DE9315570U1

DE9315570U1 - Ringkerntransformator

Info

Publication number: DE9315570U1
Application number: DE9315570U
Authority: DE
Original assignee: Knick Elektronische Messgeraete GmbH and Co KG
Current assignee: Knick Elektronische Messgeraete GmbH and Co KG
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 1993-12-23
Anticipated expiration: 2003-10-08

Description

Knick Elektronische Meßgeräte GmbH & Co., Beuckestraße 22, 14163 Berlin

Ringkerntransformator

Die Erfindung betrifft einen Ringkerntransformator mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen, der insbesondere als Übertrager zur Trennung von Stromkreisen zwischen explosionsgefährdeten und nichtexplosionsgefährdeten Bereichen einsetzbar sein soll.

Herkömmliche Ringkerntransformatoren der gattungsgemäßen Art weisen einen ringförmigen, hohlen Wickelkörper auf, in den der magnetische Ringkern mit der darauf gewickelten Primärwicklung eingesetzt ist. Der Wickelkörper besteht dabei aus zwei ringförmigen Halbschalen, die Kopf an Kopf aufeinandergesetzt und miteinander verklebt oder verschweißt sind. Damit ist der Ringkern mit der Primärwicklung allseitig vom Wickelkörper isolierend umschlossen. Auf den Wickelkörper wird anschließend die Sekundärwicklung des Transformators gewickelt.

Nachteilig bei dem bekannten Ringkerntransformator ist die Tatsache, daß der Wickelkörper bedingt durch seine zweischalige Bauweise vergleichsweise aufwendig herzustellen und zu montieren ist. Immerhin müssen für den Wickelkörper zwei Einzelteile gefertigt werden, deren Verbindung einen zusätzlichen Montageschritt bedeutet.

Ausgehend von diesen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ringkerntransformator der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß er unter Beibehaltung aller gemäß einschlägiger Vorschriften geforderter Isolationsabstände zwischen der Primär- und Sekundärwicklung mit verringerter Bauteileanzahl und in montagetechnischer Hinsicht einfacher herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch die angegebene Ausbildung des ringförmigen Wickelkörpers genügt für diesen ein einziges Bauteil, wobei die Fixierung und Isolierung des Ringkernes mit Primärwicklung durch einen montagetechnisch sehr einfachen Verguß erfolgt. Dabei ist lediglich darauf zu achten, daß die Dicken der isolierenden Wandung des Wickelkörpers sowie des Vergusses zur offenen Stirnseite des Wickelkörpers hin die nach einschlägigen Vorschriften notwendigen Werte aufweisen.

Durch die Ausgestaltung des Ringkerntransformators nach Anspruch 2 entsteht ein Wickelkörper mit ebenen, gleichmäßig gestalteten Außenflächen, die sich für ein geordnetes Aufbringen der Sekundärwicklung besonders gut eignen.

Die Ansprüche 3 bis 6 betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des Ringkerntransformators bezüglich der Herausführung der Anschlußdrähte der Primärwicklung und deren Isolierung von den Anschlußdrähten der Sekundärwicklung. Gleichzeitig werden durch die in diesen Ansprüchen angegebenen Montagefüße günstige Voraussetzungen für eine einfache, stabile und raumsparende Anbringung des Ringkerntransformators auf einer Leiterplatte geschaffen. Dabei sind insbesondere die im Anspruch 6 angegebenen Abstandshalter zu erwähnen, mittels derer der Wickelkörper mit seiner Basisseite auf Abstand von der Leiterplattenoberfläche gehalten werden kann. In diesen Abstandsspalt können unter dem Transformator flache Elektronik-Bauelemente, wie z.B. SMT-Bauelemente, angeordnet werden, so daß die Leiterplattenoberfläche besser ausgenützt werden kann.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird:

Fig. 1 eine Unterseitenansicht eines Wickelkörpers eines erfindungsgemäßen Ringkerntransformators,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch den Ringkerntransformator entlang der Schnittgeraden H-II nach Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Montagefußes des Wicklungskörpers gemäß Detail III nach Fig. 1 und

Fig. 4 eine Seitenansicht des Montagefußes aus Pfeilrichtung IV nach Fig. 3.

Wie anhand der Fig. 1 und 2 deutlich wird, weist ein erfindungsgemäßer Ringkerntransformator als tragendes Bauteil einen ringförmigen, hohlen Wickelkörper 1 auf, der als im Querschnitt U-förmiger, zur oberen Stirnseite 2 offener Ringkörper mit einer isolierenden Wandung 3 ausgebildet ist. Die Wandung 3 setzt sich aus einer ringscheibenförmigen Basisseite 4 mit einer jeweils rechtwinklig davon abstehenden inneren und äußeren Ringwand 5, 6 zusammen. Der Wickelkörper 1 ist einstückig aus isolierendem Kunststoff gespritzt.

Im ringförmigen Hohlraum 10 des Wickelkörpers 1 ist ein Ringkern 7 entsprechend IEC-Publikation 525 aus weichmagnetischem Ferritmaterial eingesetzt. Darauf ist die Primärwicklung 8 des Ringkerntransformators toroidal gewickelt.

Nach dem Einlegen des Ringkernes 7 mit Primärwicklung 8 in den Hohlraum 10 wird letzterer mit einer isolierenden Vergußmasse 9 vollständig ausgegossen, so daß die Vergußmasse 9 bündig mit den die offene Stirnseite 2 begrenzenden Randkanten 11, 12 der Ringwände 5, 6 abschließt.

Nach dem Aushärten der Vergußmasse 9 wird die Sekundärwicklung 13 des Ringkerntransformators toroidal auf den Wickelkörper 1 aufgewickelt.

Wie aus Fig. 1 deutlich wird, weist der Wickelkörper 1 an seiner unten liegenden Basisseite 4 drei über den Ringumfang verteilte Montagefüße 14, 15, 16 auf, die einstückig an die Basisseite 4 angeformt sind und rechtwinklig davon nach unten abstehen. Der eine Montagefuß 14 ist als rohrförmiger Ansatz mit einer isolierenden Wandung ausgebildet, wobei die innere Rohröffnung 17 als Durchführungsöffnung für die Anschlußdrähte

18, 19 der Primärwicklung 8 in den Hohlraum 10 des Wickelkörpers 1 mündet.

Die beiden anderen Montagefüße 15, 16 sind im wesentlichen in Form eines massiven Quaders ausgebildet, dessen Längsmittelebene 20 mit der zentralen Achse 21 des Wickelkörpers 1 zusammenfällt. An die Unterseite 22 der Montagefüße 15, 16 ist ein im wesentlichen zylindrischer Zapfen 23 angeformt, der im Bereich seiner Mantelwand sich zum freien Ende hin verjüngende Einpreßfedern in Form zweier kleiner Stege 24 aufweist. Letztere verlaufen parallel zur Zapfenlängsachse und liegen diametral gegenüber.

Zur Befestigung des Ringkerntransformators auf einer Leiterplatte 25 werden die Montagefüße 15, 16 mit den Zapfen 23 sowie der Montagefuß 14 mit seinem im Außendurchmesser verkleinerten Endansatz 26 in entsprechende Bohrungen 27 in der Leiterplatte 25 eingepreßt. Durch die als Einpreßfedern wirkende Stege 24 wird dabei ein stabiler Preßsitz gewährleistet.

Die zur Realisierung des Endansatzes 26 ausgebildete Ringschulter 28 am Montagefuß 14 sowie die Unterseiten 22 der Montagefüße 15, 16 dienen als Abstandshalter, mittels derer der Wickelkörper 1 mit seiner Basisseite 4 auf Abstand a von der Oberfläche 29 der Leiterplatte 25 gehalten wird. Wie erwähnt kann der dadurch geschaffene Freiraum zwischen der Basisseite 4 des Wickelkörpers 1 und der Oberfläche 29 der Leiterplatte 25 zur Montage von flachen SMD-Bauteilen genützt werden.

Die Wanddicken d bzw. d des Wickelkörpers 1 bzw. des Montagefußes betragen z.B. 1 mm. Die Dicke d der Vergußmasse 9 zwischen den auf der Oberseite (Stirnseite 2) des Ringkerns verlaufenden Abschnitten der Primärwicklung 8 und dieser Stirnseite 2 des Wickelkörpers 1 beträgt z.B. 2 mm. Durch diese Dickenwerte ist der vorstehend beschriebene Ringkerntransformator zum Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen gemäß DIN VDE 0170/71 "Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche" geeignet und kann die geforderte Trennung von Stromkreisen zwischen sogenannten Ex- und Nicht-Ex-Bereichen garantieren, da hierfür die Norm für einen Scheitelwert der Nennspannung von 375 V einen Mindetabstand zwischen Primär- 8 und Sekundärwicklung 13 von 1 mm bei Festisolierung

bzw. 2 mm bei Isolierung durch Verguß vorschreibt. Bei dem erfindungsgemäßen Ringkerntransformator ist dies sowohl im Bereich des ringförmigen Wickelkörpers 1 selbst, als auch im Bereich der Anschlußdrähte 18, 19 der Primärwicklung 8 bzw. der oberhalb der Leiterplatte 25 weggeführten Anschlußdrähte 30, 31 der Sekundärwicklung 13 gewährleistet.

Die Anschlußdrähte 18, 19 der Primärwicklung 8 sind auf der Lötseite der Leiterplatte 25 durch Lötung L auf geeigneten Lötflächen elektrisch angeschlossen. Die Anschlußdrähte 30, 31 können beispielsweise über geeignete Lötnägel oder Lötflächen auf der Bestückungsseite (Oberfläche 29) der Leiterplatte 25 angeschlossen werden.

Die Leiterplatte 25 mit dem montierten und angeschlossenen Ringkerntransformator kann anschließend in ein geeignetes Gehäuse gebracht und komplett mit der auf der Leiterplatte 25 montierten Elektronik vergossen werden. Hierbei kann auch der gesondertes Verguß des Wickelkörpers 1 mit der Vergußmasse 9 entfallen, falls beim Eingießen des Gehäuses ein Vakuumvergußverfahren verwendet wird, das ein gleichmäßiges Einziehen der Vergußmasse auch in den Hohlraum 10 des Wickelkörpers 1 gewährleistet.

Im übrigen ist darauf hinzuweisen, daß der vorstehend beschriebene Ringkerntransformator auch gemäß DIN VDE 0100 Teil 410 "Errichten von Starkstromanlagen bis 1000 V" als Übertrager zur Trennung von Stromkreisen eingesetzt werden kann. Dabei kann mit einer Prüfspannung von 10 kV (Wechselspannung) geprüft werden.

Claims

- 6 Schutzansprüche

1. Ringkerntransformator, insbesondere als Übertrager zur Trennung von Stromkreisen zwischen explosionsgefährdeten und nicht-explosionsgefährdeten Bereichen, mit

- einem magnetischen Ringkern (7),

- einer auf den Ringkern (7) gewickelten Primärwicklung (8),

- einem ringförmigen, hohlen Wickelkörper (1) zur Aufnahme des Ringkerns (7) mit Primärwicklung (8) und

- einer auf den Wickelkörper (1) gewickelten Sekundärwicklung (13), dadurch gekennzeichnet, daß

der ringförmige Wickelkörper (1) als im Querschnitt U-förmiger, zu einer Stirnseite (2) hin offener Ringkörper mit isolierender Wandung (3) ausgebildet ist, in den der Ringkern (7) mit Primärwicklung (8) eingelegt und mit ausreichendem Isolationsabstand (d_y) zur offenen Stirnseite (2) hin vergossen (Vergußmasse 9) ist.

2. Ringkerntransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Vergußmasse (9) in dem mit dem Ringkern (7) belegten Hohlraum (10) des Wickelkörpers (1) bündig mit den die offene Stirnseite (2) begrenzenden Randkanten (11, 12) abschließt.

3. Ringkerntransformator nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Montagefüße (14, 15, 16) an der der offenen Stirnseite (2) abgewandten Basisseite (4) des Wickelkörpers (1), von denen einer (14) als rohrförmiger Ansatz mit isolierender Wandung ausgebildet ist, dessen Rohröffnung (17) als Durchführungsöffnung für die Anschlußdrähte (18, 19) der Primärwicklung (8) in den Hohlraum (10) des Wickelkörpers (1) mündet.

4. Ringkerntransformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagefüße (15, 16) an ihren freien Enden mit Zapfen (23) zur Halterung des Ringkerntransformators in Montagebohrungen (27) von Leiterplatten (25) versehen sind.

5. Ringkerntransformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (23) mit seitlichen Einpreßfedern (Stege 24) versehen sind, mittels derer die Montagefüße (15, 16) unter Preßsitz in den Montagebohrungen (27) fixierbar sind.

6. Ringkerntransformator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagefuße (14, 15, 16) mit vorzugsweise einstückig angeformten Abstandshaltern (Ringschulter 28, Unterseiten 22) versehen sind, mittels derer der Wickelkörper (1) mit seiner Basisseite (4) auf Abstand (a) von der Leiterplattenoberfläche (29) gehalten ist.

7. Ringkerntransformator nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (18, 19) der Primärwicklung (8) über die Rohröffnung (17) in dem rohrförmigen Montagefuß (14) auf die Unterseite (Lötseite 32) der Leiterplatte (25) hindurchgeführt sind.