DE102010049668A1

DE102010049668A1 - Transformator

Info

Publication number: DE102010049668A1
Application number: DE102010049668A
Authority: DE
Inventors: Mykhaylo Raykhman; Hans Hoffmann; Dr. Schlenk Manfred; Dr. Oehmen Jörg
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2012-04-26
Also published as: US20120098633A1

Abstract

Transformator (1) zum Symmetrieren des Stromes in mehreren Kanälen, mit einer Primärwicklung (Wp) und wenigstens zwei Sekundärwicklungen (Ws). Erfindungsgemäß weist der Transformator (1) mehrere geschlossene Transformatorkerne (2) auf, auf denen jeweils eine Sekundärwicklung (Ws) angeordnet ist. Die Primärwicklung (Wp) umfasst sämtliche Transformatorkerne (2). Vorzugsweise sind die Primär- und die Sekundärwicklungen am Transformatorkern (2) einander gegenüberliegend angeordnet. Eine Symmetrierung der Ströme erfolgt durch Flussänderungen in den Sekundärwicklungen (Ws) und eine Primärflussantwort.

Description

Die Erfindung beschreibt einen Transformator mit einer Primärwicklung und wenigstens zwei Sekundärwicklungen, insbesondere zum Symmetrieren von Strömen in parallelen Kanälen einer elektronischen Schaltung.
Hintergrundbeleuchtungen von Flachbildfernsehern weisen in der Regel Kaltkathoderöhren oder Leuchtdiodenketten auf, die nebeneinander angeordnet sind und jeweils in einem Kanal einer Ansteuerschaltung angeschlossen sind. Damit der Bildschirm gleichmäßig ausgeleuchtet wird, müssen alle Lampen gleich hell leuchten, das heißt in der Regel, dass der gleiche Strom fließen muss. Aufgrund von Serientoleranzen der Bauteile ist bei gleicher Spannung der Strom nicht gleich. Es muss daher eine Symmetrierung der Ströme erfolgen. Dies erfolgt beispielsweise durch ein Symmetriernetzwerk mit Transformatoren. In jedem Kanal ist dabei ein Transformator angeordnet, wobei die Primärwicklung jeweils mit der Lampe verschaltet ist und die Sekundärwicklungen alle elektrisch in Reihe geschaltet sind, so dass sich sekundärseitig in allen Sekundärwicklungen der gleiche Strom einstellt. Dadurch wird auch der Strom auf der Primärseite in allen Kanälen gleich. Dafür sind jedoch viele Transformatoren notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Anordnung zum Symmetrieren von Strömen zu schaffen, die einfacher aufgebaut ist und weniger Bauteile benötigt.
Diese Aufgabe wird durch einen Transformator gelöst, bei dem jede Sekundärwicklung auf einem eigenen geschlossenen Transformatorkern angeordnet ist und die Primärwicklung sämtliche Transformatorkerne umschließt.
Der Transformator hat für jeden Kanal, dessen Strom symmetriert werden soll, eine Sekundärwicklung. Der Strom in einem Kanal, der durch die Sekundärwicklung fließt, bewirkt eine Änderung des magnetischen Flusses in diesem Transformatorkern. Die Flussänderung bewirkt eine Primärflussantwort, die wiederum eine Fluss- und damit Stromänderung in den anderen Sekundärwicklungen bewirkt. Dies erfolgt so lange, bis in allen Sekundärwicklungen der gleiche Fluss und damit der gleich Strom vorliegt. Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt die Symmetrierung nicht über elektrische Ströme im Sekundärzweig sondern über magnetische Flüsse.
Zweckmäßigerweise sind die Transformatorkerne im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und die Primärwicklung und die Sekundärwicklungen sind auf gegenüberliegenden Schenkeln des Kerns angeordnet. Vorzugsweise sind die Transformatorkerne parallel zueinander angeordnet.
In einer bevorzugten Ausbildung weist der Transformator eine Wanne zum Aufnehmen der Kerne sowie der Wicklungen auf und die Sekundärwicklungen sind jeweils um eine Öffnung und die Primärwicklung um alle Öffnungen zum Durchführen eines Kern-Schenkels herum angeordnet.
Die Erfindung ist nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Transformators mit N Kernen, N Sekundärwicklungen und einer gemeinsamen Primärwicklung,
2 eine Schrägansicht einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Transformators mit vier Kernen, vier Sekundärwicklungen und einer gemeinsamen Primärwicklung und
3 dieselbe Ausführung gemäß der 2 mit sämtlichen montierten Kernen.
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Transformator schematisch dargestellt. Zur Symmetrierung von n Kanälen hat der Transformator 1 insgesamt N Transformatorkerne 2 und N Sekundärwicklungen Ws1, Ws2, ..., WsN.
Die Transformatorkerne 2 sind im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und geschlossen. Die Sekundärwicklungen Ws sind jeweils auf einem Schenkel 3 eines Transformatorkerns 2 angeordnet. Eine Primärwicklung Wp ist um sämtliche Transformatorkerne 2 gewickelt, wobei die Primärwicklung Wp beispielsweise jeweils auf dem der Sekundärwicklung Ws gegenüberliegenden Schenkel 4 des Kerns 2 angeordnet ist.
Im Bild sind die Transformatorkerne 2 mit ihren Flachseiten parallel zueinander angeordnet.
Diese Anordnung ist beliebig und nicht einschränkend. Die Kerne 2 können beispielsweise auch kreisförmig angeordnet sein. Ebenso können die Transformatorkerne 2 beispielsweise kreisförmig ausgebildet sein, wobei auch hier die Primär- und Sekundärwicklung vorzugsweise einander gegenüberliegend am Kern 2 angeordnet sind.
Die Erfindung beruht darauf, dass sich der Primärfluss Φpi ändert, wenn eine Änderung des Flusses Φsi in einer Sekundärwicklung Wsi auftritt, wobei i = 1, ..., N ist. Eine solche Änderung kann beispielsweise durch einen geringeren oder höheren Stromfluss in der Sekundärwicklung Wsi entstehen. Aufgrund der N Sekundärwicklungen Ws auf verschiedenen Kernen 2 beträgt die Primärflussantwort lediglich Φpi = Φsi/N.
Als Beispiel sei angenommen, dass in Kanal i ein Strom Ii fließt, der beispielsweise größer ist, als die Ströme in den anderen Kanälen. Der Strom Ii bewirkt einen Sekundärfluss Φsi. Die Primärflussantwort ist dann, wie bereits oben beschrieben, Φpi = Φsi/N in Schaltungszweig i. Somit sinkt der gesamte Fluss Φi im Kanal i während er in den anderen Kanälen auf Φsi/N steigt.
Die Spannung der Wicklung Wsi sinkt dabei, während sie in den anderen Kanälen steigt. Daraufhin sinkt der Strom Ii im Kanal i, während er in den anderen Kanälen steigt. Dies geschieht so lange, bis die Ströme in allen Kanälen gleich sind.
Auf diese Weise kann der Strom in mehreren Kanälen symmetriert werden. Dazu ist erfindungsgemäß nur ein Transformator notwendig, der einfach aufgebaut ist.
Die 2 zeigt eine zweckmäßige Ausführung eines erfindungsgemäßen Transformators 1 mit vier Transformatorkernen 2 (nur zwei abgebildet). Die Kerne 2 sind im Beispiel rechteckig oder quadratisch ausgebildet. Der Transformator 1 weist weiterhin eine Wanne 5 auf, die beispielsweise aus Kunststoff hergestellt ist. Die Wanne 5 weist für jeden Transformatorkern 2 zwei Öffnungen 6 auf, durch die jeweils ein Schenkel 3, 4 eines Transformatorkerns 2 hindurchführt.
Im Beispiel sind die Kerne 2 jeweils aus einem U- und einem I-Teil 7 zusammengesetzt, wobei die Nahtstelle innerhalb der Öffnungen 6 der Wanne 5 liegt. Alternativ können die Kerne auch aus zwei gleichen U-förmigen Hälften oder anderen Kern-Teilen zusammengesetzt sein.
Die Wanne 5 weist zum Aufnehmen der Wicklungen beispielsweise Aussparungen auf, in die die vorgefertigten Wicklungen einfach einlegbar sind. Die Aussparungen zum Aufnehmen einer Sekundärwicklung Ws sind auf einer Seite der Wanne 5 jeweils um eine Öffnung 6 angeordnet. Auf der anderen Seite der Wanne 5 ist eine Aussparung zum Aufnehmen der Primärwicklung Wp angeordnet, die um alle Öffnungen 6 auf dieser Seite herum führt.
Die Kunststoffwanne 5 ermöglicht eine einfache und maschinelle Fertigung des Transformators 1, so dass er kostengünstig herstellbar ist. Vorzugsweise werden die etwa aus einem U-Kern und I-Kern 7 geteilt ausgebildeten und etwa auf einem elektrisch isolierenden Wickelkörper angeordneten Kerne 2 in die vorgefertigten Primär-Wicklung Wp und Sekundär-Wicklungen Ws eingeschoben.
Die 3 zeigt dieselbe Ausführung gemäß der 2 eines erfindungsgemäßen Transformators 1 mit vier montierten Transformatorkernen 2.
Bezugszeichenliste

1: Transformator
2: Transformatorkern
3: Schenkel (Sekundärseite)
4: Schenkel (Primärseite)
5: Wanne
6: Öffnungen
7: I-Kern
Wp: Primärwicklung
Ws: Sekundärwicklung
i: Kanal
n: Anzahl Kanäle

Claims

Transformator mit einer Primärwicklung (Wp) und wenigstens zwei Sekundärwicklungen (Ws), dadurch gekennzeichnet, dass jede Sekundärwicklung (Ws) auf einem eigenen, geschlossenen Transformatorkern (2) angeordnet ist und dass die Primärwicklung (Wp) sämtliche Transformatorkerne (2) umschließt.
Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatorkerne (2) im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sind und die Primärwicklung (Wp) und die Sekundärwicklungen (Ws) auf gegenüberliegenden Schenkeln (3, 4) des Kerns (2) angeordnet sind.
Transformator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (1) eine Wanne (5) zum Aufnehmen der Wicklungen (Wp, Ws) aufweist und die Sekundärwicklungen (Ws) jeweils um eine Öffnung (6) und die Primärwicklung um sämtliche Öffnungen (6) zum Durchführen eines Kern-Schenkels (4) herum angeordnet sind.
Transformatorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatorkerne (2) mit ihren Flachseiten parallel zueinander angeordnet sind.