DE2445143A1

DE2445143A1 - Elektrischer uebertrager

Info

Publication number: DE2445143A1
Application number: DE19742445143
Authority: DE
Inventors: Bernd Josef Siepmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-09-20
Filing date: 1974-09-20
Publication date: 1976-04-01
Also published as: ZA754741B; AU8354675A; DE2445143C2; AU501281B2

Description

Elektrischer Übertrager Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Übertrager mit einer Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung, Vielfach ist bei übertrager eine definierte und streuarme Verknüpfung zwischen den einzelnen Wicklungen besonders wichtig. Beispielsweise trifft dies zu für Umrichterstromversorgungen mit einem Schalttransistor, wobei zur primärseitigen Regelung über eine Hilfswicklung die jeweilige Sekundärspannung abgegriffen und zur Bestimmung der RegelgröBen herangezogen wird. In diesem Fall muß die Hilfswicklung ein genaues Abbild der Sekundärspannung liefern.
Bei hoher Frequenz und besonders bei Verwendung mehrerer Sekundärwi cklungen zur Erzeugung unterschiedlicher Ausgangsspannungen tritt durch die Streuinduktivität des Übertragers eine Übersetzungsänderung auf, die von der räumlichen Anordnung der übertragerwicklungen stark beeinflußt wird. Zur engen Kopplung zwischen den einzelnen Wicklungen wurde deshalb bereits vorgeschlagen, verdrallte und/oder verschachtelte Wicklungen zu verwenden. Bei sehr kleiner Windungszahl sind solche Lösungen jedoch ungünstig, da hierbei keine gute Oberflächendeckung der Spule mit der Primärwicklung erreicht wird und somit eine starke Streuung gegenüber der Primärwicklung in Kauf genommen werden muß.
Eine parallele Anordnung der einzelnen zu koppelnden Wicklungen kann in Einzelfällen zwar brauchbare.Ergebnisse liefern; durch die undefinierte Lage der Drähte ist jedoch die Kopplung meist schlecht. Abgesehen davon, daß es mit hohem Aufwand verbunden ist, die einzelnen Wicklungen genau in parallelen Abständen zueinander auf die Spule aufzubringen, wird es kaum gelingen, eine starke Fertiglmgsstreuung der einzelnen Spulen einer Fertigungsreihe zu vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Ubertragers mit eng und definiert verkoppelten Wicklungen, der leicht und ohne Fertigungsstreuung herstellbar ist. Insbesondere soll bei Wicklungen geringer Windungszahl eine gute Kopplung ermöglicht werden. Erfindungsgemaß wird dies dadurch erreicht, daß mindestens zwei der Wicklungen durch ein aus mehreren parallel in Isolierstoff eingebetteten Leitern bestehendes Bandkabel gebildet werden.
Durch das erfindungsgemäße Bandkabel erreicht man eine gute Kopplung der Wicklungen untereinander und zur Primärwicklung mit kleiner Fertigungsstreuung Die durch das Bandkabel gebildeten Wicklungen können in einem Arbeitsgang schnell aufgebracht und in einfacher Weise angeschlossen werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform enthält das Bandkabel soviele parallele Leiter, daß. es der Breite des Spulenkörpers entspricht oder einen ganzzahligen Teil dieser Breite einnimmt. Mit einer oder mehreren Windungen kann somit in einer einzigen Wicklungslage die gesamte Spulenoberfläche bedeckt werden. Damit läßt sich eine geringe Streuung, beispielsweise zu einer Primärwicklung mit hoher Windungszahl, erzielen.
Die einzelnen Leiter des Bandkabels können mit ihren Enden hintereinander geschaltet werden, so daß bei Bedarf Wicklungen mit2Jerweils gewünschten Windungszahl gebildet werden.
Die eng zu verkoppelnden Wicklungen werden zweckmäßigerweise durch wechselweise parallel liegende Leiter des Bandkabels gebildet. Auf diese Weise können wahlweise sowohl in Serie als auch parallel geschaltete Leiter einander abwechseln, wodurch auch bei großem Übertragungsverhältnis eine enge Kopplung gewährleistet wird. Einzelne Leiter des Bandkabels können an beliebigen Stellen des Kabels aufgetrennt und parallel geschaltet werden, so daß auf diese Weise Wicklungen mit ungeradzahligen Windungszahlen entstehen. Außerdem ist es zweckmäßig, die Enden des Bandkabels auf eine Leiterplatte zu führen und dort zu verlöten. Zu diesem Zweck ist es günstig, die Leiterenden bereits vor der Montage entsprechend auszuformen, so daß sie unvençechselbar in die zugehörigen Bohrungen auf der Leiterplatte gesteckt werden können. Die Verbindungen der Leiterenden des Bandkabels untereinander und nach außen werden zweckmäßigerweise durch Leiterbahnen einer geätzten oder gedruckten Schaltung gebildet.
Für bestimmte Anwendungszwecke kann es außerdem zareckmäßig sein, einen Draht mit hoher Isolationsfertigkeit im Bandkabel vorzusehen, so daß er zur Regelzwecken auch mit der an hoher Eingangsspannung liegenden Primärwicklung verbunden werden kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 ein Schaltungsbeispiel für einen Übertrager mit mehreren Wicklungen, Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Bandkabel, Fig. 3 eine Übertragerspule im Querhnitt und Fig. 4 die Übertragerspule in einem Längsschnitt.
Die Fig. 1 zeigt als Schaltungsbeispiel den Übertrager eines Mittelfrequenz-Umrichters mit einer Primärwicklung L1, mehreren Sekundärwicklungen für verschiedene Ausgangsspannungen, nämlich L2, L3, L4 und L5 für eine jeweilige Sekundärspannung von 40 V, + 12 V, 12 V sowie + 5 V.
Außerdem ist eine Hilfswicklung L6 vorhanden, mit der die Regelgrößen für die Steuerung des Schalttransistors im Umrichter bestimmt werden.
Die wicklung L1 weist eine hohe Windungszahl auf, und auch die Wicklung L2 für 40 V Sekundärspannung besitzt genügend Windungen, um eine gute Kopplung zu erreichen.
Die Sekundärwicklungen L3, L4 und L5 und die Hilfswicklung L6 dagegen sollen nur ein bis drei Windungen aufweisen und sind deshalb nach herkömmlicher Wicklungsweise nur unter hoher Fertigungsstreuung herzustellen.
Zur Bildung der Wicklungen L3, L4, L5 und L6 wird nun ein Bandkabel verwendet, welches in Fig.2 schematisch dargestellt ist. Dieses Bandkabel 1 enthält beispielsweise acht parallele Leiter 2, welche in Isolierstoff eingebettet sind. Die Breite des Bandkabels 1 entspricht etwa der halben Breite des Spulenkörpers (in Fig.2 nicht dargestellt), so daß mit etwa 1 1/2 Windungen die gesamte Spulenoberfläche bedeckt wird. Zur Fixierung des Bandkabels kann eine Klebefolie an der Bandunterseite dienen oder ein im Bandkabel mitlaufender Faden, welcher verknotet wird.
Die Enden der Leiter 2 werden bereits vor der Montage so ausgeformt, daß sie in entsprechend vorgesehene Löcher einer Leiterplatte passen; bei der Montage sind somit Verwechslungen ausgeschlossen. Zur feinen Abstufung der Übersetzung sind im Übertrager manchmal halbe Windungen erwünscht. Zu diesem Zweck kann das Bandkabel in der Mitte aufgetrennt und an den Anschlüssen 3 beschaltet werden. Zur Vermeidung eines starken Anstiegs der Streuung werden zweckmäßigerweise zwei Wicklungen um jeweils eine halbe Windung versetzt angeordnet und parallelgeschaltet.
Die Fig.3 zeigt eine erfindungsgemäße übertragerspule im Querschnitt. Sie besteht aus einem Spulenkölmer 11, einem Eisenkern 12 und sitzt auf einer Leiterplatte 13.
Auf dem Kern bzw. dem Spulenkörper sitzt zuinnerst die Netzwicklung 14 und darüber, getrennt durch eine Isolierschicht 15, die erste Sekundärwicklung 16, welche der Wicklung L2 in Fig.1 entspricht'. Darüber ist das Bandkabel 17 mit zwei Windungen angebracht, dessen Wicklungsenden 18 zum Teil durch Löcher der Leiterplatte 13 geführt und dort verlötet sind.
Die übereinander liegenden Wicklungen des Übertragers zeigt dieFig.4 noch in einem Längsschnitt der Spule.
Gezeigt ist wiederum der Spulenkörper 11 mit dem doppelt E-förmigen Kern 12 (siehe Fig.3). Zur Vermeidung der Kupferwirbelstromverluste in Luftspaltnähe ist der untere Teil des Wickelraums mit Isoliermaterial 19 ausgefüllt. Darüber liegt die Netzwicklung 14 mit einer hohen Windungszahl. Mit der Isolierwicklung 15 von ihr getrennt liegt die erste Sekundärwicklung 16. Darüber ist das Bandkabel 17 angeordnet, dessen Breite die halbe Breite des Spulenkörpers einnimmt. Mit zwei nebeneinander liegenden Windungen des Bandkabels wird somit die gesamte Spulenoberfläche überdeckt. Das Bandkabel besitzt acht parallel liegende Leiter 2, wie oben bereits beschrieben.
9 Patentansprüche 4 Figuren

Claims

Patentansprüche g ilektrischer übertrager mit einer Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t, daß mindestens zwei der Wicklungen (L3, L4, L5, L6) durch ein aus mehreren parallel im Isolierstoff eingebetteten Leitern (2) bestehendes Bandkabel (1) gebildet werden.
2. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Bandkabels (1) ein ganzzahliger Teil der Spulenbreite ist.
3. Übertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandkabel (1; 17) mit einer oder mehreren Windungen eine einzige Wicklungslage bildet.
4. t;ertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Serienschaltung einzelner Leiter (2) des Bandkabels (1) Wicklungen mit mehreren Windungen gebildet sind.
5. Übertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eng zu verkoppelnden Wicklungen durch wechselweise parallel liegende Leiter (2) des Bandkabels (1) gebildet werden.
6. Übertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch Auftrennung einzelner Leiter (2) des Bandkabels (1) an einer zwischen beiden Enden liegenden S lle (7) und durch Parallelschaltung der so entstehenden Leiter-Teil stücke Wicklungen mit nicht ganzzahligen Windungszahlen herstellbar sind.
7. Übertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (18) des Bandkabels (17) auf einer Leiterplatte (13) verankert sind.
8. Übertrager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen der Leiterenden (18) des Bandkabels (17) untereinander und nach außen durch Leiterbahnen gebildet werden.
9. Übertrager nach einem derAnsprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Leiter (2) des Bandkabels (1) zu flegelzwecken mit der Eingangs--spannung der Primärwicklung (L1) verbunden ist.