DE69626856T2

DE69626856T2 - Hochfrequenztransformator

Info

Publication number: DE69626856T2
Application number: DE69626856T
Authority: DE
Inventors: Suzhen Hu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2016-12-28
Also published as: DE69626856D1; PL181561B1; US6078239A; AU1188797A; WO1997024735A1; CN2232618Y; EP0875908A4; EP0875908B1; KR100392330B1; PL327469A1; EP0875908A1; KR19990076917A

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochfrequenztransformator für eine invers konvertierende Schweißmaschine und Energieversorgungsgeräte.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein herkömmlicher Hochfrequenztransformator, der Kerne aus amorphem, magnetisch weichem Material verwendet, erzielt leicht hochgesättigten magnetischen Fluß und Permeabilität. Dieses amorphe, magnetisch weiche Material ist jedoch weich und brüchig und kann sehr leicht beschädigt werden. In der praktischen Anwendung wird er oft in einem Schutzkasten bzw. einer Schutzummantelung gehalten.
Das chinesische Gebrauchsmuster Nr. 942455290.0 offenbart einen flügelplattenförmigen, unmagnetischen Metallschutzkasten für den ringförmigen Kern aus amorphem, magnetisch weichem Material eines Hochfrequenztransformators. Auf der Außenwand des Schutzkastens wurden auswärts strahlende Flügelplattenwärmeabführer vorgesehen, so daß der Wärmeableitungsbereich erhöht ist und die aufgrund von Eisenverlust herrührende Wärme leichter nach außen abgestrahlt werden kann. Dadurch überwindet er die Schwierigkeiten bei der Wärmeableitung von Kernschutzkästen aus Kunststoff oder Bakelit unter Hochfrequenzbedingungen.
Da jedoch der Flügelplattenwärmeabführer sehr lang ist, wird die Größe des Hochfrequenztransformators, in dem der Kernschutzkasten verwendet wird, erhöht, der aufgewickelte Draht in Bezug auf seine Wicklung verlängert und dadurch ist die Kopplung bzw. Verbindung zwischen der Hochspannungswicklung und der Niederspannungswicklung weniger fest, und ein Magnetisierungsverlust der Wicklungen und ein Wärmeverlust der Wicklungen nimmt zu.
US-A-3 414 855 offenbart einen Hochfrequenztransformator mit:
einem Ringkern aus einem amorphen magnetischen Material;
einem Kernschutzkasten, der aus leitendem Material hergestellt ist und den Ringkern einschließt;
einer Hochspannungswicklung, bestehend aus emailliertem Draht, der auf den Kernschutzkasten gewickelt ist.
Dieses Dokument nach dem Stand der Technik zeigt einen Kernschutzkasten, der mit plattenartigen Leitern verbunden ist. In diesen plattenartigen Elementen wurden Löcher vorgesehen für die Hochspannungswicklung. Es ist eine zeitaufwendige Arbeit, die Hochspannungswicklungen durch diese Löcher zu führen.
Das Ziel der Erfindung ist es, einen Hochfrequenztransformator vorzusehen, bei dem die Anbringung der Hochspannungswicklung leichter durchgeführt werden kann.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die Form des Kernschutzkastens gleich bzw. ähnlich derjenigen des Ringkerns ist, sich auf einer oberen Wand des Rings des Kernschutzkastens ein Ringspalt in Umfangsrichtung befindet und an einem inneren Rand und an einem äußeren Rand des Ringspalts jeweils mehrere Leitdrähte in Umfangsrichtung angeordnet sind, die elektrisch mit dem Kernschutzkasten verbunden sind, wobei die Leitdrähte an dem inneren Rand und die Leitdrähte an dem äußeren Rand des Ringspalts elektrisch jeweils miteinander verbunden sind und zwei Anschlüsse bzw. Terminals bilden, wobei der Kernschutzkasten und die beiden Anschlüsse eine Niederspannungswicklung des Hochfrequenztransformators bilden.
Mit diesen Merkmalen sind die oben erwähnten Probleme vermieden.
Die Form des Kernschutzkastens ist gleich der Form des Ringkerns. Auf der ringförmigen oberen Wand des Kernschutzkastens befindet sich ein Ringspalt in Umfangsrichtung und an dem inneren Rand und äußeren Rand des Ringspalts sind mehrere Leitdrähte jeweils in Umfangsrichtung angeordnet, die elektrisch mit dem Kernschutzkasten verbunden sind. Die Leitdrähte an dem inneren Rand und äußeren Rand des Ringspalts sind elektrisch jeweils miteinander verbunden und bilden zwei Anschlüsse. Der Kernschutzkasten und die zwei Anschlüsse bilden eine Niederspannungswicklung des Hochfrequenztransformators.
Ein Hochfrequenztransformator mit einem zentralen Abgriff in seiner Niederspannungswicklung umfaßt gemäß der vorliegenden Erfindung:
einen Ringkern aus einem amorphen, magnetischen Material;
einen Kernschutzkasten, der aus einem leitenden Material hergestellt ist und den Ringkern einschließt;
eine Hochspannungswicklung, bestehend aus einem auf den Kernschutzkasten gewickelten, emaillierten Draht.
Hierbei besteht der Kernschutzkasten aus einem ersten Kernschutzkasten und einem zweiten Kernschutzkasten. Die Formen des ersten Kernschutzkastens und des zweiten Kernschutzkastens sind gleich derjenigen des Ringkerns. Der erste Kernschutzkasten umwickelt den Ringkern direkt. Der zweite Kernschutzkasten umwickelt den ersten Kernschutzkasten in elektrisch isolierender Weise. Ein erster Ringspalt ist auf einer ersten, ringförmigen oberen Wand des ersten Kernschutzkastens in Umfangsrichtung angeordnet und ein zweiter Ringspalt ist auf einer zweiten, ringförmigen oberen Wand des zweiten Kernschutzkastens in Umfangsrichtung angeordnet. Der erste Ringspalt entspricht dem zweiten Ringspalt. Entweder der innere oder der äußere Rand des ersten Ringspalts ist elektrisch mit dem gegenüberliegenden Rand des zweiten Ringspalts verbunden. Auf den Ringwänden der Kern schutzkästen, nahe angrenzend an den nicht-angeschlossenen Rändern des ersten Ringspalts und des zweiten Ringspalts, sind jeweils ein erster Satz Leitdrähte und ein zweiter Satz Leitdrähte in Umfangsrichtung angeordnet und elektrisch mit dem ersten Kernschutzkasten bzw. dem zweiten Kernschutzkasten verbunden. Auf einer der Ringwände der Kernschutzkästen, nahe angrenzend an den Rändern, die miteinander verbunden sind, ist ein dritter Satz Leitdrähte in Umfangsrichtung angeordnet und elektrisch verbunden mit dem entsprechenden Kernschutzkasten. Auf der zweiten ringförmigen oberen Wand sind mehrere vorreservierte Löcher, welche den Positionen des ersten Satzes Leitungsdrähte auf dem ersten Kernschutzkasten entsprechen, offen. Der dritte Satz Leitungsdrähte und der zweite Satz Leitungsdrähte sind elektrisch miteinander jeweils verbunden und bilden einen dritten Anschluß an einen zweiten Anschluß. Der erste Satz Leitungsdrähte gelangt durch entsprechende, vorreservierte Löcher und sie sind dann miteinander verbunden, um einen ersten Anschluß auszubilden. Der Kernschutzkasten, der erste Anschluß, der zweite Anschluß und der dritte Anschluß bilden die Niederspannungswicklung mit zentralem Abgriff.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Das folgende ist eine detaillierte Beschreibung des Hochfrequenztransformators gemäß der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen.
1 ist eine Schnittansicht des Hochfrequenztransformators nach der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht des Hochfrequenztransformators mit zentralem Abgriff in seiner Niederspannungswicklung gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1 ist eine Schnittansicht des Hochfrequenztransformators gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Hochfrequenztransformator 1 besteht hauptsächlich aus den folgenden Komponenten: einem Ringkern 2, der hergestellt ist aus amorphem, magnetischem Material; einem Kernschutzkasten bzw. einer Kernschutzummantelung 3, welcher den Ringkern 2 umgibt; einer Hochspannungswicklung 4, bestehend aus einem emaillierten Draht, der auf den Kernschutzkasten gewickelt ist. Der Kernschutzkasten 3 ist aus einem leitenden Material hergestellt und hat eine Form, die gleich bzw. ähnlich ist derjenigen der Ringkerns 2. Das leitende Material ist vorzugsweise Aluminium und noch bevorzugter Kupfer. In der vorliegenden Erfindung dient der Kernschutzkasten sowohl als Schutz für den Ringkern aus amorphem, magnetisch weichem Material und als Niederspannungswicklung des Hochfrequenztransformators. An der ringförmigen oberen Wand 31 bzw. oberen Wand 31 des Rings des Kernschutzkastens 3 ist ein Ringspalt 32 in Umfangsrichtung angeordnet. Auf dem inneren Rand und dem äußeren Rand des Ringspalts 32 sind mehrere Leitdrähte 61, 62, 63, 64, 65, 66, 71, 72, 73, 74, 75, 76 jeweils in gleichmäßiger Weise in Umfangsrichtung angeordnet und elektrisch mit dem Kernschutzkasten verbunden. Diese Leitdrähte können zylindrisch sein oder andere Formen haben. Die Leitdrähte 61, 62, 63, 64, 65, 66 an dem inneren Rand des Ringspalts 32 gelangen durch die Hochspannungswicklung und sind dann elektrisch miteinander verbunden, um einen Anschluß bzw. Terminal 60 auszubilden. Die Leitdrähte 71, 72, 73, 74, 75, 76 an dem äußeren Rand des Ringspalts 32 sind in gleicher Weise verbunden, um einen anderen Anschluß bzw. Terminal 70 auszubilden. Diese beiden Anschlüsse 60, 70 bilden Anschlüsse der Niederspannungswicklung des Hochfrequenztransformators nach der Erfindung. Die Hochspannungswicklung 4 des Hochfrequenztransformators ist gebildet durch einen emaillierten Draht, der in elektrisch isolierender Weise direkt auf den Kernschutzkasten 3 gewik kelt ist, wobei diese Drähte gleichmäßig verteilt sind zwischen den Leitdrähten der Niederspannungswicklung.
2 ist eine Schnittansicht des Hochfrequenztransformators mit zentralem Abgriff in seiner Niederspannungswicklung gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Figur ist erkennbar, daß die Struktur des Hochfrequenztransformators 100 mit zentralem Abgriff in seiner Niederspannungswicklung gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich ist derjenigen des in 1 gezeigten Hochfrequenztransformators. Der Unterschied ist der, daß in diesem Falle der Kernschutzkasten einen ersten Kernschutzkasten 300 und einen zweiten Kernschutzkasten 900 umfaßt. Der erste Kernschutzkasten 300 ist auf elektrisch isolierende Weise eingelagert in dem zweiten Kernschutzkasten 900. Auf einer ersten ringförmigen oberen Wand 310 des ersten Kernschutzkastens 300 ist ein erster Ringspalt 320 geöffnet. Entsprechend ist auf einer zweiten ringförmigen oberen Wand 910 des zweiten Kernschutzkastens 900 ein zweiter Ringspalt 920 geöffnet. Entweder der innere Rand oder der äußere Rand (beispielsweise der äußere Rand) des Ringspalts 320 ist elektrisch mit dem gegenüberliegenden Rand (beispielsweise dem inneren Rand) des Ringspalts 920 verbunden. Ruf den Wänden des Kernschutzkastens, eng an die nicht-angeschlossenen Ränder der Ringspalte 320 und 920 angrenzend, sind ein erster Satz Leitdrähte 610, 620, 630, 640, 650, 660 und ein zweiter Satz Leitdrähte 510, 520, 530, 540 jeweils in gleichmäßiger Weise in Umfangsrichtung verteilt und elektrisch mit dem ersten Kernschutzkasten 300 bzw. dem zweiten Kernschutzkasten 900 verbunden. Auf der Wand des Kernschutzkastens, gleich neben dem einen der verbundenen Ränder (beispielsweise dem inneren Rand des zweiten Ringspalts 920 des zweiten Kernschutzkastens 900), sind ein dritter Satz Leitdrähte 710, 720, 730, 740, 750 gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt und elektrisch mit dem entsprechenden Kernschutzkasten verbunden. Auf der zweiten ringförmigen oberen Wand 910 sind mehrere vorreservierte Löcher 810, 870, die den Positionen des ersten Satzes Leitdrähte 610, 620, 630, 640, 650, 660 auf dem ersten Kernschutzkasten entsprechen, geöffnet, so daß der erste Satz Leitdrähte 610, 620, 630, 640, 650, 660 durch die entsprechenden vorreservierten Löcher 810, 870 gelangen kann und werden dann miteinander verbunden, um einen ersten Anschluß 666 auszubilden. Der zweite Satz Leitdrähte 510, 520, 530, 540 und der dritte Satz Leitdrähte 710, 720, 730, 740, 750 sind elektrisch miteinander jeweils verbunden, um einen zweiten Anschluß 999 und einen dritten Anschluß 777 auszubilden. Die Kernschutzkästen 300 und 900, der erste Anschluß 666, der zweite Anschluß 999 und der dritte Anschluß 777 bilden eine Niederspannungswicklung des Hochfrequenztransformators der vorliegenden Erfindung, wobei der dritte Leitanschluß 777 als zentraler Abgriff der Niederspannungswicklung des Hochfrequenztransformators dient.
In dem obigen Text wurde der Hochfrequenztransformator mit dem zentralen Abgriff in seiner Niederspannungswicklung gemäß der vorliegenden Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Niederspannungswicklung des Hochfrequenztransformators beinhaltet zwei Kernschutzkästen, die hergestellt sind aus elektrisch leitendem Material. Für den Durchschnittsfachmann sollte es jedoch klar sein, daß, wenn eine Niederspannungswicklung eines Hochfrequenztransformators mehr Kernschutzkästen aufweist, die in ähnlicher Weise verbunden sind, ein Transformator mit mehrfach umwickelnder Niederspannungswicklung mit oder ohne zentralem Abgriff erzielt werden kann, um an niederere Frequenzen oder höhere Ausgangsspannung angepaßt zu sein. Jeglicher verbesserter Transformator wird in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen, ohne von dem hinter der Erfindung stehenden Geist abzuweichen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Da der Kernschutzkasten des Ringkerns aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist und als Niederspannungswicklung dient, ist bei dem Hochfrequenztransformator nach der vorliegenden Erfindung eine Niederspannungswicklung, die gemäß dem Stand der Technik auf den Kernschutzkasten aufgewickelt ist, erübrigt, wodurch die Struktur bzw. der Aufbau des Hochfrequenztransformators kompakter wird, seine Größe geringer wird, er weniger wiegt und er geeigneter ist für die industrielle Massenfertigung. Da die Hochspannungswicklung fest auf den Kernschutzkasten gewickelt ist, ist die magnetische Kopplung zwischen der Hochspannungswicklung und der Niederspannungswicklung erhöht, so daß die Streuinduktivität bzw. der magnetische Streufluß reduziert ist und daher ebenfalls die Verluste reduziert sind.

Claims

Hochfrequenztransformator (1) mit: einem Ringkern (2) aus magnetischem Material; einem Kernschutzkasten (3) aus leitendem Material, welcher den Ringkern (2) umhüllt, wobei der Kernschutzkasten die Niederspannungswicklung des Transformators bildet und wobei ein ringförmiger Spalt (32) in dem Kernschutzkasten (3) vorgesehen ist; einer Hochspannungswicklung (4), bestehend aus emailliertem Draht, der auf den Kernschutzkasten (3) gewickelt ist; elektrischen Verbindungen mit beiden Seiten des ringförmigen Spalts des Kernschutzkastens, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material des Ringkerns (2) amorph ist, der ringförmige Spalt (32) auf einer ringförmigen oberen Wand (31) des Kernschutzkastens (3) vorgesehen ist, die elektrischen Verbindungen mehrere Leitdrähte (61-66, 71–76) umfassen, die elektrisch mit dem äußeren Rand bzw. inneren Rand des ringförmigen Spalts (32) verbunden sind, wobei die Leitdrähte (61–66, 71–76) gleichmäßig verteilt sind entlang des Umfangs des ringförmigen Spalts (32) und die Leitdrähte mit einem ersten Anschluß (60) bzw. einem zweiten Anschluß (70) verbunden sind, wobei beide Anschlüsse (60, 70) eine ringförmige Ausgestaltung haben, die konzentrisch zu dem Ringkern (2) ist.
Hochfrequenztransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernschutzkasten (3) aus Kupfer hergestellt ist.
Hochfrequenztransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernschutzkasten (3) aus Aluminium hergestellt ist.
Hochfrequenztransformator (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernschutzkasten (300, 900) aus einem ersten Kernschutzkasten (300) und einem zweiten Kernschutzkasten (900) besteht, wobei die Formen des ersten Kernschutzkastens (300) und des zweiten Kernschutzkastens (900) gleich bzw. ähnlich derjenigen des Ringkerns (200) sind, wobei der erste Kernschutzkasten (300) den Ringkern (200) direkt umhüllt, der zweite Kernschutzkasten (900) elektrisch isoliert den ersten Kernschutzkasten (300) umhüllt, ein erster Ringspalt (320) auf einer ersten ringförmigen oberen Wand (310) des ersten Kernschutzkastens (300) in Umfangsrichtung angeordnet ist und ein zweiter Ringspalt (920) auf einer zweiten ringförmigen oberen Wand (910) des zweiten Kernschutzkastens (900) in Umfangsrichtungen angeordnet ist, wobei der erste Ringspalt (320) dem zweiten Ringspalt (920) entspricht, entweder der innere oder der äußere Rand des ersten Ringspalts (320) elektrisch verbunden ist mit dem gegenüberliegenden Rand des zweiten Ringspalts (920) an den Wänden des Kernschutzkastens, eng angrenzend an den unverbundenen Rändern des ersten Ringspalts (320) und des zweiten Ringspalts (920), ein erster Satz Leitdrähte (610, 620, 630, 640, 650, 660) und ein zweiter Satz Leitdrähte (510, 520, 530, 540) jeweils in der Umfangsrichtung angeordnet und elektrisch verbunden sind mit dem ersten Kernschutzkasten (300) bzw. dem zweiten Kernschutzkasten (900), an einer der Wände des Kernschutzkastens, nahe angrenzend an den Rändern, die miteinander verbunden sind, ein dritter Satz Leitdrähte (710, 720, 730, 740, 750) angeordnet sind in Umfangsrichtung und elektrisch verbunden sind mit dem entsprechenden Kernschutzkasten (300, 900), wobei auf der zweiten ringförmigen oberen Wand (910) mehrere vorreservierte Löcher (810, 870), welche den Positionen des ersten Satzes Leitdrähten (610, 620, 630, 640, 650, 660) auf dem ersten Kernschutzkasten (300) entsprechen, geöffnet sind, der dritte Satz Leitdrähte (710, 720, 730, 740, 750, 760) und der zweite Satz Leitdrähte (510, 520, 530, 540) elektrisch jeweils miteinander verbunden sind und einen dritten Anschluß (777) und einen zweiten Anschluß (999) ausbilden, wobei der erste Satz Leitdrähte (610, 620, 630, 640, 650, 660) jeweils durch die vorreservierten Löcher (810, 870) gelangen und dann miteinander verbunden sind, um einen ersten Anschluß (666) auszubilden, wobei der Kernschutzkasten (300, 900), der erste Anschluß (666), der zweite Anschluß (999) und der dritte Anschluß (777) die Niederspannungswicklung mit zentralem Abgriff des Hochfrequenztransformators (100) bilden.
Hochfrequenztransformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernschutzkasten (300, 900) aus Kupfer hergestellt ist.
Hochfrequenztransformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernschutzkasten (300, 900) aus Aluminium hergestellt ist.