DE3910142A1 - Transformator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformator, insbesondere einen Ringkerntransformator, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind Ringkerntransformatoren bekannt, bei denen auf dem ringförmigen Kern eine einen ersten Bereich des Kernes überdeckende Primärwicklung und eine einen weite­ ren Bereich des Kernes überdeckende Sekundärwicklung vorgesehen sind. Dabei besteht ein Problem darin, daß die Primärwicklung und die Sekundärwicklung in der Um­ fangsrichtung des Kernes zumindest teilweise, insbeson­ dere im Bereich ihrer Enden verschoben werden können, so daß die notwendige Isolierung zwischen den Wicklungen nicht mehr gegeben ist. Selbst wenn der Abstand zwischen den benachbarten Enden der Primärwicklung und der Sekun­ därwicklung relativ groß gewählt wird, besteht die Ge­ fahr, daß beim Aufbringen mehrerer Lagen ein Übersprin­ gen von der Sekundärwicklung auf die Primärwicklung gegeben ist. Allgemein ausgedrückt besteht bei den be­ kannten Ringkerntransformatoren die Gefahr, daß die Luft- und Kriechstrecken zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung relativ klein sind. Aus Isolations­ gründen sollen die Wege zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung aber möglichst groß und isolierend sein.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Transformator, insbesondere einen Ringkerntransformator, der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine besonders gute Isolierung der Wicklungen in bezug auf den Kern des Transformators gegeben ist.

Diese Aufgabe wird durch einen wie eingangs bereits genannten Transformator, insbesondere einen Ringkern­ transformator gelöst, der durch die in dem kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die auf dem Kern vorgesehenen Trennstege die benachbar­ ten Wicklungsenden immer unabhängig davon trennen, wie viele Wicklungslagen die Wicklungen umfassen.

Vorteilhafterweise können infolge der Vorsehung der Trennstege die benachbarten Wicklungsenden sehr nahe beieinanderliegen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Trennstege so ausgestaltet werden können, daß sie Führungskanale für die in ihrem Bereich auszu­ führenden Wicklungsenden aufweisen, so daß automatisch auch für eine ausreichende Isolierung dieser Wicklung­ senden voneinander gesorgt wird.

Die bei der Erfindung vorgesehene, isolierende Beschich­ tung der Kernoberfläche bzw. der Wicklungsoberflächen der auf dem Kern befindlichen Wicklungen kann besonders ein­ fach dadurch erfolgen, daß der Kern und ggf. die Wick­ lungsoberflächen mit einem Pulver als Ausgangsmaterial für die Beschichtung bestäubt werden, aus dem durch Hitzeeinwirkung die Beschichtung hergestellt wird. Dabei kann die Dicke der Beschichtung durch die Wahl der Temperatur, die Erwärmungsdauer und die Pulvermenge bestimmt werden.

Durch die Vorsehung einer aus einem pulverförmigen Kunststoffmaterial aufgebrachten isolierenden Be­ schichtung auf der Oberfläche des Kernes wird eine Isolierung der Wicklungen gegenüber dem Kern und eine Fixierung der Trennstege auf dem Kern erreicht, während beim Aufbringen einer derartigen Beschichtung auf den Oberflächen der auf dem Kern befindlichen Wicklungen vorteilhafterweise erreicht werden kann, daß ein Ver­ schieben der Wicklungen durch externe Kräfte, wie sie beispielsweise beim Aufwickeln bekannter Isolierbänder bewirkt werden, verhindert wird. Vorteilhafterweise dringt die aus dem pulverförmigen Ausgangsmaterial ge­ schmolzene isolierende Beschichtung beim Schmelzvorgang in die freien Zwischenräume zwischen den einzelnen be­ nachbarten Windungen der Wicklungen ein, so daß nach dem Aushärten der Beschichtung die einzelnen Windungen in ihren jeweiligen Lagen fixiert werden.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß die Trennstege äußerst einfach herstellbar und an dem Kern montierbar sind. Zudem erleichtern diese Trennstege bei der Herstellung der Transformatoren die Führung und Fixierung der entsprechenden Wicklungsenden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestal­ tungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1a bis 1f Darstellungen zur Erläuterung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 die Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Ringkerntransformator; und

Fig. 3 einen Schnitt durch den Ringkerntransfor­ mator der Fig. 2; und

Fig. 4a und 4b Ausführungsformen von Trennstegen.

Die Fig. 1a zeigt in schematischer Darstellung den Ring­ kern 1 zur Herstellung des vorliegenden Ringkerntrans­ formators. Beispielsweise wird dieser Ringkern 1 in an sicht bekannter Weise aus einem Blechband zu einem ring­ förmigen Kernpaket gewickelt. Auf dem Ringkern 1 werden in der aus der Fig. 1b ersichtlichen Weise vorzugsweise zwei Stegteile 2 aufgesetzt. Beispielsweise unterteilen diese Stegteile 2 den Ringkern 1 in zwei gleich große Hälften. Zweckmäßigerweise bestehen die Stegteile 2 in der aus der Fig. 1c ersichtlichen Weise aus ringförmi­ gen Teilen 3 deren Öffnungen der Form des Ringkernes 1 angepaßt sind und die einen Schlitz 4 aufweisen, damit das ringförmige Teil 3 zum Aufsetzen auf den Ringkern 1 aufgebogen werden kann. Vorzugsweise bestehen die ring­ förmigen Teile 3 aus einem Gummimaterial. Dies hat den Vorteil, daß die Stegteile 2 nach dem Aufsetzen auf den Ringkern 1 infolge ihrer Elastizität fest am Umfang des Ringkernes 1 anliegen. Fig. 1c zeigt ein rechteckförmi­ ges Stegteil 2, das auf einem rechteckförmigen Ringkern 1 aufgesetzt ist. Fig. 1d zeigt ein kreisringförmiges Stegteil 2, das auf einen Ringkern 1 mit einem kreis­ förmigen Querschnitt aufgesetzt ist. Gemäß den Fig. 1e und 1f können die Stegteile 2 auch aus U-förmigen Teilen 3′ bestehen, deren Schenkel 3′′ an ihren einen Enden durch einen Querteil 3′′′ miteinander verbunden sind derart, daß zwischen den Schenkeln 3′′ und dem Querteil 3′′′ ein Raum gebildet wird, dessen Innenwandung wenig­ stens teilweise am Außenumfang des Ringkernes 1 anliegt. Gemäß der Darstellung der Fig. 1f, die einen Ringkern 1 mit einem kreisförmigen Querschnitt zeigt, liegen die Schenkel 3′′ und das Querteil 3′′′ etwa an einer Hälfte des kreisförmigen Querschnittes des Ringkernes 1 an. Gemäß Fig. 1e, das einen Ringkern 1 mit einem rechtecki­ gen Querschnitt zeigt, liegen die Schenkel 3′′ und das Querteil 3′′′ an drei Seiten des recheckförmigen Quer­ schnittes des Ringkernes 1 an, wobei wenigstens das freie Ende eines Schenkels 3′′ eine Nase 3′′′′ aufweisen kann, die zum Zwecke der Befestigung die freie Seite des recheckförmigen Ringkernes 1 übergreifen kann. Eine derartige Nase 3′′′′ kann auch an wenigstens einem freien Endbereich eines Schenkels 3′′ des Stegteiles 2 der Fig. 1f angeformt sein, wobei diese Nase 3′′′′ derart nach innen in Richtung auf das gegenüberliegende Schenkelteil 3′′ verläuft, das der kreisförmige Querschnitt des Ring­ kernes 1 zwischen dem von der Nase 3′′′′, den Schenkel 3′′ und dem Querteil 3′′′ umschlossenen Innenraum des Steg­ teiles 2 festgehalten wird. Vorzugsweise bestehen die in den Fig. 1e und 1f dargestellten Ausführungsformen der Stegteile 2 aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, das so beschaffen ist, daß die Schenkelteile 3′′ jeweils zum Aufsetzen der Stegteile 2 auf den Ringkern 1 auseinan­ dergespreizt werden können und nach dem Aufsetzen in die dargestellten Positionen der Fig. 1e und 1f einfedern. Die Stegteile 2 können auch beliebige andere Formen aufweisen, wobei es lediglich von Bedeutung ist, daß sie nach dem Aufsetzen am Umfang des Ringkernes 1 klemmend festgehalten werden und daß sie einen wesentlichen Teil des Außenumfanges des Ringkernes 1 umschließen.

Gemäß der Fig. 1b wird nach dem Aufsetzen der Stegeteile 2 die isolierende Beschichtung auf dem Außenumfang des Ringkernes 1 vorzugsweise dadurch erzeugt, daß der mit den Stegteilen 2 versehene Ringkern 1 mit einem Pulver bestäubt wird, aus dem die Beschichtung durch Hitzeein­ wirkung hergestellt wird. Dabei erfolgt die Pulverbe­ stäubung derart, daß die gesamte Oberfläche des Ringker­ nes 1 gleichmäßig mit einer dichten Pulverschicht verse­ hen wird. Danach wird diese Pulverschicht durch Wärmebe­ handlung geschmolzen, wobei nach nachfolgender Aushär­ tung die isolierende Beschichtung 5 entsteht. Deren Dicke kann durch geeignete Wahl der Temperatur bei der Wärme­ behandlung, der Behandlungsdauer und der Materialmenge bestimmt werden (Fig. 3).

Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß bei der Erzeugung der isolierenden Beschichtung 5 automatisch auch die Stegteile 2 auf dem Ringkern 1 durch die seit­ lich anliegende Beschichtung 5 fixiert wird. Da das Material der Stegteile 2, vorzugsweise das Gummimate­ rial, bei der Hitzeeinwirkung selbst nicht erwärmt wird, werden die schon isolierenden Stegteile 2 nicht beschichtet.

Der Ringkern 1 kann nun bewickelt werden, so daß der aus den Fig. 2 und 3 ersichtliche Ringkerntransformator entsteht, bei dem die auf der einen Hälfte angeordnete Primärwicklung 6 durch die Stegteile 2 von der auf der anderen Hälfte angeordneten Sekundärwicklung 7 getrennt ist. Die Enden 6′ und 6′′ der Primärwicklung und die Enden 7′ und 7′′ der Sekundärwicklung werden vorzugsweise durch Führungen 8 geführt, die sich an gegenüberliegen­ den Seiten der Außenenden der Stegteile 2 befinden. Beispielsweise weisen die Führungen 8 die Form von klei­ nen Röhren auf, die gemäß Fig. 4b an dem Stegteil 2 befestigt sind oder einteilig mit dem Stegteil 2 herge­ stellt sind. Es ist auch denkbar, den Bereich des Außen­ endes des Stegteiles 2 in der aus der Fig. 4a ersichtli­ chen Weise mit einem einstückig angeformten verdickten Bereich 9 zu versehen, durch den die Führungen 8 in der Form von in der Längsrichtung des Quersteges 3′′′ ver­ laufenden Durchgangsbohrungen vorgesehen sind. Dabei werden die Enden der Primärwicklung 6 bzw. der Sekundär­ wicklung 7 beim Wickelvorgang einfach durch die genann­ ten Bohrungen hindurchgeführt.

In einem weiteren Verfahrensschritt kann zur Isolierung der Primärwicklung 6 und/oder der Sekundärwicklung 7 nach außen auf den Außenumfang der Primärwicklung 6 und der Sekundärwicklung 7 eine weitere Isolierschicht 10 aufgebracht werden. Dabei wird diese Isolierschicht 10 vorzugsweise in derselben Weise erzeugt, wie dies be­ reits im Zusammenhang mit der isolierenden Beschichtung 5 erläutert wurde. Beim Auftragen einer derartigen, aus einer Pulverbeschichtung hergestellten Isolierschicht 10 wird ferner erreicht, daß das Material der Isolier­ schicht 10 bei der Erhitzung des Pulvers in die freien Zwischenräume zwischen den Windungen der Primärwicklung 6 und der Sekundärwicklung 7 eindringt und beim Aushär­ ten für eine Fixierung der Windungen sorgt, so daß diese durch die Einwirkung externer Kräfte nicht mehr verscho­ ben werden können. Außerdem wird bei der Aufbringung einer derartigen Isolierschicht 10 für eine weitere Fixierung der nach außen geführten Wicklungsenden 6′, 6′′, 7′ und 7′′ gesorgt (Fig. 2, 3).

Vorzugsweise wird die isolierende Beschichtung 5 und ggf. die Isolierschicht 10 aus einem Epoxiharzpulver herge­ stellt.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Röhren bzw. Bohrungen der Führungen 8 auch in anderen Richtungen als in den dargestellten tangentialen Richtungen verlaufen können. Beispielsweise konnen diese Röhren oder Bohrungen auch radial verlaufen.

Claims (21)

1. Transformator mit einem Kern (1), auf dem eine Primärwicklung (6) und eine Sekundärwicklung (7) aufge­ bracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Kern (1) eine isolierende Beschichtung (5) durch eine Bestäubung des Kernes (1) mit einem Pulver, durch Schmelzen dieses Pulvers durch Hitzeeinwirkung und durch nachfolgendes Aushärten hergestellt ist, und daß sich die Primärwicklung (6) und die Sekundärwicklung (7) auf der isolierenden Beschichtung (5) befinden.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen den einander zugewandten Enden der Primärwicklung (6) und der Sekundärwicklung (7) ein isolierendes Stegteil (2) vorgesehen ist.

3. Transformator nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stegteile (2) aus Gummimaterial bestehen und vor dem Bestäuben des Kernes (1) mit dem Pulver auf den Kern (1) aufgebracht sind, so daß die durch Schmelzen erzeugte isolierende Beschichtung (5) bis zu den Seitenflächen der sie nach außen überragenden Stegteile (2) reicht.

4. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern ein Ringkern (1) ist.

5. Transformator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung (6) und die Sekundärwicklung (7) je­ weils die Form einer etwa die Hälfte des Ringkernes (1) über­ deckenden und umschließenden Spule aufweist.

6. Transformator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stegteile (2) jeweils ringförmige Teile (3) sind, die den Umfang des Kernes umschließen und jeweils einen Schlitz (4) zum Aufspreizen der ringförmigen Teile (3) beim Aufsetzen auf den Ringkern (1) besitzen.

7. Transformator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkern (1) einen kreisförmi­ gen Querschnitt besitzt und daß die Stegteile (2) kreisring­ förmige Teile (3) sind.

8. Transformator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkern (1) einen rechtecki­ gen Querschnitt besitzt und daß die Stegteile (2) ringförmige Teile (3) mit einer rechteckigen Form sind.

9. Transformator nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegteile (2) die Form eines "U" aufweisen, däß die Innenkanten des Querteiles (3′′′) und der Schenkel (3′′) des "U" wenigstens teilweise am Außenum­ fang des Ringkernes (1) anliegen, und daß an wenigstens einem freien Ende eines Schenkels (3′′) eine in Richtung des anderen Schenkels (3′′) verlaufende Nase (3′′′′) angeformt ist, die den Ringkern (1) so übergreift, daß das ringförmige Teil (3) am Ringkern (1) festgehalten wird.

10. Transformator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkern (1) einen kreis- oder rechteckförmigen Quer­ schnitt besitzt.

11. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegteile (2) in ihren die Primärwicklung (6) und die Sekundärwicklung (7) überragenden Kantenbereichen an jeder Seite jeweils eine Führung (8) auf­ weisen, und daß jeweils ein Ende der an ein Stegteil (2) angrenzenden Primär- und Sekundärwicklung (6, 7) durch eine ent­ sprechende Führung (8) verläuft.

12. Transformator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (8) die Form von an den Stegteilen (2) angeordneten Röhren aufweisen, durch die die Wicklungsenden verlaufen.

13. Transformator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren einstückig mit den Stegteilen (2) ausgebildet sind.

14. Transformator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen (8) die Form von Durchgangskanälen aufwei­ sen, die durch einen an den Stegteilen (2) jeweils vorgesehe­ nen verdickten Bereich (9) verlaufen.

15. Transformator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der verdickte Bereich (9) einstückig an die Stegteile an­ geformt ist.

16. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß als Pulver ein Epoxyharzpulver ver­ wendet ist.

17. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Primärwick­ lung (6) und der Sekundärwicklung (7) eine Isolierschicht (10) aufgebracht ist.

18. Transformator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (10) aus isolierenden Kunststoffbän­ dern gewickelt oder dadurch hergestellt ist, daß die Primär­ wicklung (6) und die Sekundärwicklung (7) mit einem Pulver bestäubt sind, das nachfolgend durch Hitzeeinwirkung ge­ schmolzen ist.

19. Transformator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Pulver zur Herstellung der Isolierschicht (10) ein Epoxyharzpulver verwendet ist.

20. Verfahren zur Herstellung einer isolierenden Be­ schichtung (5) auf der Oberfläche eines Kernes (1) eines Transformators und/oder auf den Oberflächen einer Pri­ märwicklung (6) und einer Sekundärwicklung (7), die sich auf dem Kern befinden, nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Kernes (1) und/oder der Primärwicklung (6) und der Sekundärwicklung (7) mit einem Pulver bestäubt werden, daß das Pulver un­ ter Hitzeeinwirkung zu einem geschlossenen Überzug ge­ schmolzen wird, und daß der Überzug nachfolgend ausge­ härtet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Pulver ein Epoxydharz verwendet wird.