FI82341C - Hoegspaenningstransformator foer en videoaotergivningsanordning. - Google Patents

Description

1 82341

Suurjännitemuuntaja videonäyttölaitetta varten

Esillä oleva keksintö kohdistuu muuntajan kelojen käämitykseen, ja erityisesti käämitystekniikkaan muuntajia 5 varten, joilla on suuria jänniterasituksia.

Videonäyttölaitetta, kuten televisiovastaanotinta tai tietokonemonitoria varten oleva suurjännitemuuntaja käsittää tavallisesti yhden tai useamman ensiö- tai lisä-kelan käämittynä kelarunko- tai kelamuotoon. Toinen kela-10 runko ympäröi ensiökäämin kelarunkoa ja vastaanottaa ter-tiäärikäämit, jotka tuottavat suurjännitteen tai anodi-potentiaalin katodisädeputkelle.

Muuntajan toiminnan aikana jännitepotentiaalit kehitetään ensiökäämin kelarungolla olevan kunkin käämin 15 yli. Eri käämien yli olevien jännitepotentiaalien välinen ero luo jänniterasituksia käämien välille niin, että eristeainetta kuten "mylaria" pitää sijoittaa kelarungolla olevien käämikerrosten väliin. Lisäkäämien yksittäisten johdinkierrosten sijainti ensiökäämiin nähden voi johtaa 20 käämien välillä paikallisiin jänniterasituksiin, jotka ovat ei-toivottavan suuria, erityisesti silloin kun apu-käämit ovat voimakkaasti kuormitettuja, kuten silloin kun suurjännitemuuntajaa käytetään paluupoikkeutuksen reso-nanssipiirinä. Lisäksi lisäkäämien ensiökäämiin aikaan-25 saama kuormitus vaikuttaa ensiökäämin tertiäärikäämiin aikaansaamaan kuormitukseen, mikä puolestaan voi vaikuttaa muuntajan harmoniseen viritykseen. Muuntajan viritys voi vaikuttaa suurjännitetasoon ja suurjännitepiirin antoimpe-danssiin. Jos käämien spatiaalisia suhteita ei huolelli-30 sesti säädetä, voidaan tarvita ylimääräisiä muuntajan vi-rityskomponentteja haluttujen toimintaominaisuuksien aikaansaamiseksi muuntajalle.

Tämä ongelma vältetään patenttivaatimuksen 1 mukaisella suurjännitemuuntajalla.

35 Esillä olevan keksinnön näkökohdan mukaisesti vi- 2 82341 deonäyttölaitetta varten oleva suurjännitemuuntaja käsittää tertiäärisen kelarakenteen, jossa tertiäärikäämi on käämitty kelarakenteen ympäri. Magneettisesti permeabiili sydän on sijoitettu tertiääriseen kelarakenteeseen. En-5 siökäämijärjestely on sijoitettu tertiäärisen kelarakenteen ja sydämen väliin ja se käsittää kelarakenteen, jolle ensiökäämi on käämitty. Ensiökäämi on ennalta määrätyssä käämialueessa. Ainakin yksi ylimääräinen käämi ulottuu päällekkäin ensiökäämin kanssa ja käsittää useita käämin 10 johdinkierroksia jakautuneena tasaisesti koko ennalta määrätyn käämialueen yli.

Mukana seuraavissa piirustuksissa: Kuva 1 esittää kaavioesityksenä videonäyttölaitteen osaa;

Kuva 2 esittää esillä olevan keksinnön mukaisesti 15 rakennetun muuntajan kelarungon ja kelajärjestelyn poikki-leikkauskuvaa; kuva 3 esittää esillä olevan keksinnön mukaisesti rakennetun suurjännitemuuntajän poikkileikkauskuvaa; ja kuva 4 esittää poikkileikkauskuvaa johtimesta, jol-20 laista käytetään kuvassa 3 esitetyn muuntajan käämejä kää-mitettäessä.

Kuva 1 esittää kaaviomuodossa videonäyttölaitteen osaa, jossa säätämätön tasajännite syötetään säädinpiiriin 5, joka voi esimerkinomaisesti olla tyristorityyppinen tai 25 kytkentätyyppinen säädin, säädetyn jännitteen B+ tuottamiseksi, joka syötetään suurjännitemuuntajän 21 ensiökäämin 201 yhteen liitäntänapaan. Ensiökäämin 201 toinen liitän-tänapa on kytketty vaakapoikkeutuspiiriin 6, joka voi esimerkinomaisesti olla paluuresonanssityyppiä. Suurjännite-30 muuntaja 21 tuottaa suurjännite- ja tertiäärikäämin 23 kautta liitäntänapaan U suurjännitetason, joka syötetään katodisädeputken äärianodinapaan (ei esitetty). Muuntaja 21 on esimerkinomaisesti tyyppiä, joka tuottaa useita syöttö jännitteitä videonäyttölaitteen muihin kuormapiirei-35 hin (ei esitetty). Muuntajan lisäkäämit 202, 203 ja 204 3 82341 kehittävät vastaavasti yhdessä teholähdepiirien 7, 8 ja 9 kanssa halutut jännitetasot vastaaviin kuormapiireihin. Muuntajan 21 rakenne on esitetty yksityiskohtaisesti edempänä kuvan 3 selostuksen yhteydessä.

5 Kuva 2 esittää muuntajan käämin kelarakennetta tai kelarunkoa 10, joka on esimerkinomaisesti tehty muovimateriaalista, kuten nimillä "Noryl" tai "Valox" myydyistä muoveista. Kelarunko tai kelarakenne 10 käsittää kannan 11 ja lieriömäisen rungon 12, jonka ympäri muuntajan käämit 10 on käämitty. Kelarunko 10 käsittää myös ylemmän käämies-tokkeen 13 ja alemman käämiestokkeen 14, jotka pitävät muuntajan käämit käämialueella 15. Kannassa 11 on useita säteittäisiä elementtejä 16, joista jokaisessa on esimerkinomaisesti sähköinen liitäntänapa, 17a-17h. Kelarungon 15 10 sisäpuoli on muotoiltu siten, että siihen voidaan so vittaa magneettisesti permeabiili sydän (ei esitetty).

Useita muuntajan käämejä 20 n esitetty kelarungolle 10 käämittynä. Jokainen käämi käsittää useita johdinkier-roksia, joilla on kaksi liitäntänapaa käämin kytkemiseksi 20 kuormapiiriin. Yksi liitäntänapa on kytketty vastaaviin kelarungon liitäntänapoihin 17a-17h. Kelarungolla 10 olevan kunkin käämin muodostavat johdinkierrokset on esitetty liioitetulla tavalla havainnollisuuden vuoksi. Kussakin käämissä olevien johdinkierrosten todellinen lukumäärä 25 määritetään tavanomaisia muuntajan suunnittelukriteeri-oita käyttäen. Jokainen muuntajan käämeistä 20 on käämitty kerrosraaisella tavalla käämialueella 15 kelarungolla 10. Yksittäiset käämit voivat kukin käsittää yhden tai useamman johdinkierrosten kerroksen, mutta kuvassa 1 esitetyssä 30 järjestelyssä kukin käämi koostuu esimerkinomaisesti vain yhdestä johdinkierrosten kerroksesta yksinkertaisuuden vuoksi. Ylimääräisiä käämejä voi myös olla käämittynä kelarungolle 10.

Johdinkerrokset, jotka on kuvassa 2 merkitty viite-35 numerolla "1" muodostavat ensiökäämin 201 johdinkerrokset.

4 82341

Johdinkerrokset, jotka on merkitty kuvassa 2 viitenumeroilla "2", "3" ja "4" muodostavat vastaavasti lisäkäämin 202, 203 ja 204 johdinkierrokset. Käämit 201, 202, 203 ja 204 on vastaavasti kytketty liitäntänapoihin 17f, 17c, 17b 5 ja 17a johtimien 201c, 202c, 203c ja 204c kautta. Esillä olevan keksinnön tunnusomaisen piirteen mukaisesti ensiö-käämi 201 ja lisäkäämit 202,203 ja 204 ovat jakautuneet tasaisesti käämialueen 25 yli siten, että yksittäisten johdinkerrosten välinen etäisyys on oleellisesti vakio 10 tietyllä käämillä. Kuvassa 2 kukin käämeistä 202, 203 ja 204 ulottuu ensiökäämin 201 koko poikittaisalueen yli (eli käämialueen 15) yli. Tämä sallii tasaisen tai määrältään vakion magneettisen kytkennän kunkin käämin 202,203 ja 204 sekä ensiökäämin 201 välillä käämien koko pituudelta. Tämä 15 aikaansaa sen, että kukin käämeistä 202, 203 ja 204 kuormittaa ensiökäämiä 201 tasaisesti. Kun kelarunko 10 muodostaa televisiovastaanottimen tai videomonitorin suurjän-nitemuuntajan osan, kuten on esitetty kuvassa 3, johtaa lisäkäämien ensiökäämiin aikaansaama tasainen kuormitus 20 tasaiseen ensiökäämiin 201 tertiääri- tai suurjännitekää-miin 23 kohdistamaan kuormaan, koska lisäkäämien magne-tointi kuormittaa ensiökäämiä, mikä heijastuu tertiääri-käämiin 23. Ensiökäämin muuntajan tertiäärikäämi jokaiseen kelaan kohdistama vakio verkkoresonanssi voidaan ylläpi-25 tää, mikä edullisesti sallii tertiäärikäämin virityksen yhteen harmoniseen napaan, joka voi esimerkinomaisesti olla luokkaa yhdeksäs tai sitä korkeampi harmoninen.

Esillä olevan keksinnön erään toisen tunnusomaisen piirteen mukaisesti kukin käämeistä 202, 203 ja 204 si-30 jäitsee suoraan edellisten käämien päällä ilman minkään eristävän aineen sijoittamista käämityskerrosten väliin. Kuva 4 esittää tyypillistä eristettyä johdinta 35, jota voidaan käyttää kaikkien käämien 201, 202, 203 ja 204 kää-mimiseen. Johdin 35 käsittää johtavan johdinsydämen 36, 35 jota ympäröi eristävä vaippa tai päällyste 37. Eri käämien

II

5 82341 johdinkerrosten välillä olevan suuren vaihtojänniterasi-tuksen vuoksi on tärkeää, että eristevaipan 37 paksuuteen ja sähköisiin omaisuuksiin liittyvät vaatimukset on huolellisesti määritelty. Käytettäessä johdinta, jolla on 5 enemmän eristystä kuin on tarpeen, lisääntyvät muuntajan koko ja kustannukset, ja käämien välinen kytkentä voi huonontua. Liian pieni eristys lisää läpilyönnin ja muuntajan vikaantumisen mahdollisuutta.

Johtimen eristyksen analysointi molekyläärisellä 10 tasolla tuottaa informaatiota jännitteen rasitustolerans-sista ja ajan pituudesta ennen eristeen vikaantumista. Aineen molekyylien välinen kytkentäenergia on aineen materiaalin koostumuksen ja sen valmistusprosessin funktio. Molekyylien välillä voi olla yksi tai useampia kytkentä-15 sidoksia, joista jokainen sisältää diskreetin määrän kyt-kentäenergiaa. Johtimen eristysaineen molekyyleillä on niiden kaikki kytkentäsidokset sidottuja, mikä tekee ne hyvin suuriresistiivisiksi.

On kuitenkin rasituksia, jotka kohdistuvat eristeen 20 molekyläärisiin sidoksiin vaihtosähkökentän muutoksen jokaisen jakson aikana. Nämä rasitukset pienentävät kytken-täenergiaa jokaisen rasitusjakson aikana. Mitä suurempi jänniteräsitus sitä suurempi määrä kytkentäenergiaa menetetään kukin vaihtosähköjakson aikana. Tämä aiheuttaa lo-25 puita molekyylien kytkentäsidoksen murtumisen.

Tällöin molekyylit pystyvät kuten johtimet kuljettamaan sähkövirtaa jatkuvasti tietyllä resistanssitasolla. Tämän jänniterasituksen aikaansaaman sidoksen murtumis-reaktion analysointi muuntajan johtimen eristykselle ai-30 kaansaa lausekkeen:

K

* _ (s) (e5·4366) (T29·5562 ) 35 missä tf = eristysaika ennen vikaantumista tunneissa; 6 82341 K on vakio, joka määritetään johtimen valmistajan antamasta eristeen ominaisuuksia koskevasta tiedosta; s on vaihtojännitteen aaltomuodon funktio, joka aaltomuodolle, jolla on epäsymmetrinen toimintajakso, ku-5 ten paluupulssijännitteellä, on oleellisesti yhtä suuri kuin yksi; e on syötetty jännitearvo yksikössä Vrms/mil; ja T on toimintalämpötila Kelvineissä.

Edellä selostettua analyysiä käyttämällä on mahdol-10 lista määrittää tietylle johdinmitalle johtimen optimit eristysominaisuudet, kuten paksuus ja aineen tyyppi, jotka on tarpeen muuntajan luotettavan toiminnan varmistamiseksi. Käyttäen tätä analyysia on mahdollista käämiä muuntajan käämit ilman eristyslevyjen, kuten "mylarin", aset-15 tamista yksittäisten käämikerrosten väliin, samalla säilyttäen luotettava toiminta ilman merkittävää muuntajan vikaantumisen riskiä. Eristeen poisjättö käämikerrosten välillä parantaa magneettista kytkentää käämien välillä, mikä parantaa tehonsiirto- ja kuormapiirin antoimpedanssi-20 ominaisuuksia.

Esillä olevan keksinnön tunnusomaisen piirteen mukainen edellä selostettua käämitystekniikkaa käyttävä muuntaja 21 on esitetty kuvassa 3. Muuntaja 21 käsittää kelarungon 10, jonka ympäri on käämitty käämit 201, 202, 25 203 ja 204. Kelarunkoa 10 ympäröi tertiäärikäämin kelarun- ko 22, jonka ympäri on käämitty suurjännite- tai tertiää-rikäämi 23. Magneettisesti permeabiili sydän 24, joka käsittää ylemmän ja alemman sydänlohkon 25 ja 26 sekä niiden välissä olevan sydämen erottimen 27, on sijoitettu 30 kelarungon 10 sisään. Käämijärjestelyt on sijoitettu muuntajan koteloon 30 ja ne on edullisesti upotettu koteloon 30 epoksiyhdisteen 40 avulla. Suurjännite- tai anodi-johdin 31 on kytketty tertiäärikäämin 23 suurjännitepäähän ja se syöttää suurjännitetason katodisädeputken (ei esi-35 tetty) anodinapaan.

Il 7 82341

Edellä selostetussa muuntajassa käytetään siten edullista käämitystekniikkaa, jossa ensiökäämin kelarun-golla olevat peräkkäiset käämikerrokset käämitään suoraan edullisten kerrosten päälle ilman välillä olevia eriste-5 kerroksia, mikä optimoi tehonsiirto- ja antoimpedanssi-ominaisuudet. Lisäkäämien johdinkierrokset ovat jakautuneet tasaisesti ensiökäämin koko poikittaispituudelle, mikä sallii muuntajan virityksen esimerkiksi yhdelle korkealle kuten yhdeksännelle harmoniselle. Tämä tekniikka 10 yksinkertaistaa siten muuntajan virityksen aikaansaaden luotettavan järjestelyn ja auttaen pienentämään muuntajan kokoa ja kustannuksia.

Claims (7)

1. Suurjännitemuuntaja (21) videonäyttölaitetta varten, joka muuntaja käsittää muuntajan kotelon (30); 5 tertiäärisen kelarakenteen (22), joka on sijoitettu mainittuun koteloon (30) ja jonka ympäri on käämitty tertiää-rikäämi (23); magneettisen permeabiilisen sydämen (24), joka on sijoitettu tertiäärisen kelarakenteen (22) sisälle; ja tertiäärisen kelarakenteen (22) ja sydämen (24) 10 väliin sijoitetun ensiökäämijärjestelyn; kelarakenteen (10), ensiökäämin (201), joka on käämitty mainitulle ke-larakenteelle (10) ennalta määrätyllä käämialueella (15), tunnettu ainakin yhdestä lisäkäämistä (202, 203), joka on käämitty mainitulle kelarakenteelle (10) ja joka 15 sijaitsee ensiökäämin (201) päällä, jolloin lisäkäämi (202,203) käsittää useita käämin johdinkerroksia (2,3), jotka ovat jakautuneet tasaisesti mainitun ennalta määrätyn käämitysalueen (15) yli, ja on käämitty suoraan ensiökäämin päälle ilman eristevälikerrosta ensiökäämin (201) 20 ja lisäkäämin (202,203) välissä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen muuntaja, tunnettu siitä, että mainittu lisäkäämi (202) aikaansaa magnetoitune tehon kuormapiiriin (7), joka kuorma-piiri (7) kuormittaa voimakkaasti lisäkäämiä (202), jol- 25 loin lisäkäämin (202) mainittu tasainen jakauma estää suurjännitemuuntajan (21) harmonisen virityksen huonontumisen, joka aiheutuu lisäkäämin (202) mainitusta voimakkaasta kuormituksesta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen muuntaja, 30 tunnettu siitä, että mainittu lisäkäämi (202) on käämitty suoraan ensiökäämin (201) päälle ilman mitään muuta eristettä ensiökäämin (201) ja lisäkäämin (202) välissä kuin käämien (201,202) johtimien eristepäällyste (37).

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen muuntaja, >i 9 82341 tunnettu siitä, että mainittu muuntaja (21) on viritetty yhdelle harmoniselle navalle.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen muuntaja, tunnettu siitä, että mainittu yksi harmoninen napa on 5 luokkaa yhdeksäs tai korkeampi harmoninen.

6. Patenttivaatimuksen 1 muuntaja, tunnettu toisesta lisäkäämistä (204), jolla on useita johdinker-roksia (4) asetettuna mainitun yhden lisäkäämin (203) joh-dinkierrosten (3) väliin, mainitun yhden lisäkäämin (203) 10 johdinkierrosten (3) ja mainitun toisen lisäkäämin (204) johdinkierrosten (4) ollessa tasaisesti jakautuneena mistään muusta lisäkäämistä riippumatta.

7. Muuntaja, joka käsittää kelarungon (10), ensimmäisen muuntajan käämin (201), joka on käämitty mainitulle 15 kelarungolle (10) ja joka on siinä olevalla käämialueella (15), tunnettu toisesta muuntajan käämistä (202), joka on käämitty mainitulle kelarungolle (10) suoraan mainitun ensimmäisen muuntajan käämin (201) päälle, mainitun toisen käämin (202) käsittäessä useita käämin johdinkier- 20 roksia (2) jakautuneena tasaisesti mainitulle käämialueel-le (15). ίο 8 2 341