DE102018219870A1 - transformer - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Transformator (10). Der Transformator umfasst dabei einen Magnetkern (14), welcher einen ersten magnetischen Kreis (34) und einen zweiten magnetischen Kreis (38) ausbildet, eine Primärwicklung (42), welche an beiden magnetischen Kreisen (34, 38) angeordnet ist, eine erste Sekundärwicklung (46), welche an dem ersten magnetischen Kreis (34) angeordnet ist, und eine zweite Sekundärwicklung (50), welche an dem zweiten magnetischen Kreis (38) angeordnet ist, wobei eine magnetische Permeabilität (µ) des ersten magnetischen Kreises (34) und eine magnetische Permeabilität (µ) des zweiten magnetischen Kreises (38) verschieden zueinander sind.The invention relates to a transformer (10). The transformer comprises a magnetic core (14) which forms a first magnetic circuit (34) and a second magnetic circuit (38), a primary winding (42) which is arranged on both magnetic circuits (34, 38) and a first secondary winding (46), which is arranged on the first magnetic circuit (34), and a second secondary winding (50), which is arranged on the second magnetic circuit (38), wherein a magnetic permeability (μ) of the first magnetic circuit (34) and a magnetic permeability (µ) of the second magnetic circuit (38) are different from each other.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Transformator.The present invention relates to a transformer.
Transformatoren werden verwendet, um eine Eingangsspannung in wenigsten eine Ausgangsspannung umzuspannen. Das Verhältnis der Eingangsspannung zur Ausgangsspannung ist dabei idealerweise proportional zu der Windungszahl der Primärwicklung und der wenigstens einen Sekundärwicklung.Transformers are used to transform an input voltage into at least an output voltage. The ratio of the input voltage to the output voltage is ideally proportional to the number of turns of the primary winding and the at least one secondary winding.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Hintergrund der Erfindung ist, dass bei den derzeit verfügbaren Transformatoren mit stufenbar einstellbaren Ausgangsspannungen, diese aber fest von der Eingangsspannung und vom Wicklungsverhältnis abhängig ist. Als Alternative besteht die Möglichkeit, dass die Spannungen an der Sekundärwicklung geregelt werden müssen. Es sind somit weitere Bauelemente wie Transformatoren und Ansteuerschaltungen (Inverter, Umrichter, Hochsetz-,Tiefsetzsteller usw.) notwendig. Dadurch werden die Kosten für eine solche Baugruppe wesentlich erhöht.The background of the invention is that, in the case of the transformers currently available with steplessly adjustable output voltages, this is, however, dependent on the input voltage and the winding ratio. As an alternative, there is the possibility that the voltages on the secondary winding must be regulated. Additional components such as transformers and control circuits (inverters, converters, step-up, step-down converters, etc.) are therefore necessary. This significantly increases the cost of such an assembly.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, einen Transformator bereitzustellen, mit welchem die Ausgangsspannung stufenlos einstellbar ist, so dass solche zusätzlichen Bauteile eingespart werden können.The object of the present invention is therefore to provide a transformer with which the output voltage can be adjusted continuously, so that such additional components can be saved.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Aufgabe wird durch einen Transformator mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved by a transformer with the features of
Der erfindungsgemäße Transformator umfasst dabei, einen Magnetkern, welcher einen ersten magnetischen Kreis und einen zweiten magnetischen Kreis ausbildet, eine Primärwicklung, welche an beiden magnetischen Kreisen angeordnet ist, eine erste Sekundärwicklung, welche an dem ersten magnetischen Kreis angeordnet ist, und eine zweite Sekundärwicklung, welche an dem zweiten magnetischen Kreis angeordnet ist, wobei eine magnetische Permeabilität des ersten magnetischen Kreises und eine magnetische Permeabilität des zweiten magnetischen Kreises verschieden zueinander sind.The transformer according to the invention comprises a magnetic core which forms a first magnetic circuit and a second magnetic circuit, a primary winding which is arranged on both magnetic circuits, a first secondary winding which is arranged on the first magnetic circuit, and a second secondary winding, which is arranged on the second magnetic circuit, wherein a magnetic permeability of the first magnetic circuit and a magnetic permeability of the second magnetic circuit are different from one another.
Als magnetischer Kreis wird ein Teil des Magnetkerns verstanden, welcher von dem gleichen magnetischer Fluss durchflossen wird. Bei der Erfindung sind zwei magnetische Kreise gebildet, bei welchen sich im Bereich der Primärwicklung der magnetische Fluss beider magnetischen Kreise zu einem Gesamtfluss vereinen. Unter der magnetischen Permeabilität im Sinne der Erfindung wird die magnetische Leitfähigkeit eines Materials verstanden.A magnetic circuit is understood to mean a part of the magnetic core through which the same magnetic flux flows. In the invention, two magnetic circles are formed, in which the magnetic flux of the two magnetic circles unite in the area of the primary winding to form an overall flux. Magnetic permeability in the sense of the invention is understood to mean the magnetic conductivity of a material.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass aufgrund der Frequenzabhängigkeit der Ausgangsspannung durch Verwendung von verschiedenen Permeabilitäten durch Veränderung der Eingangsfrequenz für jeden magnetischen Kreis eine unterschiedliche Spannung erzeugbar ist. Durch Variation in der Frequenz kann somit stufenlos die Ausgangsspannung eingestellt werden, so dass lediglich ein Transformator benötigt wird, um mehrere verschiedene Ausgangsspannungen zu erzeugen. Dadurch können durch einen solchen Transformator Kosten für die Bereitstellung weiterer Transformatoren etc. eingespart werden. Zusätzlich wird der Platzbedarf zur Bereitstellung mehrerer Ausgangsspannungen reduziert.The invention has the advantage that a different voltage can be generated for each magnetic circuit due to the frequency dependency of the output voltage by using different permeabilities by changing the input frequency. The output voltage can thus be infinitely varied by varying the frequency, so that only one transformer is required to generate several different output voltages. As a result, such a transformer can save costs for the provision of further transformers, etc. In addition, the space required to provide multiple output voltages is reduced.
Vorzugsweise ist der erste magnetischer Kreis durch Mangan-Zink-Ferrit und der zweite magnetische Kreis durch Nickel-Zink-Ferrit gebildet. Diese Ferrite haben den Vorteil, dass mit diesen im nicht gesättigten Fall eine hohe magnetische Permeabilität möglich ist. Da die Ferrite kaum elektrisch leitfähig sind und daher nahezu keine Wirbelstromverluste auftreten sind sie auch für hohe Frequenzen bis zu einigen Megahertz geeignet. Dadurch kann ein hoher Frequenzbereich abgedeckt werden.The first magnetic circuit is preferably formed by manganese-zinc ferrite and the second magnetic circuit by nickel-zinc ferrite. These ferrites have the advantage that a high magnetic permeability is possible with them in the unsaturated case. Since the ferrites are hardly electrically conductive and therefore almost no eddy current losses occur, they are also suitable for high frequencies up to a few megahertz. This allows a high frequency range to be covered.
Die Vorteile der Materialkombination liegt darin, dass Mangan-Zink-Ferrit und Nickel-Zink-Ferrit in einem gleichen Frequenzbereich betrieben werden können aber trotz alledem eine unterschiedliche Permeabilität aufweisen. Dadurch kann ein erfindungsgemäßer Transformator realisiert werden.The advantages of the combination of materials is that manganese-zinc ferrite and nickel-zinc ferrite can be operated in the same frequency range, but nevertheless have different permeability. A transformer according to the invention can thereby be implemented.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Windungszahl der Sekundärwicklungen gleich. Dies bedeutet, dass beide Sekundärspulen gleich sind. Dadurch kann das Herstellungsverfahren vereinfacht werden.In an advantageous embodiment of the invention, the number of turns of the secondary windings is the same. This means that both secondary coils are the same. This can simplify the manufacturing process.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Primärwicklung die gleiche Wicklungszahl auf, wie wenigstens eine der Sekundärwicklungen. Dadurch wird eine Herstellung eines solchen Transformators vereinfacht und ist damit wirtschaftlicher herstellbar.In a preferred embodiment, the primary winding has the same number of windings as at least one of the secondary windings. This simplifies the manufacture of such a transformer and is therefore more economical to manufacture.
Vorteilhafterweise ist die Eingangsspannung der Primärwicklung 12V, 24V, 48V oder 400V. Solche Spannungen sind insbesondere im Bereich der Elektromobilität üblich, so dass ein Transformator geschaffen wird, der sich sehr gut für den Einsatz in einem Elektromobil eignet. The input voltage of the primary winding is advantageously 12V, 24V, 48V or 400V. Such voltages are particularly common in the field of electromobility, so that a transformer is created which is very well suited for use in an electromobility.
Die Erfindung umfasst zusätzlich ein Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Transformator. Mit einem solchen Kraftfahrzeug können die zu dem Transformator genannten Vorteile erzielt werden.The invention additionally comprises a motor vehicle with the transformer according to the invention. With such a motor vehicle, the advantages mentioned for the transformer can be achieved.
Ein Ausführungsbeispiele der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 Schematischer Aufbau eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Transformators, -
2 Diagramm der Sekundärspannungen in Abhängigkeit der Frequenz, gemäß eines Ausführungsbeispiels des Transformators, anhand von realen Materialien. -
3 Tabelle mit Werten der Sekundärspannungen und der magnetischen Impedanzen bei drei verschiedenen Frequenzen, und -
4 Diagramm der magnetischen Impedanzen in Abhängigkeit der Eingangsfrequenz.
-
1 Schematic structure of an embodiment of the transformer according to the invention, -
2nd Diagram of the secondary voltages as a function of frequency, according to an exemplary embodiment of the transformer, using real materials. -
3rd Table with values of the secondary voltages and the magnetic impedances at three different frequencies, and -
4th Diagram of the magnetic impedances as a function of the input frequency.
In
Der erste Schenkel
Der Transformator
An der Primärwicklung
Der Gesamtfluss
Dabei ist ω1 = 2πf1 die Kreisfrequenz und j die imaginäre Einheit. Der erster magnetischer Fluss
Die erste und die zweite magnetische Impedanz
In dem Diagramm ist zu erkennen, dass der Spannungsverlauf der ersten Sekundärspannung
In
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 4001840 C2 [0003]DE 4001840 C2 [0003]
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4001840C2 (en) | 1990-01-23 | 1992-12-10 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De |
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2018
- 2018-11-20 DE DE102018219870.5A patent/DE102018219870A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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