NL8201908A - Bandgewikkelde transformateur en werkwijze voor vervaardiging daarvan. - Google Patents

Description

• i λ* N.0.31071 1 Γ Bandgewikkelde transformator en werkwijze voor vervaardiging daarvan.

De uitvinding heeft betrekking op transformatoren. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een transformator van een eenvoudige konstruktie, waarin een groep van planaire spiraalvormige windingen wordt toegepast die in staat zijn om relatief grote stromen 5 te geleiden en die gewenste elektrische eigenschappen hebben met inbegrip van een hoge doorslagspanning en een relatief lage capaciteit tussen de windingen onderling.

In de op 14 november 1980 ingediende Amerikaanse octrooiaanvrage 206.838 wordt een transformator beschreven voorzien van twee rechthoe-10 kige substraten die elk opeenvolgende door middel van zeefdruk verkregen dikke filmlagen van diëlektrisch isolatiemateriaal dragen waarin spiraalvormige planaire windingen zijn ingebed gebruik makend van hybride bewerkingstechnieken. Deze compacte robuuste transformator is in het bijzonder geschikt voor samenstelling met geïntegreerde schake-15 lingscomponenten in toepassingen waar lage stromen heersen zoals isola-tieversterkers. Er zijn echter andere toepassingen waar stromen op een hoger niveau gehanteerd moeten worden, bijvoorbeeld gelijkspanning/ge-lijkspanning-omvormers waarin het stroomniveau op kan lopen tot in het ampere-gebied. De uitvinding heeft nu ten doel een transformator te 20 verschaffen die geschikt is voor deze hogere stroomniveau’s en toch wenselijke eigenschappen heeft zoals een hoge doorslagspanning tussen de windingen onderling en een geschikte lage capaciteit tussen de windingen onderling.

In een illustratieve uitvoeringsvorm van de uitvinding is de 25 transformator voorzien van windingen van geleidende draden die gedragen worden door een band gevormd uit een elektrisch isolerend plastic materiaal. De geleidende draden zijn ingebed in de wand als afzonderlijke elementen, zij aan zij geplaatst en verlopend over de lengte van de band en afgewisseld door tussenliggende vezels van diëlektrisch isole-30 rend materiaal. De band wordt opgerold tot een hechte spiraal, zodat de ingebedde geleidende draden in een spiraalvormige configuratie komen te liggen teneinde de respectievelijke planaire transformatorwikkelingen, gescheiden door corresponderende planaire spiraalvormige vezels van diëlektrisch materiaal te definiëren. De lagen van de opgerolde band 35 worden bij voorkeur aan elkaar bevestigd, bijvoorbeeld door middel van een tussen de lagen toegepaste hechtwerkwijze teneinde een zelfdragende wikkelingstruktuur te verkrijgen die op een magnetische kern wordt gemonteerd .

8201908 2

De schijfvormige lagen van spiraalvormige diëlektrische vezels tussen de geleidende spiraalvormige windingen verschaffen goede door-slagspanningseigenschappen tussen de windingen en als verder voordeel een lage capaciteit tussen de windingen. De gehele konstruktie maakt 5 een eenvoudige en robuuste transformator mogelijk die economisch kan worden vervaardigd. Andere doelstellingen, kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen gedeeltelijk worden verklaard en gedeeltelijk duidelijk worden aan de hand van de volgende beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding waarin wordt verwezen naar de 10 bijgaande figuren.

Figuur 1 toont een isometrisch doorsnede aanzicht van een deel van een band, gekonstrueerd in overeenstemming met de uitvinding.

Figuur 2 toont een isometrisch doorsnede aanzicht van de band uit figuur 1 opgewikkeld tot een dichte rol teneinde een aantal planaire 15 spiraalvormige windinglagen te verschaffen.

Figuur 3 toont een isometrisch opengewerkt aanzicht van een transformator waarbij de uitvinding is toegepast.

In figuur 1 is een band geïllustreerd die in zijn algemeenheid aangeduid is met 10 en gevormd is uit plastic isolerend materiaal 12.

20 Een aantal langgerekte geleidende van elkaar gescheiden draden 14, verlopend in lengterichting van de band, zijn ingebed in het plastic. De draden 14 worden in breedterichting van de band afgewisseld door tussenliggende vezels van een diëlektrisch isolerend materiaal 16, eveneens verlopend in lengterichting van de band.

25 De band 10 kan op conventionele wijze worden gevormd door het zij aan zij tesamen trekken van draden 14 en isolerende vezels 16 door een bad van gesmolten plastic materiaal met goede elektrisch isolerende eigenschappen. Wanneer het plastic verhardt, dan omgeeft het op beschermende wijze zowel de draden als de diëlektrische vezels. De band 30 10 die op deze wijz° wordt gevormd kan bijvoorbeeld tot 20 draden en diëlektrische vezels bevatten waardoor tot 10 afzonderlijke transforma-torwindingen kunnen worden gevormd.

De volgende stap in de procedure is het opwikkelen van de band 10 tot een dichte spiraalvormige rol 22 zoals geïllustreerd is in figuur 35 2, waardoor corresponderende planaire spiraalvormige wikkelingen 24 uit de geleidende draad 14 worden gevormd gescheiden door planaire schijfvormige elementen 26 uit de spiraalvormig gewikkelde diëlektrische vezels 16. Het op deze wijze opwikkelen van de band kan gemakkelijk worden uitgevoerd op een buisvormige doorn, gebruikmakend van bekende 40 werkwijzen.

8201908 3

Bij voorkeur zijn de aangrenzende lagen van de band aan elkaar gehecht tijdens het opwikkelen teneinde een zelfdragende solide struktuur te vormen zoals een bandrol. Dit aanhechten kan bijvoorbeeld worden gerealiseerd door de band te besproeien met een oplosmiddel zodat het ma-5 teriaal kleverig wordt en de aangrenzende lagen aan elkaar gelijmd worden terwijl het oplosmiddel wegdroogt. Ook kan het materiaal van de band week gemaakt worden door verwarmen, hetgeen bijvoorbeeld kan worden gerealiseerd door een elektrische stroom te sturen door de draden 14 of door warme lucht te richten op het materiaal van de band terwijl 10 deze wordt opgewikkeld.

Zoals in figuur 3 is geïllustreerd bestaat de laatste stap van de werkwijze uit het samenstellen van de opgewonden bandrol 22 met de transformatorkern, hier geïllustreerd in de vorm van een driebenige struktuur met de delen 28 en 30. Natuurlijk kunnen ook andere kera-15 strukturen worden gebruikt. De resulterende complete transformator is een robuuste eenheid die kan werken bij relatief hoge stroomniveau's, die goede doorslagspanningseigenschappen heeft en een geschikte lage capaciteit tusen de windingen onderling.

De geleidende draden 14 kunnen bijvoorbeeld bestaan uit gebruike-20 lijk transformatordraad met een diameter tussen bijvoorbeeld 0,076 mm en 0,254 mm. Dergelijke draden hebben in het algemeen een taaie isolerende bekleding met een dikte van ongeveer 0,0127 mm. De diameter van de tussenliggende diëlektrische vezels 16 moet ongeveer gelijk zijn aan die van de draden 14 en zo dicht mogelijk daarbij liggen tot zelfs in 25 aanraking ermee. Het bandmateriaal introduceert derhalve geen verdere tussenafstand tussen de draden en de aangrenzende Isolerende vezels. Indien grotere afmetingen voor de draden en de vezels worden toegepast dan neemt de tussenafstand tussen de draden toe ais gevolg van de toenemende diameter van de isolerende vezels, waardoor de capaciteit tus-30 sen de windingen onderling verder afneemt.

De isolerende vezels 16 moeten een goede fysische flexibiliteit hebben voor het opwikkelen in spoelvorm, een hoge doorslagspanning en een geschikte lage diëlektrische constante om een lage capaciteit tussen de windingen onderling te verkrijgen. Diverse materialen kunnen 35 voor dit doel worden gebruikt, bijvoorbeeld bepaalde typen plastics, zoals rayon-achtige materialen, gebaseerd op cellulose acetaat.

Verbindingen met de buitenzijde van de opgewonden rol 22 kunnen direct worden vervaardigd bijvoorbeeld door een uitstekend gedeelte 32 van de band. De elektrische verbindingen met de binnenzijde van de rol 40 kunnen worden gerealiseerd door het binnenuiteinde 34 van de band uit 8201908 X * 4 het inwendige van de rol naar buiten te brengen op de wijze als aangegeven is in figuur 3. De band kan dwars op zichzelf worden gevouwen in het inwendige van de rol (niet zichtbaar in figuur 3) bijvoorbeeld onder een hoek van 45°, zodat het uiteinde 34 parallel zal verlopen aan 5 de as van de rol en derhalve uit het inwendige naar buiten zal komen zodat aansluitingen op de uiteinden van de windingen mogelijk worden.

Om te voorkomen dat het gevouwen gedeelte enige ongewenste elektrische verbindingen tot stand brengt tussen de windingen kan, indien gewenst, een strip van isolerend of anderszins scheidend materiaal worden ge-10 bruikt om dit gevouwen gedeelte te bedekken.

Uit de bovenstaande beschrijving blijkt dat de uitvinding een transformator verschaft met gewenste elektrische eigenschappen, welke transformator zeer eenvoudig en robuust is en economisch kan worden vervaardigd. Afhankelijk van de gestelde eisen en de bepaalde omstan-15 digheden zijn binnen het kader van de uitvinding diverse wijzigingen en modificaties mogelijk en de uitvinding is dan ook niet beperkt tot de in het bovenstaande terwille van de illustratie gegeven uitvindings-voorbeelden en omvat ook al die wijzigingen en modificaties die door een deskundige binnen het kader van de uitvinding kunnen worden gerea-20 liseerd.

8201908

Claims (8)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een transformator, gekenmerkt door de volgende stappen: het vormen van een band uit isolerend materiaal waarin afwisselend geleidende draden en isolerende vezels 5 zijn ingebed, verlopend in lengterichting van de band; het opwikkelen van deze band tot een rol, en het monteren van deze rol op een magnetische kern.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de aangrenzende lagen van de band aaneen worden gehecht teneinde een zelfdragende 10 meerlaagsstruktuur te vormen.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de genoemde aanhechtstap omvat het aanbrengen van een oplosmiddel op delen van de genoemde band die over elkaar komen te liggen terwijl de band wordt opgewikkeld teneinde de bedoelde delen week te maken voordat ze op elkaar 15 gewikkeld worden.

4. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de aanhechtstap omvat het zodanig voldoende verwarmen van de band uit isolerend materiaal dat de lagen, waaruit de rol wordt opgebouwd, aan elkaar smelten.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de genoemde stap waarin wordt verwarmd, wordt uitgevoerd door gebruik te maken van een door de geleidende draden vloeiende elektrische stroom.

6. Uit een band gewikkelde transformator voor het hanteren van relatief hoge stroomniveau's met een verhoogd doorslagspanningsniveau 25 tussen de windingen, gekenmerkt door: een meerlaags wikkeling opgebouwd uit een aantal lagen van een opgewonden band; welke band voorzien is van een aantal afwisselende geleidende draden en isolerende vezels; 30 welke band voorzien is van isolerend materiaal dat de afwisselende draden en vezels omgeeft; terwijl verder middelen aanwezig zijn voor het handhaven van de genoemde band in de opgewonden rolvorm; en de opgewonden band gemonteerd is op een magnetische kern.

7. Bandgewikkelde transformator volgens conclusie 6, met het ken merk, dat de magnetische kern voorzien is van een centraal been dat past in de centrale opening van de opgewonden band.

8. Bandgewikkelde transformator volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de afwisselende draden en vezels dezelfde diameter bezit- 40 ten. *********** 8201908