DE10132123A1

DE10132123A1 - Transformator

Info

Publication number: DE10132123A1
Application number: DE10132123A
Authority: DE
Inventors: Thomas Tolle; Thomas Duerbaum; Dick Domensino; Mark Schmidt
Original assignee: Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2003-01-16
Also published as: JP2004521517A; US20040164834A1; US7023314B2; EP1405321A1; WO2003005382A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Transformator (10, 10') mit einem Kern (11), der ein Mittelstück (11a) mit einem ersten und einem zweiten Flansch (11b, 11c) aufweist, wobei eine erste und zweite Wicklung (12, 13) des Transformators (10, 10') auf dem Mittelstück (11a) aufgewickelt sind. DOLLAR A Um einen Transformator zu schaffen, der bei möglichst kompakter Bauart eine einfache Anpassung zur Begrenzung von Kriechströmen erlaubt, wird vorgeschlagen, dass die aus dem Wicklungskörper herausgeführten Wicklungsendstücke (12a, 12b) der ersten Wicklung (12) durch mindestens eine Ausnehmung des ersten Flansches (11b) geführt sind und dass aus dem Wicklungskörper herausgeführte Wicklungsendstücke (15a, 15b) der zweiten Wicklung (13) vorgesehen sind, die wenigstens teilweise lose Leitungsenden bilden. Alternativ sind die aus dem Wicklungskörper herausgeführten Wicklungsendstücke (12a, 12b) der ersten Wicklung (12) unmittelbar um den Rand des ersten Flansches (11b) herumgeführt und mit Anschlusselementen (14a, 14b) verbunden, die auf der dem Mittelstück (11a) gegenüberliegenden Seite des ersten Flansches (11b) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformator mit einem Kern, der ein Mittelstück mit einem ersten und einem zweiten Flansch aufweist, wobei eine erste und zweite Wicklung des Transformators auf dem Mittelstück aufgewickelt sind.

Aus der JP 07086054 A ist ein solcher Transformator bekannt. Dieser weist weiterhin eine an einem der Flansche anliegende Basisplatte mit mehreren Anschlußelementen auf. Die Anschlußelemente sind an zwei Seiten der Basisplatte angeordnet. Lose, d. h. keine unmittelbare Führung aufweisende und frei durch die Luft geführte Leitungsenden von Primär- und Sekundärwicklung sind mit jeweils zwei der Anschlußelemente lösbar verbunden; die Leitungsenden liegen dabei in Ausnehmungen der Anschlußelemente.

Derartige Bauelemente sind so auszuführen, dass Kriechströme möglichst vermieden werden, d. h. unerwünschten Oberflächenströmen zwischen spannungsführenden Teilen über zwischen den spannungsführenden Teilen liegendes nicht elektrisch leitendes Material soll entgegengewirkt werden. Die Abstände zwischen den spannungsführenden Teilen werden als Kriechstrecken bezeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transformator zu schaffen, der bei möglichst kompakter Bauart eine einfache Anpassung zur Begrenzung von Kriechströmen erlaubt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die aus dem Wicklungskörper herausgeführten Wicklungsendstücke der ersten Wicklung durch mindestens eine Ausnehmung des ersten Flansches geführt sind und dass aus dem Wicklungskörper herausgeführte Wicklungsendstücke der zweiten Wicklung vorgesehen sind, die wenigstens teilweise lose Leitungsenden bilden.

Mit Hilfe der losen Leitungsenden der zweiten Wicklung lassen sich auf einfache Weise unzulässige Kriechströme vermeiden, indem der Abstand von elektrischen Kontaktpunkten, mit denen die losen Leitungsenden verbunden werden, und Punkten, die auf dem Spannungspotential der ersten Wicklung liegen, je nach Anwendungsfall ausreichend groß gewählt wird. Der übrige Teil des Transformators kann inklusive der mit der ersten Wicklung verbundenen Anschlußelemente, z. B. von Anschlußstiften, in sehr kompakter Bauform ausgeführt werden.

Der Transformator hat insbesondere einen Kern aus Ferrit, der insbesondere einstückig ausgeführt ist. Solche Kerne sind in sehr kleiner Bauform herstellbar. Die Wicklungsendstücke der zweiten Wicklung können beispielsweise im Bereich des Mittelstücks aus dem Wicklungskörper herausgeführt sein und direkt in die losen Leitungsenden übergehen. Eine Alternative dazu ist, die Wicklungsendstücke durch mindestens eine Ausnehmung des zweiten Flansches nach außen zu führen; auf der Außenseite des zweiten Flansches werden die Wicklungsendstücke fixiert, beispielsweise durch Verdrillen, um danach in die losen Leitungsenden überzugehen. Die Wicklungsendstücke der ersten Wicklung sind vorzugsweise mit Anschlussstiften verbunden, die auf den ersten Flansch aufgesetzt sind. In einer Variante sind die Anschlußelemente bzw. Anschlußstifte nicht direkt auf den ersten Flansch aufgesetzt, sondern es ist eine Basisplatte vorgesehen, die auf den ersten Flansch aufgesetzt ist und die Anschlußelemente trägt. Eine solche Basisplatte kann separat gefertigt und in einem späteren Arbeitsgang auf den ersten Flansch aufgesetzt werden. In einer Variante erstreckt die Basisplatte sich über den ersten Flansch hinaus und weist in diesem äußeren Bereich Anschlußelemente auf, die mit den losen Leitungsenden der zweiten Wicklung verbunden sind. Der eine solche Basisplatte aufweisende Transformator kann dann später auf eine Leiterplatte montiert werden, wobei das Kontaktieren der losen Leitungsenden mit den zugehörigen Anschlußelementen auf der Basisplatte schon bei der Herstellung des Transformators durchgeführt wurde und bei der Herstellung der Leiterplatte nicht mehr erforderlich ist.

Die Aufgabe wird ebenfalls dadurch gelöst, dass die aus dem Wicklungskörper herausgeführten Wicklungsendstücke der ersten Wicklung unmittelbar um den Rand des ersten Flansches herumgeführt und mit Anschlußelementen verbunden sind, die auf der dem Mittelstück gegenüberliegenden Seite des ersten Flansches angeordnet sind, und dass aus dem Wicklungskörper herausgeführte Wicklungsendstücke der zweiten Wicklung vorgesehen sind, die wenigstens teilweise lose Leitungsenden bilden. Bei dieser Lösung sind keine Ausnehmungen im ersten Flansch erforderlich. Bei einer Variante dieses Transformators ist ein Verbindungsmodul vorgesehen, an dem die Anschlußelemente befestigt sind. Ausnehmungen im Verbindungsmodul dienen zum Führen der Wicklungsendstücke.

Die Erfindung betrifft auch eine Leiterplatte mit einem Transformator gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen, bei der die losen Leitungsenden unmittelbar mit Kontaktpunkten auf der Leiterplatte verbunden sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 3 jeweils einen Transformator, der auf einer Leiterplatte montiert ist und
Fig. 4 ein Beispiel für einen Transformatorkern.
Fig. 1 zeigt einen Transformator 10, der einen Kern 11 aufweist, der hier als Ferritkern ausgefüllt ist. Der Kern 11 hat die Form eines Trommelkerns; er besteht aus einem Mittelstück 11a und zwei Flanschen 11b und 11c. Der Kern 11 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet; die Flansche 11b und 11c können aber auch separate Teile sein, die mittels Klebverbindung mit dem Mittelstück 11a verbunden sind. Auf das Mittelstück 11a sind eine erste Wicklung 12 (bspw. eine Transformatorprimärwicklung) und eine zweite Wicklung 13 (bspw. eine Transformatorsekundärwicklung) aufgewickelt. Um eine ausreichende Isolierung zwischen den Wicklungen 12 und 13 sicherzustellen, hat äußere Wicklung 13 vorzugsweise eine dreischichtige Ummantelung aus Isoliermaterial (nicht dargestellt), wobei dann die Wicklung 12 ein Draht mit einfacher Lack-Isolierung sein kann. Die Transformatorwicklung 12 weist Wicklungsendstücke 12a und 12b auf, die durch Ausnehmungen des Flansches 11b (siehe Fig. 4) zur Außenseite des Flansches 11b, die dem Mittelstück 11a gegenüber liegt, geführt werden. Auf der Außenseite des Flansches 11b sind als Anschlußstifte ausgebildete Anschlußelemente 14a und 14b angeordnet. Die Anschlußstifte 14a und 14b sind bspw. mittels Klebverbindung mit der Außenseite des Flansches 11b verbunden. Das Wicklungsendstück 12a ist elektrisch mit dem Anschlußstück 14a verbunden. Das Wicklungsendstück 12b ist mit dem Anschlußstift 146 elektrisch verbunden.
Die Transformatorwicklung 13 weist Wicklungsendstücke 15a und 15b auf, die durch Ausnehmungen des Flansches 11c (siehe Fig. 4) zu der dem Mittelstück 11a gegenüberliegenden Außenseite des Flansches 11c geführt sind. Die aus der Außenseite des Flansches 11c heraustretenden Wicklungsendstücke 15a und 15b sind im Nahbereich des Flansches 11c miteinander verdrillt oder auf andere Weise miteinander mechanisch verbunden und gehen danach in lose Leitungsenden 15aa und 15bb über.
Der Transformator 10 ist auf einer Leiterplatte 16 angeordnet. Die Anschlussstifte 14a und 14b sind durch Bohrungen der Leiterplatte 16 hindurch geführt und auf der Unterseite der Leiterplatte 16 mittels Kontaktpunkten 17 und 18 elektrisch mit Schaltkreisen der Leiterplatte 16 mittels Lötverbindungen verbunden. Die Leitungsenden 15aa und 15bb sind an Kontaktpunkten 19 und 20 mit Schaltkreisen der Leiterplatte 16 elektrisch durch Lötverbindungen verbunden. In einer Ausgestaltung sind die Leitungsenden 15aa und 15bb durch Bohrungen der Leiterplatte 16 hindurchgeführt und auf der Unterseite der Leiterplatte 16 mit Schaltkreisen der Leiterplatte 16 elektrisch durch Lötverbindungen verbunden; dies ermöglicht den Einsatz der Erfindung auch bei Leiterplatten, bei denen nur auf einer Seite Lötverbindungen vorgesehen sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde nur ein Abschnitt der Leiterplatte 16 dargestellt; auf die Darstellung sonstiger auf der Leiterplatte angeordneter Bauelemente und Schaltkreise wurde ebenfalls verzichtet.
Die Kontaktpunkte 19 und 20 sind soweit von dem Transformatorkern mit den Wicklungen 12 und 13 entfernt angeordnet, dass Kriechströmen in ausreichendem Maße entgegengewirkt wird, d. h. Kriechstrecken können so auf vorgebbare Längen reduziert werden. Die Lötverbindungen an den Kontaktpunkten 19 und 20 werden hier vorzugsweise manuell hergestellt.
Fig. 2 zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1. Die Abwandlung des Transformators 10 aus Fig. 1 ist mit den Bezugszeichen 10' bezeichnet. Der Transformator 10' weist eine Basisplatte 21 auf, die aus Isolationsmaterial besteht und auf der dem Mittelstück 11a des Kerns 11 gegenüberliegenden Außenfläche des Flansches 11b angeordnet ist. Die Basisplatte 21 weist Bohrungen auf, durch die die Anschlußstifte 14a und 14b geführt sind. Die Wicklungsendstücke 15a und 156 sind bei den Beispielen in Fig. 2 nicht durch Ausnehmungen des Flansches 11c hindurch geführt, sondern sie treten zwischen den Flanschen 11b und 11c aus dem Wicklungskörper mit den Wicklungen 12 und 13 heraus und erstrecken sich als lose Leitungsenden bis zu Kontaktpunkten 24 und 25 auf der Basisplatte 21, wo sie mit Anschlußstiften 22 und 23 verlötet sind; um die Kontaktierung bei der Fertigung zu erleichtern, stehen die Anschlussstifte 22 und 23 in einer Ausgestaltung über die Oberseite der Basisplatte 21 hinaus vor (nicht gezeigt), wobei dann die losen Leitungsenden um die vorstehenden Stücke der Anschlussstifte herumgewickelt werden, bevor sie gegebenenfalls verlötet werden. Die Anschlussstifte 22 und 23 sind durch Bohrungen der Basisplatte 21 und durch Bohrungen der entsprechend abgewandelten Leiterplatte 16, die mit dem Bezugszeichen 16' bezeichnet ist, hindurch geführt, wo sie auf der Unterseite der Leiterplatte 16' an Kontaktpunkten 26 und 27 mit Schaltkreisen der Leiterplatte 16' verlötet sind. Die Basisplatte 21 erstreckt sich soweit über die untere Außenseite des Flansches 11b seitlich hinaus, dass die Kontaktpunkte 24 und 25 soweit außen liegen, dass Kriechströme in ausreichendem Maße verhindert werden.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die Wicklungsendstücke 15a und 15b wie in Fig. 2 zwischen den Flanschen 11b und 11c des Kernes 11 aus dem Wicklungskörper als lose Leitungsenden herausgeführt und unmittelbar mit der Leiterplatte 16 an Kontaktpunkten 19 und 20 kontaktiert. Ein Verbindungsmodul 30, dass hier aus Kunststoff gefertigt ist, ist auf den Flansch 116 aufgesetzt und trägt die Anschlußstifte 14a und 14b. Das Verbindungsmodul 30 weist außerdem seitliche Ausnehmungen (nicht gezeigt) auf, die die Wicklungsendstücke 12a und 12b der Wicklung 12 unmittelbar um den Rand des Flansches 11b herum zu den Anschlußstiften 14a und 146 führen. Die Anschlußstifte 14a und 14b sind wie in Fig. 1 durch Bohrungen der Leiterplatte 16 hindurch geführt und auf der Unterseite mit Schaltkreisen der Leiterplatte 16 elektrisch kontaktiert. Die Abwandlung des Transformators 10 mit dem Kern 11, den Wicklungen 12 und 13, dem Verbindungsmodul 30 und den Anschlußstiften 14a und 14b ist mit dem Bezugszeichen 10" bezeichnet.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für einen als Ferritkern ausgeführten Kern 11. Die Flansche 11b und 11c weisen jeweils zwei Ausnehmungen auf, die mit den Bezugszeichen 40 und 41 bzw. 42 und 43 versehen sind. Durch die Ausnehmungen 40 und 41 werden die Wicklungsendstücke 12a und 12b bei den Ausführungsformen in Fig. 1 und Fig. 2 geführt. Bei der Ausführungsform in Fig. 1 dienen die Ausnehmungen 42 und 43 zum Führen der Wicklungsendstücke 15a und 15b. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind die Ausnehmungen 42 und 43 nicht erforderlich. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind weder die Ausnehmungen 40 und 41 noch die Ausnehmungen 42 und 43 erforderlich.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Fig. 1 bis 4 gezeigten speziellen Ausgestaltungen beschränkt. So lassen sich die Art und Weisen der Führung von Wicklungsendstücken durch Ausnehmungen des Kerns 11 hindurch oder wie in Fig. 3 unmittelbar um den Rand eines Kernflansches herum beliebig miteinander kombinieren. Bei einer anderen nicht dargestellten Variante ist zwar wie in Fig. 2 dargestellt eine Basisplatte 21 vorgesehen, jedoch erstreckt sich diese im Wesentlichen nur über die untere Außenfläche des Flansches 11b. Dem gemäß fallen die Anschlußstifte 22 und 23 bei dieser Ausführungsform weg und die Kontaktierung der Wicklungsendstücke 15a und 156 wird wie in Fig. 1 durch unmittelbar auf der Leiterplatte 16 angeordnete Kontaktpunkte 19 und 20 erzielt.

Claims

1. Transformator (10, 10') mit einem Kern (11), der ein Mittelstück (11a) mit einem ersten und einem zweiten Flansch (11b, 11c) aufweist, wobei eine erste und zweite Wicklung (12, 13) des Transformators (10, 10') auf dem Mittelstück (11a) aufgewickelt sind, wobei die aus dem Wicklungskörper herausgeführten Wicklungsendstücke (12a, 12b) der ersten Wicklung (12) durch mindestens eine Ausnehmung des ersten Flansches (11b) geführt sind und wobei aus dem Wicklungskörper herausgeführte Wicklungsendstücke (15a, 15b) der zweiten Wicklung (13) vorgesehen sind, die wenigstens teilweise lose Leitungsenden bilden.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (11) ein Ferritkern ist.

3. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wicklungsendstücke (15a, 15b) der zweiten Wicklung (13) durch mindestens eine Ausnehmung (42, 43) des zweiten Flansches (11c) geführt sind.

4. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsendstücke (12a, 12b) der ersten Wicklung (12) mit auf den ersten Flansch (11b) aufgesetzten Anschlussstiften (14a, 14b) verbunden sind.

5. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den ersten Flansch (11b) eine Basisplatte (21) mit Anschlusselementen (14a, 14b), die mit den Wicklungsendstücken (12a, 12b) der ersten Wicklung (12) verbunden sind, aufgesetzt ist, so dass die Anschlusselemente (14a, 14b) dem ersten Flansch (11b) gegenüberliegen.

6. Transformator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Basisplatte (21) über den ersten Flansch (11b) hinaus erstreckt und das zwei weitere Anschlusselemente (22, 23) vorgesehen sind, die an dem sich über die Außenseite des ersten Flansches (11b) hinaus erstreckenden Teils der Basisplatte (21) montiert und mit den losen Leitungsenden (15a, 15b) der zweiten Wicklung (13) verbunden sind.

7. Transformator (10") mit einem Kern (11), der ein Mittelstück (11a) mit einem ersten und einem zweiten Flansch (11b, 11c) an den beiden Enden des Mittelstücks (11a) aufweist, wobei eine erste und zweite Wicklung (12, 13) des Transformators (10") auf dem Mittelstück (11a) aufgewickelt sind, wobei die aus dem Wicklungskörper herausgeführten Wicklungsendstücke (12a, 12b) der ersten Wicklung (12) unmittelbar um den Rand des ersten Flansches (116) herumgeführt und mit Anschlusselementen (14a, 14b) verbunden sind, die auf der dem Mittelstück (11a) gegenüberliegenden Seite des ersten Flansches (11b) angeordnet sind, und wobei aus dem Wicklungskörper herausgeführte Wicklungsendstücke (15a, 15b) der zweiten Wicklung (13) vorgesehen sind, die wenigstens teilweise lose Leitungsenden bilden.

8. Transformator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente (14a, 14b) an einem Verbindungsmodul (30) befestigt sind, das auf den ersten Flansch (116) aufgesetzt ist und das mindestens eine Ausnehmung aufweist, durch die die Wicklungsendstücke (12a, 12b) der ersten Wicklung (12) geführt sind.

9. Leiterplatte (16) mit einem Transformator (10, 10') mit einem Kern (11), der ein Mittelstück (11a) mit einem ersten und einem zweiten Flansch (11b, 11c) aufweist, wobei eine erste und zweite Wicklung (12, 13) des Transformators (10, 10') auf dem Mittelstück (11a) aufgewickelt sind, wobei die aus dem Wicklungskörper herausgeführten Wicklungsendstücke (12a, 12b) der ersten Wicklung (12) durch mindestens eine Ausnehmung des ersten Flansches (11b) geführt sind und wobei aus dem Wicklungskörper herausgeführte Wicklungsendstücke (15a, 15b) der zweiten Wicklung (13) vorgesehen sind, die wenigstens teilweise lose Leitungsenden bilden und die unmittelbar mit Kontaktpunkten (19, 20) auf der Leiterplatte (16) verbunden sind.

10. Leiterplatte mit einem Transformator (10") mit einem Kern (11), der ein Mittelstück (11a) mit einem ersten und einem zweiten Flansch (11b, 11c) an den beiden Enden des Mittelstücks (11a) aufweist, wobei eine erste und zweite Wicklung (12, 13) des Transformators (10") auf dem Mittelstück (11a) aufgewickelt sind, wobei die aus dem Wicklungskörper herausgeführten Wicklungsendstücke (12a, 12b) der ersten Wicklung (12) unmittelbar um den Rand des ersten Flansches (11b) herumgeführt und mit Anschlusselementen (14a, 146) verbunden sind, die auf der dem Mittelstück (11a) gegenüberliegenden Seite des ersten Flansches (11b) angeordnet sind, und wobei aus dem Wicklungskörper herausgeführte Wicklungsendstücke (15a, 15b) der zweiten Wicklung (13) vorgesehen sind, die wenigstens teilweise lose Leitungsenden bilden und die unmittelbar mit Kontaktpunkten (19, 20) auf der Leiterplatte (16) verbunden sind.