Wickelkörper für mindestens zwei transformatoren

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wickelkörper (1) für mindestens zwei Transformatoren mit jeweils einem Wickelteilkörper (10, 11) pro Transformator zur Aufnahme der Transformatorwicklungen und eines einen U-Kern (2, 3) und einen I-Kern (4) aufweisenden Transformatorkerns jeweils eines Transformators. Um mehrere Transformatoren kosten- und platzsparend anordnen zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Wickelteilkörper (10, 11) eine gemeinsame, die Wickelteilkörper verbindende Aufnahmeschiene (12) aufweisen zur Aufnahme eines den Transformatoren gemeinsamen 1-Kerns (4) und dass die Wickelteilkörper (10, 11) so ausgestaltet sind, dass die mindestens zwei Transformatoren voneinander beabstandet angeordnet sind.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wickelkörper für mindestens zwei Transformatoren mit jeweils einem Wickelteilkörper pro Transformator zur Aufnahme der Transformatorwicklungen und eines einen U-Kern und einen I-Kern aufweisenden Transformatorkerns jeweils eines Transformators. Die Erfindung betrifft ferner eine Transformatoranordnung mit mindestens zwei Transformatoren mit jeweils zwei Transformatorwicklungen, einem einen U- und einen I-Kern aufweisenden Transformatorkern und mit einem solchen Wickelkörper. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Schaltungsanordnung mit einer solchen Transformatoranordnung.

[0002] In vielen elektrischen Schaltungen wird oft mehr als ein Transformator benötigt. Üblicherweise werden dann mehrere getrennte Transformatoren benutzt, wobei jeder Transformator seinen eigenen Wickelkörper aufweist, auf dem die Transformatorwicklungen und der zugehörige Transformatorkern angebracht sind. Transformatoren und deren Wickelkörper sind in vielfacher Zahl bekannt. Ein Kammertransformator für ein Schaltnetzteil mit einem Spulenkörper, der mehrere Kammern zum Aufnehmen der Transformatorwicklungen aufweist, und mit einem aus zwei Kernhälften bestehenden Transformatorkern ist beispielsweise aus der EP 0 848 396 bekannt. Dort sind die beiden Kernhälften U-förmig ausgestaltet. Vielfach wird jedoch der Transformatorkern aus einem U-förmigen U-Kern und einem stabförmigen I-Kern aufgebaut.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wickelkörper für mindestens zwei Transformatoren zu schaffen, mit dem mehrere Transformatoren kosten- und platzsparend angeordnet werden können.

[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wickelkörper gemäß Anspruch 1, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wickelteilkörper eine gemeinsame, die Wickelteilkörper verbindende Aufnahmeschiene aufweisen zur Aufnahme eines den Transformatoren gemeinsamen I-Kerns und dass die Wickelteilkörper so ausgestaltet sind, dass die mindestens zwei Transformatoren voneinander beabstandet angeordnet sind.

[0005] Eine Transformatoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 9 definiert. Eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist in Anspruch 10 definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

[0006] Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den Wickelkörper so auszugestalten und mit einer Aufnahmeschiene zu versehen, dass ein gemeinsamer I-Kern für die Transformatoren verwendet werden kann. Ferner soll der Wickelkörper so ausgestaltet sein, dass die mindestens zwei Transformatoren in enger Nachbarschaft, aber dennoch beabstandet voneinander angeordnet sind, so dass die beiden Transformatoren elektrisch und magnetisch voneinander weitgehend entkoppelt sind. Jeder Transformator weist also einen eigenen U-Kern und eigene Transformatorwicklungen auf, die auf dem jeweiligen Wickelteilkörper aufgewickelt sind, und jedem Transformator ist ein Teil des gemeinsamen I-Kerns zugeordnet, der zusammen mit dem jeweiligen U-Kern einen magnetischen Kreis bildet.

[0007] Mit dem erfindungsgemäßen Wickelkörper können somit zwei oder mehr Transformatoren, die alle entweder unterschiedlich oder gleich ausgestaltet sind, platz- und kostensparend gebildet werden. Durch die Verwendung eines gemeinsamen I-Kerns für alle Transformatoren reduziert sich die Anzahl der Transformatorkerne, was zu einer einfacheren Montage und einer Reduzierung der Kosten führt.

[0008] Bevorzugt wird erfindungsgemäß für alle Transformatoren ein gemeinsamer I-Kern verwendet, der bevorzugt einstückig ausgestaltet ist. Es ist jedoch genauso möglich, einen mehrstückigen I-Kern anzuordnen, wobei die einzelnen Stücke dann insgesamt den gemeinsamen I-Kern bilden.

[0009] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Abstandselement zur Beabstandung der Transformatoren, insbesondere ein an der Aufnahmeschiene angeordneter Trennsteg zwischen jeweils zwei benachbarten Wickelteilkörpern, vorgesehen. Dadurch wird eine sichere magnetische Entkopplung der einzelnen magnetischen Kreise der Transformatoren erreicht, insbesondere eine mechanische Trennung der einzelnen U-Kerne, die sich somit nicht berühren können. Grundsätzlich kann jedoch auch durch andere Mittel eine solche Berührung verhindert werden.

[0010] In einer weiteren Ausgestaltung ist an einem Ende der Aufnahmeschiene ein als Anschlag für den gemeinsamen I-Kern dienendes Begrenzungselement angeordnet. Dieses dient insbesondere zur Bestimmung einer Endposition des I-Kerns bei dessen Montage, da der I-Kern bevorzugt in die Aufnahmeschiene von einer Seite eingeschoben wird. Das Begrenzungselement verhindert somit, dass der I-Kern auf der anderen Seite wieder hindurchgeschoben wird oder an der falschen Stelle positioniert wird. Ein solches Begrenzungselement kann beispielsweise eine einfache Kunststoffnase am Ende der Aufnahmeschiene sein.

[0011] In einer weiteren Ausgestaltung sind an den Wickelteilkörpern Führungsnoppen zur Bestimmung der Position des jeweiligen U-Kerns angeordnet. Dadurch wird einerseits eine fehlerhafte Montage und andererseits ein Verrutschen der U-Kerne verhindert.

[0012] Ferner sind bevorzugt an einer Seite der Wickelteilkörper Auflagenoppen angeordnet zum planen Auflegen des Wickelkörpers auf einer ebenen Fläche. Sowohl die Auflagenoppen als auch die Führungsnoppen können ferner so angeordnet sein, dass sie zur Umlenkung einzelner Drähte der Transformatorwicklungen dienen, was insbesondere von Bedeutung ist, wenn der Transformator als Mehrkammertransformator aufgebaut ist, bei dem die einzelnen Transformatorwicklungen in mehrere Teilwicklungen unterteilt sind, die jeweils in einer separaten Kammer gewickelt sind, wie dies gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen ist.

[0013] So kann der Wickelkörper beispielsweise zur Aufnahme zweier Transformatoren ausgestaltet sein, wobei der Haupttransformator beispielsweise zwei galvanisch getrennte Sekundärwicklungen aufweisen kann, die in getrennten Kammern aufgewickelt sind, wobei eine sichere elektrische Trennung, bei entsprechender Zusatzverarbeitung, nach UL508 bzw. IEC950 oder EN60558, bei entsprechendem Vakuumvollverguss, gegeben ist. Ferner kann die Primärwicklung des Haupttransformators beispielsweise in drei einzelne Kammern unterteilt sein, wobei jede Kammer ein Drittel der Gesamtwindungszahl aufnimmt. Dies hat den Vorteil, dass an jeder Teilwicklung nur ein Drittel der an der Gesamtwicklung anliegenden Spannung anliegt und somit die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen den Wickeldrähten verringert bzw. die Durchschlagsfestigkeit der einzelnen Drahtisolation niedriger ausgestaltet sein kann.

[0014] In einer weiteren Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Wickelkörper ferner Führungsschlitze auf zum Ein- und Ausführen von Drähten der Transformatorwicklungen. Dies ist ebenfalls insbesondere von Bedeutung bei Mehrkammertransformatoren, da mittels dieser Führungsschlitze verhindert werden kann, dass Anfang und Ende einer Wicklung oder einer Teilwicklung sich kreuzen, was zu Kurzschlüssen führen würde. Die Führungsschlitze sind entsprechend so angeordnet, dass derartige Kreuzungen verhindert werden.

[0015] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Wickelkörpers sowie der zugehörigen Transformatorkerne für zwei Transformatoren,

Fig. 2

eine Ansicht der Unterseite des in Figur 1 gezeigten Wickelkörpers,

Figuren 3 und 4

unterschiedliche Seitenansichten des in Figur 1 gezeigten Wickelkörpers mit montierten Transformatorkernen und

Fig. 5

eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einer Transformatoranordnung.

[0016] In Figur 1 ist eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Wickelkörpers 1 für zwei Transformatoren gezeigt. Außerdem sind zwei U-Kerne 2, 3 für die beiden Transformatoren und ein für beide Transformatoren zu verwendender, stabförmig gebildeter I-Kern 4 gezeigt. Der Wickelkörper 1 ist mechanisch als ein einziges Element, vorzugsweise überwiegend aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise Kunststoff, gebildet und weist zwei Wickelteilkörper 10, 11 für die beiden Transformatoren auf. Diese beiden Wickelteilkörper 11, 12 sind jeweils dafür vorgesehen und ausgestaltet, die einzelnen Transformatorwicklungen (nicht gezeigt) der beiden Transformatoren sowie die Transformatorkerne 2, 3, 4 aufzunehmen. Die Wickelteilkörper 10, 11 sind über eine gemeinsame Aufnahmeschiene 12 miteinander verbunden, die gleichzeitig auch dazu dient, den I-Kern 4 im Inneren der Wickelteilkörper 10, 11 aufzunehmen.

[0017] Zur Montage der U-Kerne 2, 3 auf dem jeweiligen Wickelteilkörper 10, 11 sind auf der Oberseite jeweils mehrere voneinander beabstandete Führungsnoppen 13 angebracht, zwischen denen die U-Kerne 2, 3 jeweils möglichst genau eingelegt werden können und dort bevorzugt auch festgehalten werden. Zur Anbringung des Wickelkörpers 1 auf einer Leiterplatine und zur elektrischen Verbindung der Transformatorwicklungen mit Leiterbahnen der Leiterplatte sind ferner an der Unterseite metallische Drahtstifte 14 vorgesehen.

[0018] Die Wickelteilkörper 10, 11 selbst weisen jeweils mehrere Wickelkammern auf zur Aufnahme der einzelnen Wicklungen (Primär- und Sekundärwicklung) oder Teilwicklungen der Transformatoren. In der gezeigten Ausgestaltung des Wickelkörpers 1 ist der Wickelteilkörper 10 vorgesehen zur Bildung eines eine Primär- und eine Sekundärwicklung aufweisenden Transformators, beispielsweise für Schaltnetzteile oder einen Ansteuerübertrager. Dazu weist der Wickelkörper 10 eine erste Wickelkammer 101 für beispielsweise die Primärwicklung und eine zweite Wickelkammer 102 für beispielsweise die Sekundärwicklung dieses Transformators auf.

[0019] Der zweite Wickelkörper 11 ist in der gezeigten Ausgestaltung zur Bildung eines Mehrkammertransformators vorgesehen, welcher eine in drei einzelne Teilwicklungen unterteilte Primärwicklung und zwei galvanisch getrennte Sekundärwicklungen aufweist. Ein solcher Transformator wird beispielsweise oft als Leistungstransformator benutzt, wobei die Unterteilung der Primärwicklung in drei Teilwicklungen bewirkt, dass an jeder Teilwicklung nur ein Drittel der Gesamtspannung (von beispielsweise 800V DC) anliegt. Der Wickelteilkörper 11 weist dazu in der gezeigten Ausgestaltung insgesamt fünf Wickelkammern 111-115 auf, wobei die Wickelkammern 111, 113, 115 für die drei Teilwicklungen der Primärwicklung, die Wickelkammer 112 für die erste Sekundärwicklung und die Wickelkammer 114 für die zweite Sekundärwicklung (oder auch für eine Primär-Hilfswicklung zur Selbstversorgung auf der Primärseite) vorgesehen sind.

[0020] Durch die gemeinsame Verwendung des I-Kerns, der auf der Aufnahmeschiene 12 in die Wickelteilkörper 10, 11 eingeschoben und dort festgehalten wird, reduziert sich insgesamt die Anzahl der zu verwendenden Transformatorkerne. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Wickelkörpers 1 lassen sich somit die Transformatoren einfacher, schneller, platzsparender und kostengünstiger aufbauen. Es ist klar, dass der Wickelkörper 1 auch zur Aufnahme von mehr als zwei Transformatoren ausgestaltet sein kann, indem mehr als zwei Wickelteilkörper vorgesehen werden und die Aufnahmeschiene entsprechend verlängert wird, so dass auch bei mehr als zwei Transformatoren nur ein einziger I-Kern verwendet wird.

[0021] Eine Draufsicht auf die Unterseite des in Figur 1 gezeigten Wickelkörpers 1 ist in Figur 2 gezeigt. Darin ist erkennbar, dass an der Unterseite der Wickelteilkörper 10, 11 an mehreren Stellen Auflagenoppen 15 vorgesehen sind, die dazu dienen, dass der Wickelteilkörper plan auf einer Ebene aufliegt, beispielsweise nach Montage auf einer Leiterplatte mittels der Drahtstifte 14 plan auf dieser Leiterplatte aufliegt. Ferner sind die Auflagenoppen 15 so ausgestaltet, dass sie einen Kurzschluss mit der Leiterplatte verhindern, d.h., die Höhe der Auflagenoppen 15 ist derart ausgestaltet, dass an der Unterseite der Wickelteilkörper 10, 11 entlanglaufende Drähte der Transformatorwicklungen nicht in Berührung gelangen können mit der Leiterplatte. Darüber hinaus sind die Auflagenoppen 15 auch so ausgestaltet und angeordnet, dass sie als Umlenkpunkte für einzelne Drähte der Transformatorwicklungen dienen, beispielsweise beim Verbinden einzelner Teilwicklungen der Primärwicklung.

[0022] Ferner sind in Figur 2 an mehreren Stellen Führungsschlitze 16 erkennbar, die zum Ein- oder Ausführen von Drähten der Transformatorwicklungen dienen, insbesondere der Anfangs- und Endstücke der Drähte beim Wickeln der Transformatoren. Diese Führungsschlitze 16 sind vorzugsweise so angeordnet, dass sich einerseits Anfang und Ende einer Drahtwicklung als auch Drähte unterschiedlicher Teilwicklungen oder Wicklungen nicht berühren können.

[0023] In den Figuren 3 und 4 ist der in Figur 1 gezeigte Wickelkörper in verschiedenen Seitenansichten und mit montierten U-Kernen und montiertem I-Kern gezeigt. Erkennbar ist darin, dass die U-Kerne 2, 3 von oben über den zugehörigen Wickelteilkörper 10 bzw. 11 aufgesteckt werden, so dass sie auf der Oberseite der Wickelteilkörper zwischen den Führungsnoppen 13 eingepasst sind. Ferner sind die beiden Schenkel der U-Kerne 2, 3 in der Länge so ausgestaltet, dass sie genau auf dem in die Wickelteilkörper 10, 11 eingeschobenen I-Kern 4 aufliegen und mit diesem beispielsweise verklebt werden können.

[0024] In Figur 3 ist ferner ein als Anschlag dienendes Begrenzungselement 17 am Ende der Aufnahmeschiene 12 erkennbar. Dieses Begrenzungselement 17 kann beispielsweise eine einfach Kunststoffnase sein, die verhindert, dass der I-Kern zu weit durch die Wickelteilkörper 10, 11 hindurchgeschoben wird und auf dieser Seite des Wickelkörpers 11 möglicherweise wieder herausfällt.

[0025] Weiter ist auf der Aufnahmeschiene 12 zwischen den beiden Wickelteilkörpern 10, 11 ein Trennsteg vorgesehen, der verhindert, dass sich beiden U-Kerne 2, 3 berühren können und diese immer beabstandet hält. Dieser Trennsteg 18 ist so ausgestaltet, dass innen hindurch der I-Kern 4 geschoben werden kann und dass die beiden magnetischen Kreise durch die U-Kerne 2, 3 und den gemeinsamen I-Kern 4 immer getrennt bleiben.

[0026] Eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, bei der zwei auf einem Wickelkörper der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Art aufgewickelte Transformatoren eingesetzt werden können, ist in Figur 5 beispielhaft gezeigt. Dort sind zunächst der gemeinsame I-Kern 4 und die beiden U-Kerne 2 und 3 erkennbar. Der erste, auf dem Wickelteilkörper 10 aufgewickelte Transformator 20 ist als konventioneller Transformator mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung ausgestaltet und dient als Ansteuerübertrager für die Ansteuerungseinheit 21. Der zweite Transformator, der auf dem Wickelteilkörper 11 aufgewickelt ist, weist eine in drei Teilwicklungen aufgeteilte Primärwicklung 30 und zwei Sekundärwicklungen 31, 32 auf, an denen zwei getrennte Sekundärspannungen abgegriffen werden können.

[0027] Die Anwendung der Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die in Figur 5 gezeigte Schaltung begrenzt, sondern kann überall dort verwendet werden, wo mehr als ein Transformator in einer Schaltung benutzt werden soll. Die einzelnen Transformatoren können identisch oder unterschiedlich ausgestaltet sein. Mit der Erfindung lässt sich eine einfache, platzsparende und kostengünstige Montage erreichen.

Ansprüche

1. Wickelkörper für mindestens zwei Transformatoren mit jeweils einem Wickelteilkörper pro Transformator zur Aufnahme der Transformatorwicklungen und eines einen U-Kern und einen I-Kern aufweisenden Transformatorkerns jeweils eines Transformators,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelteilkörper eine gemeinsame, die Wickelteilkörper verbindende Aufnahmeschiene aufweisen zur Aufnahme eines den Transformatoren gemeinsamen I-Kerns und dass die Wickelteilkörper so ausgestaltet sind, dass die mindestens zwei Transformatoren voneinander beabstandet angeordnet sind.

2. Wickelkörper nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch ein Abstandselement zur Beabstandung der Transformatoren, insbesondere durch einen an der Aufnahmeschiene angeordneten Trennsteg zwischen jeweils zwei benachbarten Wickelteilkörpern.

3. Wickelkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch ein an einem Ende der Aufnahmeschiene angeordneten, als Anschlag für den gemeinsamen 1-Kern dienenden Begrenzungselement zur Bestimmung einer Endposition des I-Kerns bei dessen Montage.

4. Wickelkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch an den Wickelteilkörpern angeordneten Führungsnoppen zur Bestimmung der Position des jeweiligen U-Kerns.

5. Wickelkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch an einer Seite der Wickelteilkörper angeordneten Auflagenoppen zum planen Aufliegen des Wickelkörpers auf einer ebenen Fläche.

6. Wickelkörper nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnoppen und/oder die Auflagenoppen so angeordnet sind, dass sie zur Umlenkung einzelner Drähte der Transformatorwicklungen dienen.

7. Wickelkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Führungsschlitze zum Ein- und Ausführen von Drähten der Transformatorwicklungen.

8. Wickelkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Wickelteilkörper mehrere Kammern aufweist zur Aufnahme der in mehrere Teilwicklungen unterteilten Transformatorwicklungen eines Transformators.

9. Transformatoranordnung mit mindestens zwei Transformatoren mit jeweils zwei Transformatorwicklungen, einem einen U- und einen I-Kern aufweisenden Transformatorkern und mit einem Wickelkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatoren einen gemeinsamen, auf der Aufnahmeschiene des Wickelkörpers angeordneten I-Kern aufweisen und dass die Transformatoren auf dem Wickelkörper voneinander beabstandet angeordnet sind.

10. Schaltungsanordnung mit einer Transformatoranordnung nach Anspruch 9.

Zeichnung