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Der Transformator wird dabei aus zwei E-förmigen oder U-förmigen Eisenkernen gebildet, wobei die Vorsprünge der einzelnen Eisenkerne zueinander angeordnet werden und in den Zwischenbereichen der Vorsprünge zumindest eine Primärspule und eine Sekundärspule angeordnet ist. Nachteilig ist bei diesem Transformator, dass bei Verwendung von hochfrequenten Stromquellen der magnetische Fluss, der bei der Übertragung von der Primärspule auf die Sekundärspule gebildet wird, verringert wird, sodass ein Transformator mit einer kleineren Bauform verwendet werden könnte, wobei jedoch durch die entsprechende Übertragung der Leistung und damit durch die entsprechende Dimensionierung der Primärspulen bzw.
Sekundärspulen die verkleinerte Bauform der Eisenkerne nicht verwendet werden kann und somit eine grössere Bauform der Eisenkerne verwendet werden muss, wodurch der Transformator überdimensioniert wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transformator zu
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gleichsinnige Anordnung der Eisenkerne zusätzlich eine Drossel installiert werden kann, wodurch die freibleibende Kapazität an ein weiteres Funktionselement, insbesondere der Drossel, zur Verfügung gestellt wird und somit der Transformator vollständig ausgenützt ist. Durch diese Bauform wird weiters erreicht, dass ein zusätzlicher Eisenkern für die Drossel entfallen kann und somit Kosten für einen zusätzlichen Eisenkern eingespart werden.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Funktion des Transformators im unteren Bereich der beiden Eisenkerne und die
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Funktion der Drossel im oberen Eisenkern sich nicht gegenseitig beeinflussen, da der untere Eisenkern durch den oberen Schenkel des Eisenkerns geschlossen wird und somit ein vollständiger Fluss für den Transformator ausserhalb der Drossel fest-
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Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen : Fig. l einen erfindungsgemässen Transformator in zusammengebauter Lage und vereinfachter, schematischer Darstellung ; Fig. 2 den erfindungsgemässen Transformator in einer Explosionsdarstellung ; Fig. 3 den erfindungsgemässen Transformator in Seitenansicht, geschnitten, gemäss den Linien III - III in Fig. 1 ; Fig. 4 ein Schaltbild eines Anwendungsgebietes des erfindungsgemässen
Transformators in vereinfachter Darstellung.
In den Fig. l bis 3 ist der erfindungsgemässe Transformator 1 gezeigt, wobei der er-
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findungsgemässe Transformator 1 beispielsweise in Form eines Planartransformators ausgebildet ist. In Fig. 1 ist der erfindungsgemässe Transformator 1 in zusammengebauter Darstellung gezeigt, wobei in Fig. 2 eine Explosionsansicht des erfindungsgemässen Transformators 1 gezeigt ist.
Der Transformator 1 besteht dabei aus zwei Kernen, insbesondere aus Ferrit- oder Eisenkernen 2,3, die beispielsweise E-förmig ausgebildet sind, d. h., dass die Eisenkerne 2,3 jeweils eine Grundfläche 4,5 und Vorsprünge 6 bis 11 aufweisen.
Der Eisenkern 3 wird beispielsweise dabei mit einer Unterseite 12 auf einen festen Gegenstand aufgelegt, wodurch die Vorsprünge 9 bis 11 des Eisenkerns 3 von der gegenüberliegenden Seite der Unterseite 12 in die Höhe ragen. Auf die Vorsprünge 9 bis 11 wird nunmehr der Eisenkern 2 mit seiner Unterseite 13 positioniert, wodurch wiederum die Vorsprünge 6 bis 8 des Eisenkerns 2 in die gegenüberliegende Richtung des Eisenkerns 3 ragen.
Grundsätzlich sei dazu erwähnt, dass die einzelnen Eisenkerne 2,3 bei einem zum Stand der Technik zählenden Transformator 1 mit ihren Vorsprüngen 6 bis 11 zueinander angeordnet werden und zwischen den Vorsprüngen 6 bis 11 die einzelnen Spulen für die Übertragung von Strom und Spannung angeordnet sind.
Bei der umgekehrten Bauweise, wie der erfindungsgemässe Transformator 1 nun zeigt, ist es nunmehr möglich, dass zwischen den beiden Grundflächen 4,5 der Eisenkerne 2,3 Spulen angeordnet werden und die Funktion eines zum Stand der Technik zählenden Transformators 1 aufrecht erhalten bleibt.
Wie nun beispielsweise bei dem erfindungsgemässen Transformator 1 zu ersehen ist, werden zwischen den beiden Grundflächen 4,5 der Eisenkerne 2,3 beispielsweise eine als Planarwicklung ausgebildete Primärspule 14 in den Eisenkern 3 gelegt und anschliessend der Eisenkern 3 beispielsweise auf eine Leiterplatte 15 aufgesteckt, wobei die Leiterplatte 15 Ausnehmungen 16 bis 18 aufweist. Die Ausnehmungen 16 bis 18 entsprechen dabei der Form der Vorsprünge 9 bis 11 des Eisenkernes 3, wodurch der Eisenkern 3 durch die Leiterplatte 15 hindurchgesteckt werden kann. Auf die Leiterplatte 15 wird nunmehr beispielsweise eine als Planarwicklung ausgebildete Sekundärspule 19 aufgelegt.
Nach dem nunmehr der Aufbau des unteren Teils des erfindungsgemässen Transfor-
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mators 1 hergestellt wurde, kann der Eisenkern 2 in umgekehrter Bauweise auf die Vorsprünge 9 bis 11 mit seiner Grundfläche 4 aufgesetzt werden. Es ist auch möglich, dass beispielsweise die Vorsprünge 9 bis 11 Führungszapfen aufweisen und dabei die Grundfläche 4 des Eisenkerns 2 die entsprechenden Gegenausnehmungen beinhalten. Dies hätte den Vorteil, dass beim Aufbau des erfindungsgemässen Transformators 1 eine exakte Positionierung der beiden Eisenkerne 2,3 zueinander ermöglicht wird.
In den Zwischenraum der einzelnen Vorsprünge 6 bis 8 des Eisenkerns 2 kann beispielsweise nunmehr eine für die Glättung des Stroms notwendige Drossel 20 eingesetzt werden. Es ist jedoch von Vorteil, dass dabei die Drossel 20 mit einem dünnen dielektrischen Isolator 21 umgeben ist.
Wird nunmehr die Primärspule 14 mit einer Stromquelle verbunden, so entstehen aufgrund des Stromflusses durch die Primärspule 14 zwei magnetische Flüsse 22,23 im Inneren der Eisenkerne 2,3. Die magnetischen Flüsse 22,23 strömen je nach Stromfluss in der Primärspule 14 beispielsweise vom Vorsprung 10 über die Grundfläche 5 zum Vorsprung 11 des Eisenkerns 3 und über die Grundfläche 4 des Eisenkerns 2 zurück zum Vorsprung 10. Der zweite magnetische Fluss 23 strömt dabei vom Vorsprung 10 über die Grundfläche 5 zum Vorsprung 9 des Eisenkerns 3 und über die Grundfläche 4 des Eisenkerns 2 zurück zum Vorsprung 10. Durch das Hervorrufen der magnetischen Flüsse 22,23 und das Durchströmen der Sekundärspule 19 wird nunmehr in die Sekundärspule 19 eine Spannung bzw. ein Strom induziert, d. h., dass ein Verbraucher an die Sekundärspule 19 angeschlossen werden kann.
Die magnetischen Flüsse 22,23 haben jedoch keinen Einfluss auf die in dem Eisenkern 2 angeordnete Drossel 20.
Fliesst jedoch ein Strom durch die Drossel 20, so hat dies wiederum keine Einwirkung auf den unteren Teil des Transformators l. Durch die Anordnung des Spulenkörpers der Drossel 20 um den Vorsprung 7 des Eisenkerns 2 funktioniert die Drossel 20 wie eine Drossel mit Eisenkern, d. h., dass die Verlustleistung bei dieser Drossel 20 gegenüber einer Drossel ohne Eisenkern erheblich verringert wird.
Vorteilhaft ist bei dieser Ausgestaltung des Transformators l, dass ein zusätzlicher Eisenkern für die Drossel 20 entfallen kann und somit Kosten eingespart werden.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch das kompakte Zusammenbauen des Trans- formators 1 die Baugrösse verringert wird.
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In Fig. 4 ist ein Anwendungsgebiet des erfindungsgemässen Transformators 1 mit der Drossel 20 gezeigt. Die Primärspule 14 wird dabei mit einer Spannungsversorgungsquelle 24 verbunden. Ein Ausgang 25 der Sekundärspule 19 wird über eine Leitung 26 mit einer Gleichrichterdiode 27 verbunden. Die Gleichrichterdiode 27 wird wiederum über eine Leitung 28 mit einem Eingang 29 der Drossel 20 verbunden. Der Ausgang 30 der Drossel 20 ist an einem Verbraucher 31 über eine Leitung 32 angeschlossen. Zwischen der Gleichrichterdiode 27 und dem Eingang 29 der Drossel 20 wird eine weitere Gleichrichterdiode 33 parallel zur Sekundärspule 19 geschaltet, wobei diese direkt mit der Leitung 28 und mit einer Leitung 34, die an die Sekundärspule 19 angeschlossen ist, verbunden ist.
Die Leitung 34 ist weiters mit dem Verbraucher 31 verbunden, wodurch ein Stromkreis für den Verbraucher 31 geschaffen wird. Zwischen dem Ausgang 30 der Drossel 20 und dem Verbraucher 31 wird ein Stützkondensator 35 parallel zum Verbraucher 31 angeschlossen.
Das Anwendungsbeispiel für den erfindungsgemässen Transformator 1 zeigt dabei eine zum Stand der Technik zählende Zweiweggleichrichterschaltung zum Umwandeln von Wechselspannung auf eine Gleichspannung. Wird nun der Transformator 1 mit Strom und Spannung versorgt, so wird aufgrund des Spannungsflusses und des Stromflusses durch die Primärspule 14 eine Spannung bzw. ein Strom auf die Sekundärspule 19 übertragen. Die Gleichrichterdioden 27 und 33 richten dabei die übertragene Wechselspannung gleich und legen diese an die Drossel 20 an, wodurch die Drossel 20 aufmagnetisiert wird. Anschliessend fliesst über die Drossel 20 der Strom zum Verbraucher 31, wodurch der Verbraucher 31 mit Strom und Spannung versorgt wird.
Der Stützkondensator 35 dient dazu, dass eine konstante Spannung am Verbraucher 31 anliegt, d. h., der Stützkondensator 35 wird auf einen bestimmten Spannungswert aufgeladen und stützt somit die Spannung am Verbraucher 31. Die Drossel 20 hat nun die Aufgabe, Energie zu speichern und anschliessend dem Verbraucher 31 zur Verfügung zu stellen.
Aus diesem Ausführungsbeispiel ist nunmehr zu ersehen, dass der Transformator 1, der aus der Primärspule 14 und der Sekundärspule 19 sowie der Drossel 20 besteht, eine einheitliche Bauform bildet und nurmehr einzelne Zusatzbauteile, beispielsweise auf der Leiterplatte 15, angeordnet werden müssen.
Grundsätzlich sei bei der Anwendung eines zum Stand der Technik zählenden Transformators 1 zu berücksichtigen, dass beispielsweise durch Verwendung hochfrequen-
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ter Spannungsversorgungsquellen 24 der Eisenkern 2, 3 eines zum Stand der Technik zählenden Transformators 1 sehr verkleinert werden kann, d. h., dass beispielsweise der Transformator 1 mit einer Spannungsversorgungsquelle 24, von beispielsweise 50 Hertz, auf die magnetische Induktion, z. B. 300 mTESLAR, dimensioniert wird, um den entsprechend magnetischen Fluss 22,23 bzw. die entsprechende Leistung erreichen bzw. übertragen zu können.
Wird jedoch eine Spannungsversorgungsquelle 24 mit beispielsweise einigen Kilohertz eingesetzt, so verringert sich die magnetische Induktion auf beispielsweise 100 mTESLAR. Es könnte nunmehr ein Eisenkern 2,3 für 100 mTESLAR verwendet werden, da jedoch eine entsprechende Leistung über den Transformator 1 übertragen werden soll, kann die Primärspule 14 und die Sekundärspule 19 nicht mehr auf den kleinen Eisenkern 2,3 abgestimmt bzw. angeordnet werden, da für die Übertragung der Leistung die einzelnen Wicklungen der Sekundärspule 19 und der Primärspule 14 eine gewisse Dicke aufweisen müssen, sodass wiederum ein Eisenkern 2, 3 mit einer grösseren Baumform verwendet werden muss und somit der Transformator 1 überdimensioniert ist.
Der weitere Vorteil des erfindungsgemässen Transformators 1 liegt darin, dass aufgrund der erforderlichen Baugrösse der Eisenkerne 2,3 bei Verwendung einer hochfrequenten Spannungsversorgungsquelle 24, die Differenz zwischen der möglichen Induktion, z. B. 300 mTESLAR und der tatsächlichen Induktion, z. B. 100 mTESLAR, der am Eisenkern 2 angeordneten Drossel 20 zur Verfügung gestellt wird und somit die Eisenkerne 2,3 vollständig ausgelastet sind.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass bei Verwendung einer nicht hochfrequenten Spannungsversorgungsquelle 24, die Eisenkerne 2,3 bzw. der Transformator 1
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mit Kosten bei der Herstellung reduziert werden können.
Weiters ist es auch möglich, dass anstelle der Planarwicklung für die Primärspule 14 und die Sekundärspule 19 eine aus Draht gebildete Spule verwendet werden kann.
Ebenso ist es möglich, dass, wie strichliert in Fig. 3 dargestellt, eine Führungsvorrichtung 36 angeordnet ist, die beispielsweise aus Führungszapfen 37 und aus entsprechenden Gegenausnehmungen 38 gebildet sind, wobei die Führungszapfen 37 auf die Vorsprünge 9 bis 11, und auf der Grundfläche 4 des aufgesetzten Eisenkerns 2 entsprechend grosse Gegenausnehmungen 38 angeordnet sind, sodass ein einwandfrei-
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es Positionieren der beiden Eisenkerne 2,3 erfolgen kann.
Weiters ist es auch möglich, dass der Transformator 1 aus einem Kern, der aus zwei Teilen gebildet wird, besteht und am Aussenumfang eines Teils des Kerns ein Vorsprung 6 bis 11 angeordnet ist, auf dem die Drossel 20 umfassend positioniert ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Transformator 1 aus einem Kern mit zwei unterschiedlichen Ferrit- oder Eisenkernen 2,3 oder aus zwei einzelnen Kernen gleicher oder unterschiedlicher Querschnittsformen gebildet wird.
Abschliessend sei der Ordnung halber darauf hingewiesen, dass in den Zeichnungen einzelne Baugruppen und Bauteile zum besseren Verständnis der Erfindung unproportional und massstäblich verzerrt dargestellt sind.
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Bezugszeichenaufstellung
1 Transformator
2 Eisenkern
3 Eisenkern
4 Grundfläche
5 Grundfläche
6 Vorsprung
7 Vorsprung
8 Vorsprung
9 Vorsprung 10 Vorsprung 11 Vorsprung 12 Unterseite 13 Unterseite 14 Primärspule 15 Leiterplatte 16 Ausnehmung 17 Ausnehmung 18 Ausnehmung 19 Sekundärspule 20 Drossel 21 Isolator 22 Fluss 23 Fluss 24 Spannungsversorgungsquelle 25 Ausgang 26 Leitung 27 Gleichrichterdiode 28 Leitung 29 Eingang 30 Ausgang 31 Verbraucher 32 Leitung 33 Gleichrichterdiode 34 Leitung 35 Stützkondensator 36 Führungsvorrichtung 37 Führungszapfen 38 Gegenausnehmung