DE10128279A1 - Transformatorvorrichtung, Hochspannungsgenerator mit der Transformatorvorrichtung und Beleuchtungssystem mit der Tranformatvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Transformatorvorrichtung enthält ein Gehäuse 11, das aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, einen Kern 20, der innerhalb des Gehäuses 11 aufgenommen ist, eine Sekundärspule 21, die um eine äußere Umfangsoberfläche des Kerns 20 herum gewickelt ist, einen Hochspannungsanschluß 22, 16, der mit dem hochspannungsseitigen Ende der Sekundärspule 21 verbunden ist, und eine Primärspule 30, die mit der Sekundärspule 21 elektromagnetisch gekoppelt ist. Das Gehäuse 11 weist bezüglich der Wicklungsachse ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende auf. Das hochspannungsseitige Ende der Sekundärspule 21 ist innerhalb des Gehäuses 11 zu dem geschlossenen Ende des Gehäuses 11 benachbart angeordnet. Ein Hochspannungsgenerator 200 enthält die Transformatorvorrichtung, die in einem Metallgehäuse 201 aufgenommen ist. Ein Entladungslampen-Beleuchtungssystem 400 enthält den Hochspannungsgenerator und eine Entladungslampe 330, die elektrisch mit dem Hochspannungsgenerator verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transformatorvorrichtung, einen Hoch­ spannungsgenerator mit der in einem Metallgehäuse aufgenommenen Transformator­ vorrichtung und ebenso ein Beleuchtungssystem mit dem Hochspannungsgenerator.

Um eine Entladungslampe in einem Beleuchtungssystem anzuschalten, muß eine hohe Spannung (z. B. ca. 20 kV) zwischen den Elektroden der Entladungslampe angelegt werden. In einer Transformatorvorrichtung, der eine derartige Hochspannung erzeugt, wird eine an eine erste Spule zu legende Spannung durch eine Steuerschaltung sehr rasch geschaltet, um eine Hochspannung in einer Sekundärspule zu erzeugen. Ein Hoch­ spannungsgenerator enthält eine derartige Transformatorvorrichtung, die in einem Metallgehäuse aufgenommen ist. In dem Hochspannungsgenerator gibt es Hoch­ spannungsabschnitte und Niederspannungsabschnitte. Die Hochspannungsabschnitte beinhalten z. B. ein hochspannungsseitiges Ende der Sekundärspule und einen Hoch­ spannungsanschluß, der elektrisch mit dem hochspannungsseitigen Ende der Sekundär­ spule verbunden ist. Die Niederspannungsabschnitte enthalten z. B. das Metallgehäuse, welches die Transformatorvorrichtung und die Steuerschaltung aufnimmt. Eine elektri­ sche Entladung (Leckagestrom bzw. Kriechstrom) kann zwischen den Hochspannungs- und den Niederspannungsabschnitten stattfinden, was unerwünschte Effekte, wie bei­ spielsweise eine Beschädigung der Steuerschaltung, eine Verringerung der Spannung in der Sekundärspule und dergleichen, verursacht.

Um den elektrischen Kriechstrom zwischen den Hochspannungsabschnitten und den Niederspannungsabschnitten zu verhindern, kann ein dielektrisches Harzmaterial bzw. Kunststoffmaterial in die Transformatorvorrichtung um die erste und die zweite Spule herum eingefügt werden. Damit ist jedoch ein zusätzlicher Befüllungsschritt mit dem Harzmaterial bei dem Herstellungsprozeß erforderlich, was zu einem Anstieg der Herstellungskosten führt. Alternativ dazu kann ein Zwischenraum bzw. Abstand zwi­ schen dem Hochspannungsabschnitt und dem Niederspannungsabschnitt vergrößert werden. Dies verursacht jedoch in der Regel eine Vergrößerung der Abmessungen des Hochspannungsgenerators.

Fig. 17A zeigt einen früheren vorgeschlagenen, d. h. herkömmlichen Hochspan­ nungsgenerator 500 mit einer Transformatorvorrichtung 510, die in einem Metallge­ häuse 540 aufgenommen ist. Die Transformatorvorrichtung 510 enthält einen Kern 511, eine Sekundärspule 512, die um den Kern 511 herumgewickelt ist, ein dielektrisches Harzgehäuse 520, das den Kern 511 und die Sekundärspule 512 aufnimmt, und eine Primärspule 513, die um das Gehäuse 520 herumgewickelt ist. Ein hochspannungssei­ tiges Ende der Sekundärspule 512 ist mit einem Hochspannungsanschluß 515 verbun­ den, um eine Hochspannung, die in der Sekundärspule 512 erzeugt worden ist, von der Transformatorvorrichtung 510 auszugeben. Ein Ende des Gehäuses 520, bei dem das hochspannungsseitige Ende der Sekundärspule 512 und der Hochspannungsan­ schluß 515 vorhanden sind, ist offen. Wenn die Transformatorvorrichtung 510 innerhalb des Metallgehäuses 540 installiert ist, kann somit ein elektrischer Kriechstrom, der zu dem vorhergehend beschriebenen ähnlich ist, zwischen den Hochspannungsabschnitten der Transformatorvorrichtung 510 und dem Metallgehäuse 540, das als Niederspannungsabschnitt dient, auftreten. Um den elektrischen Kriechstrom zwischen den Hochspannungsabschnitten der Transformatorvorrichtung 510 und dem Metallge­ häuse 540 zu verringern bzw. zu unterdrücken, werden die Hochspannungsabschnitte der Transformatorvorrichtung 510 in ersten und zweiten Harzgehäusen 530, 535, die miteinander zum Vorsehen eines kleinen Zwischenraum in Eingriff stehen, aufgenom­ men und abgedeckt bzw. abgeschirmt.

Wenn ein Eingriffsabschnitt 536 des zweiten Harzgehäuses 535 mit einem Ein­ griffsabschnitt 531 des ersten Harzgehäuses 530 in Eingriff steht, wird ein Labyrinth- Aufbau ausgebildet, wie in Fig. 17A und 17B gezeigt. Durch den Labyrinth-Aufbau wird eine Kriechstrecke zwischen den Hochspannungsabschnitten der Transformator­ vorrichtung 510 und dem Metallgehäuse 540 vergrößert. Somit verkleinert bzw. unter­ drückt der mit dem ersten und zweiten Harzgehäuse 530 bzw. 535 ausgebildete Laby­ rinth-Aufbau den elektrischen Kriechstrom zwischen den Hochspannungsabschnitten der Transformatorvorrichtung 510 und dem Metallgehäuse 540.

Jedoch führt das Vorhandensein der Harzgehäuse 530, 535 zwischen den Hoch­ spannungsabschnitten der Transformatorvorrichtung 510 und dem Metallgehäuse 540 zu einem Anstieg der Anzahl an Komponenten, die zusammengebaut werden müssen, und führt ebenso zu einer Vergrößerung des Hochspannungsgenerators 500.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompakte Transfor­ matorvorrichtung zu schaffen, welche ohne weiteres mit einer reduzierten Anzahl an Herstellungsschritten hergestellt werden kann und den elektrischen Kriechstrom unter­ drückt bzw. verkleinert. Ferner ist es eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hochspannungsgenerator zu schaffen, der eine derartige Transformatorvorrich­ tung enthält. Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Beleuch­ tungssystem zu schaffen, welche einen derartigen Hochspannungsgenerator aufweist.

Um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird eine Transformator­ vorrichtung vorgesehen, die ein Gehäuse, das aus einem dielektrischen Material herge­ stellt ist, einen Kern, der innerhalb des Gehäuses aufgenommen ist, eine Sekundärspule, die um eine äußere periphere Oberfläche des Kerns gewickelt ist, einen Hoch­ spannungsanschluß und eine Primärspule, die mit der Sekundärspule zum Erzeugen der Hochspannung in der Sekundärspule elektromagnetisch gekoppelt ist, enthält. Die Sekundärspule weist ein hochspannungsseitiges Ende auf, von dem eine Hochspannung ausgegeben wird. Der Hochspannungsanschluß ist mit dem hochspannungsseitigen Ende der Sekundärspule verbunden, um eine Hochspannung von der Transformatorvor­ richtung auszugeben. Das Gehäuse besitzt bezüglich der Wicklungsachse ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende. Das hochspannungsseitige Ende der Sekundärspule ist innerhalb des Gehäuses in der Nähe des geschlossenen Endes des Gehäuses angeord­ net.

Weiterhin ist ein Hochspannungsgenerator vorgesehen, der die Transformatorvor­ richtung und ein Metallgehäuse enthält, daß die Transformatorvorrichtung aufnimmt. Das Metallgehäuse ist nahe dem Gehäuse der Transformatorvorrichtung angeordnet.

Ferner wird ein Entladungslampen-Beleuchtungssystem mit einer Entladungs­ lampe und dem Hochspannungsgenerator vorgesehen. Der Hochspannungsgenerator ist elektrisch mit der Entladungslampe zum Erzeugen einer Hochspannung verbunden, die der Entladungslampe zum Anschalten der Entladungslampe zugeführt wird.

Die Erfindung zusammen mit ihrem zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen, wird am besten aus der folgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und der begleitenden Zeichnung ersichtlich, in welcher:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Transformatorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Transformatorvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsvorrichtung zeigt;

Fig. 3 eine Teilquerschnittsansicht der Transformatorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die Hochspannungsanschlüsse und einen umgebenden Aufbau darstellen;

Fig. 4 eine Teilquerschnittsansicht einer Transformatorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Hochspannungsanschlüsse und einen diese umgebenden Aufbau darstellt;

Fig. 5 eine Teilquerschnittsansicht einer Transformatorvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die einen Hochspannungsanschluß und einen ihn umgebenden Aufbau darstellt;

Fig. 6 eine Teilquerschnittsansicht einer Transformatorvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen Hochspannungsanschluß und einen ihn umgebenden Aufbau darstellt;

Fig. 7 eine Teilquerschnittsansicht einer Transformatorvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen Hochspannungsanschluß und einen ihn umgebenden Aufbau darstellt;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer Transformatorvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer Transformatorvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 10 eine Teilquerschnittsansicht eines Leistungsversorgungsverbinders ge­ mäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 11 eine perspektivische Teilansicht eines Leistungsversorgungsanschluß gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 12 eine Teilquerschnittsansicht eines Leistungsversorgungsverbinders ge­ mäß einer zehnten Ausführungsform;

Fig. 13A eine perspektivische Teilansicht eines Hochspannungsgenerators gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 13B eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XIII-XIII in Fig. 13A zeigt;

Fig. 14 einen Schaltplan zeigt, der ein Fahrzeugentladungslam­ pen-Beleuchtungssystem gemäß der elften Ausführungsform darstellt;

Fig. 15 eine perspektivische Explosionsansicht eines Leistungsversorgungsver­ binders als Vergleichsbeispiel zeigt;

Fig. 16 eine Teilquerschnittsansicht des Versorgungsleistungssteckers als Ver­ gleichsbeispiel zeigt;

Fig. 17A eine Teilquerschnittsansicht eines herkömmlichen Hochspannungsgene­ rators mit Harzgehäusen und einem Metallgehäuse; und

Fig. 17B eine perspektivische Teilquerschnittsansicht des Harzgehäuses der her­ kömmlichen Hochspannungsvorrichtung zeigt, die in Fig. 17A dargestellt ist.

Die zahlreichen Ausführungsformen werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung diskutiert.

Erste Ausführungsform

Im folgenden wird eine Transformatorvorrichtung gemäß einer ersten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrie­ ben. Die Transformatorvorrichtung 10 wird zum Erzeugen einer Hochspannung oder zum Verstärken einer Spannung durch Anheben einer Versorgungsspannung verwendet, die z. B. von einer Fahrzeugbatterie geliefert wird. Die Hochspannung wird dann von der Transformatorvorrichtung 10 an eine Entladungslampe oder eine andere nicht näher dargestellte Leistungsverbrauchervorrichtung zum Anschalten derselben zugeführt.

Ein Gehäuse 11 der Transformatorvorrichtung 10 wird durch Ausformen eines dielektrischen Harzmaterials hergestellt. Das Gehäuse 11 enthält einen zylindrischen Abschnitt 12 und eine Anschlußabdeckung 13. Ein zylindrischer Kern 20 und eine Sekundärspule 21 sind innerhalb des Gehäuses 11 aufgenommen. Ein Nieder­ spannungsanschluß 15 und ein zweiter Anschluß 16 werden innerhalb des Gehäuses durch Spritzgießen (insert molding) gehalten. Der Niederspannungsanschluß ist elek­ trisch mit dem niederspannungsseitigen Ende der Sekundärspule 21 verbunden. Der zweite Anschluß 16 ist elektrisch mit einem nicht näher dargestellten Leistungsversor­ gungsanschluß der Entladungslampe verbunden.

Die Sekundärspule 21 ist um zylindrischen Kern 22 herumgewickelt. Ein hoch­ spannungsseitiges Ende der Sekundärspule 21 ist mit einem ersten Anschluß 22 an einer Position elektrisch verbunden, der von einer Öffnung (linkes Ende in Fig. 1) des Gehäu­ ses 11 beabstandet ist. Der erste Anschluß 22 ist haftend mit einer hochspannungsseiti­ gen Endoberfläche des Kerns 20 verbunden. Der erste Anschluß 22 weist einen elasti­ schen Abschnitt 23 auf, der gegen den zweiten Anschluß 16 gedrückt bzw. vorgespannt ist. Der erste Anschluß 22 und der zweite Anschluß 16 dienen als Hochspannungs­ anschlüsse. Ein hufeisenförmiges Halterungsteil 25 ist an dem Gehäuse 11 zum Vorzu­ spannen des Kerns 20 gegen den zweiten Anschluß 16 befestigt, um zu verhindern, daß der Kem 20 aus dem Gehäuse 11 herauskommt.

Eine erste Spule 30 besteht aus einem langen, dünnen, bandartigen Material und ist einige Male um die äußere Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 12 herumgewickelt. Enden 30a der Primärspule 30 sind an Klauen bzw. Vorsprüngen 12a, die in der äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 12 ausgebildet sind, eingehakt.

Während die Entladungslampe eingeschaltet wird, schaltet eine nicht näher darge­ stellte Steuerschaltung die Leistungsversorgung zu der Primärspule 30 der Transforma­ torvorrichtung 10 sehr schnell an und aus, so daß eine Hochspannung in der Sekundär­ spule 21 der Transformatorvorrichtung 10 erzeugt wird. Die erzeugte Hochspannung wird der Entladungslampe durch den ersten Anschluß 22, den zweiten Anschluß 16, einem nicht näher dargestellten Leitungsdraht, der mit dem zweiten Anschluß 16 elek­ trisch verbunden ist und einem nicht näher dargestellten Leistungsversorgungsanschluß der Entladungslampe, der mit dem Leitungsdraht elektrisch verbunden ist, zum Ein­ schalten der Entladungslampe zugeführt. Die Steuerschaltung hält eine konstante bzw. stabile Leistungsversorgung zu der Entladungslampe aufrecht, wenn die Entladungs­ lampe einmal eingeschaltet ist.

Bei der ersten Ausführungsform deckt bzw. schirmt das Gehäuse 11, daß durch ein Ausformen des dielektrischen Harzmaterials hergestellt ist, die Hochspannungsab­ schnitte, welche das hochspannungsseitige Ende der Sekundärspule 21, den ersten An­ schluß 22 und den zweiten Anschluß 16 enthalten, ab und nimmt sie (die Hoch­ spannungsabschnitte) auf. Niederspannungsabschnitte, welche den Niederspannungs­ anschluß 15, die Primärspule 30 und die Steuerschaltung, die nahe der Transformator­ vorrichtung 10 angeordnet, enthält, sind außerhalb des Gehäuses 11 angeordnet. Somit wird eine Kriechstrecke zwischen irgendeinem der Hochspannungsabschnitte und ir­ gendeinem der Niederspannungsabschnitte vergrößert. Somit kann der Kriechstrom der in der Sekundärspule 21 erzeugte Hochspannung zwischen den Hochspannungsab­ schnitten und den Niederspannungsabschnitten wirksam verkleinert bzw. unterdrückt werden.

Wenn weiterhin eine Anordnung aus dem Kern 20, der Sekundärspule 21 und dem ersten Anschluß 22 in den Zylinderabschnitt 12 eingefügt wird, wird der erste An­ schluß 22 elastisch mit dem zweiten Anschluß 16 über den elastischen Abschnitt 23 des ersten Anschlusses 22 aufgrund der elastischen Kraft elastisch, elektrisch verbunden. Folglich kann ein elektrischer Anschlußschritt, bei dem der erste Anschluß 22 mit dem zweiten Anschluß 16 über einen Leitungsdraht, einem Klebstoff oder dergleichen ver­ bunden wird, eingespart werden, was zu einer verringerten Anzahl an Herstellungs­ schritten führt. Da ferner der erste Anschluß 22 gegen den zweiten Anschluß 16 durch die elastische Rückstellkraft vorgespannt ist, sind der erste Anschluß 22 und der zweite Anschluß 16 sicher elektrisch miteinander verbunden.

Zweite, dritte und vierte Ausführungsformen

Zweite, dritte und vierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den Fig. 3, 4 bzw. 5 dargestellt. Bei jeder dieser Ausführungsformen unterscheidet sich der Verbindungsaufbau des hochspannungsseitigen Endes der Sekundärspule 21 mit dem zweiten Anschluß von dem der ersten Ausführungsform.

Ein Anschluß 40 der zweiten Ausführungsform wird mit der hochspannungsseiti­ gen Endoberfläche des Kerns haftend verbunden. Weiterhin enthält der erste An­ schluß 40 gegenüberliegende elastische Abschnitte 41, von denen jeder in eine Haken­ form gebogen ist. Ein zweiter Anschluß 45 weist einen Endabschnitt 46 auf, der aus dem Gehäuse 11 in Richtung des ersten Anschlusses herausragt. Der erste Anschluß 40 und der zweite Anschluß 45 dienen als Hochspannungsanschlüsse. Die elastischen Ab­ schnitte 41 des ersten Anschlusses 40 klemmen elastisch und stehen mit dem Endab­ schnitt 46 des zweiten Anschlusses 45 in Eingriff.

Wenn eine Anordnung mit dem Kern 20, der Sekundärspule 21 und dem ersten Anschluß 40 in das Gehäuse 11 eingefügt wird, werden die elastischen Abschnitte 41 des ersten Anschluß 40 und der Endabschnitt 46 des zweiten Anschlusses 45 elastisch miteinander in Eingriff gebracht und sind daher elektrisch miteinander verbunden. Folglich kann ein elektrischer Verbindungsschritt des ersten Anschluß 40 mit dem zweiten Anschluß 45 durch einen Leitungsdraht, einem Klebstoff oder dergleichen be­ seitigt werden, was zu einer verringerten Anzahl an Herstellungsschritten führt. Da weiterhin der erste Anschluß 40 mit dem zweiten Anschluß 45 durch die elastische Kraft in Eingriff steht, sind der erste Anschluß 40 und der zweite Anschluß 45 sicher elektrisch miteinander verbunden.

Ein erster Anschluß 50 der dritten Ausführungsform, der als Hochspannungs­ anschluß dient, ist an der hochspannungsseitigen Endoberfläche des Kerns 20 haftend angebracht. Ein Endabschnitt des ersten Anschlusses 50 erstreckt sich in Richtung des zweiten Anschlusses 16. Der erste Anschluß 50 und der zweite Anschluß 16 sind mit­ einander elektrisch mit einem leitenden Klebstoff 51 befestigt. Auch wenn der erste Anschluß 50 und der zweite Anschluß 16 nicht direkt miteinander in Kontakt stehen, stellt der elektrisch leitende Klebstoff 51 eine elektrische Verbindung des ersten An­ schlusses 50 mit dem zweiten Anschluß 16 sicher.

Bei der vierten Ausführungsform erstreckt sich das hochspannungsseitige Ende der Sekundärspule 21 auf der Seite des zweiten Anschlusses 16. Das hochspannungs­ seitige Ende der Sekundärspule 21 ist an dem zweiten Anschluß 16 mit einem elektrisch leitenden Klebstoff 51 befestigt. Da das hochspannungsseitige Ende der Sekundär­ spule 21 direkt mit dem zweiten Anschluß 16 elektrisch verbunden ist, ist der erste An­ schluß 50 der dritten Ausführungsform in der vierten Ausführungsform nicht erforder­ lich. Folglich kann die Anzahl an Herstellungsschritten vorteilhaft verringert werden. Weiterhin ist das hochspannungsseitige Ende der Sekundärspule 21 und der zweite An­ schluß 16 sicher elektrisch miteinander durch den elektrisch leitenden Klebstoff 51 ver­ bunden, auch wenn das hochspannungsseitige Ende der Sekundärspule 21 nicht direkt mit dem zweiten Anschluß 16 verbunden ist.

Fünfte und sechste Ausführungsformen

Fünfte und sechste Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Fig. 6 bzw. 7 beschrieben. Bei diesen fünften und sechsten Ausfüh­ rungsformen ist die Art der Verbindung des ersten Anschluß mit dem Kern 20 zu der der ersten Ausführungsform unterschiedlich.

Ein erster Anschluß 60 der fünften Ausführungsform, der als Hochspannungsan­ schluß dient, weist gegenüberliegende Klauen bzw. Klemmen 61 auf. Die Klemmen 61 stehen mit der äußeren Umfangsoberfläche des hochspannungsseitigen Endes des Kerns 20 elastisch in Eingriff. Der erste Anschluß 60 ist gegen den zweiten Anschluß 16 elastisch vorgespannt.

Bei der sechsten Ausführungsform ist eine Vertiefung 20a in dem hochspannungs­ seitigen Ende des Kerns 20 ausgebildet. Ein erster Anschluß 65, der als der Hoch­ spannungsanschluß dient, weist gegenüberliegende Klemmen 66 auf, die sich in Rich­ tung der Vertiefung 20a erstrecken. Die Klemmen 66 stehen mit der Vertiefung 20a in elastischem Eingriff. Der erste Anschluß 65 ist elastisch gegen den zweiten Anschluß 16 vorgespannt.

Bei den fünften und sechsten Ausführungsformen wird der erste Anschluß 60 oder 65 anstelle der Verwendung eines Klebstoffs durch ein in Eingriff bringen zwischen dem ersten Anschluß 60 oder 65 und dem Kern 20 mit dem Kern verbunden, was eine leichtere Herstellung der Transformatorvorrichtung 10 ermöglicht.

Siebte Ausführungsform

Eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 8 gezeigt. Bei der siebten Ausführungsform werden ähnliche Bauteile wie in der ersten Ausfüh­ rungsform mit ähnlichen Bezugszeichen versehen. Eine Spule 70, die durch ein Aus­ formen eines dielektrischen Harzmaterials hergestellt ist, wird fest um die äußere Um­ fangsoberfläche des Kerns 20 herum angepaßt. Die Sekundärspule 21 ist um die äußere Umfangsoberfläche der Spule 70 herumgewickelt.

Achte Ausführungsform

Eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 9 gezeigt. Bauteile, die zu solchen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, werden mit ähnlichen Bezugszeichen versehen. Bei der achten Ausführungsform wird zusätzlich zu dem er­ sten Anschluß 22, der an der hochspannungsseitigen Oberfläche des Kerns 20 haftend angebracht ist, ein anderer erster Anschluß 22 an der niederspannungsseitigen Endober­ fläche des Kerns 20 haftend angebracht. Ein erstes Gehäuseteil 71, das durch ein Aus­ formen eines dielektrischen Materials hergestellt ist, weist einen zylindrischen Ab­ schnitt 72 auf, der die um den Kern 20 herumgewickelte Sekundärspule 21 aufnimmt.

Ein zweites Gehäuseteil 75 enthält einen Niederspannungsanschluß 77, der innerhalb des zweiten Gehäuseteils 75 durch Spritzgießen ausgebildet ist. Ein Zylinderab­ schnitt 76 des zweiten Gehäuseteils 75 steht mit einer äußeren Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 72 des ersten Gehäuseteils 71 in Eingriff. Die Primärspule 30 ist um eine äußere Umfangsoberfläche des Zylinderabschnitts 76 des zweiten Gehäuse­ teils 75 herumgewickelt.

Die Sekundärspule 21 ist vollständig durch die ersten und zweiten Gehäuse­ teile 71, 75, die aus dem dielektrischen Harzmaterial bestehen, umgeben. Somit ist eine Kriechstrecke zwischen irgendeinem der Hochspannungsabschnitte der Transformator­ vorrichtung und irgendeinem der Niederspannungsabschnitte der Transformatorvor­ richtung und anderen Niederspannungsabschnitten, die außerhalb der ersten und zweiten Gehäuseteile 71, 75 angeordnet sind, weiter vergrößert. Folglich kann der Kriechstrom zwischen den Hochspannungsabschnitten der Transformatorvorrichtung und den Nie­ derspannungsabschnitten der Transformatorvorrichtung und anderen Niederspannungs­ abschnitten, die außerhalb der ersten und zweiten Gehäuseteile 71, 75 angeordnet sind, weiter verkleinert bzw. unterdrückt werden.

Neunte Ausführungsform

Eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 10 gezeigt. Ein Leistungsversorgungsverbinder 80 der Entladungslampe enthält eine Anschlußab­ deckung 81 und einen Verbinderabschnitt 82, der mit der Entladungslampe zu verbin­ den ist. Die Anschlußabdeckung 81 ist integral aus einem Harzmaterial zusammen mit dem Gehäuse der Transformatorvorrichtung ausgeformt, das die Sekundärspule auf­ nimmt. Ein zweiter Anschluß 83, der mit dem Hochspannungsseitigen Ende der Sekun­ därspule elektrisch verbunden ist, ist innerhalb der Anschlußabdeckung 81 durch Spritzgießen ausgeformt. Der zweite Anschluß 83 weist einen Leistungsversorgungs­ anschluß 84 auf, der integral mit dem zweiten Anschluß 83 ausgebildet ist und mit der Elektrode der Entladungslampe elektrisch verbunden ist. Gemäß Fig. 11 ist der Leistungsversorgungsanschluß 84 entlang der gestrichelten Linie in Fig. 11 durch bei­ spielsweise Stanzen oder Pressen gefaltet, um eine in Fig. 10 gezeigte Form vorzusehen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 15 und 16 werden im folgenden Vergleichsbeispiele, bei welchen die Hochspannung an die Entladungslampe durch die Transformatorvor­ richtung angelegt ist, beschrieben. Ein Leitungshauptkörper 101 eines Leitungs­ drahts 100, der mit dem Hochspannungsanschluß der Transformatorvorrichtung elektrisch verbunden ist, ist mit einem Leistungsversorgungsanschluß 102 auf der Seite der Entladungslampe elektrisch verbunden. Der Leitungsdraht 100 und der Leistungsversorgungsanschluß 102 sind zwischen einer Harzabdeckung 105 und einem Verbinderabschnitt 106 geklemmt, um mit der Entladungslampe verbunden zu werden. Ein Dichtgummi 107 ist zwischen der Harzabdeckung 105 und dem Verbinderab­ schnitt 106 derart dazwischen geklemmt, daß der Dichtgummi 107 eine Verbindung zwischen dem Leitungsdraht 100 und dem Leistungsversorgungsanschluß 102 umgibt.

Wie vorhergehend beschrieben, verbindet der Leitungsdraht 100 die Transforma­ torvorrichtung mit der Entladungslampenseite, so daß Verbindungsschritte zum elektri­ schen Verbinden der Enden des Leitungsdrahts 100 an die Transformatorvorrichtung bzw. die Entladungslampenseite erforderlich sind. Bei der in Fig. 10 und 11 gezeigten neunten Ausführungsform hingegen weist der zweite Anschluß 83, der innerhalb des Gehäuses der Transformatorvorrichtung gegossen bzw. ausgeformt ist, den Leistungs­ versorgungsanschluß 84 auf, der mit der Elektrode der Entladungslampe elektrisch ver­ bunden ist, so daß hierbei keine Notwendigkeit zum Vorsehen einer Drahtleitung be­ steht. Folglich kann die Anzahl an Herstellungsschritten verringert werden.

Zehnte Ausführungsform

Eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 12 gezeigt. Ein Leistungsversorgungsverbinder der Entladungslampe enthält eine Anschlußab­ deckung 91 und einen Verbinderabschnitt 93, der mit der Entladungslampe zu verbin­ den ist. Die Anschlußabdeckung 91 ist integral mit dem Gehäuse der Transformatorvor­ richtung ausgeformt, das die Sekundärspule aufnimmt. Die Anschlußabdeckung 91 ent­ hält einen Zylinderabschnitt 92, der in Richtung des Verbinderabschnitts 93 hervorragt. Der Zylinderabschnitt 92 umgibt einen äußeren Umfangsabschnitt des Leistungsversor­ gungsanschlusses 84. Da der zweite Anschluß 83 innerhalb des Gehäuses, das damit integral ausgeformt ist, vergraben bzw. versteckt ist, und nicht an der Grenzoberfläche des Gehäuses angeordnet ist, kann ein Kriechstrom entlang der Grenzoberfläche ver­ kleinert bzw. unterdrückt werden.

Elfte Ausführungsform

Fig. 13A und 13B zeigen einen Hochspannungsgenerator 200 mit einer Transfor­ matorvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform, die in einem Metallge­ häuse 201 aufgenommen ist. Wie in Fig. 13A gezeigt, enthält das Metallgehäuse 201 einen Behälterabschnitt 201A und einen Abdeckungsabschnitt 201B. Der Abdeckungsabschnitt 201B deckt eine Öffnung des Behälterabschnitts 201A ab, der die Transformatorvorrichtung 10 darin aufnimmt.

Fig. 14 zeigt ein Entladungslampen-Beleuchtungssystem 400 eines Fahrzeugs mit einem Hochspannungsgenerator, wie dem in Fig. 13A und 13B gezeigten Hoch­ spannungsgenerator 200, und eine Entladungslampe 330, wie beispielsweise eine Metalldampflampe. Das Beleuchtungssystem 400 ist mit einer Fahrzeugbatterie 310 verbunden. Wenn ein Lampenbeleuchtungsschalter 320 eingeschaltet wird, wird die Entladungslampe 330 eingeschaltet.

Der Hochspannungsgenerator enthält eine Filterschaltung 410, einen Gleich­ spannungswandler (DC/DC-Wandler) 420, eine Wechselrichterschaltung 430, eine Startschaltung 440 und eine Steuerschaltung 450.

Die Filterschaltung 410 enthält eine Spule 411 und einen Kondensator 412 und Entstörungsfilter.

Der Gleichspannungswandler 420 enthält einen Rücklauftransformator (flyback transformer) 421, einen MOS-Transistor (Feldeffekt-Transistor) 422, eine Gleich­ richterdiode 423 und einen Glättungskondensator 424. Der Rücklauftransformator 421 enthält eine Primärspule (Wicklung) 421a, die auf einer Seite einer Batterie 310 ange­ ordnet ist, und eine Sekundärspule (Wicklung) 421b, die auf der Seite einer Lampe 330 angeordnet ist. Der MOS-Transistor 422 ist mit der Primärspule 421a verbunden und dient als Halbleiterschaltelement. Die Diode 423 ist mit der Sekundärspule 241b ver­ bunden. Der DC/DC-Wandler 420 verstärkt die Batteriespannung. D. h., wenn bei dem DC/DC-Wandler 420 der MOS-Transistor 422 eingeschaltet wird, wird ein Primärstrom an die Primärspule 421a angelegt, so daß Energie in der Primärspule 421a angesammelt wird. Wenn der MOS-Transistor 422 ausschaltet, wird die Energie der Primärspule 421a der Sekundärspule 421b zugeführt. Durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des MOS- Transistors 422 wird eine Hochspannung von einer Verbindung zwischen der Gleich­ richterdiode 423 und dem Glättungskondensator 424 ausgegeben. Der Rücklauftrans­ formator 421 ist derart aufgebaut, daß eine elektrische Leitung zwischen der Primär­ spule 421a und der Sekundärspule 421b möglich ist, wie in Fig. 14 gezeigt.

Die Wechselrichterschaltung 430 enthält MOS-Transistoren 431 bis 434, die als Halbleiterschaltelemente dienen, und in einem H-Brückenaufbau verbunden sind. Die Wechselrichterschaltung ist zum Betreiben der Lampe 330 mit Wechselstrom vorgese­ hen. Ein diagonales Paar der MOS-Transistoren 431 und 434 und ein anderes diagonales Paar der MOS-Transistoren 432 und 433 werden abwechselnd und ununterbrochen durch eine nicht näher dargestellte Brückenansteuerschaltung ein- und ausgeschaltet.

Die Startschaltung 440 enthält einen Transformator 441 (beispielsweise einen, der zu der Transformatorvorrichtung 10 des Hochspannungsgenerators 200, der in Fig. 13A und 13B gezeigt ist, ähnlich ist), einen Kondensator 442 und einen Thyristor 443, der als ein unidirektionales Halbleiterelement dient. Der Transformator 441 enthält eine Primärspule (Wicklung) 441a und eine Sekundärspule (Wicklung) 441b. Die Start­ schaltung 440 schaltet die Lampe 330 an. D. h., wenn der Beleuchtungsschalter 320 ein­ geschaltet wird, wird der Kondensator 442 aufgeladen. Wenn danach der Thyristor 443 eingeschaltet wird, wird der Kondensator 442 zum Anlegen einer Hochspannung an die Lampe 330 durch den Transformator 441 entladen. Folglich wird die Lampe 330 auf­ grund eines dielektrischen Durchbruchs zwischen den Elektroden der Lampe 330 einge­ schaltet.

Auf der Grundlage von Signalen (Lampenleistungssignalen), die indikativ für eine Lampenspannung und einen Lampenstrom der Lampe 330 sind und die durch eine nicht näher dargestellte Sensorschaltung gemessen worden sind, steuert die Steuerschal­ tung 450 den MOS-Transistor 422 durch eine Pulsweitenmodulations-(PWM)- Ansteuerung derart, daß eine maximale Leistung (z. B. 65 W) für die Lampe 330 bei einer anfänglichen Leuchtzeitdauer der Lampe 330 vorgesehen wird, und sieht eine stabile bzw. dauerhafte Leistung (z. B. 35 V) während einer stabilen Leuchtzeitdauer der Lampe 330 nach der anfänglichen Leuchtzeitdauer vor.

Im folgenden wird der Betrieb des Entladungslampen-Beleuchtungssystem 400 mit dem vorstehend erwähnten Aufbau kurz beschrieben.

Wenn der Beleuchtungsschalter 320 eingeschaltet wird, steuert die Steuerschal­ tung 450 den MOS-Transistor 422 durch die PWM-Steuerung derart, daß der Rücklauf­ transformator 421 zum Ausgeben der verstärkten Spannung betrieben wird, die durch ein Verstärken der Batteriespannung durch die DC/DC-Wandlerschaltung 420 erzeugt worden ist. Die durch die DC/DC-Wandlerschaltung 420 ausgegebene Hochspannung wird dem Kondensator 442 der Startschaltung 440 durch den Wechselrichter 430 zum Aufladen des Kondensators 442 zugeführt. Wenn danach der Thyristor 443 eingeschal­ tet wird, wird der Kondensator 442 entladen, so daß die Hochspannung der Lampe 330 durch den Transformator 441 zugeführt wird. Folglich wird die Lampe 330 eingeschal­ tet.

Nachdem die Lampe 330 eingeschaltet worden ist, wird das eine Diagonalpaar von Transistoren 431 und 434 und das andere Diagonalpaar von Transistoren 432 und 433 abwechselnd und ununterbrochen bei einer hohen Frequenz an- und ausgeschaltet.

Weiterhin steuert die Steuerschaltung 450 den MOS-Transistor 422 durch die PWM-Ansteuerung auf der Grundlage von Signalen, die indikativ für die Lampen­ spannung und den Lampenstrom sind, derart, daß die Maximalleistung (z. B. 65 W) bei der anfänglichen Leuchtzeitdauer der Lampe 330 zugeführt wird, und sieht die stabile Leistung (Dauerleistung) während der stabilen Leuchtzeitdauer (d. h. Dauerleucht­ betrieb) Lampe 330 vor. Durch dieses Steuerungsverfahren wird der Zustand der Lampe 330 von dem anfänglichen Leuchtzustand zu dem Dauerleuchtzustand über einen Übergangszustand verschoben.

Gemäß Fig. 13A, 13B und 14 sind bei dem vorhergehend beschriebenen Entla­ dungslampen-Beleuchtungssystem 400 die Filterschaltung 410, die DC/DC-Wandler­ schaltung 420, die Wechselrichterschaltung 430 und die Startschaltung 440 in einem in Fig. 14 nicht näher dargestellten Metallgehäuse aufgenommen, wie beispielsweise das Metallgehäuse 201 der Fig. 13A und 13B. Während der PWM-Ansteuerung des MOS- Transistors 422 der DC/DC-Wandlerschaltung 420 wird ein Schaltrauschen erzeugt. Jedoch wird dieses Schaltrauschen durch das Metallgehäuse abgeschirmt. Somit ist das Schaltrauschen aufgrund der PWM-Ansteuerung des MOS-Transistors 422 außerhalb des Metallgehäuses im wesentlichen beseitigt. Ferner wird ein Schaltrauschen erzeugt, wenn die Transistoren 431 bis 434 abwechselnd und kontinuierlich bei der hohen Fre­ quenz während des Dauerlichtzustands der Lampe 330 ein- und ausgeschaltet werden. Jedoch wird auch dieses Schaltungsrauschen durch das Metallgehäuse weitgehend eli­ miniert.

Wie bei der ersten Ausführungsform erwähnt, deckt das aus dem dielektrischen Harzmaterial hergestellte Gehäuse 11 der Transformatorvorrichtung 10 die Hoch­ spannungsabschnitte mit dem hochspannungsseitigen Ende der Sekundärspule 21, dem ersten Anschluß 22 und dem zweiten Anschluß 16 ab und nimmt diese auf. Somit ist die Kriechstrecke zwischen den Hochspannungsabschnitten der Transformatorvorrich­ tung 10 und dem Metallgehäuse 201, das als Niederspannungsabschnitt dient, im Vergleich zu den zuvor vorgeschlagenen Anordnungen des Stands der Technik, wie er in den Fig. 17A und 17B gezeigt ist, vergrößert. Folglich kann ein Kriechstrom zwischen den Hochspannungsabschnitten der Transformatorvorrichtung 10 und des Metallgehäuses 210 beschränkt werden, ohne der Notwendigkeit irgendeines anderen Schutzteils gegen Kriechstrom, das den Kriechstrom der Hochspannung, die in der Transformatorvorrichtung 10 erzeugt worden ist, verkleinert bzw. unterdrückt. Somit ist die Anzahl an Bauteilen bei dem Hochspannungsgenerator 2 verringert und die Größe des Hochspannungsgenerators kann zum Vorsehen eines kompakten Hochspannungsgenerators verringert werden.

Bei dem Hochspannungsgenerator 200 der elften Ausführungsform ist die Trans­ formatorvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform in dem Metallgehäuse 210 aufge­ nommen. Jedoch kann die Transformatorvorrichtung gemäß einer der zweiten bis zehn­ ten Ausführungsform in dem Metallgehäuse 210 aufgenommen werden.

Bei den zahlreichen vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen sind das hochspannungsseitige Ende der Sekundärspule und der Hochspannungsanschluß, der mit dem hochspannungsseitigen Ende der Sekundärspule elektrisch verbunden ist, in­ nerhalb des aus dielektrischem Harzmaterial ausgeformten Gehäuses aufgenommen. Da das Gehäuse zwischen den Hochspannungsabschnitten, die innerhalb des Gehäuses an­ geordnet sind, und den Niederspannungsabschnitten, die außerhalb des Gehäuses ange­ ordnet sind, angeordnet ist, ist eine Kriechstrecke vergrößert. Somit kann der Kriech­ strom zwischen den Hochspannungsabschnitten und den Niederspannungsabschnitten verkleinert bzw. unterdrückt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung kann die Steuerschaltung, die die Leistungsver­ sorgungsspannung zu der Primärspule ein- und ausschaltet, an der äußeren Umfangs­ oberfläche des Gehäuses innerhalb des Metallgehäuses angeordnet werden.

Weitere Vorteile und Modifikationen sind dem Fachmann ohne weiteres ersicht­ lich. Das Grundkonzept der Erfindung ist daher nicht auf bestimmte Details, beispiel­ hafte Vorrichtungen und Beispiele beschränkt, die gezeigt und beschrieben worden sind.

Claims (11)

1. Transformatorvorrichtung umfassend:
ein Gehäuse (11, 71, 75), das aus einem dielektrischen Material hergestellt ist;
einen Kern (20), der innerhalb des Gehäuses (11, 71, 75) aufgenommen ist,
eine Sekundärspule (21), die um eine äußere Umfangsoberfläche des Kerns (20) herum gewickelt ist, wobei die Sekundärspule (21) ein hochspannungsseitiges Ende aufweist, an welchem eine Hochspannung anliegt;
ein Hochspannungsanschluß (16, 22, 40, 45, 50, 60, 65, 83), der mit dem hoch­ spannungsseitigen Ende der Sekundärspule (21) zum Ausgeben der Hochspan­ nung aus der Transformatorvorrichtung verbunden ist; und
eine Primärspule (30), die mit der Sekundärspule (21) zum Erzeugen der Hoch­ spannung in der Sekundärspule (21) elektromagnetisch gekoppelt ist, wobei die Transformatorvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß
das Gehäuse (11, 71, 75) ein bezüglich der Wicklungsachse offenes und ein ge­ schlossenes Ende aufweist; und
das hochspannungsseitige Ende der Sekundärspule (21) innerhalb des Gehäu­ ses (11, 71, 75) zu dem geschlossenen Ende des Gehäuses (11, 71, 75) benachbart angeordnet ist.

2. Transformatoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspule (30) um die äußere Umfangsoberfläche des Gehäuses (11, 71, 75) herum gewickelt ist.

3. Transformatorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsanschluß (16, 22, 40, 45, 50, 60, 65) enthält:
einen ersten Anschluß (22, 40, 50, 60, 65), der direkt mit dem hochspannungssei­ tigen Ende der Sekundärspule (21) elektrisch verbunden ist; und
einen zweiten Anschluß (16, 45), der an dem Gehäuse (11, 71) befestigt ist, wobei der zweite Anschluß mit dem ersten Anschluß (22) elektrisch verbunden ist, und sich aus dem Gehäuse (11, 71, 75) erstreckt.

4. Transformatorvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschluß (22, 40, 60, 65) elastisch gegen den zweiten Anschluß (16, 45) vorgespannt ist, um eine elektrische Verbindung damit auszubilden.

5. Transformatorvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Anschluß (50) mit einem elektrisch leitfähigen Klebstoff (51) mit dem zweiten Anschluß (16) sicher verbunden ist.

6. Transformatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Hochspannungsanschluß (16) an dem Gehäuse (11) befestigt ist; und
das hochspannungsseitige Ende der Sekundärspule (21) mit einem elektrisch lei­ tenden Klebstoff (51) an dem Hochspannungsanschluß (16) sicher verbunden ist.

7. Transformatorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
das Gehäuse (11, 71, 75) zumindest einen Abschnitt eines Leistungsversorgungs­ verbinders (80, 90) bildet, der mit einer Leistungsverbrauchervorrichtung verbun­ den ist; und
der Hochspannungsanschluß (83) mit einem Leistungsversorgungsanschluß (84) elektrisch verbunden ist, um mit der Leistungsverbrauchervorrichtung elektrisch verbunden zu sein.

8. Transformatorvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) als ein einstückiges Teil ausgeführt ist, und sowohl den Hochspan­ nungsanschluß (83) als auch den Leistungszuführanschluß (84) aufnimmt.

9. Hochspannungsgenerator, gekennzeichnet durch:
eine Transformatorvorrichtung nach Ansprüche 1 bis 8; und
einem Metallgehäuse (201), das die Transformatorvorrichtung aufnimmt, wobei das Metallgehäuse (201) benachbart zu dem Gehäuse (11, 71, 75) der Transfor­ matorvorrichtung angeordnet ist.

10. Hochspannungsgenerator nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch: ein Schaltelement (431 bis 434), das mit der Primärspule (441a) der Transforma­ torvorrichtung zum Ein- und Ausschalten der Leistungsversorgung zu der Primär­ spuk(441a) verbunden ist, um eine Hochspannung in der Sekundärspule (441b) zu erzeugen, wobei das Schaltelement (431 bis 434) in dem Metallgehäuse (201) aufgenommen ist.

11. Entladungslampen-Beleuchtungssystem mit einer Entladungslampe (330), wobei das Entladungslampen-Beleuchtungssystem gekennzeichnet ist durch einen Hoch­ spannungsgenerator nach Anspruch 9 oder 10, der mit der Entladungslampe (330) zum Erzeugen einer Hochspannung, die der Entladungslampe (330) zum An­ schalten der Entladungslampe (330) zugeführt wird, elektrisch verbunden ist.