschluss 25 wird auch
verwendet, um daran ein Hochspannungskabel 8 der Hochspannungsseite
des Transformators anzuschließen.
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Das Wicklungsgehäuse 15 ist mit einem Kabelhalter 27 versehen, der als
Vorsprung davon ausgebildet ist, um die Hochspannungskabel 8 und 9
aus dem Wicklungsgehäuse 15 hinauszuführen. Der Kabelhalter 27
besitzt eine Basis, die in einen Tragabschnitt eingesetzt ist, der an der
Innenwand des Wicklungsgehäuses 15 ausgebildet ist und integral mit dem
Isolierharz ausgebildet ist, das in geschmolzenem Zustand in das
Wicklungsgehäuse 15 gegossen und darin verfestigt ist.
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In dem Hochspannung erzeugenden Transformator kann die
Wicklungsanordnung leicht in dem Wicklungsgehäuse 15 angebracht werden, ohne
dass es erforderlich ist, darin zusätzliche Drähte zwischen den Enden der
primären und sekundären Wicklungen 10, 12, der Anschlüsse und der
Hochspannungskabel 8, 9 zu verlegen, die leicht aus dem
Wicklungsgehäuse 15 hinausgeführt werden können. Die gesamten Montage- und
Verdrahtungsarbeiten können in guter Reihenfolge wirkungsvoll
durchgeführt werden.
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Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, besitzt der Hochspannungs-
Transformator nach der vorliegenden Erfindung eine
Primärwicklungsgewickelte Spule und eine Sekundärwicklungs-Spule, die beide koaxial
um einen Mittelkern herum angeordnet sind, und worin die
Primärwicklung auf der Primärwicklungsspule durch spiraliges Wickeln eines
Elementendrahts in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung darauf gebildet ist,
so dass beide Enden an derselben Seite der Wicklung angeordnet sind
und eine sehr kleine Anzahl von Windungen in der Wicklung vorliegt,
jedoch die gleiche axiale Länge wie die der Sekundärwicklung. Diese
Konstruktion kann wirkungsvoll verhindern, dass ein Leckstrom des Magnetflusses
erzeugt wird, und kann ferner ein Problem beseitigen, dass der
durch die Vorwärtswindung erzeugte Magnetfluss und der durch die
Rückwärtswindung erzeugte Magnetfluss wegen der entgegengesetzten
Flussrichtungen einander aufheben. Daher kann der Transformator einen
erhöhten Wirkungsgrad bei der Transformation einer Spannung zwischen
der primären und sekundären Wicklung aufweisen. Der Transformator
kann nämlich an seiner Sekundärseite eine ausreichend hohe Spannung
erzeugen.
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In einem Hochspannung erzeugenden Transformator, bei dem Primär- und
Sekundärwicklungsspulen relativ zu einem Mittelkern koaxial aufeinander
angeordnet sind, ist ein Elementendraht der Primärwicklung spiralig um
die primäre Wicklungsspule derart herumgewunden, dass beide Anfangs-
und Vorderenden des Drahts auf derselben Seite der Wicklungsspule
angeordnet sind (durch Vorwärts- und Rückwärtswinden des Drahts).
Dies ermöglicht, dass der Transformator eine deutlich reduzierte
Windungsanzahl der Drähte in der Primärwicklung relativ zu jener der
Sekundärwicklung aufweist, um das Spannungstransformationsverhältnis zu
verbessern und an der Sekundärseite eine ausreichend hohe Spannung zu
erhalten.