EP0081111A1 - Transformator, insbesondere für ein Schaltnetzteil in einem Fernsehempfänger - Google Patents

Transformator, insbesondere für ein Schaltnetzteil in einem Fernsehempfänger Download PDF

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EP0081111A1
EP0081111A1 EP82110634A EP82110634A EP0081111A1 EP 0081111 A1 EP0081111 A1 EP 0081111A1 EP 82110634 A EP82110634 A EP 82110634A EP 82110634 A EP82110634 A EP 82110634A EP 0081111 A1 EP0081111 A1 EP 0081111A1
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EP
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cover
transformer
transformer according
short
windings
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EP82110634A
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Walter Dipl.-Ing. Goseberg
Ulrich Dipl.-Ing. Bieringer
Gerhard Ing.-Grad. Napp
Heinz Kreismer
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens
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    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/36—Electric or magnetic shields or screens

Definitions

  • the galvanic isolation from the network has the advantage that various measures for protection against accidental contact and also the connection of external devices, e.g. Headphones, LF signal sources, video equipment and the like can be simplified.
  • the switched-mode power supply has the advantage over a mains transformer operating at 50 Hz that it operates at a frequency of 25-30 KHz and is therefore much smaller and lighter than a mains transformer.
  • special requirements are placed on such a switching power supply.
  • the transformer of the switching power supply contains a coil body with a plurality of windings, the wire ends of which are guided on stop pins of the coil former. If one of these wire ends breaks, for example due to excessive mechanical tension, overload or too high a temperature, this wire must not come into contact with another component in the device, since this can create a galvanic and connection between the network of the receiver circuit. This can be prevented by either pouring or soaking the entire transformer in plastic.
  • such a measure is relatively expensive and also not necessary for the transformer of a switching power supply in view of the level of the voltages present. Other constructive measures must therefore be taken.
  • the invention has for its object to reduce the design effort for securing against coming out of the wire ends and attaching the short-circuit winding.
  • said cover is advantageously used simultaneously to solve two tasks.
  • the cover prevents torn wire ends from coming out of the transformer and coming into contact with other components.
  • the cover also serves as a carrier for the short-circuit winding, which prevents the stray field from escaping from the transformer. This keeps the design effort to meet the two requirements low.
  • the cover can also be used to improve the cooling of the windings of the transformer.
  • the cover is designed so that it has a chimney effect, i.e. due to the heating of the windings, the air automatically flows past the windings from the bottom upwards and dissipates heat.
  • the cover is preferably open at the top and bottom or is provided with sufficient openings.
  • Figure 1 shows the rear edge of an E-shaped core half 1. Behind it is another, the same core half such that the three legs meet.
  • the frame-shaped core formed thereby with a central leg carries on the central leg the bobbin 2, which has a total of three chambers 3. These are filled with windings 4.
  • windings 4 In practice, such a transformer contains several, for example six, such chambers.
  • the wire ends 5 of the windings 4 are connected to connection pins 6 which are pressed into the lower foot of the coil body 2. With the pins 6 will the coil body is soldered into a printed circuit board.
  • the same arrangement is provided on the left-hand side, the connecting pins 6 being connected to the primary winding and the connecting pins 7 on the other side being connected to the secondary winding.
  • the transformer contains, for example, three separate primary windings and four secondary windings. Parts of the primary winding and the secondary winding are preferably alternately located in the successive chambers in the axial direction. In practice, it can happen that a connecting wire 5 breaks, thereby moves outward and comes into contact with a component 8 in an undesirable manner.
  • a hood-shaped cover 9 made of insulating material such as Makrolon is placed on the bobbin 2, which tightly embraces the base of the bobbin 2. This prevents the wire ends 5 from coming out of the transformer.
  • the cover 9 is surrounded on its outside with a circumferential, self-contained short-circuit winding 10.
  • This short-circuit winding forms a short circuit for the stray field of the transformer, so that a stray field 11 does not emerge in an undesirable manner and can impair the function of the component 8.
  • the short-circuit winding 10 consists of a self-adhesive copper tape which is placed around the cover 9 and soldered at its ends, or is only glued overlapping in the case of conductive adhesive.
  • FIG. 2 shows the cover 9 and the circumferential short-circuit winding 10 from above.
  • the short-circuit winding 10 made of copper is closed at both ends by a solder joint 12.
  • the cover 9 should extend essentially over the area of the wire ends 5.
  • the short-circuit winding 10 should extend essentially over the area of the windings 4 in order to shield the stray field properly to effect.
  • the cover 9 can also consist of a type of frame which is pushed onto the unit consisting of core 1 and coil former 2 from above. It can also consist of a flat insulating material which, like the short-circuit winding 10 according to FIG. 2, is placed around the unit consisting of core 1 and coil former 2 and carries the short-circuit winding 10 on its surface.
  • the cover 9 can additionally serve for better cooling of the windings 4. For this purpose, it is designed so that it causes rapid air movement within the cover through the chimney effect. For this purpose, the cover 9 in FIG.
  • Openings for the entry of air can also be provided in the foot of the coil former 2 and additionally in a printed circuit board carrying the coil former 2.
  • the openings 13 are so and are dimensioned so that the wire ends 5 can not emerge through these openings.
  • FIG 3 shows a special design of the cover 9 to achieve a chimney effect.
  • the cover 9 consists here of a rotationally symmetrical, bell-shaped part which is open at the top and bottom.
  • the cross section of the cover 9 becomes larger at the bottom. A good chimney effect can be achieved with this arrangement.
  • the suction in a fireplace depends on the height of the fireplace. Therefore, the height of the cover 9 can be extended beyond the upper end of the bobbin 2. This extended part is then not necessary to protect the wire ends 5 and also for the short-circuit winding 10, but improves the chimney effect used for cooling.
  • cover 9 to achieve a chimney effect after is open at the top, there is a risk that conductive parts fall into the transformer from above and create an undesirable, dangerous electrical connection. It can therefore be expedient to design the cover 9 in the form of a grid or a sieve at the upper end.
  • the openings of the grille or sieve are so large that the desired chimney effect is retained, but metal parts of such a size that they can become dangerous in the transformer cannot fall into the cover.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)
  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

Bei einem Transformator für ein Schaltnetzteil, z.B. für einen Fernsehempfänger, muß ein Heraustreten eventuell abgerissener Drähte aus VDE-Gründen vermieden werden. Außerdem ist eine Abschirmung gegen Streufelder erforderlich. Beides wird dadurch erreicht, daß der Spulenkörper (2) von einer Abdeckung (9) umgeben ist, die an ihrer Außenseite eine umlaufende Kurzschlußwicklung (10) trägt.

Description

  • In einem Fernsehempfänger ist es bekannt, die galvanische Trennung zwischen dem Netz und der Empfängerschaltung mit einem Schaltnetzteil zu bewirken. Die galvanische Trennung vom Netz hat den Vorteil, daß verschiedene Maßnahmen für den Berührungsschutz und auch der Anschluß äußerer Geräte, wie z.B. Kopfhörer, NF-Signalquellen, Videogeräte und dergleichen vereinfacht werden. Das Schaltnetzteil hat gegenüber einem bei 50 Hz arbeitenden Netztransformator den Vorteil, daß es bei einer Frequenz von 25-30 KHz arbeitet und daher wesentlich kleiner und leichter ist als ein Netztransformator. An ein solches Schaltnetzteil werden jedoch besondere Anforderungen gestellt.
  • Da das Schaltnetzteil das Netz spannungsfest galvanisch von der Empfängerschaltung trennen muß, müssen verschiedene VDE-Anforderungen hinsichtlich der Spannungsfestigkeit erfüllt werden. Im allgemeinen enthält der Transformator des Schaltnetzteils einen Spulenkörper mit einer Vielzahl von Wicklungen, deren Drahtenden an Anschlugstifte des Spulenkörpers geführt sind. Wenn eines dieser Drahtenden z.B. durch zu starke mechanische Spannung, Uberlastung oder zu hohe Temperatur reißt, so darf dieser Draht nicht mit einem anderen Bauteil im Gerät in Verbindung kommen, da dadurch eine galvanische und Verbindung zwischen dem Netz der Empfängerschaltung entstehen kann. Dies läßt sich dadurch verhindern, daß der gesamte Transformator entweder in Kunststoff vergossen oder getränkt wird. Eine solche Maßnahme ist jedoch relativ teuer und für den Transformator eines Schaltnetzteils in Anbetracht der Höhe der anliegenden Spannungen auch nicht notwendig. Es müssen daher andere konstruktive Maßnahmen getroffen werden.
  • Außerdem ist es bei einem solchen Transformator notwendig, das aus dem Trafo austretende Streufeld zu verringern. Wegen der relativ hohen Arbeitsfrequenz eines Schaltnetzteils und des immer enger werdenden Aufbaus in einem Fernsehempfänger besteht sonst die Gefahr, daß das Streufeld des Transformators des Schaltnetzteils andere Bauteile wie z.B. die Ablenkschaltungen stört. Hierzu ist es bekannt, den Spulenkörper im Bereich der Wicklungen außerhalb des Kernes mit einer umlaufenden, in sich geschlossenen Kurzschlußwicklung zu umgeben. Diese bildet für das Streufeld einen Kurzschluß, so daß dieses praktisch nicht mehr aus den Transformator austritt. Die Anbringung einer solchen Kurzschlußwicklung, die z.B. aus einem dünnen Metallband besteht, erfordert ebenfalls zusätzliche konstrüktive Maßnahmen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den konstruktiven Aufwand für die Sicherung gegen Heraustreten der Drahtenden und das Anbringen der Kurzschlußwicklung zu verringern.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Bei der Erfindung wird die genannte Abdeckung in vorteilhafter Weise gleichzeitig zur Lösung von zwei Aufgaben ausgenutzt. Einerseits verhindert die Abdeckung, daß abgerissene Drahtenden aus dem Trafo heraustreten und mit anderen Bauteilen in Berührung gelangen. Darüberhinaus dient die Abdeckung zusätzlich als Träger für die Kurzschlußwicklung, die ein Heraustreten des Streufeldes aus dem Transformator verhindert. Dadurch wird der konstruktive Aufwand zur Erfüllung der beiden Forderungen gering gehalten. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Abdeckung zusätzlich zur Verbesserung der Kühlung der Wicklungen des Transformators ausgenutzt werden. Zu diesem Zweck ist die Abdeckung konstruktiv so ausgebildet, daß sie eine Kaminwirkung ausübt, d.h. die Luft aufgrund der Erwärmung der Wicklungen selbsttätig von unten nach oben durch die Abdeckung an den Wicklungen vorbeiströmt und Wärme abführt. Vorzugsweise ist die Abdeckung unten und oben offen oder mit ausreichenden Öffnungen versehen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigen
    • Figur 1 den Transformator teilweise in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt,
    • Figur 2 eine Draufsicht auf den Transformator gemäß Figur 1 und
    • Figur 3 im Schnitt eine besondere Ausbildung der Abdeckung.
  • Figur 1 zeigt die Hinterkante einer E-förmigen Kernhälfte 1. Dahinter befindet sich eine weitere, gleiche Kernhälfte derart, daß die drei Schenkel zusammenstoßen. Der dadurch gebildete rahmenförmige Kern mit einem Mittelschenkel trägt auf dem Mittelschenkel den Spulenkörper 2, der insgesamt drei Kammern 3 aufweist. Diese sind mit Wicklungen 4 gefüllt. In der Praxis enthält ein solcher Transformator mehrere, z.B. sechs derartige Kammern. Die Drahtenden 5 der Wicklungen 4 sind mit Anschlußstiften 6 verbunden, die in den unteren Fuß des Spulenkörpers 2 eingepreßt sind. Mit den Stiften 6 wird der Spulenkörper in eine gedruckte Leiterplatte eingelötet. Auf der linken Seite ist die gleiche Anordnung vorgesehen, wobei jeweils die Anschlußstifte 6 mit der Primärwicklung und die Anschlußstifte 7 auf der anderen Seite mit der Sekundärwicklung verbunden sind. In der Praxis enthält der Trafo z.B. drei getrennte Primärwicklungen und vier Sekundärwicklungen. Dabei liegen vorzugsweise in den in Axialrichtung aufeinanderfolgenden Kammern abwechselnd Teile der Primärwicklung und der Sekundärwicklung. In der Praxis kann es vorkommen, daß ein Anschlußdraht 5 reißt, sich dadurch nach außen bewegt und in unerwünschter Weise mit einem Bauteil 8 in Berührung kommt.
  • Um dieses zu verhindern, ist auf den Spulenkörper 2 eine haubenförmige Abdeckung 9 aus Isoliermaterial wie Makrolon aufgestülpt, die den Fuß des Spulenkörpers 2 eng umfaßt. Dadurch wird verhindert, daß die Drahtenden 5 aus dem Transformator heraustreten können.
  • Die Abdeckung 9 ist an ihrer Außenseite mit einer umlaufenden, in sich geschlossenen Kurzschlußwicklung 10 umgeben. Diese Kurzschlußwicklung bildet für das Streufeld des Transformators einen Kurzschluß, so daß nicht in unerwünschter Weise ein Streufeld 11 austreten und die Funktion des Bauteils 8 beeinträchtigen kann. Die Kurzschlußwicklung 10 besteht aus einem selbstklebenden Kupferband, das um die Abdeckung 9 herumgelegt und an seinen Enden verlötet oder bei leitendem Klebstoff auch lediglich überlappend verklebt ist.
  • Figur 2 zeigt von oben die Abdeckung 9 und die umlaufende Kurzschlußwicklung 10. Die Kurzschlußwicklung 10 aus Kupfer ist an ihren beiden Enden durch eine Lötstelle 12 geschlossen.
  • Die Abdeckung 9 sollte sich im wesentlichen über den Bereich der Drahtenden 5 erstrecken. Die Kurzschlußwicklung 10 sollte sich im wesentlichen über den Bereich der Wicklungen 4 erstrecken, um eine einwandfreie Abschirmung des Streufeldes zu bewirken. Die Abdeckung 9 kann auch aus einer Art Rahmen bestehen, der von oben auf die Einheit aus Kern 1 und Spulenkörper 2 aufgeschoben wird. Sie kann auch aus einem flachen Isoliermaterial bestehen, das, wie die Kurzschlußwicklung 10 gemäß Figur 2 um die Einheit aus Kern 1 und Spulenkörper 2 herumgelegt wird und an ihrer Oberfläche die Kurzschlußwicklung 10 trägt. Die Abdeckung 9 kann zusätzlich zur besseren Kühlung der Wicklungen 4 dienen. Zu diesem Zweck wird sie konstruktiv so ausgebildet, daß sie durch Kaminwirkung eine schnelle Luftbewegung innerhalb der Abdeckung bewirkt. Zu diesem Zweck ist die Abdeckung 9 in Figur 1 oben vollständig offen und unten mit Öffnungen 13 versehen. Die Luft kann dann durch die Öffnungen 13 an den Wicklungen 4 vorbei durch die obere Öffnung 14 der Abdeckung 9 strömen. Es können auch im Fuß des Spulenkörpers 2 und zusätzlich in einer den Spulenkörper 2 tragenden Leiterplatte Öffnungen für den Eintritt der Luft vorgesehen sein. Die Öffnungen 13 liegen so und sind so bemessen, daß durch diese Öffnungen die Drahtenden 5 nicht heraustreten können.
  • Figur 3 zeigt eine besondere Gestaltung der Abdeckung 9 zur Erzielung einer Kaminwirkung. Die Abdeckung 9 besteht hier aus einem rotationssymmetrischen, glockenförmigen Teil, das oben und unten offen ist. Der Querschnitt der Abdeckung 9 wird nach unten größer. Durch diese Anordnung kann eine gute Kaminwirkung erreicht werden.
  • Bekanntlich ist der Sog in einem Kamin von der Höhe des Kamins abhängig. Deshalb kann die Höhe der Abdeckung 9 über das obere Ende des Spulenkörpers 2 hinaus noch verlängert werden. Dieser verlängerte Teil ist dann zwar zum Schutz der Drahtenden 5 und auch für die Kurzschlußwicklung 10 nicht notwendig, verbessert aber die zur Kühlung ausgenutzte Kaminwirkung.
  • Wenn die Abdeckung 9 zur Erzielung einer Kaminwirkung nach oben offen ist, besteht die Gefahr, daß leitende Teile von oben in den Transformator hineinfallen und eine unerwünschte, gefährliche elektrische Verbindung herstellen können. Deshalb kann es zweckmäßig sein, die Abdeckung 9 am oberen Ende gitterförmig oder siebförmig auszubilden. Die Öffnungen des Gitters oder des Siebes sind so groß, daß die gewünschte Kaminwirkung erhalten bleibt, jedoch Metallteile solcher Größe, daß sie im Transformator gefährlich werden können, nicht in die Abdeckung hineinfallen können.

Claims (11)

1. Transformator, insbesondere für ein Schaltnetzteil in einem Fernsehempfänger, mit einem Kern (1), einem diesen umgebenden Spulenkörper (2) mit Wicklungen (4), deren herausgeführte Drahtenden (5) mit Anschlußstiften (6) am Spulenkörper (2) verbunden sind, gekennzeichnet durch
a) Der Spulenkörper (2) ist im Bereich der Drahtenden (5) durch eine Abdeckung (9) aus Isoliermaterial umgeben.
b) Die Abdeckung (9) trägt an ihrer Außenseite eine umlaufende, in sich geschlossene Kurzschlußwicklung (10), die sich etwa über den Bereich der Wicklungen (4) erstreckt.
2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (9) als über Kern (1) und Spulenkörper (2) gestülpte Haube ausgebildet ist.
3. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußwicklung (10) auf die Abdeckung (9) aufgeklebt ist.
4. Transformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußwicklung (10) durch ein selbstklebendes Metallband gebildet ist.
5. Transformator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußwicklung durch eine galvanisch aufgebrachte Metallschicht gebildet ist.
6. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (9) konstruktiv so ausgebildet ist, daß sie durch Kaminwirkung zur Verbesserung der Kühlung der Trafowicklungen (4) wirkt.
7. Transformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (9) oben und unten ganz oder teilweise offen ist.
8. Transformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß des Spulenkörpers (2) und/oder eine diesen tragende Leiterplatte mit Luftdurchtrittsöffnungen (13) versehen ist.
9. Transformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (9) als rotationssymmetrischer, unten und oben offener, glockenförmiger Becher mit sich nach unten erweiternden Querschnitt ausgebildet ist.
10. Transformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (9) nach oben über das Ende des Spulenkörpers (2) hinausragt.
11. Transformator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (9) oben gitterförmig oder siebförmig ausgebildet ist.
EP82110634A 1981-12-04 1982-11-18 Transformator, insbesondere für ein Schaltnetzteil in einem Fernsehempfänger Withdrawn EP0081111A1 (de)

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