EP0133661A2 - Kleintransformator - Google Patents

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EP0133661A2
EP0133661A2 EP84108616A EP84108616A EP0133661A2 EP 0133661 A2 EP0133661 A2 EP 0133661A2 EP 84108616 A EP84108616 A EP 84108616A EP 84108616 A EP84108616 A EP 84108616A EP 0133661 A2 EP0133661 A2 EP 0133661A2
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EP
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coil
metal foil
foil frame
small transformer
transformer
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Siemens AG
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/32—Insulating of coils, windings, or parts thereof
    • H01F27/324—Insulation between coil and core, between different winding sections, around the coil; Other insulation structures
    • H01F27/325—Coil bobbins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
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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
    • H01F27/363—Electric or magnetic shields or screens made of electrically conductive material

Definitions

  • the invention relates to a small transformer according to the preamble of claim 1; such a transformer is known from DE-GM 71 05 903.
  • the primary winding is separated from the secondary winding lying adjacent in the axial direction of the transformer core by an electrically insulating dividing wall is angled in the axial direction on its outer edge and is correspondingly axially extended to achieve the required air and creepage distances.
  • the partition is either a deep-drawn insulating film inserted between the flanges of the bobbins of the primary and secondary windings, with an extended one in the axial direction of the coils. current approach provided or the end flange of the primary winding itself is used as a partition and provided with an axially directed approach molded to the circumferential approach of the thermoformed insulating film.
  • a safe static protective shielding between the primary and secondary sides of the small transformer can also be ensured with little manufacturing and assembly effort and with a small installation size.
  • Such protective shielding is required, for example, in the case of transformers for devices in consumer electronics or in medicine.
  • a transformer with a concentric arrangement of primary and secondary windings is usually used for this and a metal shield is inserted between the concentric windings for mutual shielding and covers at least the full width of one of the two adjacent windings. With additional insulation barriers, the necessary clearances and air and creepage distances between the metal shield and windings must be guaranteed.
  • the construction of the invention allows in manufacturing and assembly technology, low-complexity manner a two-chamber transformer whose bobbin are primary and secondary sides independently of each other can be wound, and wherein when plugging dü 3 getennten coil body on the transformer core by simply interposing the metal film frame a shielded compared to transformers with concentric coils much better damping of high-frequency interference voltages can be achieved.
  • the interference voltage is attenuated by 20 dB more than a comparable shielded concentric winding.
  • the metal foil frame is interrupted by a slot.
  • the one adjacent end flange of the one bobbin is provided on its outer edge with a collar axially overlapping the adjacent end flange of the other bobbin and the metal foil frame is inserted into the end flange pot formed by the end flange and collar; this ensures, on the one hand, a simple plug-in technique for the two coil formers to be installed one behind the other with increased clearance and creepage distance due to the collar design, and, on the other hand, a secure fixing of the metal foil frame which can be achieved in one operation.
  • the metal foil frame is provided with a corresponding oversize at least over a part of its outer edge, then when the two bobbins are inserted into one another as described above, the edge part of the metal foil frame which has just been punched can be bent at the same time in such a way that it is connected to the outside with a connecting part from the assembled bobbins protrudes and is accessible for a solder connection of an outer protective conductor.
  • An undesired contact of the metal foil frame with the transformer core can be prevented in a simple manner in the inventive design of an isolating transformer by providing the two adjacent end flanges of the coil formers with circumferential, axially directed formations on their inner edges, which interlock when the coil formers are mounted and which Reach under the central opening of the metal foil frame; at the same time, these projections can be used in an advantageous manner for aligning the two bobbins of the two-chamber transformer which are connected one behind the other.
  • FIGS. 1 and 2 show the bobbins 1 and 2 arranged one behind the other in the coil axis A, but not yet put together in their final assembly position, for a primary winding to be applied to the bobbin 1 and a user-side secondary winding to be applied to the bobbin 2 with between the two bobbins 1 , 2 arranged metal foil frame 3.
  • Each coil body consists at least of a hollow body 11 or 21, which encloses the transformer core (not shown here) on the inside, onto which the primary winding or secondary winding (also not shown here) is wound, and radially projecting end flanges 12, 13 and 22, 23 for frontal limitation of the primary and secondary winding spaces.
  • the right end flange of the coil body 1 is provided on its outer edge with an axially directed to the adjacent end flange 23 of the coil body 2 collar 131, so that an end flange pot is formed from the actual end flange 13 and the molded collar 131.
  • the adjacent end flange 23 of the bobbin 2 is shaped and dimensioned in its radial extent that it can be inserted in a form-fitting manner in the end flange pot 13, 131 of the bobbin 1.
  • the metal foil frame 3 is provided with such an oversize that a corresponding edge part is bent over when the coil formers 1, 2 are plugged together in the form of an externally accessible connecting part 35 and with a soldering tab connection 37 provided for a ground connection from the assembled coil formers 1, 2 protrudes.
  • the metal foil frame 3 shown in FIG. 3 in an end view from the front consists of four legs 31, 32, 33, 34 which enclose a central opening 38 corresponding to the hollow body 11 or 21 of the coil body 1, 2.
  • the metal foil frame 3 is interrupted by a slot 36 between the leg 34 and the leg 31, so that the metal foil frame 3 cannot form a self-contained short-circuit winding, which could lead to the undesirable formation of eddy currents.
  • the two adjacent end flanges 13 and 23 of the bobbins 1 and 2 are provided on their inner edges with circumferential, axially directed projections in the form of projections 14 and 14, which interlock with assembled bobbins 1, 2 and thereby the central opening 38 of the metal foil frame 3 in such a way that between the inner leg edges and the transformer core an insulation provided by the protrusions of the coil body, preferably molded from plastic, is ensured.

Abstract

Es soll eine Transformator geringen Einbauvolumens geschaffen werden, der bei einfacher Fertigung und Montage neben einer elektrischen Trennung auch eine wirksame statische Schutzschirmung zwischen Netz- und Anwenderseite erlaubt; dazu wird ein Zweikammer-Transformator mit in Richtung der Spulenachsen (A) auf dem Transformatorkern hintereinander aufgesteckten Spulenkörper (1) für die Primärwicklung und Spulenkörper (2) für die Sekundärwicklung und einem gestanzten Metallfolienrahmen (3) als Schirmwand zwischen den benachbarten Stirnflanschen (13,23) der Spulenkörper (1,2) vorgeschlagen. Eine Anwendung eignet sich insbesondere für Transformatoren in Geräten der Unterhaltungs-, Kommunikations und Medizintechnik.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Kleintransformator gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1; ein derartiger Transformator ist aus dem DE-GM 71 05 903 bekannt.
  • Im bekannten Fall ist zur Gewährleistung vergrößerter Kriech- und Luftstrecken zwischen Primär- und Sekundärwicklung aufgrund erhöhter Prüfungsspannungsanforderungen und bei gleichzeitiger Beibehaltung einer geringen Einbaugröße des Transformators vorgesehen, daß die Primärwicklung von der in Achsrichtung des Transformatorkerns danebenliegenden Sekundärwicklung durch eine elektrisch isolierende Trennwand getrennt wird, die an ihrem Außenrand in Achsrichtung abgewinkelt und zur Erzielung der erforderlichen Luft und Kriechstrecken entsprechend axial verlängert ist. Als Trennwand ist entweder eine zwischen die Flansche der Spulenkörper der Primär- und Sekundärwicklung eingefügte, tiefgezogene Isolierfolie mit einem in Achsrichtung der Spulen verlängerten um- . laufenden Ansatz vorgesehen oder es wird der Stirnflansch der Primärwicklung selbst als Trennwand benutzt und mit einem dem umlaufenden Ansatz der tiefgezogenen Isolierfolie entsprechend angeformten axial gerichteten Ansatz versehen.
  • Gemäß vorliegender Erfindung soll nicht nur eine sichere elektrische Trennung zwischen netzgespeister Primärwicklung und anwenderseitiger Sekundärwicklung erreicht sondern gleichzeitig auch mit geringem Fertigungs- und Montageaufwand sowie bei geringer Einbaugröße eine sichere statische Schutzschirmung zwischen Primär- und Sekundärseite des Kleintransformators gewährleistet werden können. Eine derartige Schutzschirmung wird z.B. bei Transformatoren für Geräte in der Unterhaltungselektronik oder in der Medizin gefordert. Üblicherweise wird dazu ein Transformator mit konzentrischer Anordnung von Primär und Sekundärwicklung benutzt und zur gegenseitigen Abschirmung ein Metallschirm zwischen die konzentrischen Wicklungen eingebracht, der mindestens die volle Breite einer der beiden benachbarten Wicklungen überdeckt. Durch zusätzliche Isolationsbarrieren müssen dabei die nötigen Abstände sowie Luft- und Kriechstrecken zwischen Metallschirm und Wicklungen gewährleistet werden.
  • Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt ausgehend von einem für solche Zwecke an sich unüblichen Zweikammer-Transformator der eingangs genannten Art durch die Lehre gemäß Anspruch 1; die Gegenstände der Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt in fertigungs-und montagetechnisch aufwandsarmer Weise einen Zweikammer-Transformator, dessen Spulenkörper primär- und sekundärseitig unabhängig voreinander wickelbar sind und bei dem beim Aufstecken dü3 getennten Spulenkörper auf den Transformatorkern durch einfaches Zwischenlegen des Metallfolienrahmens eine im Vergleich zu Transformatoren mit geschirmten konzentrischen Spulen wesentlich bessere Dämpfung hochfrequenter Störspannungen erreichbar ist. Im Frequenzbereich von 10 kHz bis 25 Mhz wird die Störspannung gegenüber einer vergleichbaren geschirmten konzentrischen Wicklung um 20 dB stärker gedämpft.
  • Zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten in Folge einer durch den gestanzten Metallfolienrahmen ansonsten u.U. gegebenen Kurzschlußwindung ist vorgesehen, daß der Metallfolienrahmen durch einen Schlitz-unterbrochen ist. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der eine benachbarte Stirnflansch des einen Spulenkörpers an seinem Außenrand mit einem axial den benachbarten Stirnflansch des anderen Spulenkörpers übergreifenden Kragen versehen und der Metallfolienrahmen in den durch Stirnflansch und Kragen gebildeten Stirnflansch-Topf eingelegt ist; dadurch wird einerseits eine einfache Stecktechnik der beiden hintereinander zu montierenden Spulenkörper mit gleichzeitig durch die Kragenausbildung erhöhter Luft- und Kriechstreckenlänge und andererseits eine in einem Arbeitsgang erzielbare sichere Festlegung des Metallfolienrahmens gewährleistet. Wenn gleichzeitig der Metallfolienrahmen zumindest über einen Teil seines äußeren Randes mit einem entsprechenden Übermaß versehen ist, so kann bei dem zuvor beschriebenen Ineinanderstecken der beiden Spulenkörper gleichzeitig der Randteil des eben gestanzten Metallfolienrahmens derart umgebogen werden, daß er mit einem Anschlußteil aus den montierten Spulenkörpern nach außen herausragt und für einen Lötanschluß eines äußeren Schutzleiters zugänglich ist.
  • Eine unerwünschte Berührung des Metallfolienrahmens mit dem Transformatorkern kann bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Trenntransformators in einfacher Weise dadurch verhindert werden, daß die beiden benachbarten Stirnflansche der Spulenkörper an ihren inneren Rändern mit umlaufenden, axial gegeneinander gerichteten Anformungen versehen sind, die bei montierten Spulenkörpern ineinandergreifen und die Mittelöffnung des Metallfolienrahmens untergreifen; gleichzeitig können diese Vorsprünge in vorteilhafter Weise zur Ausrichtung der beiden hintereinander aufgesteckten Spulenkörper des Zweikammer-Transformators mitbenutzt werden.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:
    • Fig.l eine Seitenansicht der in Achsrichtung in Explosionsdarstellung angeordneten unbewickelten Spulenkörper mit zwischengefügtem Metallfolienrahmen,
    • Fig.2 eine Draufsicht auf die Oberseite der Anordnung gemäß Fig.l,
    • Fig.3 eine stirnseitige Draufsicht auf einen einzelnen Metallfolienrahmen.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen die in Spulenachse A hintereinander angeordneten, jedoch noch nicht in ihrer endgültigen Montagelage zusammengesteckten Spulenkörper 1 bzw. 2 für eine auf dem Spulenkörper 1 aufzubringende netzseitige Primärwicklung und eine auf den Spulenkörper 2 aufzubringende anwenderseitige Sekundärwicklung mit zwischen den beiden Spulenkörpern 1, 2 angeordnetem Metallfolienrahmen 3. Jeder Spulenkörper besteht jeweils zumindest aus einem innen den hier nicht dargestellten Transformatorkern umschließenden Hohlkörper 11 bzw.2l,auf den außen die ebenfalls hier nicht dargestellte Primärwicklung bzw. Sekundärwicklung aufgewickelt wird, und aus radial den Hohlkörper 11 jeweils überragenden Stirnflanschen 12,13 bzw.22,23 zur stirnseitigen Begrenzung der Primär- bzw. Sekundärwicklungsräume. An den äußeren Stirnflanschen 12 bzw.22 können gleichzeitig hier nicht dargestellte Anschlußleisten zur Aufnahmne von Anschlußklemmen mitangeformt sein, die einerseits mit inneren Wicklungsenden der Primär- bzw. Sekundärwicklung und andererseits mit netzseitigen bzw. anwenderseitigen Anschlußleitungen verbunden sind.
  • Der rechte Stirnflansch des Spulenkörpers 1 ist an seinem Außenrand mit einem axial auf den benachbarten Stirnflansch 23 des Spulenkörpers 2 gerichteten Kragen 131 versehen, derart daß aus dem eigentlichen Stirnflansch 13 und dem angeformten Kragen 131 ein Stirnflansch-Topf entsteht. Der benachbarte Stirnflansch 23 des Spulenkörpers 2 ist derart geformt und in seiner radialen Ausdehnung bemessen, daß er in den Stirnflansch-Topf 13, 131 des Spulenkörpers 1 formschlüssig einsteckbar ist. Bei der Montage der beiden Spulenkörper 1, 2 kann der derart vorher zwischengelegte Metallfolienrahmen mit diesem Montagevorgang gleichzeitig fixiert werden.
  • In vorteilhafter Weise ist der Metallfolienrahmen 3 mit einem solchen Übermaß versehen, daß ein entsprechender Randteil beim Zusammenstecken der Spulenkörper 1, 2 in Form eines von außen zugänglichen Anschlußteils 35 umgebogen wird und mit einem für einen Masseanschluß vorgesehenen Lötfahnenanschluß 37 aus dem montierten Spulenkörpern 1, 2 herausragt.
  • Der in Fig.3 in einer stirnseitigen Draufsicht gezeigte Metallfolienrahmen 3 besteht aus vier Schenkeln 31, 32, 33, 34, die eine dem Hohlkörper 11 bzw.21 der Spulenkörper 1, 2 entsprechende Mittelöffnung 38 umschließen. Der Metallfolienrahmen 3 ist durch einen Schlitz 36 zwischen dem Schenkel 34 und dem Schenkel 31 unterbrochen, derart daß der Metallfolienrahmen 3 keine in sich geschlossene Kurzschlußwicklung bilden kann, die zur unerwünschten Wirbelstrombildung führen könnte. Falls der Metallfolienrahmen zur Erzielung einer Schutzschirmung mit einem äußeren Schutzleiteranschluß zu verbinden ist und eine Berührung des Metallfolienrahmens 3 mit dem durch die Mittelöffnung 38 reichenden Transformatorkern auf jeden Fall vermieden werden soll, kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen werden, daß die beiden benachbarten Stirnflansche 13 bzw.23 der Spulenkörper 1 bzw.2 an ihren inneren Rändern mit umlaufenden, axial gegeneinander gerichteten Anformungen in Form von Vorsprüngen 14 bzw.14 versehen sind, die bei montierten Spulenkörpern 1, 2 ineinandergreifen und dabei die Mittelöffnung 38 des Metallfolienrahmens 3 derart untergreifen, daß zwischen dessen inneren Schenkelkanten und dem Transformatorkern eine durch die Vorsprünge der vorzugsweise aus Kunststoff gespritzten Spulenkörper gegebene Isolierung gewährleistet ist.

Claims (6)

1. Kleintransformator mit in Richtung der Spulenachse hintereinander auf einen Transformatorkern aufsteckbaren Primärwicklungs-Spulenkörper und Sekundärwicklungs-Spulenkörper, jeweils bestehend aus zumindest einem innen den Transformatorkern umschließenden und außen die Wicklung aufnehmenden Hohlkörper mit endseitigen, radial erstreckenden Stirnflanschen, und mit einer senkrecht zur Spulenachse angeordneten Forlien-Trennwand zwischen den einander benachbarten Stirnflanschen von Primärwicklungs-Spulenkörper und Sekundärwicklungs-Spulenkörper, da- durch gekennzeichnet , daß als Trennwand ein lediglich gestanzter Metallfolienrahmen (3) mit einer dem Hohlkörper (11 bzw.12) entsprechenden Mittelöffnung (38) zwischen den beiden benachbarten Stirnflanschen (13, 23) der Spulenkörper (1, 2) angeordnet ist.
2. Kleintransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Metallfolienrahmen (3) durch einen Schlitz (36) unterbrochen ist.
3. Kleintransformator nach Anspruch 1 oder 2, da- durch gekennzeichnet , daß der benachbarte Stirnflansch (13) des einen Spulenkörpers (1) an seinem Außenrand mit einem axial den benachbarten Stirnflansch (23) des anderen Spulenkörpers (2) übergreifenden Kragen (131) versehen und der Metallfolienrahmen (3) in den durch Stirnflansch (13) und Kragen (131) gebildeten Stirnflansch-Topf eingelegt ist.
4. Kleintransformator nach Anspruch 2 und/oder 3, da- durch gekennzeichnet , daß der Metallfolienrahmen (3) zumindest über einen Teil seines äußeren Randes mit einem solchen Übermaß versehen ist, daß dieser Randteil mit einem von außen zugänglichen Anschlußteil (35) für einen Schutzleiter (Lötfahnenanschlußpunkt 37) aus den montierten Spulenkörpern (1,2) herausragt.
5. Kleintransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden benachbarten Stirnflansche (13 bzw.23) der Spulenkörper (1 bzw.2) an ihren inneren Rändern mit umlaufenden, axial gegeneinander gerichteten Anformungen (Vorsprünge 14 bzw.24) versehen sind, die bei montierten Spulenkörpern (1, 2) ineinandergreifen und die Mittelöffnung (38) des Metallfolienrahmens (3) untergreifen.
6. Kleintransformator nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Spulenkörper (1, 2) mit ihren radial äußeren und radial inneren Anformungen als einstückige Kunststoff-Spritzgußteile ausgebildet sind.
EP84108616A 1983-08-04 1984-07-20 Kleintransformator Expired EP0133661B1 (de)

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DE19838322540U DE8322540U1 (de) 1983-08-04 1983-08-04 Kleintransformator

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EP0133661A2 true EP0133661A2 (de) 1985-03-06
EP0133661A3 EP0133661A3 (en) 1985-04-03
EP0133661B1 EP0133661B1 (de) 1986-10-29

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EP (1) EP0133661B1 (de)
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