DE19728667A1 - Hochspannungstransformator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformator zum Erzeugen einer hohen Sekundärspannung zur Verwendung beim Betreiben einer Entladungslampe hoher Leuchtkraft (HID = High Illumi­ nescence Discharge) wie einer Quecksilberdampflampe, einer Metallhalogenidlampe, einer Kaltkathodenlampe usw., wie sie in Flüssigkristallprojektoren, Kfz-Frontlichtern, Overhead­ projektoren usw. verwendet werden.

Fig. 16 zeigt einen Hochspannungstransformator, wie er her­ kömmlicherweise verwendet wird. Ein rechteckiger Kern 60 wird dadurch aufgebaut, daß zwei Teile eines U-förmigen Magnetkerns 65 aus einem magnetischen Material kombiniert werden. Auf einem der Seitenbeine des rechteckigen Kerns 60 wird ein Spulenhalter 60 montiert, auf den eine Primärspule 61 und eine Sekundärspule 63 aufgewickelt sind. Um Kurz­ schlüsse und ein Durchbrennen aufgrund einer Potentialdiffe­ renz zwischen der Hochspannungs-Sekundärspule 63 und dem U-förmigen Kern 65 oder der Niederspannungs-Primärspule 61 zu vermeiden, werden die Sekundärspule 63 und die Primärspule 61 mit einem Isolierabstand C voneinander beabstandet gehal­ ten. Außerdem wird eine Entladung aufgrund der Potentialdif­ ferenz dadurch verhindert, daß die Spulen in ein Isolier­ harz 69 eingebettet werden. Da jedoch der Spulenhalter 66 nur auf einem der seitlichen Beine des rechteckigen Kerns 60 montiert ist, sollte die Sekundärspule 63 vom Bein auf der anderen Seite des rechteckigen Kerns 60 über ein Isolierma­ terial um einen Isolierabstand C′ getrennt sein, was die Größe des Transformators in ungünstiger Weise erhöht.

Als Hintergrundbeleuchtungsquelle für Flüssigkristalldis­ plays wurden bisher z. B. Kaltkathodenlampen verwendet. In einer Kaltkathodenlampen-Schaltung wird eine Primärspannung von einigen zehn Volt durch einen Hochspannungstransformator in einige Kilovolt umgesetzt, um die Kaltkathodenlampe zu betreiben. Fig. 17 zeigt einen herkömmlichen Hochspannungs­ transformator, wie er zum Betreiben einer Kaltkathodenlampe verwendet wird, und Fig. 18 ist eine Unteransicht desselben. Ein Spulenhalter 103 verfügt in den beiden Endabschnitten über Flansche 101, 101′, und er weist ein Durchgangsloch 102 auf, in das ein Kern 107 eingeführt wird. Zwischen den Flan­ schen 101, 101′ sind eine Primärspule 104 und eine Sekundär­ spule 105 aufgewickelt, die durch eine isolierende Wand 106a voneinander entfernt gehalten werden; die Sekundärspule 105 ist durch isolierende Wände 106b in vier Wicklungen unter­ teilt. Die Enden der Primärspule 104 und der Sekundärspule 105 sind mit jeweiligen Anschlüssen 110, 11, 111′ an Flan­ schen 108, 108′ verbunden. Wenn jedoch Anwendung auf eine Entladungslampenschaltung erfolgt, bei der eine Sekundär­ spannung von ungefähr 25 kV erforderlich ist, hat es sich gezeigt, daß bei diesem Typ von Transformator die folgenden verschiedenen Probleme existieren:

• (1) Da die Sekundärspannung extrem höher ist, ist die Poten­ tialdifferenz der Teilwicklungen der Sekundärspule 105 zu groß. Dies beeinträchtigt die Zuverlässigkeit des Transfor­ mators. Die Potentialdifferenz kann zwar durch Unterteilen der Sekundärspule 105 in eine größere Anzahl von Teilwick­ lungen verringert werden, jedoch vergrößert dies den Trans­ formator.
• (2) Wie es in Fig. 18 dargestellt ist, erstreckt sich eine der Enden der Sekundärspule 105 entlang ihrer axialen Rich­ tung und ist mit dem Sekundäranschluß 111 verbunden. Daher erfordert die hohe Potentialdifferenz in der Spule einen Isolierabstand (a), der größer als derjenige ist, wie er bei einem herkömmlichen Transformator verwendet wird, was die Größe des Transformators in ungünstiger Weise erhöht.
• (3) Da die Spannung zwischen den Anschlüssen 111, 111′ der Sekundärspule 105 ungefähr 25 kV beträgt, sollte der Iso­ lierabstand (b) ausreichend groß dafür sein, daß eine Ent­ ladung zwischen den Anschlüssen 111 und 111′ vermieden ist, was die Größe des Transformators ebenfalls in ungünstiger Weise erhöht.

In jüngerer Zeit wurden Spannungs-Entladungslampen wie Me­ tallhalogenidlampen für Kfz-Frontlichter verwendet. Eine Metallhalogenidlampe verfügt über hohe Leuchtstärke und kann demgemäß Gegenstände heller beleuchten als herkömmliche Kfz-Front­ lichter unter Verwendung einer Halogenlampe. Jedoch er­ fordert eine Metallhalogenidlampe beim Start der Entladung, insbesondere beim Neustart der Entladung unmittelbar nach dem Abschalten des Lichts, eine hohe Spannung von 20 bis 30 kV oder sogar noch mehr. Bei einem Transformator, der eine derartig hohe Sekundärspannung erzeugt, muß besonders darauf geachtet werden, eine Ladung zwischen benachbarten Windungen in der Sekundärspule zu verhindern, da die Poten­ tialdifferenz zwischen benachbarten Windungen 100 V bis einige hundert Volt erreicht. Außerdem sollte der Draht der Sekundärspule eine ausreichend große Querschnittsfläche auf­ weisen, um einen großen Strom von ungefähr 5 A zuzulassen, wie er im Transformator fließt.

Ein Beispiel für einen Hochspannungstransformator zur Ver­ wendung in einer Entladungslampen-Hochspannungsschaltung ist im Dokument JP-A-8-130127 offenbart und in Fig. 19 darge­ stellt. Eine Haspel 118 enthält innen einen zylindrischen Kern 119, und Sekundärspulen 117 sind um die Haspel 118 ge­ wickelt. Die Haspel 118 und die Sekundärspulen 117 sind mit­ tels eines Vergußharzes in ein Gehäuse 120 eingegossen. Am Gehäuse 120 ist von der Oberseite her eine bogenförmige, flache Primärspule 122 montiert, um die Haspel 118, die Se­ kundärspulen 117 und den Kern 119 zu bedecken. Bei diesem Transformator wird die Potentialdifferenz in der Spule da­ durch klein gehalten, daß die Spule in drei Teilwicklungen unterteilt ist. Jedoch ist die Potentialdifferenz in jeder Teilwicklung immer noch hoch, wenn eine Sekundärspannung von ungefähr 25 kV vorgesehen ist. Außerdem ist der Transforma­ tor hinsichtlich des Magnetflußpfads offen, da der Magnet­ kern nur aus dem Zylinderkern 119 besteht. Ein Kern mit of­ fenem Magnetflußpfad erfordert eine erhöhte Anzahl von Win­ dungen der Spule, um eine hohe Spannung mit gewünschtem Ni­ veau zu erzeugen, oder es ist eine große Kerngröße erforder­ lich, um die erforderlichen Eigenschaften zu erzielen, wo­ durch es zu Schwierigkeiten hinsichtlich erhöhten Gewichts und großer Montagefläche kommt. Außerdem verursacht der aus dem Transformator streuende Magnetfluß schwerwiegende Pro­ bleme an anderen Elementen um den Transformator herum, wenn dieser in eine Kfz-Einheit eingebaut ist.

Demgemäß war es bei einem Hochspannungstransformator, der aus einer Eingangsspannung von ungefähr 1 kV eine Ausgangs­ spannung von ungefähr 25 kV erzeugt, sehr wichtig, Isolier­ maßnahmen zu ergreifen, um den Wirkungen der hohen Ausgangs­ spannung entgegenzuwirken. Dies führte jedoch bei bekannten Transformatoren in unvermeidlicher Weise zu erhöhter Größe und erhöhtem Gewicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspan­ nungstransformator mit verringerter Größe und verringertem Gewicht zu schaffen, wobei Schäden aufgrund einer Entladung zwischen benachbarten Windungen einer Spule und zwischen Spulen minimiert sind.

Diese Aufgabe ist durch den Hochspannungstransformator gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.

Als Ergebnis intensiver Forschungen im Hinblick auf die obi­ ge Aufgabe haben die Erfinder herausgefunden, daß die Po­ tentialdifferenz zwischen benachbarten Windungen in einer Sekundärspule dadurch verringert werden kann, daß die Se­ kundärspule regelmäßig und mit einer bestimmten Ordnung ge­ wickelt wird. Die Erfinder haben ferner herausgefunden, daß die Potentialdifferenz zwischen einander zugewandten Windun­ gen parallel zueinander angeordneter Sekundärspulen dadurch minimiert werden kann, daß die Sekundärspulen in entgegen­ gesetzten Richtungen gewickelt werden. Die Erfindung wurde auf Grundlage dieser Erkenntnisse geschaffen.

In den im folgenden angegebenen Zeichnungen kennzeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile.

Fig. 1 ist eine schematische Veranschaulichung, die ein Aus­ führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transformators zeigt;

Fig. 2 ist ein Schaltbild des Transformators von Fig. 1;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die Teile des Transformators des Beispiels 1 zeigt;

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die den zusammenge­ bauten Hochspannungstransformator gemäß dem Beispiel 1 zeigt;

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht des unteren Teils des Transformators von Fig. 4;

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, die zweischichti­ ge, regelmäßige Wicklungen der Sekundärspule zeigt;

Fig. 7 ist ein Schaltbild, das den Anschluß der Spule A und der Spule B von Fig. 6 zeigt;

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung, die ein Verfahren zum Erhalten einer zweischichtigen, regelmäßigen Wicklung zeigt;

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgeinäßen Hochspannungs­ transformators zeigt;

Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht des unteren Teils des Transformators von Fig. 9;

Fig. 11 ist eine schematische Darstellung, die mehrere rechteckige Kerne mit teilweise verringerter Querschnitts­ fläche zeigt;

Fig. 12 und 13 sind perspektivische Ansichten, die jeweils andere erfindungsgemäße Hochspannungstransformatoren zeigen;

Fig. 14 ist eine andere perspektivische Ansicht zum Hoch­ spannungstransformator von Fig. 13;

Fig. 15 ist eine Schaltbild, das eine typische Metallhaloge­ nidlampen-Schaltung zeigt;

Fig. 16 ist eine schematische Schnittansicht, die einen her­ kömmlichen Hochspannungstransformator zeigt;

Fig. 17 ist eine schematische Schnittansicht, die einen an­ deren herkömmlichen Hochspannungstransformator zur Verwen­ dung in einer Kaltkathodenlampen-Schaltung zeigt;

Fig. 18 ist eine schematische Unteransicht des in Fig. 17 dargestellten Transformators; und

Fig. 19 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die einen herkömmlichen Transformator zur Verwendung in einer Metallhalogenidlampen-Schaltung zeigt.

Bei der Erfindung wird ein Kern, vorzugsweise ein rechtecki­ ger oder quadratischer Kern, mit geschlossenem Magnetfluß­ pfad verwendet. Mittels eines Kerns mit geschlossenem Ma­ gnetflußpfad kann höhere Induktivität als mit einem Kern mit offenem Magnetflußpfad erhalten werden, wenn die Anzahl der Spulenwindungen jeweils dieselbe ist. Daher kann die An­ zahl der Windungen in einem System mit geschlossenem Magnet­ flußpfad gegenüber derjenigen in einem System mit offenem Magnetflußpfad verringert werden, wenn dieselbe Induktivi­ tät zu erzielen ist. Der Kern, der über mindestens zwei seitliche, zueinander parallele Beine verfügt, wird dadurch aufgebaut, daß mindestens zwei Kernteile geeignet kombi­ niert werden, die aus der aus U-förmigen, L-förmigen, E-för­ migen und I-förmigen Kernteilen bestehenden Gruppe ausge­ wählt sind. Jedes Kernteil kann aus einem Weichferrit, vor­ zugsweise einem hoch-beständigen Weichferrit, bestehen, der aus der aus NiZn-, NiCuZn-, MgZn- und MnMgZn-Ferrit beste­ henden Gruppe ausgewählt ist. Der Weichferrit kann mindes­ tens ein Oxid von Ti, Cr, Al, Sn, Li, Co, Pb, Bi, V, Si, Ca usw. als Zusatzstoff oder Ersatzkomponenten enthalten. Auch weist der Weichferrit im Hinblick auf Wärmeerzeugung vor­ zugsweise niedrige Verluste auf.

Für die Querschnittsform des Kerns besteht keine spezielle Beschränkung, und sie kann kreisförmig, oval, vieleckig, halbkreisförmig usw. sein. Der Querschnitt kann auch eine Kerbe beliebiger Form enthalten. Ferner kann der Kern aus Kernteilen mit verschiedenen Querschnittsformen aufgebaut sein. Z. B. kann ein Paar entgegengesetzter Seiten eines rechteckigen Kerns kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wäh­ rend das andere Paar an entgegengesetzten Seiten vieleckigen Querschnitt aufweisen kann.

Wenn ein Transformator vom L-Typ mit nichtlinearen Überlage­ rungseigenschaften vorgesehen ist, ist es bevorzugt, den ma­ gnetischen Widerstand das Kerns dadurch teilweise zu erhö­ hen, daß die Querschnittsfläche des Kerns teilweise verrin­ gert wird, der Kern mit einem Magnetspalt versehen wird oder ein Teil des Kerns aus einem Material mit kleinem Sätti­ gungsmagnetfluß hergestellt wird.

Z.B. kann die Querschnittsfläche des Kerns teilweise ver­ ringert werden, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Wenn ein rechteckiger Kern aus einem U-förmigen Kernteil und einem I-förmigen Kernteil besteht, wird eine Nut entlang der Längs­ richtung des I-förmigen Kerns an der Oberfläche desselben so ausgebildet, daß sie an die seitlichen Beine des U-förmigen Kerns stößt. Eine derartige Nut kann sich vom einen Ende des I-förmigen Kerns bis zum anderen erstrecken, oder sie kann in der Längsrichtung teilweise oder unterbrochen ausgebildet sein. Alternativ kann ein Ende oder beide eines Kernteils so bearbeitet sein, daß ein vorspringender Abschnitt vorhanden ist, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Die verringerte Querschnittsfläche beträgt vorzugsweise 2/3 oder weniger, bevorzugter 1/2 oder weniger, und besonders bevorzugt 1/4 oder weniger der mittleren Querschnittsfläche der anderen Teile.

Der Magnetspalt oder die Spalte können an einer beliebigen Position des Kerns ausgebildet sein. Für die Spaltweite be­ steht keine spezielle Beschränkung, jedoch beträgt sie vor­ zugsweise 0,05 bis 5 mm pro Spalt.

An jedem der seitlichen Beine des Kerns mit geschlossenem Magnetflußpfad ist ein Spulenhalter mit einem Durchgangs­ loch zum Aufnehmen des seitlichen Beins des Kerns montiert. Der Spulenhalter besteht aus einem isolierenden Harz wie einem Phenolharz usw. und verfügt an seinen beiden Enden über Flansche (Flansch auf der Niederspannungsseite und Flansch auf der Hochspannungsseite), von denen einer (Flansch auf der Niederspannungsseite) einen Schlitz oder Schlitze zum Aufnehmen einer Primärspule aufweist.

Die Primärspule mit vorzugsweise ungefähr 3/4 Windungen kann aus einem leitenden Draht oder einer leitenden, dünnen Plat­ te mit vorzugsweise U-Form bestehen.

Um den Spulenhalter herum ist zwischen dem Flansch auf der Niederspannungsseite und dem auf der Hochspannungsseite eine Sekundärspule in regelmäßiger und geordneter Weise gewi­ ckelt. Der hier verwendete Begriff "regelmäßig gewickelt" oder "geordnet gewickelt" bedeutet, daß der Draht der Se­ kundärspule auf solche Weise um den Spulenhalter gewickelt ist, daß eine beliebige der Windungen der Spulen nicht auf eine andere aufgewickelt ist, und daß jede Windung in enger Weise angeordnet ist, ohne daß ein Spalt zwischen beliebi­ gen zwei benachbarten Windungen belassen ist, wie in Fig. 6 durch eine Spule A oder eine Spule B dargestellt. Wenn die Sekundärspule auf Zufallsweise gewickelt wird, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß eine Windung auf eine andere aufge­ legt ist, was eine Entladung zwischen den überlappenden Win­ dungen verursacht.

Die Sekundärspule kann eine einzelne Schicht der regelmäßig und geordnet gewickelten Spule sein, oder es kann eine Mehr­ fachschicht sein, wie in Fig. 6 dargestellt, die mehrere Einzelschichten regelmäßig und geordneter gewickelter Spulen umfaßt. In Fig. 6 ist die Spule A zunächst in regelmäßiger und geordneter Weise zu einer einzelnen Schicht auf den Spu­ lenhalter 6 gewickelt, und dann ist die Spule B in regelmä­ ßiger und geordneter Weise in einer einzelnen Schicht durch einen gesonderten Draht in derselben Richtung wie die Spule A auf diese so aufgewickelt, daß jede Windung der Spule B genau über einer Windung der Spule A liegt, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Die Startpunkte der Windungen der Spulen A und B sowie deren Endpunkte sind jeweils miteinander ver­ bunden. Durch diesen Aufbau können, da die elektrische Kapa­ zität im Vergleich mit der einer einschichtigen Spule ver­ doppelt ist und der Gleichstromwiderstand auf die Hälfte desjenigen einer einschichtigen Spule verringert ist, hohe elektrische Kapazität und niedriger Gleichstromwiderstand mit einem dünnen Draht, also ohne Verwendung eines dicken Drahts erzielt werden, was eine Verringerung der Größe des Transformators ermöglicht. Obwohl die mehrschichtige Spule drei oder mehr Schichten der einzelschichtigen, regelmäßigen Wicklungen umfassen kann, sind solche im Hinblick auf zuver­ lässigen Betrieb des Transformators bevorzugt, die zwei oder drei Schichten der regelmäßigen Wicklungen enthalten. Auch kann durch regelmäßiges und geordnetes Wickeln jeder Spule, wie sie jede Schicht der mehrschichtigen Struktur bildet, die Potentialdifferenz zwischen vertikal benachbarten Win­ dungen der mehrschichtigen Spule, z. B. die Potentialdiffe­ renz zwischen einer Windung 41 der Spule A und einer Windung 42 der Spule B, wie in Fig. 6 dargestellt, minimiert werden, um auf wirkungsvolle Weise eine Entladung zwischen vertikal benachbarten Windungen zu vermeiden.

Für den Draht für die Sekundärspule besteht keine spezielle Beschränkung, sondern es können beliebige Drähte verwendet werden, wie sie in der bekannten Technik verwendet werden, wie ein mit Polyurethan beschichteter magnetischer Draht, ein mit Polyethylen beschichteter magnetischer Draht usw.

Fig. 8 zeigt ein Verfahren, um auf einfache Weise eine zwei­ schichtige, regelmäßig gewickelte Spule zu erhalten. Eine flach-zusammengefaßte Paralleldrahtanordnung 43 ist kanten­ weise so auf den Spulenhalter 6 aufgewickelt, daß die Dräh­ te für die Spulen A und B innerhalb einer Windung vertikal zur Wicklungsfläche ausgerichtet sind. Durch dieses Verfah­ ren wird auf einfache Weise eine zweischichtige Spulenkon­ struktion erhalten, die aus zwei einschichtigen, regelmäßig gewickelten Spulen besteht, wie in Fig. 6 dargestellt. Die einstückige Paralleldrahtanordnung 43 kann aus drei separa­ ten Drähten bestehen.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein Ausfüh­ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transformators zeigt, und Fig. 2 ist ein Schaltbild des Transformators von Fig. 1. Ein rechteckiger Kern besteht aus zwei U-förmigen Kernteilen 25, 25′. Jede Primäreingangsspule umfaßt eine Spule 21 oder 22 mit 3/4 Windungen. Diese Spulen 21 und 22 sind an An­ schlüssen B und C miteinander in Reihe geschaltet, und es wird eine Eingangsspannung Vein zwischen Anschlüsse A und D gelegt. Sekundärspulen 23 und 24 sind in entgegengesetzten Richtungen gewickelt, und parallel zueinander geschaltet, infolgedessen die Spannung in der Spule 23 von einem An­ schluß E zu einem Anschluß F ansteigt, während sie in der Spule 24 von einem Anschluß H zu einem Anschluß G an­ steigt. Dies bedeutet, daß ein vorgegebener Punkt der Spule 23 und ein Punkt der Spule 24, die einander mit dem kürzes­ ten Abstand gegenüberstehen, wie durch einen Pfeil X gekenn­ zeichnet, dasselbe Potential aufweisen. Auch haben ein Punkt der Spule 23 und ein Punkt der Spule 24, wie durch einen Pfeil Y gekennzeichnet, dasselbe Potential. Daher tritt kei­ ne Entladung zwischen einander gegenüberstehenden Punkten verschiedener Spulen auf, was es erübrigt, eine zusätzliche Isolierung zwischen den Spulen vorzusehen, wodurch die Größe des Transformators verringert werden kann.

Wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, sind bei der Er­ findung mindestens zwei Sekundärspulen parallel auf den seitlichen Beinen des Kerns angeordnet. Da die Sekundärspu­ len parallel zueinander geschaltet sind, können erhöhte (verdoppelte) elektrische Kapazität und verringerter (hal­ bierter) Gleichstromwiderstand im Vergleich mit einem Trans­ formator mit einer einzelnen Sekundärspule erzielt werden. Auch können, wie oben beschrieben, vergrößerte elektrische Kapazität und stärker verringerter Gleichstromwiderstand da­ durch erzielt werden, daß jede Sekundärspule durch eine Mehrschichtstruktur mit regelmäßigen Wicklungen gebildet wird. So kann die Größe des Transformators gemäß der Erfin­ dung weiter verringert werden.

Um die Durchschlagsfestigkeit, die Wärmebeständigkeit und Witterungseigenschaften des Hochspannungstransformators zu verbessern, kann die Anordnung mit dem Kern, den auf den seitlichen Beinen des Kerns montierten Spulenhaltern, den Primärspulen und den Sekundärspulen, wie sie jeweils auf die Spulenhalter gewickelt sind, in ein Gehäuse aus Polybuty­ lenterephthalat usw. eingegossen werden, wozu ein isolieren­ des Harz wie Polybutylenterephthalat, Epoxidharz, Polypheny­ lenoxid, modifiziertes Polyphenylenoxid usw. verwendet wird.

Der erfindungsgemäße, obenbeschriebene Hochspannungstrans­ formator verfügt über die kleine Größe von 20-25 mm auf 35 × 40 mm auf 20-25 mm (Höhe), was ungefähr 2/3 des Volu­ mens eines herkömmlichen Transformators ist. Auch zeigt der erfindungsgemäße Hochspannungstransformator ein hohes Ver­ stärkungsverhältnis (Vaus/Vein), von 10 bis 200, und er er­ zeugt eine Ausgangsspannung von 10 bis 50 kV.

Der erfindungsgemäße Hochspannungstransformator wird vor­ zugsweise in einer Entladungslampen-Schaltung, insbesondere einer Metallhalogenidlampen-Schaltung für Kfz-Frontlichter verwendet. In Fig. 15 ist ein Schaltbild einer typischen metallhalogenidlampen-Schaltung mit einem erfindungsgemäßen Transformator dargestellt.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Bei­ spiele näher beschrieben, die als veranschaulichende bevor­ zugte Ausführungsformen der Erfindung anzusehen sind.

BEISPIEL 1

Die Fig. 3 bis 5 zeigen einen gemäß der Erfindung realisier­ ten Hochspannungstransformator. Ein rechteckiger Kern wurde dadurch hergestellt, daß zwei U-förmige Kernteile 5, 5′ aus einem NiCuZn-Ferrit kombiniert wurden. Auf jedem der seitli­ chen Beine des rechteckigen Kerns wurde ein Spulenhalter 6 aus einem Phenolharz angebracht. Der Spulenhalter 6 verfüg­ te über ein Durchgangsloch 7 zum Aufnehmen des seitlichen Beins des Kernteils 5, 5′, einen Flansch 8 auf der Nieder­ spannungsseite und einen Flansch 9 auf der Hochspannungssei­ te an seinen jeweiligen Enden. Jeder der Flansche 8, 9 ver­ fügte über eine äußere Ausnehmung 10 zum Aufnehmen der Kern­ teile 5, 5′. Die Wand des Flanschs 8 an der Eingangsseite war dicker als die des Flanschs 9, und sie verfügte über einen Schlitz 13, in den eine 3/4 Windung einer Primärspule 1 oder 2 aus einem leitenden Material mit einem Durchmesser von 0,8 mm eingesetzt wurde. Zwischen den Flanschen 8 und 9 wurde eine Sekundärspule 3 oder 4 mit einer einzelnen Schicht von 105 Windungen regelmäßig und geordnet unter Ver­ wendung eines Drahts aus UEW (Polyurethane Enameled Magnet Wire = mit Polyurethan beschichteter magnetischer Draht) mit einem Durchmesser von 0,2 mm aufgewickelt. Die Sekundärspu­ len 3 und 4 wurden in entgegengesetzten Richtungen gewi­ ckelt, um dafür zu sorgen, daß Windungen, die sich mit dem kürzesten Abstand gegenüberstanden, auf demselben Potential waren, um eine Entladung zwischen den Windungen zu verhin­ dern. Die unteren Enden der Primärspulen 1 und 2 wurden durch den Flansch 8 geführt, um als Anschlüsse 11 und 12 zu dienen. Eines der Enden (Niederspannungsseite) der Sekundär­ spulen 3 und 4 wurde mit einem Anschluß 13 verbunden, wäh­ rend das andere Ende (Hochspannungsseite) mit einem An­ schluß 14 verbunden wurde.

Der Hochspannungstransformator mit dem obigen Aufbau erzeug­ te aus einer Primärspannung von 1 kV eine Sekundärspannung von 20 kV. Während des Betriebs war die 20 V erzeugende Se­ kundärspule durch die Wand des Spulenhalters 6 und die Flan­ sche 8 und 9 gut isoliert, und die Primärspule war durch die dicke Wand des Flanschs 8 gut isoliert.

Da die Sekundärspule regelmäßig und geordnet aufgewickelt war, um die Potentialdifferenz zwischen benachbarten Windun­ gen zu minimieren, ergab sich keine Entladung zwischen den Windungen. Ferner ergab sich auch keine Entladung zwischen gegenüberstehenden Windungen, da entgegengesetzte Wicklungs­ richtungen und dieselben Anzahlen von Windungen in den Se­ kundärspulen 3 und 4 verwendet wurden, wodurch Windungen, die sich mit dem kürzesten Abstand gegenüberstanden, auf demselben Potential gehalten wurden.

Wenn derselbe Typ von Transformator unter Verwendung von NiZn-, MgZn- oder MnMgZn-Ferrit als Kernmaterial hergestellt wurde, ergaben sich dieselben Ergebnisse. Ferner wurde klar­ gestellt, daß Transformatoren mit einem rechteckigen Kern aus einem U-förmigen Kernteil und einem I-förmigen Kernteil oder mit zwei L-förmigen Kernteilen dieselben Ergebnisse zeigten wie oben.

BEISPIEL 2

Der in den Fig. 9 und 10 dargestellte Hochspannungstransfor­ mator ist dem Grunde nach derselbe wie der in den Fig. 3 bis 5 dargestellte. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden An­ schlüsse 15, 15′, 16 und 16′ der Sekundärspulen so ange­ bracht, daß die Anschlüsse 15 und 15′ einerseits und die Anschlüsse 16 und 16′ andererseits ausreichend um einen Ab­ stand C getrennt waren, um dadurch Isolierung zwischen den Niederspannungsenden 3a, 4a und den Hochspannungsenden 3b, 4b der Sekundärspulen 3 und 4 zu gewährleisten.

Genauer gesagt, wurden die Anschlüsse 15, 16, mit denen die Niederspannungsenden 3a, 4a verbunden wurden, in einem End­ abschnitt des Spulenhalters 6 angeordnet, und die Anschlüsse 15′, 16′, mit denen die Hochspannungsenden 3b, 4b durch Nu­ ten 30, 31 hindurch verbunden wurden, waren am anderen End­ abschnitt des Spulenhalters 6 angeordnet.

Beim herkömmlichen Transformator sind beide Anschlüsse der Sekundärspule am selben Endabschnitt des Spulenhalters vor­ handen. Daher muß der Spulenhalter eine größere Breite auf­ weisen, um die Anschlüsse um einen ausreichenden Abstand zu trennen, um für Isolierung zwischen den Anschlüssen zu sor­ gen. Dies vergrößert die Abmessungen des Transformators in ungünstiger Weise. Da jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel die Anschlüsse dadurch gut gegeneinander isoliert sind, daß sie an den jeweiligen Endabschnitten des Spulenhalters ange­ ordnet sind, muß derselbe keine größere Breite aufweisen.

Wenn die Anschlüsse 15, 16 innerhalb der Anschlüsse 11, 12 der Primärspule positioniert werden, ist eine dicke Wand des Flanschs 8 erforderlich, wodurch die Größe des Spulenhalters erhöht wird. Dieses Problem wurde dadurch gelöst, daß die Anschlüsse 15, 16 außerhalb der Anschlüsse 11, 12 positio­ niert wurden.

Ferner ist, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, die Isolie­ rung zwischen den Anschlüssen 11, 12 der Primärspulen und den Niederspannungsenden 3a, 4a verbessert, da diese Nieder­ spannungsenden 3a, 4a der Sekundärspulen 3, 4 durch die Nu­ ten 17, 18 zu den Anschlüssen 15, 16 geführt sind.

BEISPIEL 3

Der in Fig. 12 dargestellte Transformator ist im wesentli­ chen derselbe wie der in den Fig. 3 bis 5 dargestellte. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde eine leitende, dünne Platte 1a, 1b als Primärspule verwendet, die in Schlitze 19a, 19b, 19c, 19d im Flansch 8 eingesetzt wurde. Dadurch , daß die leitende, dünne Platte 1a, 1b verwendet wird, kann ein gro­ ßer Strom fließen.

Ferner wurde der rechteckige Kern aus einem U-förmigen Kern­ teil 5a und einem I-förmigen Kernteil 5b hergestellt. Der I-förmige Kernteil 5b verfügt über eine Nut, die sich ent­ lang seiner Längsrichtung erstreckt, um den Transformator mit einer nichtlinearen Überlagerungscharakteristik vom L-Typ zu versehen.

BEISPIEL 4

Die Fig. 13 und 14 zeigen einen Hochspannungstransformator, der in ein isolierendes Gehäuse 20 (25 mm auf 40 mm auf 25 mm (Höhe)) einzugießen ist. Die Hauptteile des Transfor­ mators der Fig. 13 und 14 sind im wesentlichen dieselben wie diejenigen der Fig. 3 bis 5. Der zusammengebaute Transforma­ tor wurde in das Gehäuse 20 eingesetzt und in dieses mit einem Isolierharz eingegossen.

Der so erhaltene Transformator erzeugte aus einer Eingangs­ spannung von 1 kV eine Ausgangsspannung von 20 kV, und es wurde bestätigt, daß er in geeigneter Weise als Transforma­ tor für eine Metallhalogenidlampen-Schaltung verwendet wer­ den kann.

Claims (13)

1. Hochspannungstransformator, gekennzeichnet durch:

• - einen Kern mit einem geschlossenen Magnetflußpfad, der durch mindestens zwei Kernteile (5, 5′; 25, 25′) gebildet ist und über mindestens zwei parallele seitliche Beine ver­ fügt;
• - mindestens zwei Spulenhalter (6), die auf den mindestens zwei seitlichen Beinen montiert sind, wobei jeder ein Durch­ gangsloch (7) zum Aufnehmen des seitlichen Beins, einen Flansch (8) auf der Niederspannungsseite und einen Flansch (9) auf der Hochspannungsseite in den jeweiligen Endab­ schnitten des Spulenhalters aufweist;
• - eine Primärspule (1, 2), die in den Flansch auf der Nie­ derspannungsseite jedes der mindestens zwei Spulenhalter eingesetzt ist; und
• - eine Sekundärspule (3, 4), die in regelmäßiger und geord­ neter Weise auf jeden der mindestens zwei Spulenhalter zwi­ schen dem Flansch auf der Niederspannungsseite und dem Flansch auf der Hochspannungsseite gewickelt ist, wobei die Wicklungsrichtung der Sekundärspule, die auf einen der min­ destens zwei Spulenhalter gewickelt ist, entgegengesetzt zu derjenigen der Sekundärspule ist, die auf den anderen Spu­ lenhalter gewickelt ist.

2. Hochspannungstransformator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sekundärspule (3, 4) als Einzel­ schicht gewickelt ist.

3. Hochspannungstransformator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sekundärspule (2, 3) mehrere Schich­ ten aus einschichtigen, regelmäßig und geordnet gewickelten Spulen (A, B) aufweist, die parallelgeschaltet sind.

4. Hochspannungstransformator nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mehreren Schichten der einschichtigen Spulen (A, B) eine flache Paralleldrahtanordnung aufweisen, die einstückig aus mindestens zwei Drähten besteht und kan­ tenmäßig auf den Spulenhalter (6) gewickelt ist.

5. Hochspannungstransformator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspule (1, 2) ungefähr 3/4 Windungen aufweist.

6. Hochspannungstransformator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine nichtlineare Gleichstrom-Überlagerungscharakteristik zeigt.

7. Hochspannungstransformator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine Ausgangsspan­ nung 10 bis 15 kV beträgt.

8. Hochspannungstransformator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einem NiZn-Ferrit besteht.

9. Hochspannungstransformator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Kerns erhöhten magnetischen Widerstand aufweist.

10. Hochspannungstransformator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung mit dem Kern, den mindestens zwei Spulenhaltern (6), den mindes­ tens zwei Primärspulen (1, 2) und den mindestens zwei Sekun­ därspulen (3, 4) durch ein isolierendes Harz in ein isolie­ rendes Gehäuse (20) eingegossen ist.

11. Hochspannungstransformator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärspule eine dünne Platte (1a, 1b) aus einem leitenden Material ist.

12. Verwendung eines Hochspannungstransformators nach einem der vorstehenden Ansprüche in einer Entladungslampenschal­ tung.

13. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungslampenschaltung eine solche für eine Me­ tallhalogenidlampe ist.