WO2023198387A1 - Transformator mit ringkern - Google Patents

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WO2023198387A1
WO2023198387A1 PCT/EP2023/056511 EP2023056511W WO2023198387A1 WO 2023198387 A1 WO2023198387 A1 WO 2023198387A1 EP 2023056511 W EP2023056511 W EP 2023056511W WO 2023198387 A1 WO2023198387 A1 WO 2023198387A1
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WO
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winding
ring
toroidal
core
ferrite
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Application number
PCT/EP2023/056511
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English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Wolf
Andreas BÖSER
Original Assignee
Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F30/00—Fixed transformers not covered by group H01F19/00
    • H01F30/06—Fixed transformers not covered by group H01F19/00 characterised by the structure
    • H01F30/16—Toroidal transformers
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    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/085—Cooling by ambient air
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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
    • H01F27/366—Electric or magnetic shields or screens made of ferromagnetic material
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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
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse

Definitions

  • the invention relates to a transformer with a toroidal core.
  • a toroidal winding with an internal winding is known from CA 3009929 A1.
  • a transformer is known from EP 2 603 920 B1.
  • a transformer with a toroidal core is known from US 2008/0 204 180 A1.
  • a transformer with a toroidal core is known from JP 4 523 389 B2.
  • a hollow toroidal magnetic power unit is known from EP 3 428 937 A1.
  • a controllable transformer is known from US 2005/0 110 605 A1.
  • a toroidal coil is known from JP 2001-167 935 A.
  • a toroidal coil is also known from JP S60-32 313 A.
  • a magnetic core is known from JP S60-32 313 A.
  • a transformer with a toroidal core is known from DE 10 2019 003 843 A1.
  • the invention is therefore based on the object of designing a transformer with a toroidal core and a system for electrically supplying a load to be compact.
  • the object is achieved in the transformer according to the features specified in claim 1.
  • the transformer has a ring winding, in particular wherein the ring axis of the ring winding is aligned coaxially to the ring axis of the toroidal core, wherein the transformer has a toroidal winding on the toroidal core, in particular wherein the toroidal winding has a primary winding and a secondary winding, in particular which are wound on the toroidal core, the toroidal winding being arranged between the toroidal core and the toroidal winding, in particular being arranged radially between the toroidal core and the toroidal winding, in particular wherein the toroidal core is made of ferrite , in particular where the radial direction is related to the ring axis.
  • the advantage here is that the toroidal core can be used efficiently. This is because the toroidal winding and the ring winding are orthogonal to one another and can therefore be operated undisturbed by each other as long as the toroidal core is not operated in saturation.
  • the toroidal winding can be used in a gyrator.
  • the ring winding can be used as an inductor of an electronic circuit that includes the gyrator.
  • the two ring windings are arranged so that they are easily accessible to a cooling air flow and efficient heat dissipation can therefore be achieved.
  • the ring core is designed as a rotating body which is produced from a U-shaped base structure, in particular wherein the axis of rotational symmetry of the rotating body is aligned coaxially with the ring axis of the ring winding, in particular wherein the U is aligned open radially outwards and/or the legs of the U are arranged radially outside the yoke of the U connecting the legs of the U, in particular wherein the ring winding is accommodated in a radially directed recess of the toroidal core and/or wherein the ring winding is accommodated in the recess created by the U, in particular wherein the ring winding is accommodated radially is arranged outside the toroidal core, in particular at least in the axial region covered by the ring winding in the axial direction, in particular wherein the ring winding is axially delimited on both sides by the legs of the U.
  • the toroidal core can be designed in two parts, so that the two toroidal core parts can be designed to be identical and/or identical to one another.
  • the ring winding is axially limited by the ring core.
  • the ring core is designed as a rotating body, which is produced from a T-shaped or E-shaped base structure, in particular wherein the rotational symmetry axis of the rotating body is aligned coaxially with the ring axis of the ring winding, with a first winding part of the ring winding by means of a leg of the T or is axially spaced from a second winding part of the ring winding by means of the middle leg of the E.
  • the ring winding is in two spaced apart ones Partial windings, in particular winding parts, can be carried out, which can be spaced apart from one another by means of the ferrite material of the toroidal core.
  • the holding parts limit the partial windings axially.
  • the toroidal core limits the partial windings themselves axially.
  • the winding wire of the ring winding extends perpendicular to the direction of extension of the closest winding wire region of the toroidal winding.
  • the main magnetic field generated by the ring winding is aligned perpendicular to the main magnetic field generated by the toroidal winding.
  • the toroidal winding has partial windings, in particular wherein the primary winding and the secondary winding each have partial windings, the partial windings being spaced apart from one another in the circumferential direction, in particular with respect to the ring axis of the toroidal core, in particular being regularly spaced apart from one another.
  • the advantage here is that voltage gaps are sufficiently large.
  • the transformer has a flux guide body which is arranged outside the spatial area wrapped by the primary winding and the secondary winding, in particular and outside the toroidal core.
  • the advantage here is that the leakage flux is bundled by means of the flux guide body and the leakage inductance is thus increased.
  • the emergence of field lines is reduced, i.e. magnetic shielding is achieved.
  • electrically conductive materials such as housing parts made of aluminum, in the area around the transformer only reduce its leakage inductance very slightly.
  • the flow guide body is designed in one piece, in particular in one piece, or in several parts, in particular in several pieces. The advantage here is that simple, cost-effective production is possible.
  • the flux guide body has a second ferrite ring, which is arranged coaxially to the toroidal core, the second ferrite ring being axially spaced from the toroidal core including the primary winding and secondary winding, in particular the axial area covered by the toroidal core including the primary winding and secondary winding is spaced from that of the axial region covered by the second ferrite core, and/or wherein the wall thickness of the second ferrite ring is smaller in the axial direction than in the radial direction, and/or wherein the radial distance region covered by the second ferrite core is encompassed by that covered by the toroidal core including the primary winding and secondary winding
  • the flux guide body has a first ferrite ring which is arranged coaxially to the toroidal core, the wall thickness of the first ferrite ring being smaller in the radial direction than in the axial direction and/or the radial spacing region covered by the first ferrite core being spaced apart from that of the toroidal core including the primary winding and secondary winding, and/or wherein the axial area covered by the first ferrite core is encompassed by or overlaps with the axial area covered by the toroidal core including the primary winding and secondary winding.
  • the advantage here is that the stray flux is concentrated even further.
  • the flux guide body has a further ferrite ring, which is arranged coaxially to the toroidal core and is arranged on the side of the toroidal core facing away from the second ferrite ring, the further ferrite ring being axially spaced from the toroidal core including the primary winding and secondary winding, in particular from the toroidal core
  • the axial area covered by the primary winding and secondary winding is spaced apart from the axial area covered by the further ferrite core, in particular
  • the wall thickness of the further ferrite ring is smaller in the axial direction than in the radial direction and/or the radial spacing region covered by the further ferrite core is encompassed by or overlaps with the radial spacing region covered by the toroidal core together with the primary winding and secondary winding.
  • the first ferrite ring is composed of a large number of ferrite plates, in particular which are each tangentially aligned.
  • the ferrite plates are arranged on flat surface areas, in particular contact surfaces, of a carrier part, in particular by means of double-sided adhesive tape.
  • the carrier part in particular the first plastic injection-molded part, has a radially projecting collar region on its axial end region facing away from the first ferrite ring, which is connected to a holding plate, in particular by means of screws.
  • the carrier part in particular the first plastic injection-molded part, surrounds the annular core together with the primary winding and secondary winding radially, in particular like a hood, with a dome section of an air-guiding part, in particular a second plastic injection-molded part, protruding into the spatial area radially surrounded by the annular core, so that a fan conveyed air flow is directed along the primary winding and secondary winding, in particular wherein the air guide part is connected to the holding plate, in particular by means of a screw.
  • the advantage here is that the toroidal core can be efficiently cooled with a cooling air flow. This cooling air flow flows around the ring winding and the toroidal winding.
  • holding parts are arranged on the end faces of the toroidal core, each of which has axially projecting support posts, the turns of the toroidal winding, in particular the primary winding and the secondary winding, being guided and/or held in recesses formed in the circumferential direction between the support posts, in particular wherein the holding parts are formed as plastic ring parts with axially projecting support posts, which are connected to the air guide parts or the support part with a fan cover.
  • the holding plate is trough-shaped and / or trough-shaped and has continuous slots on its side surfaces, in particular the bottom of the trough or trough deflects the air flow towards the side surfaces, in particular has no continuous recesses allowing the air flow to pass through.
  • a fan cover is formed on the support part or connected to the support part at the axial end region of the support part facing away from the collar region, the fan cover concentrating, in particular directing, the air flow conveyed by a fan radially inwards.
  • the advantage here is that the cooling air flow can be passed efficiently between the carrier part and the toroidal core and both windings can therefore be heat-heated.
  • a partial air flow is passed radially inside the toroidal core in order to also cool the radially innermost winding areas of the toroidal winding.
  • FIG. 1 a toroidal core transformer according to the invention with primary winding 21 and secondary winding 22 is shown exploded in an oblique view.
  • FIG. 2 in contrast to FIG. 1, both the primary winding 21 and the secondary winding 22 are hidden, so that the ring winding 20 becomes visible.
  • FIG. 1 A cross section through the toroidal core transformer is shown in FIG.
  • FIG. 1 A corresponding top view is shown in FIG.
  • a toroidal core of the toroidal core transformer according to the invention is composed of two toroidal core parts 30 and 31 and is wound with a ring winding 20, the ring axis of which is aligned coaxially with the ring axis of the toroidal core.
  • the ring core formed from the two ring core parts 30 and 31 has a radial recess in which the ring winding 20 is accommodated.
  • a holding part 8 which is preferably made of plastic, in particular as a plastic injection molded part, is placed on each of the two axial end regions of the toroidal core.
  • the respective holding part 8 has recesses spaced apart from one another in the circumferential direction, in particular evenly spaced, radially and/or axially directed, which function as a guide for a winding arrangement of the toroidal core transformer.
  • the winding arrangement includes a primary winding 21 and a secondary winding 22, the turns of which are separated from one another in the circumferential direction. In particular, the two windings 21 and 22 do not overlap.
  • the secondary winding 22 is spaced apart from the primary winding 21 in the circumferential direction and counter to the circumferential direction.
  • the primary winding 21 and the secondary winding 22 are each designed in partial windings, which are then spaced apart from one another in the circumferential direction and counter to the circumferential direction.
  • the holding part 8 there is an eyelet 32 which projects radially outwards and is used as an axial boundary or contact surface in the manufacture of the toroidal core transformer in order to set the adhesive gap between the two toroidal core parts 30 and 31 in a defined manner, so that the adhesive gap can then be filled with adhesive and after the adhesive has hardened, the axial length of the toroidal core including the attached holding parts 8 corresponds as closely as possible to a target value. In this way, the axial length of the winding arrangement can then be produced very precisely, in particular with a high level of manufacturing precision
  • the winding arrangement is radially surrounded by a first ferrite ring 24, which is preferably composed of individual ferrite plates which are placed, in particular glued, onto flat contact surfaces 5 of a carrier part 6.
  • the support part 6 is shaped like a hood and is connected at its first axial end region to a fan cover 7, in particular with a square pyramid section.
  • An electric motor-driven fan can be accommodated in the fan cover 7, so that the air flow conveyed by the fan is guided by the fan cover 7 in such a way that the air flow in the axial direction, in particular in the direction of the ring axis of the toroidal core transformer, through the carrier part 6 and through the toroidal core flows through. In this way, the heat dissipation of the toroidal core can be guaranteed.
  • an air guide part 2 is arranged on the side of the toroidal core facing away from the fan cover 7, on which a dome section 3 protrudes axially towards the fan cover 7, the dome section 3 protruding into the interior area of the toroidal core.
  • the dome section 3 is shaped as a body of revolution, the axis of rotational symmetry of which is aligned coaxially with the ring axis of the toroidal core.
  • the conveyed air flow is thus driven between the ring core and the dome section 3, so that the air flow is guided as completely as possible past the ring core and efficient heat dissipation can thereby be achieved.
  • the dome section 3 is arranged on a perforated disc-shaped base section which has axially continuous recesses 9 which are spaced apart from one another irregularly, in particular unevenly, in the circumferential direction, so that the elevations which rise in the axial direction on the holding part 8 protrude into the recesses 9 and thereby ensure positioning and fixing the holding part 8 relative to the air guiding part 2 in a form-fitting manner.
  • the air guide part 2 is accommodated in a trough-like holding plate 1, which also has axially projecting pin areas for positive positioning and/or delimitation of the air guide part 2 in the circumferential direction.
  • the maximum outer radius is not constant but depends on the circumferential angle. In this way, the pin area secures the air guiding part 2 in a form-fitting manner.
  • the ring winding 20 is therefore wound on the ring core and the winding arrangement is radially outside the ring winding 20.
  • All windings i.e. the ring winding 20 and the winding arrangement, in particular the primary winding and the secondary winding, are surrounded by the air flow that is driven by the fan, since they are arranged radially on the outside of the ring core and not on the inside in the ring core. This enables efficient heat dissipation of all windings.
  • winding wires of the winding arrangement run in the axial direction, i.e. perpendicular and/or orthogonal to the ring winding 20, the winding wire of which is in the Essentially extends in the circumferential direction.
  • the winding arrangement is a toroidal winding in contrast to the ring winding 20.
  • the field lines are essentially orthogonal to one another, particularly in the toroidal core and in the first ferrite ring 24.
  • the toroidal core is made of ferrite. As long as the ferrite material does not become saturated, the windings can be operated without interference from one another.
  • a second ferrite core 23 is provided, which is preferably axially spaced from the first ferrite core 24 and is arranged radially within the first ferrite core 24.
  • the second ferrite core 23 is shaped like a perforated disk and is preferably formed in two parts, in particular from two parts that are identical to one another.
  • the winding arrangement is therefore also loaded with ferrite material on the end face, i.e. on the end face of the winding arrangement facing away from the air guiding part 2.
  • the ring winding 20 is arranged in a radial recess of the ring core formed from the ring core parts, in particular ferrite parts, 30 and 31.
  • the ring winding 20 is preferably arranged symmetrically.
  • the two toroidal core parts (30, 31) are identical to one another.
  • the ring core i.e. the coil core of the ring winding 20
  • the ring core i.e. the coil core of the ring winding 20
  • the ring core resembles a rotating body whose generating base structure is U-shaped.
  • the ring winding 20 is delimited in the axial direction by the first ring core part 30 and against the axial direction by the second ring core part 31.
  • the leakage flux is increased by the first ferrite core 24 and the second ferrite core 23.
  • the Leakage flux is specifically amplified and a desired value can also be achieved for a stray field inductance concentrated on the secondary side.
  • the first ferrite ring 24 is designed with a greater wall thickness in the radial direction than in the axial direction.
  • the second ferrite ring 23 is designed with a wall thickness that is greater in the radial direction than in the axial direction.
  • the ring core and each of the two ferrite rings (24, 23) are coaxially aligned with one another, so in particular they have the same ring axis.
  • the composition of the first ferrite ring 24 from individual plates enables cost-effective production. It is also advantageous that the resulting mechanical stresses do not lead to the destruction of the ferrite plates when there are temperature fluctuations during operation.
  • the fan cover 7 is preferably designed as a square pyramid section.
  • the fan cover 7 is therefore designed in a funnel shape and concentrates the air flow conveyed by the fan into the fan cover 7 radially inwards, so that the air flow is directed onto the toroidal core.
  • the windings (20, 21, 22) are thus arranged on the toroidal core in the air flow and can be cooled.
  • the centrally axially rising dome section 3 of the air guiding part 2 is fixed to the holding plate 1 with a screw passing through the dome section 3 in such a way that the dome section protrudes into the spatial area surrounded by the toroidal core.
  • the air flow is thus directed more effectively along the windings (21, 22).
  • the second ferrite ring 23 is arranged, which also guides the leakage flux in sections.
  • the holding plate 1 is made of aluminum. Improved magnetic shielding is also achieved by means of the additional ferrite material, in particular by means of the first, second and third ferrite rings (22, 23, 41). Eddy currents can therefore be reduced in the vicinity of electrically conductive parts. In this way, the heating of such parts can be reduced and therefore the risk of fire.
  • the holding plate 40 is trough-shaped and has slots on its sides, in particular on the side walls of the trough, so that the air flow conveyed by the fan 50 can be directed outwards radially.
  • the radial direction and the circumferential direction are always related to the ring axis of the toroidal core 30, which characterizes the axial direction.
  • the secondary winding has a first and a second partial winding, which are spaced apart from one another in the circumferential direction relative to the toroidal core, with turns of the primary winding being arranged in the spacing area.
  • the partial windings of the secondary winding are spaced apart from one another in the circumferential direction, are electrically connected to one another in series or parallel, and the intermediate regions formed by the spacing have turns of the primary winding.
  • the additional ferrite cores bundle field lines that emerge to the outside.
  • the secondary winding is not formed from two, but from more than two partial windings, which are connected in series and/or parallel to one another.
  • the number of turns of the partial windings is preferably the same size.
  • the partial windings are arranged symmetrically with respect to the primary winding.
  • Both holding parts 8 have the eyelets 32 on their outer circumference, to which winding wires led out of the windings are attached, in particular a respective winding wire is passed through the respective eyelet 32.
  • the eyelets 32 are used to fasten spacer means, which axially space the toroidal core parts or the holding parts 48 from one another. During adhesive bonding, in particular hardening of an adhesive, the spacing is thus secured and fixed.
  • the spacer means are removed and the winding is then carried out, with the end regions of winding wires being attached to the eyelets 32.
  • the holding parts 8 also each have a circumferential channel in which winding wire is inserted for connecting partial windings in the circumferential direction.
  • another flow-conducting material is used instead of ferrite.
  • a third ferrite core is arranged on the other end face.
  • ferrite rings 24, 23
  • a third ferrite ring which is preferably structurally identical to the first ferrite ring 24, is arranged on the side of the toroidal core facing away from the first ferrite ring 24, in particular symmetrically to the plane of symmetry and/or ring plane of the toroidal core.
  • a T-shaped base structure can also be advantageously used, in which case the ring winding 20 is designed in two parts.
  • a first winding part 72 of the ring winding 20 is thus axially limited by the first holding part 8 and the second winding part 73 of the ring winding 20 is axially limited by the second holding part 8.
  • the radial recess according to Figure 4 is designed in two parts, so that each winding part (72, 73) is accommodated in the respective part of the recess.
  • the toroidal core is in the version according to the figure? composed of the two ring core parts 70 and 71, which have the respective part of the recess on the axially outer end region of the ring core instead of on its axial end region facing the other ring core part (70, 71).
  • an E-shaped base structure instead of the T-shaped base structure, an E-shaped base structure is used, in which the parts of the two-part recess are spaced from the axial end of the respective ring core part (70, 71). A partial winding (72, 73) is therefore accommodated in each of the two parts of the two-part recess, in particular and axially limited.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Transformator mit Ringkern, insbesondere mit torusförmigen Ringkern, wobei der Transformator eine Ringwicklung aufweist, insbesondere wobei die Ringachse der Ringwicklung koaxial zur Ringachse des Ringkerns ausgerichtet ist, wobei der Transformator eine toroidale Wicklung auf dem Ringkern aufweist, insbesondere wobei die toroidale Wicklung eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweist, insbesondere welche auf dem Ringkern gewickelt sind, wobei die Ringwicklung zwischen dem Ringkern und der toroidalen Wicklung angeordnet ist.

Description

Transformator mit Ringkern
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Transformator mit Ringkern.
Aus der WO 2020/001811 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Ringkerntransformator bekannt.
Aus der US4210 859 A ist eine orthogonale Wicklung bekannt.
Aus der CA 3009929 A1 ist eine toroidale Wicklung mit einer innen liegenden Wicklung bekannt.
Aus der EP 2 603 920 B1 ist ein Transformator bekannt.
Aus der US 2008 / 0 204 180 A1 ist ein Transformator mit Ringkern bekannt.
Aus der US 2002 / 0 017 976 A1 ist ein induktives Bauelement mit Ringkern bekannt.
Aus der JP 4 523 389 B2ist ein Transformator mit toroidalem Kern bekannt.
Aus der DE 10 2012 202 472 A1 ist die Ausgestaltung von Ferritschichten bekannt.
Aus der EP 1 933 339 A2 sind einen toroidalen Kern aufweisende Bauelemente bekannt.
Aus der EP 3 428 937 A1 ist eine hohle toroidale magnetische Leistungseinheit bekannt.
Aus der US 2005/ 0 110 605 A1 ist ein steuerbarer T ransformator bekannt.
Aus der JP 2001- 167 935 A ist eine Ringspule bekannt.
Aus der JP S60- 32 313 A ist ebenfalls eine Ringspule bekannt. Aus der JP S60- 32 313 A ist ein magnetischer Kern bekannt.
Aus der DE 10 2019 003 843 A1 ist ein Transformator mit Ringkern bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Transformator mit Ringkern und ein System zur elektrischen Versorgung einer Last kompakt auszubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Transformator nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Transformator, insbesondere mit torusförmigen Ringkern, sind, dass der Transformator eine Ringwicklung aufweist, insbesondere wobei die Ringachse der Ringwicklung koaxial zur Ringachse des Ringkerns ausgerichtet ist, wobei der Transformator eine toroidale Wicklung auf dem Ringkern aufweist, insbesondere wobei die toroidale Wicklung eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweist, insbesondere welche auf dem Ringkern gewickelt sind, wobei die Ringwicklung zwischen dem Ringkern und der toroidalen Wicklung angeordnet ist, insbesondere radial zwischen dem Ringkern und der toroidalen Wicklung angeordnet ist, insbesondere wobei der Ringkern aus Ferrit ausgeführt ist, insbesondere wobei die radiale Richtung auf die Ringachse bezogen ist.
Von Vorteil ist dabei, dass eine effiziente Ausnutzung des Ringkerns ausführbar ist. Denn die toroidale Wicklung und die Ringwicklung sind zueinander orthogonal und daher voneinander ungestört betreibbar, solange der Ringkern nicht in Sättigung betrieben wird.
Die toroidale Wicklung ist in einem Gyrator einsetzbar. Die Ringwicklung ist als Induktivität einer elektronischen Schaltung verwendbar, welche den Gyrator umfasst. Die beiden Ringwicklungen sind von einem Kühlluftstrom leicht erreichbar angeordnet und somit ist eine effiziente Entwärmung erreichbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Ringkern als Rotationskörper ausgeführt, der aus einem U-förmigen Grundgebilde erzeugt ist, insbesondere wobei die Rotationssymmetrieachse des Rotationskörpers koaxial zur Ringachse der Ringwicklung ausgerichtet ist, insbesondere wobei das U nach radial außen geöffnet ausgerichtet ist und/oder die Schenkel des U radial außerhalb des die Schenkel des U verbindenden Jochs des U angeordnet sind, insbesondere wobei die Ringwicklung in einer radial gerichteten Vertiefung des Ringkerns aufgenommen ist und/oder wobei die Ringwicklung in der durch das U erzeugten Vertiefung aufgenommen ist, insbesondere wobei die Ringwicklung radial außerhalb des Ringkerns angeordnet ist insbesondere zumindest in dem von der Ringwicklung in axialer Richtung überdeckten axialen Bereich, insbesondere wobei die Ringwicklung durch die Schenkel des U axial beidseitig begrenzt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung erreichbar ist. Außerdem ist der Ringkern zweigeteilt ausführbar, so dass die beiden Ringkernteile zueinander baugleich und/oder identisch ausführbar sind. Die Ringwicklung ist axial vom Ringkern begrenzt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Ringkern als Rotationskörper ausgeführt, der aus einem T-förmigen oder E-förmigen Grundgebilde erzeugt ist, insbesondere wobei die Rotationssymmetrieachse des Rotationskörpers koaxial zur Ringachse der Ringwicklung ausgerichtet ist, wobei ein erster Wicklungsteil der Ringwicklung mittels eines Schenkels des T oder mittels des mittleren Schenkels des E axial beabstandet ist von einem zweiten Wicklungsteil der Ringwicklung. Von Vorteil ist dabei, dass die Ringwicklung in zwei voneinander beabstandeten Teilwicklungen, insbesondere Wicklungsteilen, ausführbar ist, die mittels des Ferritmaterials des Ringkerns voneinander beabstandbar sind. Bei der T-förmigen Ausführung begrenzen die Halteteile die Teilwicklungen axial. Bei der E-förmigen Ausführung begrenzt der Ringkern die Teilwicklungen selbst axial.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich der Wicklungsdraht der Ringwicklung senkrecht zur Erstreckungsrichtung des jeweils nächstkommenden Wicklungsdrahtbereichs der toroidalen Wicklung. Von Vorteil ist dabei, dass eine effiziente Ausnutzung des Ringkerns erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das von der Ringwicklung erzeugte magnetische Hauptfeld senkrecht zu dem von der toroidalen Wicklung erzeugten magnetischen Hauptfeld ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass eine effiziente Ausnutzung des Ringkerns erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die toroidale Wicklung Teilwicklungen auf, insbesondere wobei die Primärwicklung und die Sekundärwicklung jeweils Teilwicklungen aufweisen, wobei die Teilwicklungen in Umfangsrichtung, insbesondere bezogen auf die Ringachse des Ringkerns, voneinander beabstandet sind, insbesondere voneinander regelmäßig beabstandet sind. Von Vorteil ist dabei, dass Spannungsabstände genügend groß sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Transformator einen Flussleitkörper auf, welcher außerhalb des von der Primärwicklung und von der Sekundärwicklung umwickelten Raumbereichs angeordnet ist, insbesondere und außerhalb des Ringkerns. Von Vorteil ist dabei, dass mittels des Flussleitkörpers der Streufluss gebündelt wird und somit die Streuinduktivität vergrößert wird. Außerdem wird somit ein Austreten von Feldlinien vermindert, also eine magnetische Abschirmung erreicht. Dies wiederum bewirkt, dass elektrisch leitfähige Materialien, wie beispielsweise Gehäuseteile aus Aluminium, in der Umgebung des Transformators dessen Streuinduktivität nur sehr wenig verringern. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Flussleitkörper einteilig, insbesondere einstückig, oder mehrteilig, insbesondere mehrstückig, ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Herstellung ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Flussleitkörper einen zweiten Ferritring auf, welcher koaxial zum Ringkern angeordnet ist, wobei der zweite Ferritring axial beabstandet ist vom Ringkern samt Primärwicklung und Sekundärwicklung, insbesondere also der vom Ringkern samt Primärwicklung und Sekundärwicklung überdeckte axiale Bereich beabstandet ist von dem vom zweiten Ferritkern überdeckten axialen Bereich, und/oder wobei die Wandstärke des zweiten Ferritrings in axialer Richtung kleiner ist als in radialer Richtung, und/oder wobei der vom zweiten Ferritkern überdeckte Radialabstandsbereich umfasst ist von dem vom Ringkern samt Primärwicklung und Sekundärwicklung überdeckten
Radialabstandsbereich oder mit ihm überlappt. Von Vorteil ist dabei, dass der Streufluss noch weiter gebündelt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Flussleitkörper einen ersten Ferritring auf, welcher koaxial zum Ringkern angeordnet ist, wobei die Wandstärke des ersten Ferritrings in radialer Richtung kleiner ist als in axialer Richtung und/oder wobei der vom ersten Ferritkern überdeckte Radialabstandsbereich beabstandet ist von dem vom Ringkern samt Primärwicklung und Sekundärwicklung überdeckten Radialabstandsbereich, und/oder wobei der vom ersten Ferritkern überdeckte axiale Bereich umfasst ist von dem vom Ringkern samt Primärwicklung und Sekundärwicklung überdeckten axialen Bereich oder mit ihm überlappt. Von Vorteil ist dabei, dass der Streufluss noch weiter gebündelt wird. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Flussleitkörper einen weiteren Ferritring auf, welcher koaxial zum Ringkern angeordnet ist und auf der vom zweiten Ferritring abgewandten Seite des Ringkerns angeordnet ist, wobei der weitere Ferritring axial beabstandet ist vom Ringkern samt Primärwicklung und Sekundärwicklung, insbesondere also der vom Ringkern samt Primärwicklung und Sekundärwicklung überdeckte axiale Bereich beabstandet ist von dem vom weiteren Ferritkern überdeckten axialen Bereich, insbesondere
- wobei die Wandstärke des weiteren Ferritrings in axialer Richtung kleiner ist als in radialer Richtung und/oder wobei der vom weiteren Ferritkern überdeckte Radialabstandsbereich umfasst ist von dem vom Ringkern samt Primärwicklung und Sekundärwicklung überdeckten Radialabstandsbereich oder mit ihm überlappt.
Von Vorteil ist dabei, dass der Streufluss noch weiter gebündelt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erste Ferritring aus einer Vielzahl von Ferritplatten zusammengesetzt ist, insbesondere welche jeweils tangential ausgerichtet sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ferritplatten insbesondere mittels beidseitig klebendem Klebeband an jeweils ebenen Oberflächenbereichen, insbesondere Kontaktflächen, eines Trägerteils angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Trägerteil, insbesondere das erste Kunststoffspritzgussteil, an seinem vom ersten Ferritring abgewandten axialen Endbereich einen radial hervorragenden Kragenbereich aufweist, welcher mit einem Halteblech verbunden ist, insbesondere mittels Schrauben. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt das Trägerteil, insbesondere das erste Kunststoffspritzgussteil, den Ringkern samt Primärwicklung und Sekundärwicklung radial, insbesondere haubenartig, wobei ein Domabschnitt eines Luftleitteils, insbesondere eines zweiten Kunststoffspritzgussteils, in den vom Ringkern radial umgebenen Raumbereich hineinragt, so dass ein von einem Lüfter geförderter Luftstrom an der Primärwicklung und Sekundärwicklung entlang geleitet wird, insbesondere wobei das Luftleitteil mit dem Halteblech verbunden ist, insbesondere mittels einer Schraube. Von Vorteil ist dabei, dass der Ringkern effizient mit einem Kühlluftstrom entwärmbar ist. Dieser Kühlluftstrom umströmt die Ringwicklung und die toroidale Wicklung.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind an den Stirnseiten des Ringkerns Halteteile angeordnet, welche jeweils axial hervorragende Abstützpfosten aufweisen, wobei die Windungen der toroidalen Wicklung, insbesondere der Primärwicklung und der Sekundärwicklung, in in Umfangsrichtung zwischen den Abstützpfosten ausgebildeten Vertiefungen geführt und/oder gehalten sind, insbesondere wobei die Halteteile als Kunststoffringteile mit daran axial hervorragenden Abstützpfosten ausgeformt sind, welche mit den Luftleitteilen oder dem Trägerteil mit Lüfterhaube verbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dass die toroidale Wicklung geführt aufgewickelt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Halteblech wannenförmig und/oder trogförmig ausgeformt und weist an seinen Seitenflächen durchgehende Schlitze auf, insbesondere wobei der Boden der Wanne oder des Trogs den Luftstrom zu den Seitenflächen hin umlenkt, insbesondere keine durchgehenden, den Luftstrom durchlassenden Ausnehmungen aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass eine stabile Aufnahme und Befestigung erreichbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an dem vom Kragenbereich abgewandten axialen Endbereich des Trägerteils eine Lüfterhaube am Trägerteil ausgeformt oder mit dem Trägerteil verbunden, wobei die Lüfterhaube den von einem Lüfter geförderten Luftstrom nach radial innen konzentriert, insbesondere lenkt. Von Vorteil ist dabei, dass der Kühlluftstrom effizient zwischen dem Trägerteil und dem Ringkern durchleitbar ist und somit beide Wicklungen entwärmbar sind. Zusätzlich wird ein Teilluftstrom radial innerhalb des Ringkerns durchgeleitet, um auch die radial innersten Wicklungsbereiche der toroidalen Wicklung zu kühlen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Ringkerntransformator mit Primärwicklung 21 und Sekundärwicklung 22 in Schrägansicht explodiert dargestellt.
In der Figur 2 ist im Unterschied zur Figur 1 sowohl die Primärwicklung 21 als auch die Sekundärwicklung 22 ausgeblendet, so dass die Ringwicklung 20 sichtbar wird.
In der Figur 3 sind die Wicklungen (20, 21 , 22) der Ringkernwicklung explodiert dargestellt.
In der Figur 4 ist ein Querschnitt durch den Ringkerntransformator dargestellt.
In der Figur 5 ist eine zugehörige Draufsicht dargestellt.
In der Figur 6 ist ein weiterer Querschnitt dargestellt.
Wie in den Figuren dargestellt, ist ein Ringkern des erfindungsgemäßen Ringkerntransformators aus zwei Ringkernteilen 30 und 31 zusammengesetzt und mit einer Ringwicklung 20 bewickelt, deren Ringachse koaxial zur Ringachse des Ringkerns ausgerichtet ist.
Der aus den beiden Ringkernteilen 30 und 31 gebildete Ringkern weist eine radiale Vertiefung auf, in welcher die Ringwicklung 20 aufgenommen ist.
Auf die beiden axialen Endbereiche des Ringkerns ist jeweils ein Halteteil 8 aufgesteckt, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil.
Das jeweilige Halteteil 8 weist in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, insbesondere gleichmäßig beabstandete, radial und/oder axial gerichtete Vertiefungen auf, die als Führung für eine Wicklungsanordnung des Ringkerntransformators fungieren. Die Wicklungsanordnung umfasst eine Primärwicklung 21 und eine Sekundärwicklung 22, deren Windungen in Umfangsrichtung voneinander separiert sind. Insbesondere überlappen sich die beiden Wicklungen 21 und 22 nicht.
Vorzugsweise ist als die Sekundärwicklung 22 in Umfangsrichtung und entgegen der Umfangsrichtung jeweils von der Primärwicklung 21 beabstandet.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind die Primärwicklung 21 und die Sekundärwicklung 22 jeweils in Teilwicklungen ausgeführt, die aber dann in Umfangsrichtung und entgegen der Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
An dem Halteteil 8 ist eine nach radial außen hervorragende Öse 32 ausgeführt, die als axiale Begrenzung oder Anlagefläche bei der Herstellung des Ringkerntransformators verwendet wird, um den Klebespalt zwischen den beiden Ringkernteilen 30 und 31 definiert einzustellen, so dass der Klebespalt dann mit Klebstoff befüllbar ist und nach Aushärten des Klebstoffs die axiale Länge des Ringkerns samt der aufgesteckten Halteteile 8 möglichst genau mit einem Sollwert übereinstimmt. Auf diese Weise ist dann die axiale Länge der Wicklungsanordnung sehr genau herstellbar, insbesondere also mit einer hohen Fertigungsgenauigkeit
Die Wicklungsanordnung ist radial umgeben von einem ersten Ferritring 24, der vorzugsweise aus einzelnen Ferritplatten zusammengesetzt ist, die auf ebene Kontaktflächen 5 eines Trägerteils 6 aufgelegt, insbesondere aufgeklebt, sind.
Das Trägerteil 6 ist haubenartig geformt und ist an seinem ersten axialen Endbereich mit einer Lüfterhaube 7, insbesondere mit quadratischem Pyramidenabschnitt, verbunden. In der Lüfterhaube 7 ist ein elektromotorisch angetriebener Lüfter aufnehmbar, so dass der vom Lüfter geförderte Luftstrom derart von der Lüfterhaube 7 geführt wird, dass der Luftstrom in axialer Richtung, insbesondere also in Richtung der Ringachse des Ringkerntransformators, durch das Trägerteil 6 und durch den Ringkern hindurchströmt. Auf diese Weise ist die Entwärmung des Ringkerns gewährleistbar. Außerdem ist auf der von der Lüfterhaube 7 abgewandten Seite des Ringkerns ein Luftleitteil 2 angeordnet, an welchem ein Domabschnitt 3 axial zur Lüfterhaube 7 hin hervorragt, wobei der Domabschnitt 3 in den Innenraumbereich des Ringkerns hineinragt.
Der Domabschnitt 3 ist als Rotationskörper ausgeformt, dessen Rotationssymmetrieachse koaxial zur Ringachse des Ringkerns ausgerichtet ist.
Somit wird der geförderte Luftstrom zwischen dem Ringkern und dem Domabschnitt 3 hindurchgetrieben, so dass der Luftstrom möglichst vollständig am Ringkern vorbeigeführt wird und dadurch eine effiziente Entwärmung erreichbar ist.
Der Domabschnitt 3 ist an einem lochscheibenförmigen Grundabschnitt angeordnet, der axial durchgehende Ausnehmungen 9 aufweist, die in Umfangsrichtung voneinander unregelmäßig, insbesondere ungleichmäßig, beabstandet sind, so dass die am Halteteil 8 sich in axialer Richtung erhebenden Erhebungen in die Ausnehmungen 9 hineinragen und dadurch die Positionierung und Fixierung des Halteteils 8 relativ zum Luftleitteil 2 formschlüssig ausführen.
Das Luftleitteil 2 ist in einem wannenartigen Halteblech 1 aufgenommen, das ebenfalls axial hervorragende Stiftbereiche aufweist zur formschlüssigen Positionierung und/oder Begrenzung des Luftleitteils 2 in Umfangsrichtung. Hierzu ist der maximale Außenradius nicht konstant sondern vom Umfangswinkel abhängig. Auf diese Weise sichert der Stiftbereich das Luftleitteil 2 formschlüssig.
Auf dem Ringkern ist somit die Ringwicklung 20 aufgewickelt und radial außerhalb der Ringwicklung 20 die Wicklungsanordnung.
Alle Wicklungen, also die Ringwicklung 20 und die Wicklungsanordnung, insbesondere die Primärwicklung und die Sekundärwicklung, sind vom Luftstrom, der durch den Lüfter angetrieben wird umströmt, da sie radial außen am Ringkern und nicht innen im Ringkern angeordnet sind. Somit ist eine effiziente Entwärmung aller Wicklungen ermöglicht.
Jedoch verlaufen die Wicklungsdrähte der Wicklungsanordnung in axialer Richtung, also senkrecht und/oder orthogonal zur Ringwicklung 20, deren Wicklungsdraht sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckt. Die Wicklungsanordnung ist eine toroidale Wicklung im Gegensatz zu der Ringwicklung 20.
Ebenso sind die Feldlinien im Wesentlichen orthogonal zueinander, insbesondere im Ringkern und im ersten Ferritring 24. Der Ringkern ist aus Ferrit gefertigt. Solange also das Ferritmaterial nicht in Sättigung geht, ist ein voneinander ungestörtes Betreiben der Wicklungen ermöglicht.
Zusätzlich ist ein zweiter Ferritkern 23 vorgesehen, der vorzugsweise axial beabstandet ist vom ersten Ferritkern 24 und radial innerhalb des ersten Ferritkerns 24 angeordnet ist.
Der zweite Ferritkern 23 ist lochscheibenartig ausgeformt und vorzugsweise zweiteilig ausgebildet, insbesondere aus zwei zueinander identischen Teilen.
Somit ist die Wicklungsanordnung auch stirnseitig, also auf der vom Luftleitteil 2 abgewandten Stirnseite der Wicklungsanordnung mit Ferritmaterial beaufschlagt.
Wie in Figur 4 gezeigt, ist die Ringwicklung 20 in einer radialen Vertiefung des aus den Ringkernteilen, insbesondere Ferritteilen, 30 und 31 gebildeten Ringkerns angeordnet. Vorzugsweise ist die Ringwicklung 20 dabei symmetrisch angeordnet.
Die beiden Ringkernteile (30, 31) sind zueinander identisch ausgeführt.
Daher gleicht der Ringkern, also Spulenkern der Ringwicklung 20, einem Rotationskörper dessen erzeugendes Grundgebilde U-förmig ausgeführt ist.
Die Ringwicklung 20 ist in axialer Richtung vom ersten Ringkernteil 30 und entgegen der axialen Richtung vom zweiten Ringkernteil 31 begrenzt.
Insbesondere wird durch den ersten Ferritkern 24 und den zweiten Ferritkern 23 der Streufluss verstärkt.
Somit ist also durch das Anordnen von zusätzlichem Ferritmaterial außerhalb der Wicklungen, insbesondere also außerhalb des von den Wicklungen umwickelten Raumbereichs, der Streufluss gezielt verstärkt und somit auch für eine sekundärseitig konzentrierte Streufeldinduktivität ein gewünschter Wert erreichbar.
Dabei ist der erste Ferritring 24 mit einer größeren Wandstärke in radialer Richtung als in axialer Richtung ausgeführt.
Hingegen ist der zweite Ferritring 23 mit einer mit einer größeren Wandstärke in radialer Richtung als in axialer Richtung ausgeführt.
Der Ringkern und jeder der beiden Ferritringe (24, 23) sind zueinander koaxial ausgerichtet, insbesondere weisen sie also dieselbe Ringachse auf. Die Zusammensetzung des ersten Ferritrings 24 aus Einzelplatten ermöglicht eine kostengünstige Herstellung. Außerdem ist hierbei vorteilhaft, dass bei Temperaturhüben während des Betriebs die somit auftretenden mechanischen Spannungen nicht zur Zerstörung der Ferritplatten führen.
Die Lüfterhaube 7 ist vorzugsweise als quadratischer Pyramidenabschnitt geformt ausgeführt.
Die Lüfterhaube 7 ist also trichterförmig ausgeführt und konzentriert den vom Lüfter in die Lüfterhaube 7 hineingeförderten Luftstrom nach radial innen, so dass der Luftstrom auf den Ringkern gelenkt wird.
Somit sind die Wicklungen (20, 21 , 22) auf dem Ringkern im Luftstrom angeordnet und entwärmbar.
Der mittig sich axial erhebende Domabschnitt 3 des Luftleitteils 2 ist derart am Halteblech 1 mit einer durch den Domabschnitt 3 durchgehenden Schraube festgelegt, dass der Domabschnitt in den vom Ringkern umgebenen Raumbereich hineinragt. Somit wird der Luftstrom effektiver an den Wicklungen (21 , 22) entlang gelenkt. Auf der vom Ringkern abgewandten Seite des Luftleitteils 2 ist der zweite Ferritring 23 angeordnet, welcher ebenfalls den Streufluss abschnittsweise leitet.
Das Halteblech 1 ist aus Aluminium ausgeführt. Mittels des zusätzlichen Ferritmaterials, insbesondere also mittels des ersten, zweiten und dritten Ferritrings (22, 23, 41) ist auch eine verbesserte magnetische Abschirmung erreicht. Daher sind Wirbelströme in der Nähe angeordneter elektrisch leitfähiger Teile verringerbar. Auf diese Weise ist somit die Erwärmung solcher Teile verringerbar und daher auch die Brandgefahr.
Das Halteblech 40 ist trogförmig ausgeführt und weist an seinen Seiten, insbesondere also Seitenwänden des Trogs, Schlitze auf, so dass der vom Lüfter 50 geförderte Luftstrom nach radial außen herausleitbar ist.
Die radiale Richtung, die Umfangsrichtung werden hier stets auf die Ringachse des Ringkerns 30 bezogen, welche die axiale Richtung kennzeichnet.
Wie in Figur 6 dargestellt ist, weist die Sekundärwicklung eine erste und eine zweite Teilwicklung auf, welche in auf den Ringkern bezogen Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, wobei im Beabstandungsbereich Windungen der Primärwicklung angeordnet sind.
Wichtig ist also, dass die Teilwicklungen der Sekundärwicklung in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, elektrisch miteinander in Reihe oder parallel verschaltet sind und die durch die Beabstandung gebildeten Zwischenbereiche Windungen der Primärwicklung aufweisen. Die zusätzlichen Ferritkerne bündeln nach außen austretende Feldlinien.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist die Sekundärwicklung nicht aus zwei, sondern aus mehr als zwei Teilwicklungen gebildet, die in Reihe und/oder parallel zueinander verschaltet sind.
Die Anzahl der Windungen der Teilwicklungen ist dabei vorzugsweise gleich groß. Die Teilwicklungen sind bezüglich der Primärwicklung symmetrisch angeordnet.
Beide Halteteile 8 weisen an ihrem Außenumfang die Ösen 32 auf, an welchen aus den Wicklungen herausgeführte Wicklungsdrähte befestigt sind, insbesondere ein jeweiliger Wicklungsdraht durch die jeweilige Öse 32 durchgeführt ist. Bei der Herstellung des Ringkerns werden vor Bewickelung des Ringkerns 30 und vor Klebeverbindung der Ringkernteile und/oder Halteteile 8 die Ösen 32 zur Befestigung von Distanzmitteln genutzt, welche die Ringkernteile beziehungsweise die Halteteile 48 voneinander axial beabstanden. Während des Klebeverbindens, insbesondere Aushärten eines Klebstoffs wird somit die Beabstandung gesichert und fixiert.
Nach Herstellen der Klebeverbindung werden die Distanzmittel entfernt und danach die Bewicklung ausgeführt, wobei die Endbereiche von Wicklungsdrähten an den Ösen 32 befestigt werden.
Die Halteteile 8 weisen auch jeweils einen in Umfangsrichtung umlaufender Kanal auf, in welchem Wicklungsdraht zur Verbindung von Teilwicklungen in Umfangsrichtung eingelegt ist. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt Ferrit ein anderes flussleitendes Material verwendet.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird ein dritter Ferritkern an der anderen Stirnfläche angeordnet. Es sind aber auch andere Positionierungen der Ferritringe (24, 23) ermöglicht.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird ein dritter Ferritring, der vorzugsweise baugleich zum ersten Ferritring 24 ist, an der vom ersten Ferritring 24 abgewandten Seite des Ringkerns angeordnet, insbesondere symmetrisch zur Symmetrieebene und/oder Ringebene des Ringkerns.
Wie in Figur 7 gezeigt, ist alternativ aber auch ein T-förmiges Grundgebilde vorteilhaft verwendbar, wobei dann die Ringwicklung 20 zweigeteilt ausgeführt ist. Ein erster Wicklungsteil 72 der Ringwicklung 20 ist somit durch das erste Halteteil 8 axial begrenzt und der zweite Wicklungsteil 73 der Ringwicklung 20 ist durch das zweite Halteteil 8 axial begrenzt.
Die radiale Vertiefung nach Figur 4 ist bei dieser alternativen Ausführung zweigeteilt ausgeführt, so dass jeder Wicklungsteil (72, 73) im jeweiligen Teil der Vertiefung aufgenommen ist. Der Ringkern ist bei der Ausführung nach Figur ? aus aus den beiden Ringkernteilen 70 und 71 zusammengesetzt, welche den jeweiligen Teil der Vertiefung jeweils am axial äußeren Endbereich des Ringkerns aufweisen anstatt an ihrem dem jeweils anderen Ringkernteil (70, 71) zugewandten axialen Endbereich.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt dem T-förmigen Grundgebilde ein E-förmiges Grundgebilde verwendet, bei welchem die Teile der zweigeteilten Vertiefung vom axialen Ende des jeweiligen Ringkernteils (70, 71) beabstandet. Somit sind in den beiden Teilen der zweigeteilten Vertiefung jeweils eine Teilwicklung (72, 73) aufgenommen, insbesondere und axial begrenzt.
Bezugszeichenliste
1 Halteblech
2 Luftleitteil
3 Domabschnitt
4 Kragenbereich
5 ebene Kontaktflächen
6 Trägerteil
7 Lüfterhaube, insbesondere quadratischer Pyramidenabschnitt
8 Halteteil
9 Ausnehmungen
20 Ringwicklung
21 Primärwicklung
22 Sekundärwicklung
23 zweiter Ferritring
24 erster Ferritring
30 erstes Ringkernteil
31 zweites Ringkernteil
32 Öse, insbesondere zum Positionieren
70 erstes Ringkernteil
71 zweites Ringkernteil
72 erster Wicklungsteil der Ringwicklung
73 zweiter Wicklungsteil der Ringwicklung

Claims

Patentansprüche:
1. Transformator mit Ringkern, insbesondere mit torusförmigen Ringkern, wobei der Transformator eine Ringwicklung aufweist, insbesondere wobei die Ringachse der Ringwicklung koaxial zur Ringachse des Ringkerns ausgerichtet ist, wobei der Transformator eine toroidale Wicklung auf dem Ringkern aufweist, insbesondere wobei die toroidale Wicklung eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweist, insbesondere welche auf dem Ringkern gewickelt sind, wobei die Ringwicklung zwischen dem Ringkern und der toroidalen Wicklung angeordnet ist, insbesondere radial zwischen dem Ringkern und der toroidalen Wicklung angeordnet ist, insbesondere wobei der Ringkern aus Ferrit ausgeführt ist, insbesondere wobei die radiale Richtung auf die Ringachse bezogen ist.
2. Transformator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkern als Rotationskörper ausgeführt ist, der aus einem U-förmigen Grundgebilde erzeugt ist, insbesondere wobei die Rotationssymmetrieachse des Rotationskörpers koaxial zur Ringachse der Ringwicklung ausgerichtet ist, insbesondere wobei das U nach radial außen geöffnet ausgerichtet ist und/oder die Schenkel des U radial außerhalb des die Schenkel des U verbindenden Jochs des U angeordnet sind, insbesondere wobei die Ringwicklung in einer radial gerichteten Vertiefung des Ringkerns aufgenommen ist und/oder wobei die Ringwicklung in der durch das U erzeugten Vertiefung aufgenommen ist, insbesondere wobei die Ringwicklung radial außerhalb des Ringkerns angeordnet ist insbesondere zumindest in dem von der Ringwicklung in axialer Richtung überdeckten axialen Bereich, insbesondere wobei die Ringwicklung durch die Schenkel des U axial beidseitig begrenzt ist.
3. Transformator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkern als Rotationskörper ausgeführt ist, der aus einem T-förmigen oder E-förmigen Grundgebilde erzeugt ist, insbesondere wobei die Rotationssymmetrieachse des Rotationskörpers koaxial zur Ringachse der Ringwicklung ausgerichtet ist, wobei ein erster Wicklungsteil der Ringwicklung mittels eines Schenkels des T oder mittels des mittleren Schenkels des E axial beabstandet ist von einem zweiten Wicklungsteil der Ringwicklung.
4. Transformator nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsdraht der Ringwicklung erstreckt sich senkrecht zur Erstreckungsrichtung des jeweils nächstkommenden Wicklungsdrahtbereichs der toroidalen Wicklung, und/oder dass das von der Ringwicklung erzeugte magnetische Hauptfeld senkrecht zu dem von der toroidalen Wicklung erzeugten magnetischen Hauptfeld ausgerichtet ist.
5. Transformator nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die toroidale Wicklung Teilwicklungen aufweist, insbesondere wobei die Primärwicklung und die Sekundärwicklung jeweils Teilwicklungen aufweisen, wobei die Teilwicklungen in Umfangsrichtung, insbesondere bezogen auf die Ringachse des Ringkerns, voneinander beabstandet sind, insbesondere voneinander regelmäßig beabstandet sind.
6. Transformator nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator einen Flussleitkörper aufweist, welcher außerhalb des von der toroidalen Wicklung, insbesondere von der Primärwicklung (21) und von der Sekundärwicklung (22), umwickelten Raumbereichs angeordnet ist, insbesondere und außerhalb des Ringkerns.
7. Transformator nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flussleitkörper einteilig, insbesondere einstückig, oder mehrteilig, insbesondere mehrstückig, ausgeführt ist.
8. Transformator nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flussleitkörper einen zweiten Ferritring (23) aufweist, welcher koaxial zum Ringkern angeordnet ist, wobei der zweite Ferritring (23) axial beabstandet ist vom Ringkern samt toroidaler Wicklung, insbesondere Primärwicklung (21) und Sekundärwicklung (22), insbesondere also der vom Ringkern samt Primärwicklung (21) und Sekundärwicklung (22), überdeckte axiale Bereich beabstandet ist von dem vom zweiten Ferritkern überdeckten axialen Bereich, und/oder wobei die Wandstärke des zweiten Ferritrings (23) in axialer Richtung kleiner ist als in radialer Richtung, und/oder wobei der vom zweiten Ferritkern überdeckte Radialabstandsbereich umfasst ist von dem vom Ringkern samt toroidaler Wicklung, insbesondere Primärwicklung (21) und Sekundärwicklung (21), überdeckten Radialabstandsbereich oder mit ihm überlappt.
9. Transformator nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flussleitkörper einen ersten Ferritring (24) aufweist, welcher koaxial zum Ringkern angeordnet ist, wobei die Wandstärke des ersten Ferritrings (24) in radialer Richtung kleiner ist als in axialer Richtung und/oder wobei der vom ersten Ferritkern überdeckte Radialabstandsbereich beabstandet ist von dem vom Ringkern samt toroidaler Wicklung, insbesondere Primärwicklung (21) und Sekundärwicklung (21), überdeckten Radialabstandsbereich, und/oder wobei der vom ersten Ferritkern (24) überdeckte axiale Bereich umfasst ist von dem vom Ringkern samt toroidaler Wicklung, insbesondere Primärwicklung (21) und Sekundärwicklung (22), überdeckten axialen Bereich oder mit ihm überlappt.
10. Transformator nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flussleitkörper einen weiteren Ferritring aufweist, welcher koaxial zum Ringkern angeordnet ist und auf der vom zweiten Ferritring (23) abgewandten Seite des Ringkerns angeordnet ist, wobei der weitere Ferritring axial beabstandet ist vom Ringkern samt toroidaler Wicklung, insbesondere Primärwicklung (21) und Sekundärwicklung (22), insbesondere also der vom Ringkern samt Primärwicklung (21) und Sekundärwicklung (22), überdeckte axiale Bereich beabstandet ist von dem vom weiteren Ferritkern überdeckten axialen Bereich, insbesondere
- wobei die Wandstärke des weiteren Ferritrings in axialer Richtung kleiner ist als in radialer Richtung und/oder wobei der vom weiteren Ferritkern überdeckte Radialabstandsbereich umfasst ist von dem vom Ringkern samt toroidaler Wicklung, insbesondere Primärwicklung (21) und Sekundärwicklung (22), überdeckten Radialabstandsbereich oder mit ihm überlappt.
11. Transformator nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ferritring (24) aus einer Vielzahl von Ferritplatten zusammengesetzt ist, insbesondere welche jeweils tangential ausgerichtet sind, und/oder dass die Ferritplatten insbesondere mittels beidseitig klebendem Klebeband an jeweils ebenen Oberflächenbereichen, insbesondere Kontaktflächen, eines Trägerteils (6) angeordnet sind.
12. Transformator nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (6), insbesondere das erste Kunststoffspritzgussteil, an seinem vom ersten Ferritring (24) abgewandten axialen Endbereich einen radial hervorragenden Kragenbereich (4) aufweist, welcher mit einem Halteblech verbunden ist, insbesondere mittels Schrauben.
13. Transformator nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (6), insbesondere das erste Kunststoffspritzgussteil, den Ringkern samt toroidaler Wicklung, insbesondere Primärwicklung (21) und Sekundärwicklung (22), radial umgibt, insbesondere haubenartig, wobei ein Domabschnitt (3) eines Luftleitteils, insbesondere eines zweiten Kunststoffspritzgussteils, in den vom Ringkern radial umgebenen Raumbereich hineinragt, so dass ein von einem Lüfter geförderter Luftstrom an der toroidalen Wicklung, insbesondere Primärwicklung (21) und Sekundärwicklung (22), entlang geleitet wird, insbesondere wobei das Luftleitteil (2) mit dem Halteblech verbunden ist, insbesondere mittels einer Schraube.
14. Transformator nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Stirnseiten des Ringkerns Halteteile (8) angeordnet sind, welche jeweils axial hervorragende Abstützpfosten aufweisen, wobei die Windungen der toroidalen Wicklung, insbesondere der Primärwicklung (21) und der Sekundärwicklung (22), in in Umfangsrichtung zwischen den Abstützpfosten ausgebildeten Vertiefungen geführt und/oder gehalten sind, insbesondere wobei die Halteteile als Kunststoffringteile mit daran axial hervorragenden Abstützpfosten ausgeformt sind, welche mit den Luftleitteilen oder dem Trägerteil (6) mit Lüfterhaube (7) verbunden sind.
15. Transformator nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteblech wannenförmig und/oder trogförmig ausgeformt ist und an seinen Seitenflächen durchgehende Schlitze aufweist, insbesondere wobei der Boden der Wanne oder des Trogs den Luftstrom zu den Seitenflächen hin umlenkt, insbesondere keine durchgehenden, den Luftstrom durchlassenden Ausnehmungen aufweist.
16. Transformator nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem vom Kragenbereich (4) abgewandten axialen Endbereich des Trägerteils (6) eine Lüfterhaube (7) am Trägerteil (6) ausgeformt oder mit dem Trägerteil (6) verbunden ist, wobei die Lüfterhaube (7) den von einem Lüfter geförderten Luftstrom nach radial innen konzentriert, insbesondere lenkt.
PCT/EP2023/056511 2022-04-11 2023-03-14 Transformator mit ringkern WO2023198387A1 (de)

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