EP0415495A2 - Transformatoren für mit einer Taktfrequenz intermittierenden Betrieb - Google Patents

Transformatoren für mit einer Taktfrequenz intermittierenden Betrieb Download PDF

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EP0415495A2
EP0415495A2 EP90202283A EP90202283A EP0415495A2 EP 0415495 A2 EP0415495 A2 EP 0415495A2 EP 90202283 A EP90202283 A EP 90202283A EP 90202283 A EP90202283 A EP 90202283A EP 0415495 A2 EP0415495 A2 EP 0415495A2
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EP
European Patent Office
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conductor strips
shield
strips
another
insulating film
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Withdrawn
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EP90202283A
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EP0415495A3 (en
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Gernot Medenbach
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Koninklijke Philips Electronics NV
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    • 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
    • H01F27/34—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
    • H01F27/363—Electric or magnetic shields or screens made of electrically conductive material

Definitions

  • the invention relates to a transformer for intermittent operation with a clock frequency, with a three-legged core made of iron oxide ceramic, the legs of which form windows, through which the primary and secondary windings are passed, the superimposed primary and secondary windings being separated from one another by means of a grounded capacitive screen .
  • Such transformers are e.g. B. from DE-B 26 26 285 known. They are used in particular in consumer electronics as network transformers. Their operating frequency is in the working range between 16 kHz and 100 kHz. A capacitance is formed between the primary winding and the secondary winding, which allows high-frequency interference currents to flow unhindered. These interference currents are dissipated using massive copper shields. However, eddy currents form in the shields, which are made of copper sheet, and cause large losses. The associated warming is not just an energy loss; the heat loss must also be removed from the devices. This heat dissipation is difficult, in particular when devices are stacked on top of one another.
  • the capacitive shield consists of conductive shield conductor strips which are arranged parallel to one another and at a distance on an insulating film and which are connected to one another by means of a connecting connecting conductor strip, the adjacent ends of the shield conductor strips being electrically open at least at one end of the shield conductor strip .
  • This lamination of the shield and the open ends of the shield conductor greatly reduce the eddy current formation.
  • the capacitive shield is provided on both surfaces of the insulating film and the shield conductor strips of one surface are offset from one another against the shield conductor strips of the other surface in such a way that a closed shield is produced perpendicular to the film plane.
  • a closed shield is seen capacitively between the primary and secondary windings, this shield is in reality not completely electrically closed, but rather essentially open. The eddy current formation is reduced due to the shielding which is not closed in itself.
  • the width of the shield conductor strips is greater than their mutual distances in order to improve the overlap.
  • the improvement in the overlap also leads to an improvement in the shielding.
  • the connecting conductor strips of the two sides of the insulating film are electrically connected to one another.
  • the connecting conductor strips connect the shield conductor strips on one side at the adjacent end to form a comb-like configuration.
  • the connecting conductor strips it is also possible for the connecting conductor strips to connect the shield conductor strips approximately in their strip means transversely to the strips. This is a ladder guide in the manner of a center bar glider.
  • Fig. 1 shows an insulating film 1, which consists for example of plastic.
  • the insulating film 1 has a top side A and a bottom side B.
  • the shield 3a consists of a multiplicity of conductive shield conductor strips 5a arranged parallel to one another and at a distance from one another. All umbrella Conductor strips 5a are connected to one another via a connecting conductor strip 7a, which also consists of copper, is laminated onto the insulating film 1 and connects the centers of the shielding conductor strips 5a.
  • the individual shield conductor strips 5a have a width c of, for example, 1 mm. Their mutual distance d is approximately 0.8 mm.
  • the insulating film has a thickness of approximately 50 ⁇ m, and the shielding and connecting conductor strips 5a and 7a have a thickness of approximately 18 ⁇ m.
  • the shield 3 a extends in the longitudinal direction of the insulating strip 1.
  • the shield 3b is constructed in accordance with the shield 3a on the upper side A of the insulating film 1. Again, there are laminated shielding conductor strips 5b arranged parallel to one another and spaced apart, which are connected to one another via a connecting conductor strip 7b. In this case, too, the shielding and connecting conductor strips, which are made of copper and laminated onto the insulating film 1, have a thickness of approximately 18 ⁇ m and that the width c of the strips 5a, 5b is greater than their mutual distances d.
  • the connecting conductor strips 7a, 7b need not, as shown in Fig. 1, arranged in the middle of the shield conductor strips 5a, 5b. It is readily possible to arrange the connecting conductor strips 7a, 7b in such a way that they each connect one or the other ends 9a or 9b. This is indicated in FIGS. 1 and 2 by dashed connections 10. In this way, in the embodiment according to FIG. 1, all shield conductor strips 5a, 5b are electrically open at their ends 9a, 9b, ie they are not contacted. With a side Arrangement of the connecting conductor strips 7a, 7b would only be one conductor strip end 9a or 9b open. A connecting conductor strip 7a, 7b connecting the conductor strip ends 9a, 9b would always connect either only all conductor strip ends 9a or only all conductor strip ends 9b.
  • the shields 3a and 3b between the upper side A and the lower side B of the insulating film 1 are offset from one another in such a way that a closed screen results perpendicular to the film plane. This can be seen from the section II-II of FIG. 1, which is shown in FIG. 2. It can be seen in FIG. 2 that where a conductor strip 5a has been cut, the conductor strip 5b has not been cut.
  • the fact that the width c of the shield conductor strips 5a, 5b is always greater than their mutual distances d results in a clear overlap, so that the capacitors each see a closed shield. Since the ends of the shield conductor strips 5a, 5b are open, eddy current formation is suppressed or reduced.
  • FIGS. 1 and 2 show a section through a transformer 11, which has a core 12 made of iron oxide ceramic, which is provided with three legs 13, 15, 17. Windows 18, 19 are formed between the legs 13, 15, 17, through which a primary winding 21 and a secondary winding 23 are wound.
  • the windings 21, 23 are wound one above the other, and between the two windings 21, 23 there are two of the shields 2 shown and described in FIGS. 1 and 2. These shields reduce the eddy currents compared to solid copper shields caused by the apparent magnetic interference field 25 are caused.
  • the interference field emerges from an air gap 27 in the middle leg 15.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator für mit einer Taktfrequenz intermittierenden Betrieb, mit einem dreischenkligen Kern (12) aus Eisenoxydkeramik, dessen Schenkel (13, 15, 17) Fenster (18, 19) bilden, durch die Primär- und Sekundärwicklungen (21, 23) hindurchgeführt sind, wobei die übereinander liegenden Primär- und Sekundärwicklungen (21, 23) mittels eines geerdeten kapazitiven Schirmes (2) voneinander getrennt sind. Der kapazitive Schirm (2) besteht aus leitfähigen Schirmleiterstreifen (5a, 5b), die parallel zueinander und auf Abstand auf einer Isolierfolie (1) angeordnet und die miteinander mittels eines verbindenden Verbindungsleiterstreifens (7a, 7b) verbunden sind, wobei nebeneinander liegende Enden (9a, 9b) der Schirmleiterstreifen (5a, 5b) wenigstens an einem Schirmleiterstreifenende (9a, 9b) elektrisch offen sind. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator für mit einer Taktfrequenz intermittierenden Betrieb, mit einem dreischenkligen Kern aus Eisenoxydkeramik, dessen Schenkel Fenster bilden, durch die Primär- und Sekundärwicklungen hindurchgeführt sind, wobei die übereinanderliegenden Primär- und Sekundärwicklungen mittels eines geerdeten kapazitiven Schirmes voneinander getrennt sind.
  • Derartige Transformatoren sind z. B. aus DE-B 26 26 285 bekannt. Sie werden insbesondere in der Konsumelektronik als Netztransformatoren eingesetzt. Ihre Betriebsfrequenz liegt im Arbeitsbereich zwischen 16 kHz und 100 kHz. Zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung bildet sich eine Kapazität aus, die hochfrequente Störströme ungehindert fließen läßt. Diese Störströme werden mittels massiver Kupferabschirmungen abgeführt. In den aus Kupferblech bestehenden Abschirmungen bilden sich jedoch Wirbelströme aus, die große Verluste verursachen. Die damit im Zusammenhang stehende Erwärmung stellt nicht nur einen Energieverlust dar; die Verlustwärme muß auch aus den Geräten abgeführt werden muß. Insbesondere bei aufeinander gestapelten Geräten ist diese Wärmeabfuhr schwierig.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Abschirmung zu schaffen, bei der die Wirbelstromverluste reduziert sind.
  • Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der kapazitive Schirm aus leitfähigen Schirmleiter­streifen besteht, die parallel zueinander und auf Abstand auf einer Isolierfolie angeordnet und die miteinander mittels eines verbindenden Verbindungsleiterstreifens verbunden sind, wobei nebeneinander liegende Enden der Schirmleiterstreifen wenigstens an einem Schirmleiter­streifenende elektrisch offen sind.
  • Durch diese Lamellierung der Abschirmung und die offenen Schirmleiterenden wird die Wirbelstromausbildung stark reduziert.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­sehen, daß der kapazitive Schirm auf beiden Oberflächen der Isolierfolie vorgesehen ist und die Schirmleiter­streifen der einen Oberfläche gegen die Schirmleiter­streifen der anderen Oberfläche so gegeneinander versetzt sind, daß sich senkrecht zu der Folienebene ein geschlossener Schirm ergibt. Obwohl kapazitiv zwischen Primär- und Sekundärwicklung ein geschlossener Schirm gesehen wird, ist diese Abschirmung in Wirklichkeit elektrisch nicht vollständig geschlossen, sondern vielmehr im wesentlichen offen. Die Wirbelstromausbildung wird aufgrund der in sich nicht geschlossenen Abschirmung reduziert.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­sehen, daß zur Verbesserung des Überlappens die Breite der Schirmleiterstreifen größer ist als ihre gegenseitigen Abstände. Die Verbesserung des Überlappens führt damit auch zu einer Verbesserung der Abschirmung.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­sehen, daß die Verbindungsleiterstreifen der beiden Isolierfolienseiten elektrisch miteinander verbunden sind. In Weiterbildung der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß die Verbindungsleiterstreifen die Schirmleiterstreifen einseitig am nebeneinander liegenden Ende zu einer kamm­artigen Ausbildung verbinden. Außer dieser kammartigen Ausbildung ist es aber auch möglich, daß die Verbindungs­leiterstreifen die Schirmleiterstreifen etwa in deren Streifenmittel quer zu den Streifen verbinden. Hierbei handelt es sich um eine Leiterführung nach Art einer Mittelstegleiter.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine auf einer Isolierfolie gebildete Abschirmung für einen Transformator von der Oberseite und der Unter­seite her,
    • Fig. 2 einen Schnitt durch die Abschirmung nach Fig. 1 längs der Linie II-II,
    • Fig. 3 einen Schnitt durch einen getaktet betriebenen Transformator mit einer Abschirmung nach den Fig. 1 und 2.
  • Fig. 1 zeigt eine Isolierfolie 1, die beispielsweise aus Kunststoff besteht. Die Isolierfolie 1 hat eine Oberseite A und eine Unterseite B. Auf beiden Seiten A und B befinden sich aus Kupfer bestehende, aufkaschierte Abschirmungen 3a, 3b. Die Abschirmung 3a besteht aus einer Vielzahl von parallel zueinander und auf Abstand angeord­neten leitfähigen Schirmleiterstreifen 5a. Alle Schirm­ leiterstreifen 5a sind miteinander verbunden über einen Verbindungsleiterstreifen 7a, der ebenfalls aus Kupfer besteht, auf die Isolierfolie 1 aufkaschiert ist und die Mitten der Schirmleiterstreifen 5a verbindet. Die einzel­nen Schirmleiterstreifen 5a haben eine Breite c von beispielsweise 1 mm. Ihr gegenseitiger Abstand d beträgt ca. 0,8 mm. Die Isolierfolie hat eine Stärke von ca. 50 µm, und die Schirm- und Verbindungsleiterstreifen 5a und 7a haben eine Stärke von ca. 18 µm. Die Abschir­mung 3a erstreckt sich in Längsrichtung des Isolier­streifens 1.
  • Auf der Unterseite B des Isolierstreifens ist die Abschir­mung 3b entsprechend der Abschirmung 3a auf der Oberseite A der Isolierfolie 1 aufgebaut. Es sind wieder parallel zueinander und auf Abstand angeordnete, aus Kupfer gebil­dete, aufkaschierte Schirmleiterstreifen 5b vorgesehen, die über einen Verbindungsleiterstreifen 7b miteinander verbunden sind. Auch in diesem Fall gilt, daß die aus Kupfer bestehenden, auf die Isolierfolie 1 aufkaschierten Schirm- und Verbindungsleiterstreifen eine Stärke von ca. 18 µm haben und daß die Breite c der Streifen 5a, 5b größer ist als ihre gegenseitigen Abstände d.
  • Die Verbindungsleiterstreifen 7a, 7b brauchen nicht, wie in Fig. 1 dargestellt, in der Mitte der Schirmleiter­streifen 5a, 5b angeordnet. Es besteht ohne weiteres die Möglichkeit, die Verbindungsleiterstreifen 7a, 7b so anzuordnen, daß sie jeweils die einen oder anderen Enden 9a oder 9b verbinden. Dies ist in den Fig. 1 und 2 durch gestrichelte Verbindungen 10 angedeutet. Auf diese Weise sind bei der Ausführungsform nach Fig. 1 alle Schirm­leiterstreifen 5a, 5b an ihren Enden 9a, 9b elektrisch offen, d. h. nicht kontaktiert. Bei einer seitlichen Anordnung der Verbindungsleiterstreifen 7a, 7b wäre nur jeweils ein Leiterstreifenende 9a oder 9b offen. Ein die Leiterstreifenenden 9a, 9b verbindender Verbindungsleiter­streifen 7a, 7b würde immer entweder nur alle Leiter­streifenenden 9a oder nur alle Leiterstreifenenden 9b verbinden.
  • Die Abschirmungen 3a und 3b zwischen Oberseite A und Unterseite B der Isolierfolie 1 sind so gegeneinander versetzt, daß sich senkrecht zu der Folienebene ein geschlossener Schirm ergibt. Das zeigt sich anhand des Schnittes II-II nach Fig. 1, der in Fig. 2 dargestellt ist. Man erkennt in Fig. 2, daß dort, wo ein Leiter­streifen 5a geschnitten ist, der Leiterstreifen 5b nicht geschnitten ist. Dadurch, daß die Breite c der Schirm­leiterstreifen 5a, 5b stets größer ist als deren gegen­seitige Abstände d, ergibt sich eine deutliche Über­lappung, so daß die Kapazitäten jeweils einen geschlossenen Schirm sehen. Da die Enden der Schirmleiter­streifen 5a, 5b offen sind, sind Wirbelstrombildungen unterdrückt bzw. reduziert.
  • Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Transformator 11, der einen aus Eisenoxydkeramik bestehenden Kern 12 aufweist, der mit drei Schenkeln 13, 15, 17 versehen ist. Zwischen den Schenkeln 13, 15, 17 bilden sich Fenster 18, 19 aus, durch die eine Primärwicklung 21 und eine Sekundärwicklung 23 gewickelt sind. Die Wicklungen 21, 23 sind übereinander gewickelt, und zwischen beiden Wicklun­gen 21, 23 befinden sich zwei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten und dazu beschriebenen Schirme 2. Diese Schirme reduzieren gegenüber massiven Kupferschirmen die Wirbelströme, die durch das aus Fig. 3 ersichtliche magne­tische Störfeld 25 verursacht werden. Das Störfeld tritt an einem Luftspalt 27 im mittleren Schenkel 15 aus.

Claims (6)

1. Transformator für mit einer Taktfrequenz intermittie­renden Betrieb, mit einem dreischenkligen Kern (12) aus Eisenoxydkeramik, dessen Schenkel (13, 15, 17) Fenster (18, 19) bilden, durch die Primär- und Sekundärwicklungen (21, 23) hindurchgeführt sind, wobei die übereinander liegenden Primär- und Sekundärwicklungen (21, 23) mittels eines oder mehrerer geerdeter kapazitiver Schirme (2) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Schirm (2) aus leitfähigen Schirmleiterstreifen (5a, 5b) besteht, die parallel zueinander und auf Abstand auf einer Isolierfolie (1) angeordnet und die miteinander mittels eines verbindenden Verbindungsleiterstreifens (7a, 7b) verbunden sind, wobei nebeneinander liegende Enden (9a, 9b) der Schirmleiterstreifen (5a, 5b) wenigstens an einem Schirmleiterstreifenende (9a, 9b) elektrisch offen sind.
2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Schirm (2) auf beiden Oberflächen (A, B) der Isolierfolie (1) vorgesehen ist und die Schirm­leiterstreifen (5a, 5b) der einen Oberfläche gegen die Schirmleiterstreifen der anderen Oberfläche so gegen­einander versetzt sind, daß sich senkrecht zu der Folien­ebene ein geschlossener Schirm (2) ergibt.
3. Transformator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung des Überlappens die Breite (c) der Schirmleiterstreifen (5a, 5b) größer ist als ihre gegen­seitigen Abstände (d).
4. Transformator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleiterstreifen (5a, 5b) der beiden Isolierfolienseiten (A, B) elektrisch miteinander verbunden sind.
5. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleiterstreifen (7a, 7b) die Schirm­leiterstreifen (5a, 5b) einseitig am nebeneinander liegen­den Ende (9a oder 9b) zu einer kammartigen Ausbildung verbinden.
6. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleiterstreifen (7a, 7b) die Schirm­leiterstreifen (5a, 5b) etwa in deren Streifenmitte quer zu den Streifen verbinden.
EP19900202283 1989-08-31 1990-08-27 Transformers for intermittent operation at clock frequencies Withdrawn EP0415495A3 (en)

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EP0415495A2 true EP0415495A2 (de) 1991-03-06
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DE3928792A1 (de) 1991-03-07
KR910005336A (ko) 1991-03-30
EP0415495A3 (en) 1992-04-15
JPH0391905A (ja) 1991-04-17

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