WO2008083839A1 - Windungselement für eine spulenwicklung und transformatoranordnung - Google Patents

Windungselement für eine spulenwicklung und transformatoranordnung Download PDF

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WO2008083839A1
WO2008083839A1 PCT/EP2007/011416 EP2007011416W WO2008083839A1 WO 2008083839 A1 WO2008083839 A1 WO 2008083839A1 EP 2007011416 W EP2007011416 W EP 2007011416W WO 2008083839 A1 WO2008083839 A1 WO 2008083839A1
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WO
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winding
transformer
rectifier
arrangement
assembly
Prior art date
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PCT/EP2007/011416
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English (en)
French (fr)
Inventor
Anton Solar
Thomas Klinger
Beno Klopcic
Rado Lisjak
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/08—High-leakage transformers or inductances
    • H01F38/085—Welding transformers
    • 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
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/306—Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support
    • 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
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling

Definitions

  • the present invention relates to a winding element for power line as part of a coil winding and a transformer arrangement having a primary winding and a secondary winding.
  • DE 103 34 354 A1 proposes a liquid cooler for power semiconductors, in which two contact pieces electrically insulated from one another, between which the power semiconductor element is arranged, have a groove open to the power semiconductor element at their inner surfaces facing the power semiconductor element, which serves as a cooling channel.
  • the power semiconductor is in direct contact with the cooling medium, which can lead to corrosion and an increased sealing effort entails.
  • punctuated areas with a greatly increased heat sensation can only be cooled poorly if they are outside the direct contact area between the semiconductor and the cooling medium.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a Windungseleinent and a transformer assembly, which are easier and more effective to cool and have a robust and stable, yet inexpensive design.
  • the winding element according to the invention serves for current conduction, for example as part of a coil winding, in particular in the case of a (welding) transformer arrangement.
  • the winding element has fastening means for fastening the winding element to a carrier component.
  • a connection component for example a rectifier module, within a transformer arrangement can be provided as a carrier component.
  • At least one inner cavity for receiving a cooling fluid is provided.
  • the cooling fluid in particular water, can circulate inside the winding element. and thereby dissipate the resulting heat well. This significantly improves the coolability, which means that higher electrical outputs can be achieved.
  • the fastening means are advantageously designed as screw fastening means, in particular as a threaded bore.
  • the winding element can be firmly connected to the carrier component in a simple manner, wherein in addition to the prevention of heat input and remoteness, for example for repair or maintenance purposes, is possible.
  • Anschraub Anlagenkeit more complex and therefore more expensive production or assembly process can be avoided.
  • the winding element is E-shaped with a back and three legs. It is understood that in addition also a C-shaped or different design is possible.
  • the winding element can be made particularly robust and is particularly stable, for example, connected to the support member at the three legs.
  • there are two openings between the three legs which can be filled, for example, with an iron core.
  • an E-shaped configuration due to the dimensioning ensures a low impedance of the winding element in a medium frequency range, as occurs in particular in resistance welding transformers.
  • An E-shaped winding element can due to its solid shape, for example by means of screws on simple
  • the winding element is made of a solid, in particular one-piece, material element. It may in particular be a block of material or a sheet of material.
  • the cavity or the cooling lines can be drilled or milled into the material element, wherein openings which exist only for manufacturing reasons and are unnecessary for the subsequent cooling circuit can be closed by suitable sealing material.
  • a material in particular copper or aluminum offers, since it has a low electrical resistance and at the same time a high thermal conductivity.
  • a transformer arrangement according to the invention in particular a welding transformer arrangement, has a primary winding and a secondary winding.
  • the primary winding and / or secondary winding comprises at least one winding element according to the invention.
  • the secondary winding is followed by an output rectifier arrangement, wherein the secondary winding comprises at least one winding element according to the invention.
  • This can in particular a transformer arrangement with output rectifier arrangement can be improved.
  • the at least one winding element is fastened to the output rectifier arrangement, in particular by means of a screw connection.
  • a screw connection makes the attachment particularly stable and beyond solvable. Overall, this allows the manufacturing and assembly costs are reduced.
  • the output rectifier arrangement comprises at least one rectifier subassembly, in which a disc-shaped rectifier diode is arranged between two contact plates, wherein at least one contact plate can be acted upon by a cooling fluid on its side facing away from the rectifier diode.
  • a cooling fluid on its side facing away from the rectifier diode.
  • the contact plate also acts as a power line contact and a cooling surface.
  • a cooling surface In particular, in rectifier diodes, where usually a relatively high power drops, is a effective cooling required, which is achieved in the described embodiment. Since there is no direct contact between the rectifier diode and the cooling fluid, the seal can be simplified, since in particular in the case of a defect only the diode between the contact plates must be replaced and no access to the sealing material is necessary.
  • the design and arrangement of the channels should minimize the influence on the uniformity of the current density through the diode. Furthermore, care should be taken in the design of the channels, as small as possible
  • At least one contact plate is pressed by means of a spring force on the rectifier diode.
  • a predeterminable floating clamping can be achieved for the diode, which in particular ensures the clamping forces required by the diode manufacturer for such diodes, which may fluctuate as little as possible due to the expansion at temperature, and the most uniform possible pressure on the diode surfaces.
  • a lower resistance between the diodes and the contact plates, the most uniform possible current density through the diodes and a uniform, areal cooling of the diodes can be ensured by means of the contact plates.
  • the rectifier assembly has two connection elements provided with at least one cavity, each in communication with one of the contact plates, wherein the at least one cavity is adapted to receive a cooling fluid.
  • connection elements can be connected directly to the secondary winding or a corresponding carrier component, whereby further electrical or mechanical components can be avoided.
  • At least one cavity of the at least one winding element is connected to at least one cavity of the at least one rectifier assembly.
  • the main current direction from the secondary winding to the rectifier subassembly is substantially perpendicular to the main extension plane of the disk-shaped rectifier diode.
  • the rectifier diode or rectifier assembly can be connected directly to the secondary winding, whereby expensive power connections such. a slat band can be saved. Furthermore, the necessary space is reduced by this configuration.
  • the transformer assembly can be smaller and made cheaper.
  • the primary winding comprises at least one self-supporting coil element, in which a band-shaped line is guided in two connected, juxtaposed, opposing windings. Due to the self-supporting design, a bobbin or bobbin can be used. be pulled. As a result, a higher fill factor and a larger cable cross-section can be achieved. In addition, the coil element can be cooled more easily because it is better adaptable to the existing construction. Finally, the production costs are reduced.
  • the coil element can be used advantageously for resistance welding transformers.
  • a cross section of about 1 mm x 8 mm with a number of turns of about 9 to 10 per opposite winding can be used.
  • the secondary winding comprises four winding elements and / or the output rectifier arrangement comprises two rectifier subassemblies and / or the primary winding comprises six self-supporting coil elements.
  • This provides a medium frequency welding transformer arrangement which is particularly robust, easy to assemble and offers good cooling capability.
  • the secondary winding supports an iron core, which is surrounded by the primary winding, by means of the winding elements and is screwed to the output rectifier arrangement.
  • the output rectifier arrangement supports the secondary winding, which in turn holds the iron core, with the iron core in turn carrying the primary winding.
  • the entire construction of the transformer can be mounted by screwing, so that no heat must be supplied and thus a change, in particular Deterioration, the mechanical material properties is avoided.
  • the entire assembly is connected in a small space with good thermal contact, which significantly improves the cooling ability.
  • the contact and connection surfaces of the construction can be correspondingly machined and / or treated before screwing in order to avoid an expansion of the contact surfaces, which would lead to a change in the electrical properties of the construction.
  • FIG. 1 shows an electrical circuit diagram of an embodiment of a transformer according to the invention
  • Figure 2 shows a schematic construction view of a preferred embodiment of a winding element according to the invention
  • FIG. 3 shows a preferred embodiment of a self-supporting coil element for use with a transformer assembly according to the invention
  • FIG. 4 shows a preferred embodiment of a winding arrangement of a transformer arrangement according to the invention
  • Figure 5 shows a preferred embodiment of a rectifier assembly for use with a transformer assembly according to the invention from various views.
  • Figure 6 shows an exploded view of a preferred
  • the welding transformer arrangement 100 has a primary circuit 110 and a secondary circuit 120, which are connected via a transformer 130.
  • a primary winding 132 of the transformer 130 with a winding number Ni is connected in the primary circuit 110
  • a secondary winding 133 of the transformer 130 with a winding number N 2 + N 3 is connected in the secondary circuit 120.
  • the transformer 130 further includes a transformer core 131.
  • the primary circuit 110 is operated with a primary voltage Ui in the middle frequency range.
  • the secondary circuit 120 is designed as a rectifier arrangement and provides the transformer output voltage U 2 ready.
  • the secondary winding 133 has a center tap A connected to the negative output (-) of the device 100.
  • the secondary winding 133 is divided into two partial windings with the winding numbers N 2 and N 3 , which are connected to the winding taps B and C, respectively.
  • the winding B and C are followed by two rectifier diodes 134 whose outputs are connected in common to the positive output (+) of the device 100.
  • the secondary winding 133 has at least one preferred winding element as described in greater detail with reference to FIG. Likewise, the primary winding 132 advantageously has at least one self-supporting coil element, as explained in more detail below with reference to FIG. 3.
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment of a winding element in a planar sectional view and designated overall by 200.
  • the winding element 200 consists of a solid, one-piece copper block 201, which has an E-shaped configuration with a back 202 and three legs 203. Between the legs 203 are two openings 204, in which in the described preferred embodiment, an iron core, as it is for example designated in Figure 4 with 401 runs.
  • the winding element 200 has fastening means which are designed as threaded bores 205.
  • the winding element 200 as ' holes or cooling channels 206 formed cavities for receiving a cooling fluid.
  • the bores 206 are arranged in the interior of the winding element 200 in such a way that they form a coherent cooling fluid duct or a cooling circuit.
  • An opening 207 of the bore 206, which extends longitudinally within the back 202 of the winding element and for connecting the legs in the legs 203 extending cooling channels or holes is provided, is sealed with a closure element to the outside.
  • the further openings 208 of the cooling channels 206 are provided with surrounding recesses for receiving sealing elements and serve as supply and discharge lines for the cooling fluid.
  • FIG. 3 A preferred embodiment of a self-supporting coil element 300 in a side view and a sectional view A-A is shown schematically in FIG. 3 and indicated overall at 300.
  • the coil element 300 is wound from a rectangular conduction band 301 and consists of two oppositely wound and juxtaposed windings 302 and 303.
  • the winding axis of the coil element 300 extends through an opening 304 through which a transformer core is advantageously guided.
  • the coil element 300 is wound starting from the coil center, wherein both the first winding 302 and the second winding 303 are wound outwards from the center, so that the current connections of the respective windings are on the outside of the respective winding and a provide easy accessibility.
  • the coil element 300 is designed to be self-supporting by the embodiment described, as a result of which a coil body can be dispensed with.
  • FIG. 4 An exploded view of a preferred winding arrangement of a transformer is shown schematically in FIG. 4 and indicated as a whole by 400.
  • the primary winding of the winding arrangement 400 comprises six self-supporting coil elements 300, as explained in detail with reference to FIG.
  • the six coil elements 300 of the primary winding 408 are partially parallel and partially serially connected.
  • For applying the primary voltage Ui two terminals 406 are provided.
  • the secondary winding comprises four E-shaped winding elements 200, as explained in detail with reference to FIG.
  • an iron core 401 is passed through the openings 204 of the winding elements 200 and through the openings 304 of the coil elements 300, with the coil elements 300 and the winding elements 200 alternately arranged and aligned side by side.
  • the winding elements 200 are fastened to support components formed as connection pieces 402, 403, 404.
  • the winding elements 200 are screwed to the fittings 402 to 404 by means of screws 405, not all of which are provided with reference numerals for reasons of clarity.
  • the connecting pieces 402 to 404 have openings for this, through which the screws 405 are guided and screwed into the threaded bores 205 of the winding elements 200.
  • the fittings 402-404 also have openings 407 which are connected via provided ducts to the openings 208 of the winding elements 200 to provide a cooling circuit for the cooling fluid.
  • the connecting pieces 402 to 404 correspond to the taps A, B, C shown in FIG. 1.
  • the connecting piece 402 corresponds to the center tap A, which.
  • Connecting pieces 403, 404 correspond to the winding taps B and C, respectively.
  • the connecting pieces 402 to 404 may in particular be part of a
  • FIG. 5 shows a preferred embodiment of a rectifier module from different views and designated overall by 500.
  • a disc-shaped rectifier diode 501 is arranged, which has the electrical functionality of
  • Rectifier assembly 500 provides.
  • the diode 501 is followed on both sides by contact plates 502, which at the same time form electrical contacts and cooling surfaces for the diode.
  • the diode 501 is thus incorporated between two heat sinks which are in communication with a cooling fluid, which preferably flows through cooling passages or cooling passages.
  • a cooling fluid which preferably flows through cooling passages or cooling passages.
  • sealing rings 503 are arranged in order to prevent leakage of the cooling fluid.
  • the sealing rings 503 are disposed in associated grooves 508 which are milled into connection elements 504a, 504b.
  • connection element 504b has a drilled inlet / outlet 507 for the cooling fluid, which can enter a cavity formed as a cooling line or cooling channel 506 and circulate there.
  • the cooling channel 506 is made such that the area between the cooling fluid and the contact plate 502 in the region of the contact surface of the diode is as large as possible, at the same time the distribution of the channels has a possible least influence on the uniformity of the current density through the diode.
  • the pressure drop is low, since the largest possible Kanalguer bain and parallel branches are provided.
  • the cooling fluid exits the connection element 504b through a hole 510 drilled and closed at the bottom of the connection element 504b.
  • connection element 509 into the connection element 504a, which is constructed similarly to the connection element 504b and likewise cooling channels for receiving and conducting the cooling fluid.
  • the cooling fluid flows through the connecting element 504a and then reaches the connected winding elements 200 via further cavities or channels provided for this purpose.
  • the rectifier assembly 500 further comprises a fastening and spring element 505, which serves to fasten the assembly 500 and to act on the components with a predefinable spring force.
  • a predeterminable floating clamping by means of which a clamping force predetermined by the diode manufacturer for the rectifier diode 501 can be provided, as well as the most uniform possible pressure on the diode 501 and thus the most uniform possible current density through the diode.
  • a preferred embodiment of a welding transformer arrangement is shown in fragmented view in FIG. 6 and designated as a whole by 600.
  • the transformer arrangement 600 has two rectifier assemblies 500 which are constructed substantially identically and which are each connected to the connecting pieces 403 and 404, respectively, of a winding arrangement 400 on the outside of the connection element 504a located on the right in FIG.
  • the main current direction from the secondary winding to the rectifier subassembly, which extends substantially from top to bottom in FIG. 6, is substantially perpendicular to the main extension plane of the disk-shaped rectifier diode, whereby the rectifier subassemblies 500 are directly connected via the connecting pieces 403, 404 without additional expensive Power lines can be connected to the secondary winding.
  • the two connection elements 504b of the two rectifier modules are electrically connected to one another and represent the positive output of the transformer arrangement.
  • a transformer housing 601 is realized as a columnar hollow body, as described in more detail in EP 1 584 404 A1, for example.
  • the electrical connections for the primary voltage can be seen on the upper outer side of the transformer housing 601 in FIG.
  • the winding arrangement 400 according to FIG. 4 is arranged inside the transformer housing 601, the winding arrangement 400 according to FIG. 4 is arranged.
  • the winding arrangement 400 is arranged almost completely within the housing 601, so that only the connecting pieces 404 and 402 are visible on the outside.
  • the connector 402 represents the center tap A of the secondary winding and is connected to a terminal plate 602, which is the negative output terminal of the transformer 600.
  • the connecting pieces 404 (visible) and 403 (not visible) are each connected to a rectifier assembly 500, as has been explained in more detail in FIG.
  • the two connection elements 504 b of the two rectifier assemblies 500 are connected together to a connection plate 603, which represents the positive output connection of the transformer 600.
  • the connecting pieces 402 to 404, together with the two rectifier modules 500 and optionally the connection plates 602, 603, constitute an output rectifier arrangement 604.
  • the entire transformer assembly 600 including the output rectifier assembly 604, is advantageously assembled by bolting, which offers significant manufacturing advantages, particularly over a time perspective over conventional welded designs. It is necessary in welded constructions to cool them after the welding process, to remove oxidized layers and to treat the surface. About- This leads to a change in the mechanical properties of the copper alloy, of which the construction is preferred.
  • the contact and bonding surfaces of the construction are appropriately machined and / or treated prior to bolting to avoid oxidation of the contact surfaces which would result in a change in the electrical properties of the structure.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Windungselement (200) zur Stromleitung als Bestandteil einer Spulenwicklung (132, 133; 408, 409), insbesondere einer (Schweiß- ) Transformatorwicklung, aufweisend Befestigungsmittel (205) zum Befestigen des Windungselements (200) an einem Trägerbauteil (402, 403, 404). Die Erfindung betrifft weiterhin eine Transformatoranordnung (100; 600), insbesondere Schweißtransformatoranordnung, mit einer Primärwicklung (132; 408) und einer Sekundärwicklung (133; 409), wobei die Primärwicklung (132; 408) und/oder Sekundärwicklung (133; 409) wenigstens ein erfindungsgemäßes Windungselement (200) umfasst.

Description

Windungselement für eine Spulenwicklung und Transformatoranordnung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Windungselement zur Stromleitung als Bestandteil einer Spulenwicklung sowie eine Transformatoranordnung mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung.
Obwohl die Erfindung nachfolgend im wesentlichen unter Be- zugnahme auf Widerstandsschweißsysteme beschrieben ist, ist sie nicht auf eine derartige Anwendung beschränkt.
Bei bekannten Transformatoranordnungen, insbesondere Schweißtransformatoranordnungen für Widerstandsschweißsys- teme, die eine relativ hohe Ausgangsleistung bereitstellen müssen, besteht das Bedürfnis, insbesondere die elektrischen Komponenten des Sekundär- bzw. Ausgangskreises ausreichend zu kühlen. Es ist beispielsweise bekannt, umgeformte Kupferrohre als Sekundärwicklung zu verwenden, wobei während des Betriebs ein Kühlfluid bzw. Kühlmedium durch die Kupferrohre geleitet wird, um die Wicklung ausreichend zu kühlen. Um die schwache mechanische Festigkeit dieser Konstruktion zu verbessern, werden die Kupferrohre üblicherweise an Trägerbauteile wie z.B. die Flächen zum An- Schluss der Wicklung angeschweißt. Durch den Schweißvorgang wird dem Material jedoch Wärme zugeführt, was die mechanischen Eigenschaften des Materials negativ beeinflusst und auch zu Oxidation von Bereichen führen kann, die danach aufwendig gereinigt werden müssen.
Auch im Bereich des Ausgangsgleichrichters ist aufgrund des relativ hohen Leistungsverlustes an den Gleichrichterdioden eine ausreichende Kühlung notwendig. Bekannte Lösungen, bei denen die Gleichrichterdioden mittels Kühlkörpern gekühlt werden, weisen den Nachteil auf, dass die Wärmeabfuhr und damit indirekt die Ausgangsleistung der Transformatoranordnung durch die relativ kleinen Kühlflächen eingeschränkt wird. Als Verbesserung wird in der DE 103 34 354 Al ein Flüssigkeitskühler für Leistungshalbleiter vorgeschlagen, bei dem zwei voneinander elektrisch isolierte Kontaktstücke, zwischen denen das Leistungshalbleiterelement angeordnet ist, an ihren dem Leistungshalbleiterelement zugewandten Innenflächen eine zum Leistungshalbleiterelement offene Nut aufweisen, welche als Kühlkanal dient. Bei dieser Lösung steht der Leistungshalbleiter mit dem Kühlmedium in unmittelbarem Kontakt, was zu Korrosion führen kann und einen erhöhten Abdichtungsaufwand nach sich zieht. Außerdem können punktuelle Bereiche mit stark erhöhtem Wärmeauftre- ten (sog. "hot spots")' nur schlecht gekühlt werden, soweit sie außerhalb des direkten Kontaktbereichs zwischen Halbleiter und Kühlmedium liegen.
Auch die herkömmliche Anordnung und Ausrichtung der Gleich- richterdiodenebene in Hauptstromrichtung erschwert aufgrund der schlechten Zugänglichkeit die Kühlung und gestaltet die Konstruktion relativ preisaufwendig, da zur Stromführung teure Strombänder wie z.B. Lamellenbänder notwendig sind. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Windungseleinent und eine Transformatoranordnung anzugeben, die einfacher und effektiver zu kühlen sind und eine robuste und stabile, aber dennoch preisgünstige Bauart aufweisen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Windungselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Transformatoranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5. Vorteil- hafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Das erfindungsgemäße Windungselement dient zur Stromleitung, beispielsweise als Bestandteil einer Spulenwicklung, insbesondere bei einer (Schweiß- ) Transformatoranordnung.
Das Windungselement weist Befestigungsmittel zum Befestigen des Windungselements an einem Trägerbauteil auf. Als Trägerbauteil kann insbesondere ein Anschlussbauteil beispielsweise einer Gleichrichterbaugruppe innerhalb einer Transformatoranordnung vorgesehen sein. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine sichere und robuste Befestigungsmöglichkeit ohne materialverändernde bzw. -beeinflussende Nebenwirkungen erreicht, wobei zusätzlich durch eine vorteilhafte massive Ausgestaltung des Windungselement ein gu- te Wärmeleitfähigkeit erzielt werden kann. Durch die vorgesehenen Befestigungsmittel ist es möglich, das Windungselement ohne Wärmezufuhr, wie sie z.B. bei einem Schweiß- oder Lötvorgang notwendig ist, an einem Trägerbauteil zu befestigen. Darüber hinaus entfällt die Abkühlung und Reinigung der Konstruktion nach der Montage.
Vorteilhafterweise ist wenigstens ein innerer Hohlraum zum Aufnehmen eines Kühlfluids vorgesehen. Das Kühlfluid, insbesondere Wasser, kann im Inneren des Windungselements zir- kulieren und dadurch die entstehende Wärme gut abführen. Damit wird die Kühlbarkeit deutlich verbessert, womit höhere elektrische Leistungen erreichbar sind.
Die Befestigungsmittel sind vorteilhafterweise als Schraub- befestigungsmittel, insbesondere als Gewindebohrung ausgeführt. Damit kann das Windungselement auf einfache Weise fest mit dem Trägerbauteil verbunden werden, wobei zusätzlich zur Vermeidung von Wärmeeintrag auch eine Wiederent- fernbarkeit, beispielsweise zu Reparatur- oder Wartungszwecken, möglich ist. Durch die Anschraubmöglichkeit können aufwendigere und damit teurere Herstellung- bzw. Montageverfahren vermieden werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Windungselement E-förmig mit einem Rücken und drei Schenkeln ausgebildet. Es versteht sich, dass daneben ebenso eine C-förmige oder andersartige Ausgestaltung möglich ist. Bei einer E-förmigen Ausgestaltung kann das Windungselement besonders robust ausgestaltet werden und ist besonders stabil beispielsweise an den drei Schenkeln mit dem Trägerbauteil verbindbar. Bei einer E-förmigen Ausgestaltung existieren zwei Öffnungen zwischen den drei Schenkeln, welche beispielsweise mit einem Eisenkern ausgefüllt werden kön- nen. Weiterhin gewährleistet eine E-förmige Ausgestaltung aufgrund der Dimensionierung eine niedrige Impedanz des Windungselements in einem mittleren Frequenzbereich, wie er insbesondere bei Widerstandsschweißtransformatoren auftritt. Ein E-förmiges Windungselement kann aufgrund seiner massiven Form beispielsweise mittels Schrauben auf einfache
Art an der übrigen Konstruktion befestigt werden, wodurch die Montage in Vergleich zu bekannten Systemen, bei denen der Zusammenbau durch Hartlöten oder Schweißen bewerkstelligt wird, vereinfacht und verbilligt wird. Vorteilhafterweise ist das Windungselement aus einem massiven, insbesondere einstückigen, Materialelement hergestellt. Es kann sich dabei insbesondere um einen Material- block bzw. um ein Materialblech handeln. Der Hohlraum bzw. die Kühlleitungen können in das Materialelement gebohrt o- der gefräst werden, wobei Öffnungen, die nur aus Herstellungsgründen existieren und für den späteren Kühlkreislauf unnötig sind, durch geeignetes Dichtmaterial verschlossen werden können. Als Material bietet sich insbesondere Kupfer oder Aluminium an, da es einen geringen elektrischen Widerstand und gleichzeitig eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt .
Eine erfindungsgemäße Transformatoranordnung, insbesondere eine Schweißtransformatoranordnung, weist eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung auf. Die Primärwicklung und/oder Sekundärwicklung umfasst wenigstens ein erfindungsgemäßes Windungselement.
Durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Windungselements bei einer Transformatoranordnung gestaltet sich der Zusammenbau wesentlich einfacher, da aufgrund der vorgesehenen Befestigungsmittel ein Schweiß- oder Lötvorgang vermieden werden kann. Darüber hinaus kann die Kühlung einer Transformatoranordnung wesentlich vereinfacht werden. Im übrigen wird ausdrücklich auf die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Windungselement genannten Vorteile verwiesen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sekundärwicklung eine Ausgangsgleichrichteranordnung nachgeschaltet, wobei die Sekundärwicklung wenigstens ein erfindungsgemäßes Windungselement umfasst. Damit kann insbesondere eine Transformatoranordnung mit Ausgangsgleichrichteranordnung verbessert werden.
Es ist zweckmäßig, wenn das wenigstens eine Windungselement an der Ausgangsgleichrichteranordnung insbesondere mittels einer Schraubverbindung befestigt ist. Durch eine Verbindung des Windungselements und damit der Sekundärwicklung mit der Ausgangsgleichrichteranordnung kann vorteilhafterweise auf zusätzliche Leitungen zur Stromführung verzichtet werden. Eine Schraubverbindung macht die Befestigung besonders stabil und darüber hinaus lösbar. Insgesamt können dadurch die Herstellungs- und Montagekosten verringert werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ausgangsgleichrichteranordnung wenigstens eine Gleichrichterbaugruppe, bei der eine scheibenförmige Gleichrichterdiode zwischen zwei Kontaktplatten angeordnet ist, wobei wenigstens eine Kontaktplatte auf ihrer der Gleichrichterdio- de abgewandten Seite mit einem Kühlfluid beaufschlagbar ist. Damit kann eine effektive Kühlung der Gleichrichterdiode erreicht werden, ohne dass die Gleichrichterdiode unmittelbar mit dem Kühlfluid in Verbindung steht. Die Kontaktplatte wird vom Kühlfluid gekühlt und trägt dazu bei, die Gleichrichterdiode insbesondere vor Korrosion zu schützen und darüber hinaus eine gleichmäßige Kühlung der Diode zu gewährleisten, da ein bevorzugtes Kontaktplattenmaterial wie z.B. Kupfer oder Aluminium eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Halbleitermaterial, üblicherweise Silizium, besitzt. Somit können insbesondere die weiter oben beschriebenen "hot spots" effektiver gekühlt werden. Die Kontaktplatte wirkt zugleich als Stromleitungskontakt und als Kühlfläche. Insbesondere bei Gleichrichterdioden, an denen üblicherweise eine relativ hohe Leistung abfällt, ist eine effektive Kühlung nötig, die bei der beschriebenen Ausgestaltung erreicht wird. Da kein direkter Kontakt zwischen der Gleichrichterdiode und dem Kühlfluid besteht, kann die Abdichtung vereinfacht werden, da insbesondere bei einem Defekt nur die Diode zwischen den Kontaktplatten ausgewechselt werden muss und kein Zugriff auf das Dichtungsmaterial nötig ist. Es bietet sich an, das Kühlfluid durch Kühlkanäle auf der der Gleichrichterdiode abgewandten Seite der Kontaktplatte zu führen, wobei die Fläche zwischen dem Kühlfluid und der Kontaktplatte im Bereich der Diode möglichst groß sein sollte. Gleichzeitig sollte die Ausgestaltung und Anordnung der Kanäle einen möglichst geringen Ein- fluss auf die Gleichmäßigkeit der Stromdichte durch die Diode nehmen. Weiterhin sollte bei der Ausgestaltung der Ka- näle darauf geachtet werden, einen möglichst geringen
Druckabfall beim Durchfluss des Kühlfluids durch die Kanäle zu erreichen, was beispielsweise durch einen möglichst großen Kanalquerschnitt und durch Parallelzweige möglich ist.
Es ist von Vorteil, wenn wenigstens eine Kontaktplatte mittels einer Federkraft auf die Gleichrichterdiode gedrückt wird. Damit ist für die Diode eine vorgebbare schwebende Einspannung erzielbar, wodurch insbesondere die vom Diodenhersteller geforderten Einspannuήgskräfte für derartige Di- öden, die aufgrund der Ausdehnung bei Temperatur möglichst wenig schwanken dürfen, und ein möglichst gleichmäßiger Druck auf die Diodenflächen gewährleistet werden. Damit können ein geringerer Widerstand zwischen den Dioden und den Kontaktplatten, eine möglichst gleichmäßige Stromdichte durch die Dioden sowie eine gleichmäßige, flächige Kühlung der Dioden mittels der Kontaktplatten gewährleistet werden.
Vorteilhafterweise weist die Gleichrichterbaugruppe zwei, mit wenigstens einem Hohlraum versehene Anschlusselemente, die jeweils mit einer der Kontaktplatten in Verbindung stehen, auf, wobei der wenigstens eine Hohlraum zum Aufnehmen eines Kühlfluids ausgebildet ist. Damit kann eine äußerst kompakte und robuste Bauart erzielt werden, bei der nur we- nige stabile Bauteile nötig sind, um eine geschlossene
Stromleitungs- und Kühlfunktionalität zu erzielen. Insbesondere ist eines der Anschlusselemente direkt an die Sekundärwicklung bzw. ein entsprechendes Trägerbauteil anschließbar, wodurch weitere elektrische oder mechanische Bauteile vermieden werden können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform steht wenigstens ein Hohlraum des wenigstens einen Windungselements mit wenigstens einem Hohlraum der wenigstens einen Gleich- richterbaugruppe in Verbindung. Damit kann ein zusammenhängender Kühlkreislauf gebildet werden, was die Kühlfluidfüh- rung wesentlich vereinfacht.
Es ist besonders bevorzugt, wenn die Hauptstromrichtung von der Sekundärwicklung zur Gleichrichterbaugruppe im wesentlichen senkrecht auf der Haupterstreckungsebene der scheibenförmigen Gleichrichterdiode steht. In diesem Fall kann die Gleichrichterdiode bzw. Gleichrichterbaugruppe direkt mit der Sekundärwicklung verbunden werden, wodurch teure Stromverbindungen wie z.B. ein Lamellenband eingespart werden können. Weiterhin wird durch diese Ausgestaltung der notwendige Bauraum reduziert. Die Transformatoranordnung kann kleiner ausfallen und preiswerter hergestellt werden.
Zweckmäßigerweise umfasst die Primärwicklung wenigstens ein selbsttragendes Spulenelement, bei dem eine bandförmige Leitung in zwei verbundenen, nebeneinander angeordneten, gegenläufigen Wicklungen geführt ist. Durch die selbsttragende Bauart kann auf einen Spulen- bzw. Wickelkörper ver- ziehtet werden. Dadurch ist eine höherer Füllfaktor und ein größerer Leitungsquerschnitt erzielbar. Zusätzlich kann das Spulenelement einfacher gekühlt werden, da es besser an die vorhandene Konstruktion anpassbar ist. Schließlich sinken die Herstellungskosten.
Es bietet sich an, den Querschnitt der bandförmigen Leitung so auszugestalten, dass das selbstragende Spulenelement eine niedrige Impedanz bei Mittelfrequenzen aufweist. Damit kann das Spulenelement vorteilhaft für Widerstandsschweißtransformatoren verwendet werden. Beispielsweise kann ein Querschnitt von ca. 1 mm x 8 mm bei einer Windungszahl von ca. 9 bis 10 pro gegenläufiger Wicklung verwendet werden.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Sekundärwicklung vier Windungselemente und/oder die Ausgangsgleichrichteranordnung zwei Gleichrichterbaugruppen und/oder die Primärwicklung sechs selbsttragende Spulenelemente. Damit ist eine Mittelfrequenzschweißtransformatoran- Ordnung bereitstellbar, die besonders robust baut, einfach zu montieren ist und eine gute Kühlbarkeit bietet.
Es ist besonders bevorzugt, wenn die Sekundärwicklung einen Eisenkern, der von der Primärwicklung umgeben wird, mittels der Windungselemente haltert und an der Ausgangsgleichrichteranordnung angeschraubt ist. Auf diese Weise kann die gesamte Transformatoranordnung mit nur wenigen Schrauben zusammengesetzt werden, ohne dass ein Schweiß- oder Lötvorgang notwendig wäre . Die Ausgangsgleichrichteranordnung stützt die Sekundärwicklung, welche wiederum den Eisenkern hält, wobei der Eisenkern wiederum die Primärwicklung trägt. Die gesamte Konstruktion des Transformators ist durch Verschraubungen montierbar, so dass keine Wärme zugeführt werden muss und damit eine Veränderung, insbesondere Verschlechterung, der mechanischen Materialeigenschaften vermieden wird. Die gesamte Anordnung ist auf engem Raum mit gutem thermischen Kontakt verbunden, was die Kühlbar- keit signifikant verbessert. Die Kontakt- und Verbindungs- flächen der Konstruktion können vor der Verschraubung entsprechend bearbeitet und/oder behandelt werden, um eine O- xidation der Kontaktflächen, die zu einer Veränderung der elektrischen Eigenschaften der Konstruktion führen würde, zu vermeiden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
Figur 1 zeigt einen elektrischen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Transfor- mators ;
Figur 2 zeigt eine schematische Konstruktionsansicht einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Windungselements;
Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines selbstragenden Spulenelements zur Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Transformatoranordnung; Figur 4 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung einer Wicklungsanordnung einer erfindungsgemäßen Transfor- matoranordnung ;
Figur 5 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung einer Gleichrichterbaugruppe zur Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Transformatoranordnung aus verschiedenen Ansichten; und
Figur 6 zeigt eine Explosionsansicht einer bevorzugten
Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Transformatoranordnung .
In Figur 1 ist ein elektrisches Schaltbild einer Schweiß- transformatoranordnung schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Die Schweißtransformatoranordnung 100 weist einen Primärkreis 110 und einen Sekundärkreis 120 auf, die über einen Transformator 130 verbunden sind. Eine Primärwicklung 132 des Transformators 130 mit einer Win- dungszahl Ni ist in den Primärkreis 110, eine Sekundärwicklung 133 des Transformators 130 mit einer Windungszahl N2 + N3 ist in den Sekundärkreis 120 geschaltet. Der Transformator 130 weist weiterhin einen Transformatorkern 131 auf. Der Primärkreis 110 wird mit einer Primärspannung Ui im Mittelfrequenzbereich betrieben.
Der Sekundärkreis 120 ist als Gleichrichteranordnung ausgebildet und stellt die Transformatorausgangsspannung U2 bereit. Zu diesem Zweck weist die Sekundärwicklung 133 einen Mittelabgriff A auf, der mit dem negativen Ausgang (-) der Anordnung 100 verbunden ist. Ausgehend vom Mittelabgriff A ist die Sekundärwicklung 133 in zwei Teilwicklungen mit den Wicklungszahlen N2 und N3 aufgeteilt, die mit den Wicklungsabgriffen B bzw. C verbunden sind. Den Wicklungsab- griffen B und C sind zwei Gleichrichterdioden 134 nachgeschaltet, deren Ausgänge gemeinsam mit dem positiven Ausgang (+) der Anordnung 100 verbunden sind.
Die Sekundärwicklung 133 weist wenigstens ein bevorzugtes Windungselement, wie es unter Bezugnahme auf Figur 2 detaillierter beschrieben wird, als Bestandteil auf. Ebenso weist die Primärwicklung 132 vorteilhafterweise wenigstens ein selbsttragendes Spulenelement auf, wie es unter Bezug- nähme auf Figur 3 nachfolgend näher erläutert wird.
In Figur 2 ist eine bevorzugte Ausgestaltung eines Windungselements in einer ebenen Schnittansicht dargestellt und insgesamt mit 200 bezeichnet. Das Windungselement 200 besteht aus einem massiven, einstückigen Kupferblock 201, der eine E-förmige Ausgestaltung mit einem Rücken 202 und drei Schenkeln 203 aufweist. Zwischen den Schenkeln 203 befinden sich zwei Öffnungen 204, in denen bei der beschriebenen bevorzugten Ausgestaltung ein Eisenkern, wie er bei- spielsweise in Figur 4 mit 401 bezeichnet ist, verläuft.
Das Windungselement 200 weist Befestigungsmittel auf, die als Gewindebohrungen 205 ausgebildet sind. Mittels der bevorzugten Gewindebohrungen 205 ist eine robuste und zuver- lässige Befestigung des Windungselements 200 an einem Trägerbauteil, insbesondere einem Bauteil einer Ausgangsgleichrichteranordnung, möglich. Weiterhin weist das Windungselement 200 als' Bohrungen bzw. Kühlkanäle 206 ausgebildete Hohlräume zum Aufnehmen eines Kühlfluids auf. Die Bohrungen 206 sind so im Inneren des Windungselements 200 angeordnet, dass sie eine zusammenhängende Kühlfluidleituήg bzw. einen Kühlkreislauf bilden. Eine Öffnung 207 der Bohrung 206, die längs innerhalb des Rückens 202 des Windungselements verläuft und zum Verbinden der in den Schenkeln 203 verlaufenden Kühlkanäle bzw. Bohrungen vorgesehen ist, ist mit einem Verschlusselement nach außen abgedichtet. Die weiteren Öffnungen 208 der Kühlkanäle 206 sind mit umgebenden Aussparungen zur Aufnahme von Dichtungselementen verse- hen und dienen als Zu- und Ableitungen für das Kühlfluid.
In Figur 3 ist eine bevorzugte Ausgestaltung eines selbsttragenden Spulenelements 300 in einer Seitenansicht und einer Schnittansicht A-A schematisch dargestellt und insge- samt mit 300 bezeichnet. Das Spulenelement 300 ist aus einem rechteckförmigen Leitungsband 301 gewickelt und besteht aus zwei gegenläufig gewickelten und nebeneinander befindlichen Wicklungen 302 und 303. Die Wicklungsachse des Spulenelements 300 verläuft durch eine Öffnung 304, durch die vorteilhafterweise ein Transformatorkern geführt wird. Das Spulenelement 300 wird von der Spulenmitte ausgehend gewickelt, wobei sowohl die erste Wicklung 302 als auch die zweite Wicklung 303 von der Mitte ausgehend nach außen gewickelt werden, so dass sich die Stromanschlüsse der jewei- ligen Wicklungen an der Außenseite der jeweiligen Wicklung befinden und eine einfache Zugänglichkeit bieten. Dennoch ist die Stromrichtung in beiden Wicklungen gleich, so dass ein Magnetfeld in Richtung der Wicklungsachse erzeugt wird. Das Spulenelement 300 ist durch die beschriebene Ausgestal- tung selbsttragend ausgeführt, wodurch auf einen Spulenkörper verzichtet werden kann.
In Figur 4 ist eine Explosionsansicht einer bevorzugten Wicklungsanordnung eines Transformators schematisch darge- stellt und insgesamt mit 400 bezeichnet. Die Primärwicklung der Wicklungsanordnung 400 umfasst sechs selbsttragende Spulenelemente 300, wie sie unter Bezugnahme auf Figur 3 ausführlich erläutert wurden. Die sechs Spulenelemente 300 der Primärwicklung 408 sind teilweise parallel und teilwei- se seriell verschaltet. Zum Anlegen der PrimärSpannung Ui sind zwei Anschlussklemmen 406 vorgesehen. Die Sekundärwicklung umfasst vier E-förmige Windungselemente 200, wie sie unter Bezugnahme auf Figur 4 ausführlich erläutert wurden .
Zum Zusammenbau der Wicklungsanordnung 400 wird ein Eisenkern 401 durch die Öffnungen 204 der Windungselemente 200 sowie durch die Öffnungen 304 der Spulenelemente 300 ge- führt, wobei die Spulenelemente 300 und die Windungselemen- te 200 abwechselnd nebeneinander angeordnet und ausgerichtet sind. Die Windungselemente 200 sind an als Anschluss- stücke 402, 403, 404 ausgebildeten Trägerbauteilen befestigt. Bei der dargestellten bevorzugten Ausgestaltung sind die Windungselemente 200 mittels Schrauben 405, von denen aus Übersichtlichkeitsgründen nicht alle mit Bezugszeichen versehen sind, an den Anschlussstücken 402 bis 404 angeschraubt. Die Anschlussstücke 402 bis 404 weisen dazu Öffnungen auf, durch die die Schrauben 405 geführt und in die Gewindebohrungen 205 der Windungselemente 200 eingeschraubt sind. Die Anschlussstücke 402 bis 404 weisen darüber hinaus Öffnungen 407 auf, die über vorgesehene Leitungskanäle mit den Öffnungen 208 der Windungselemente 200 verbunden sind, um einen Kühlkreislauf für das Kühlfluid zu schaffen.
Die Anschlussstücke 402 bis 404 entsprechen den in Figur 1 dargestellten Abgriffen A, B, C. Das Anschlussstück 402 entspricht dem Mittelabgriff A, die. Anschlussstücke 403, 404 entsprechen den Wicklungsabgriffen B bzw. C. Die An- schlussstücke 402 bis 404 können insbesondere Teil einer
Halbleiter- bzw. Gleichrichteranordnung sein, wie sie beispielsweise unter Bezugnahme auf Figur 6 beschrieben wird. In Figur 5 ist eine bevorzugte Ausgestaltung einer Gleichrichterbaugruppe aus unterschiedlichen Ansichten dargestellt und insgesamt mit 500 bezeichnet. In der Mitte der Baugruppe 500 ist eine scheibenförmige Gleichrichterdiode 501 angeordnet, die die elektrische Funktionalität der
Gleichrichterbaugruppe 500 bereitstellt. An die Diode 501 schließen sich beidseitig Kontaktplatten 502 an, die zugleich elektrische Kontakte und Kühlflächen für die Diode bilden. Die Diode 501 ist somit zwischen zwei Kühlkörpern eingebunden, die mit einem Kühlfluid, das bevorzugt durch Kühlkanäle bzw. Kühlleitungen strömt, in Verbindung stehen. An den der Diode 501 abgewandten Seiten der Kontaktplatten 502 sind Dichtungsringe 503 angeordnet, um ein Austreten des Kühlfluids zu verhindern. Die Dichtungsringe 503 sind in zugehörigen Nuten 508 angeordnet, die in Anschlusselemente 504a, 504b gefräst sind.
Das Anschlusselement 504b weist einen gebohrten Zu-/Ablauf 507 für das Kühlfluid auf, das in einen als Kühlleitung bzw. Kühlkanal 506 ausgebildeten Hohlraum gelangen und dort zirkulieren kann. Der Kühlkanal 506 ist so hergestellt, dass die Fläche zwischen dem Kühlfluid und der Kontaktplatte 502 im Bereich der Anlagefläche der Diode möglichst groß ist, wobei zugleich die Verteilung der Kanäle einen mög- liehst geringen Einfluss auf die Gleichmäßigkeit der Stromdichte durch die Diode hat. Beim Durchfluss des Kühlfluids durch das Anschlusselement ist der Druckabfall gering, da ein möglichst großer Kanalguerschnitt und Parallelzweige vorgesehen sind. Das Kühlfluid verlässt das Anschlussele- ment 504b durch eine gebohrte und an der Unterseite des An- schlusselements 504b verschlossene Öffnung 510. Von der Öffnung 510 gelangt das Kühlfluid über ein Verbindungselement 509 in das Anschlusselement 504a, das ähnlich wie das Anschlusselement 504b aufgebaut ist und ebenso Kühlkanäle zum Aufnehmen und Leiten des Kühlfluids aufweist. Das Kühl- fluid durchströmt das Anschlusselement 504a und erreicht anschließend über weitere dafür vorgesehene Hohlräume bzw. Kanäle die angeschlossenen Windungselemente 200.
Die Gleichrichterbaugruppe 500 weist weiterhin ein Befesti- gungs- und Federelement 505 auf, das dazu dient, die Baugruppe 500 zu befestigen und die Bauteile mit einer vorgebbaren Federkraft zu beaufschlagen. Damit wird eine vorgeb- bare schwebende Einspannung, mittels derer eine vom Diodenhersteller vorgegebene Einspannungskraft für die Gleichrichterdiode 501 bereitstellbar ist, sowie ein möglichst gleichmäßiger Druck auf die Diode 501 und damit eine möglichst gleichmäßige Stromdichte durch die Diode gewährleis- tet.
Eine bevorzugte Ausgestaltung einer Schweißtransformatoranordnung ist in Figur 6 in zerlegter Ansicht dargestellt und insgesamt mit 600 bezeichnet. Die Transformatoranordnung 600 weist zwei im wesentlichen gleich aufgebaute Gleichrichterbaugruppen 500 auf, die jeweils an der in der Figur 5 rechts befindlichen Außenseite des Anschlusselements 504a mit den Anschlussstücken 403 bzw. 404 einer Wicklungsanordnung 400 verbunden sind. Dadurch steht die Hauptstromrich- tung von der Sekundärwicklung zur Gleichrichterbaugruppe, die in Figur 6 im wesentlichen von oben nach unten verläuft, im wesentlichen senkrecht auf der Haupterstreckungs- ebene der scheibenförmigen Gleichrichterdiode, wodurch die Gleichrichterbaugruppen 500 über die Anschlussstücke 403, 404 direkt ohne zusätzliche teure Stromleitungsbänder mit der Sekundärwicklung verbunden werden können. Die zwei An- schlusselemente 504b der beiden Gleichrichterbaugruppen werden miteinander elektrisch verbunden und stellen den positiven Ausgang der Transformatoranordnung dar. Ein Transformatorgehäuse 601 ist als säulenförmiger Hohlkörper realisiert, wie er beispielsweise in der EP 1 584 404 Al näher beschrieben ist. An der in Figur 6 oberen Au- ßenseite des Transformatorsgehäuses 601 sind die elektrischen Anschlüsse für die Primärspannung erkennbar. Innerhalb des Transformatorgehäuses 601 ist die Wicklungsanordnung 400 gemäß Figur 4 angeordnet. Die Wicklungsanordnung 400 ist fast vollständig innerhalb des Gehäuses 601 ange- ordnet, so dass außenseitig nur die Anschlussstücke 404 und 402 sichtbar sind.
Das Anschlussstück 402 stellt den Mittelabgriff A der Sekundärwicklung dar und ist mit einer Anschlussplatte 602, die den negativen Ausgangsanschluss des Transformators 600 darstellt, verbunden. Die Anschlussstücke 404 (sichtbar) und 403 (nicht sichtbar) sind jeweils mit einer Gleichrichterbaugruppe 500 verbunden, wie sie in Figur 5 näher erläutert wurde. Die beiden Anschlusselemente 504b der beiden Gleichrichterbaugruppen 500 sind gemeinsam mit einer Anschlussplatte 603 verbunden, die den positiven Ausgangsanschluss des Transformators 600 darstellt. Die Anschlussstücke 402 bis 404 stellen zusammen mit den beiden Gleichrichterbaugruppen 500 und optional den Anschlussplatten 602, 603 eine Ausgangsgleichrichteranordnung 604 dar.
Die gesamte Transformatoranordnung 600 einschließlich der Ausgangsgleichrichteranordnung 604 ist vorteilhafter-weise durch Verschraubung zusammengebaut, was insbesondere unter einem zeitlichen Aspekt gegenüber herkömmlichen verschweißten Konstruktionen erhebliche Vorteile bei der Herstellung bietet. Es ist bei geschweißten Konstruktionen notwendig, diese nach dem Schweißvorgang abzukühlen, oxidierte Schichten zu entfernen und die Oberfläche nachzubehandeln. Über- dies führt eine Erwärmung auf hohe Temperaturen zu einer Veränderung von mechanischen Eigenschaften der Kupferlegierung, aus der die Konstruktion bevorzugt besteht. Die Kontakt- und Verbindungsflächen der Konstruktion sind vor der Verschraubung entsprechend bearbeitet und/oder behandelt, um eine Oxidation der Kontaktflächen, die zu einer Veränderung der elektrischen Eigenschaften der Konstruktion führen würde, zu vermeiden.
Es versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Daneben sind im Rahmen dieser Erfindung andere Ausführungsformen denkbar .
Bezugszeichenliste
100 Transformatoranordnung
110 Primärkreis 120 Sekundärkreis
130 Transformator
131 Transformatorkern
132 Primärwicklung
133 Sekundärwicklung 200 Windungselement
201 Kupferblock
202 Rücken
203 Schenkel
204 Öffnung 205 Gewindebohrung
206 Kühlkanal
207 Öffnung
208 Öffnung
300 Spulenelement 302, 303 Wicklung
400 Wicklungsanordnung
401 Eisenkern
402, 403, 404 Anschlussstück
405 Schraube 406 Ahschlussklemme
407 Öffnung
408 Primärwicklung
409 Sekundärwicklung
500 Gleichrichterbaugruppe 501 Gleichrichterdiode
502 Kontaktplatte
503 Dichtungsring
504a, 504b Anschlusselement
506 Kühlkanal 507 Zu- /Ablauf
508 Nut
509 Verbindungselement
510 Öffnung 600 Schweißtransformatoranordnung
601 Transformatorgehäuse
602 ' Anschlussplatte (-)
603 . Anschlussplatte (+)
604 Ausgangsgleichrichteranordnung

Claims

Ansprüche
1. Windungselement (200) zur Stromleitung als Bestandteil einer Spulenwicklung (132, 133; 408, 409), insbesondere einer Transformatorwicklung oder Schweißtransformatorwicklung, g e k e n n z e i c h n e t , d u r c h Befestigungsmittel (205) zum Befestigen des Windungselements (200) an einem Trägerbauteil (402, 403, 404).
2. Windungselement (200) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen in seinem Inneren ausgebildeten Hohlraum (206) zum Aufnehmen eines Kühlfluids.
3. Windungselement (200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (205) als Schraubbefestigungsmittel, insbesondere als Gewindebohrung, ausgeführt sind.
4. Windungselement (200) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass es E-förmig mit einem Rücken
,(202) und drei Schenkeln (203) und/oder aus einem massiven, insbesondere einstückigen, Materialelement (201) hergestellt ist.
5. Transformatoranordnung (100; 600), insbesondere Schweißtransformatoranordnung, mit einer Primärwicklung (132; 408) und einer Sekundärwicklung (133; 409), d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t, d a s s die Primärwicklung (132; 408) und/oder Sekundärwicklung
(133; 409) wenigstens ein Windungselement (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst.
6. Transformatoranordnung (100; 600) nach Anspruch 5, da- durch gekennzeichnet, dass der Sekundärwicklung (133; 409) eine Ausgangsgleichrichteranordnung (604) nachgeschaltet ist und die Sekundärwicklung (133; 409) wenigstens ein Windungselement (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst.
7. Transformatoranordnung (100; 600) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Windungselement (200) an der Ausgangsgleichrichteranordnung (604) insbesondere mittels einer Schraubverbindung (205; 405) befes- tigt ist.
8. Transformatoranordnung (100; 600) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsgleichrichteranordnung (604) wenigstens eine Gleichrichterbaugruppe (500) umfasst, bei der eine scheibenförmige Gleichrichterdiode (501) zwischen zwei Kontaktplatten (502) angeordnet ist, wobei wenigstens eine Kontaktplatte (502) auf ihrer der Gleichrichterdiode (501) abgewandten Seite mit einem Kühlfluid beaufschlagbar ist.
9. Transformatoranordnung (100; 600) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kontaktplatte (502) mittels einer Federkraft auf die Gleichrichterdiode (501) gedrückt wird.
10. Transformatoranordnung (100; 600) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterbaugruppe (500) zwei, mit wenigstens einem Hohlraum (506, 507, 510) versehene Anschlusselemente (504a, 504b) , die jeweils mit einer der Kontaktplatten (502) in Verbindung stehen, aufweist, wobei der wenigstens eine Hohlraum (506, 507, 510) zum Aufnehmen eines Kühlfluids ausgebildet ist.
11. Transformatoranordnung (100; 600) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hohlraum (206) des wenigstens einen Windungselements (200) und wenigstens ein Hohlraum (506, 507, 510) der wenigstens einen Gleichrichterbaugruppe (500) miteinander in Verbindung stehen.
12. Transformatoranordnung (100; 600) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstromrichtung von der Sekundärwicklung (133; 409) zur Gleichrichterbaugruppe (500) im wesentlichen senkrecht auf der Haupterstreckungsebene der scheibenförmigen Gleichrichterdiode (501) steht.
13. Transformatoranordnung (100; 600) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Primär- wicklung (132; 408) wenigstens ein selbsttragendes Spulenelement (300) umfasst, bei dem eine bandförmige Leitung (301) in zwei verbundenen, nebeneinander angeordneten, gegenläufigen Wicklungen (302, 303) geführt ist.
14. Transformatoranordnung (100; 600) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der bandförmigen Leitung (301) so ausgestaltet ist, dass das selbsttragende Spulenelement (300) eine niedrige Impedanz bei Mittelfrequenzen aufweist.
15. Transformatoranordnung (100; 600) nach Anspruch 6 oder 7 und/oder einem der Ansprüche 8 bis 12 und/oder Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwick- lung (133; 409) vier Windungselemente (200) und/oder die
Ausgangsgleichrichteranordnung (604) zwei Gleichrichterbaugruppen (500) und/oder die Primärwicklung (132; 408) sechs selbstragende Spulenelemente (300) umfasst.
16. Transformatoranordnung (100; 600) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklung (133; 409) einen Eisenkern (401), der von der Primärwicklung (132; 408) umgeben wird, mittels der Windungselemente (200) haltert und an der Ausgangsgleichrichteranordnung (604) an- geschraubt ist.
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DE (1) DE102007001233A1 (de)
WO (1) WO2008083839A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3232453A1 (de) 2016-04-14 2017-10-18 Robert Bosch Gmbh Transformatoranordnung

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101800123B (zh) * 2010-03-23 2012-07-11 深圳市鸿栢科技实业有限公司 一种电阻焊高频变压器
DE102013009588A1 (de) 2012-06-14 2013-12-19 Robert Bosch Gmbh Transformator und Verfahren zur Anbringung von Wicklungen
US11239026B2 (en) 2017-09-29 2022-02-01 Illinois Tool Works Inc. High-frequency transformers using solid wire for welding-type power supplies
SI25535A (sl) 2017-10-26 2019-04-30 Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Varilni transformator
US10483028B2 (en) * 2017-12-18 2019-11-19 Deere & Company Electrical assembly having cavities for coolant
SI25571A (sl) 2017-12-19 2019-06-28 Univerza v Mariboru Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Izvedba transformatorja
US20220084740A1 (en) * 2020-09-14 2022-03-17 Intel Corporation Embedded cooling channel in magnetics

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2551912A1 (fr) * 1983-09-13 1985-03-15 Honda Motor Co Ltd Transformateur a redresseur
JPH03283511A (ja) * 1990-03-30 1991-12-13 Honda Motor Co Ltd 溶接トランス
JPH03283508A (ja) * 1990-03-30 1991-12-13 Honda Motor Co Ltd 溶接用トランスおよびその製造方法
JPH06151211A (ja) * 1992-11-06 1994-05-31 Honda Motor Co Ltd 溶接機用トランス
US5331536A (en) * 1992-11-05 1994-07-19 Opt Industries, Inc. Low leakage high current transformer
WO1998044519A1 (de) * 1997-04-02 1998-10-08 Expert Maschinenbau Gmbh Transformator
DE10334354A1 (de) * 2002-07-25 2004-07-29 Gva Leistungselektronik Gmbh Flüssigkeitskühler für Leistungshalbleiter

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE372475C (de) * 1923-03-28 Aeg Wechselstromtransformator fuer hohe Stromstaerken mit Niedervoltspulen, deren einzelne aus duennen Blechstreifen zusammengesetzte Blechpakete unter Benutzung von Zwischenstuecken durch Schrauben zusammengehalten sind
FR1099953A (fr) * 1954-01-06 1955-09-14 Inst Francais Du Petrole Bleu de molybdène soluble dans les hydrocarbures
DE1118349B (de) * 1959-05-05 1961-11-30 Theodor Wuppermann G M B H Wassergekuehlter Scheibentransformator
US5056214A (en) * 1989-12-19 1991-10-15 Mark Iv Industries, Inc Method of making a molded transformer enclosure
DE102004017254A1 (de) 2004-04-05 2005-10-20 Bosch Rexroth Ag Transformatorgehäuse
DE102004030845A1 (de) * 2004-06-25 2006-01-12 Harms & Wende Gmbh U. Co Kg Schweißstromwandler

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2551912A1 (fr) * 1983-09-13 1985-03-15 Honda Motor Co Ltd Transformateur a redresseur
JPH03283511A (ja) * 1990-03-30 1991-12-13 Honda Motor Co Ltd 溶接トランス
JPH03283508A (ja) * 1990-03-30 1991-12-13 Honda Motor Co Ltd 溶接用トランスおよびその製造方法
US5331536A (en) * 1992-11-05 1994-07-19 Opt Industries, Inc. Low leakage high current transformer
JPH06151211A (ja) * 1992-11-06 1994-05-31 Honda Motor Co Ltd 溶接機用トランス
WO1998044519A1 (de) * 1997-04-02 1998-10-08 Expert Maschinenbau Gmbh Transformator
DE10334354A1 (de) * 2002-07-25 2004-07-29 Gva Leistungselektronik Gmbh Flüssigkeitskühler für Leistungshalbleiter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3232453A1 (de) 2016-04-14 2017-10-18 Robert Bosch Gmbh Transformatoranordnung

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