INVENTOR Reuben Le BY- M5 ABOGADO Patentado el 19 de febrero de 1952 OFICINA DE PATENTES DE LOS ESTADOS UNIDOS TRANSFORMADOR DE ALTA FRECUENCIA Reuben Lee,Linthicum Heights, Md., cedente de Westinghouse Electric Corporation, East Pittsburgh, Pensilvania, una corporación de Pensilvania Solicitud 17 de julio de 1947', número de serie 761.500

2 Reclamaciones. 1

Esta invención se refiere a transformadores eléctricos y particularmente a transformadores de alta frecuencia.

En transformadores que operan a alta frecuencia, como de 50 a 500 kilociclos, la frecuencia de operación límite superior que es posible en un transformador está determinada por la relación entre la inductancia de fuga y la capacidad distribuida de los devanados del transformador. Estas cantidades se pueden reducir con un diseño cuidadoso, pero generalmente hay un límite físico para esta reducción y, por lo tanto, para la frecuencia más alta a la que se puede operar un transformador que usa un material de núcleo dado. Los devanados son generalmente devanados de una sola capa, es decir, todas las vueltas de una sección dada están en una capa alrededor de la rama del devanado del núcleo, para mantener al mínimo la capacitancia distribuida del devanado. Cuando el devanado se secciona para reducir la inductancia de fuga, cada sección está enrollada en una sola capa y se proporciona el aislamiento apropiado entre las secciones para evitar que la capacitancia del devanado aumente indebidamente. El espaciamiento resultante requerido para proporcionar espacio para el aislamiento necesario puede anular el beneficio obtenido al reducir la inductancia de fuga.

Es un objeto de la invención proporcionar un transformador del carácter indicado anteriormente que tenga una frecuencia operativa superior más alta que la que es posible con la construcción de transformador convencional utilizada anteriormente.

Otros objetos y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción de la invención, con referencia al dibujo adjunto, en el que:

la figura l es una vista esquemática de un circuito en el que se puede utilizar el transformador de la invención;

la figura 2 es una vista en sección de un transformador construido de acuerdo con la práctica de la técnica anterior; y

La figura 3 es una vista en sección de un transformador construido de acuerdo con la invención.

Haciendo referencia al dibujo, la figura 1 es una ilustración esquemática de un circuito convencional en el que un par de tubos de vacío I y 2 están conectados para suministrar corriente al devanado primario de un transformador 3 que suministra corriente desde su devanado secundario a una carga equilibrada. illus conductor 9 y a tierra en II] para establecer una polarización cero para los elementos del tubo. Las placas 8 de los tubos están conectadas a los terminales exteriores o extremos II e I3, respectivamente, del devanado primario del transformador de salida 3, estando conectado el punto medio l2 de este devanado a un conductor de alimentación de tensión de placa B+. Este punto medio l2 puede considerarse conectado a tierra para alta frecuencia a través del capacitor de filtro de la fuente de voltaje de placa convencional. Los terminales exteriores o extremos I4 e I6 de los devanados secundarios del transformador están conectados por los conductores I8 e I9,

La Fig. 2 es una vista en sección de un transformador convencional utilizado en el circuito de la Fig. 1 e incluye un núcleo 24 de material magnético que tiene una rama de bobinado 25 alrededor de la cual se colocan las bobinas 26, 27 y 28. La bobina 21 es un bobinado secundario. intercalado entre las dos bobinas 26 y 28, que juntas forman el devanado primario. Capas de material aislante 29, 3!] y 3| se proporcionan dentro de cada una de las tres bobinas 2B, 21 y 28, respectivamente. Los varios terminales de bobina II, I2, I3, I4, I5 e I6, que se muestran en la Fig. 2, corresponden a los mismos terminales numerados en la Fig. 1. A la izquierda en la Fig. 2 se muestra un conductor 32, que conecta los extremos de las bobinas 26 y 28 juntas para formar el punto medio I2 del devanado primario. El punto medio 33 del devanado secundario está conectado al conductor terminal I5.

La Fig. 3 es una vista en sección de un transformador construido de acuerdo con la invención, el

los conductores terminales de las varias bobinas están numerados para corresponder a los terminales que se muestran en la Fig. 1. En la estructura del transformador que se muestra en la Fig. 3, una bobina de material magnético 4| se proporciona con un brazo de bobinado 42 alrededor del cual se colocan varias bobinas primarias y secundarias. Todas las bobinas del transformador están alineadas en un extremo a lo largo de un plano indicado por el número 43 que es el punto de partida del devanado de cada una de las varias bobinas. En la estructura que se muestra en la Fig. 3, hay dos bobinas primarias indicadas en PI y P2, y dos bobinas secundarias indicadas en SI y S2. La bobina primaria PI está conectada entre los terminales II e I2. y la bobina primaria P2 está conectada entre los terminales I2 e I3 de modo que todo el devanado primario está conectado entre los terminales II e I3,

La primera vuelta en cada una de las varias bobinas primarias y secundarias SI, PI, P2 y S2 comienza en el mismo plano 43, y las vueltas siguientes se extienden a lo largo de la rama de bobinado 42 vuelta por vuelta hacia la derecha, como se muestra en la figura. Fig. 3, para una distancia que depende del número de vueltas en las varias bobinas. En la realización ilustrada de la invención que se muestra en la figura 3, las dos bobinas secundarias SI y S2 se muestran ocupando aproximadamente la mitad del espacio de las bobinas primarias PI y P2. Es decir, el espacio a la derecha de ambas bobinas secundarias SI y S2 no se usa en absoluto. Las bobinas SI y S2 tienen aproximadamente la mitad del número de vueltas de las bobinas PI y P2. El punto de conexión I5 correspondiente a la primera vuelta de las bobinas secundarias SI y S2 está en la misma línea vertical que el punto de conexión I2 de las bobinas primarias PI y P2, cuyos puntos de conexión están en o cerca del potencial de tierra a alta frecuencia y, en consecuencia, sustancialmente al mismo potencial. Con esta disposición de varias bobinas que tienen los mismos voltios por vuelta y el mismo número de vueltas por pulgada en la dirección horizontal a lo largo de la rama del devanado, el voltaje entre conductores adyacentes en los pares asociados de bobinas PI y SI, y P2 y S2 es pequeño. . Como se ve en la figura 3, sustancialmente no hay voltaje de alta frecuencia entre puntos adyacentes en las espiras de bobinado de las bobinas SI y PI o entre puntos adyacentes de las bobinas S2 y P2. Por lo tanto, el aislamiento 46 que se muestra entre las bobinas PI y SI, y entre las bobinas P2 y S2 puede reducirse a un pequeño espesor aumentando el acoplamiento magnético entre las bobinas asociadas PI y SI formando un par, y las bobinas asociadas P2 y S2 forman otro par de bobinas en el conjunto completo. Se proporciona un tubo de material aislante 45 alrededor del cual se colocan las diversas bobinas y que puede tener un grosor normal o convencional necesario para aislar la bobina más interna SI del núcleo. Como se indicó anteriormente, las capas aislantes 46 entre los pares asociados de bobinas primaria y secundaria pueden ser muy delgadas debido a la disposición de las espiras en las bobinas asociadas eliminando sustancialmente los voltajes de corriente alterna entre espiras adyacentes en los dos devanados. Por otro lado, se proporciona un tubo aislante relativamente grueso 41 entre el primer par PI y SI, y el segundo par P2 y S2 de los devanados para mantener la capacitancia efectiva entre las bobinas en los lados opuestos de este tubo aislante a un nivel bajo. cifra.

Se observará a partir de la separación de las varias bobinas, como se describió anteriormente, que la capacitancia efectiva entre las bobinas primarias PI y P2 es baja, al igual que la capacitancia efectiva entre las bobinas secundarias SI y S2, porque la separación entre estas bobinas es grande. Mientras que la capacitancia entre las bobinas SI y PI, que están situadas más cerca entre sí, es muy alta, y también la capacitancia entre las bobinas S2 y P2 es muy alta. Sin embargo, dado que el voltaje a través de estas altas capacitancias es virtualmente cero, la capacitancia efectiva también es virtualmente cero. También se observará que existe un estrecho acoplamiento inductivo entre las bobinas primaria y secundaria PI y SI, y del mismo modo entre las bobinas primaria y secundaria P2 y S2. debido a la omisión de la mayor parte del aislamiento 46 previamente requerido en otros tipos de construcción, y la colocación de estas bobinas más juntas de lo que sería posible de otro modo. También hay un acoplamiento de alta capacitancia entre estos pares de bobinas primaria y secundaria posicionados más cerca. Debido a este alto acoplamiento capacitivo, parte de la corriente de carga puede pasar por acoplamiento capacitivo desde la bobina PI a SI, y desde la bobina P2 a S2 sin atravesar todo el devanado primario. Debido a estas características, he descubierto que la estructura que se muestra en la Fig. 3 proporciona un aumento de aproximadamente el 60 % en la frecuencia operativa superior sobre el transformador convencional que se usaba anteriormente y que se muestra en la Fig. 2. Un transformador construido de acuerdo con la Fig. 2, que fue incapaz de dar suficiente voltaje secundario a 300 kilociclos,

En la realización de la invención ilustrada en la Fig. 3, se asumió una relación de voltaje del primario al secundario de aproximadamente 2:1, de modo que el espacio no utilizado a la derecha de las bobinas secundarias SI y el brazo de bobinado i y las bobinas primarias siendo más corta dejando algo de espacio sin utilizar.

Será evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar modificaciones en la realización ilustrada de la invención dentro del espíritu de la invención y no deseo estar limitado de otro modo que de acuerdo con el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Reivindico como invención mía:

1. Un transformador eléctrico que comprende un núcleo de material magnético que tiene una rama de bobinado, bobinados primario y secundario alrededor de la rama de bobinado del núcleo, el bobinado primario y el bobinado secundario cada uno comprende dos bobinas cilíndricas y cada bobina tiene forma de hélice y que tiene una sola capa de vueltas, las dos bobinas primarias se colocan una al lado de la otra, una de las dos bobinas secundarias se coloca dentro de las bobinas primarias y la otra bobina secundaria se coloca alrededor de las dos bobinas primarias, las bobinas primaria y secundaria comenzando en un extremo opuesto a la misma parte del ramal de enrollado del núcleo y extendiéndose a lo largo del ramal de enrollado del núcleo en distancias correspondientes al respectivo número de vueltas,las bobinas primaria y secundaria tienen los mismos voltios por vuelta y el mismo número de vueltas por unidad de longitud en la dirección de su longitud, estando cada bobina secundaria colocada muy cerca de su bobina primaria más cercana para mantener un acoplamiento magnético cercano y una alta capacitancia entre y las dos bobinas primarias están espaciadas para mantener una capacitancia efectiva más baja entre ellas, las dos bobinas primarias están conectadas entre sí en sus extremos iniciales para formar un punto medio del devanado primario, y las dos bobinas secundarias están conectadas entre sí en sus extremos iniciales. para formar un punto medio del devanado secundario.y las dos bobinas primarias están separadas para mantener una capacitancia efectiva más baja entre ellas, las dos bobinas primarias están conectadas entre sí en sus extremos iniciales para formar un punto medio del devanado primario, y las dos bobinas secundarias están conectadas entre sí en sus extremos iniciales para formar un punto medio del devanado secundario.y las dos bobinas primarias están separadas para mantener una capacitancia efectiva más baja entre ellas, las dos bobinas primarias están conectadas entre sí en sus extremos iniciales para formar un punto medio del devanado primario, y las dos bobinas secundarias están conectadas entre sí en sus extremos iniciales para formar un punto medio del devanado secundario.

2. En un transformador eléctrico que comprende un núcleo de material magnético que tiene una rama de bobinado,

devanados primario y secundario alrededor de la rama del devanado del núcleo, el devanado primario y el devanado secundario cada uno comprende dos bobinas cilíndricas y cada bobina tiene forma de hélice y tiene una sola capa de vueltas, las dos bobinas primarias se colocan adyacentes a entre sí, una de las dos bobinas secundarias se coloca dentro de las bobinas primarias y la otra bobina secundaria se coloca alrededor de las dos bobinas primarias, las bobinas primaria y secundaria comienzan todas en un extremo opuesto a la misma parte de la rama de bobinado del núcleo y extendiéndose a lo largo del ramal del devanado del núcleo por distancias correspondientes a su respectivo número de vueltas, teniendo las bobinas primaria y secundaria iguales voltios por vuelta, y el mismo número de vueltas por unidad de longitud en la dirección de la longitud de las bobinas,cada bobina secundaria está colocada cerca de su bobina primaria más cercana para mantener un acoplamiento magnético cercano y una alta capacitancia entre ellas, las dos bobinas primarias están separadas una distancia predeterminada entre sí para mantener una capacitancia efectiva baja entre ellas, y sólidas material aislante dispuesto entre las bobinas primarias, las dos bobinas primarias están conectadas entre sí en sus extremos iniciales para formar un punto medio del devanado primario, y las dos bobinas secundarias están conectadas entre sí en sus extremos iniciales para formar un punto medio del devanado secundario.y material aislante sólido dispuesto entre las bobinas primarias, las dos bobinas primarias están conectadas entre sí en sus extremos iniciales para formar un punto medio del devanado primario, y las dos bobinas secundarias están conectadas entre sí en sus extremos iniciales para formar un punto medio del devanado secundario .y material aislante sólido dispuesto entre las bobinas primarias, las dos bobinas primarias están conectadas entre sí en sus extremos iniciales para formar un punto medio del devanado primario, y las dos bobinas secundarias están conectadas entre sí en sus extremos iniciales para formar un punto medio del devanado secundario .

RUBÉN LEE.

REFERENCIAS CITADAS Las siguientes referencias están registradas en el