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Eisengeschlossene Manteldrossel, vorzugsweise zur Strombegrenzung von Leuchtstofflampen oder andern Entladungslampen Es ist allgemein bekannt, dass der Werkstoffaufwand einer Drossel oder eines Transformators mit der Länge des Eisenweges zunimmt, vor allem, wenn die Querschnittsfläche in einer Schnittebene eng begrenzt ist. Es erscheint also vorteilhaft, den Eisenweg in der Ebene der begrenzten Querschnittsfläche verlaufen zu lassen.
Die bereits bekanntgewordenen Versuche der Anwendung dieser Erkenntnis im Serienbau lassen die erreichte Ersparnis wegen des beträchtlich erhöhten Aufwandes an notwendiger mechanischer Präzision, Justierarbeit usw. fragwürdig erscheinen. Die herstellungs- und funktionsmässig notwendigen Luftspalte sind nämlich bei kurzen Eisenwegen schwer beherrschbar, insbesondere wegen der engen Distanztoleranzen, der magnetischen Streuung und der sehr grossen, magnetisch erregten Kräfte, die proportional mit der Fläche und umgekehrt proportional mit der Luftspaltweite zunehmen.
Die praktisch benutzten Ausbildungen verwenden Eisenquerschnitte, die im allgemeinen aus zwei gleich- oder ungleichartigen E-Querschnitten oder auch einem U-Querschnitt bestehen, dessen Kraftlinienverlauf durch einen entsprechenden T-Querschnitt über Stossfugen geschlossen wird. In diesen Fällen enthält der die Wicklung umhüllende Mantel zwei Stossfugen, und zwar an der Stelle, an der die den Mantel bildenden Teile zusammenstossen.
Es sind auch bereits eisengeschlossene Mantel- drosseln bekanntgeworden, die die oben dargelegten Nachteile dadurch vermeiden, dass der Eisenmantel, in der magnetischen Kraftflussebene gesehen, einen Kern aus ferromagnetischem Werkstoff samt Wicklung mit je einem Luftspalt an den Enden in völlig geschlossener Ringfläche umgibt.
Jedoch wurde bei Anordnungen dieser Art nicht berücksichtigt, dass bei der Schaffung sowohl technisch als auch wirtschaft- lich voll befriedigender Drosseln unter allen Umständen drei Bedingungen entsprochen werden muss, die dadurch gegeben sind, dass möglichst kurze Wärmewege vom Inneren der Drossel an die Oberfläche mit wenig wärmedämmenden Isolierschichten führen, dass kurze Eisenwege mit definierten und serienmässig eng tolerierbaren Luftspalten entstehen und dass äusserste Brummfreiheit erreicht wird.
Diesen Bedingungen wird, ausgehend von den bekanntgewordenen eisengeschlossenen Manteldrosseln, vorzugsweise zur Strombegrenzung von Leucht- stofflampen oder dergleichen, bei welchen Drosseln der Eisenmantel, in der magnetischen Kraftflussebene gesehen,.
einen Kern aus ferromagnetischem Werkstoff samt Wicklung mit je einem Spalt an den Enden in völlig geschlossener Ringfläche umgibt, erfindungsgemäss dadurch entsprochen, dass der, vorzugsweise H-förmige, Kern, in der mit der Kraftflussebene übereinstimmenden kleinsten Querschnittsfläche des Gerätes gesehen, die vom Mantel eingeschlossene Fläche durchquerend mit der Wicklung als Ganzes, von auch die Spalte ausfüllendem Isolierstoff umgeben, unbeweglich in den Mantel eingesetzt ist.
Erreicht hierdurch wird zunächst, dass der Wärmeweg in der kleinen Querschnittsebene der kürzest- mögliche wird. Der Übergangsquerschnitt kann insbesondere bei T-förmig ausgebildeten Flanschenden des Kernes auf das grösstmögliche Mass gesteigert werden, so dass der Wärmewiderstand gegenüber den bekanntgewordenen Ausbildungen wesentlich gesenkt wird,
wodurch der Temperaturunterschied zwischen Wicklung und Mantel im Normalbetrieb nur noch 20 bis 50 1/o der Werte bei bisher üblichen Anordnungen beträgt. Der Eisenweg liegt in der kleinsten Querschnittsebene und ist somit der kürzestmögliche.
Die notwendigen Spalte treten durch anwendbar werdende
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Fertigungsverfahren ohne zusätzlichen Aufwand in engsten Toleranzen auf und, da sie die Induktivität der Drossel vorwiegend bestimmen, ergeben sich im Gegensatz zum Bekannten engere Fertigungstoleranzen ohne nachträgliche Justierung oder Einstellung. Brummarmut bzw.
niedriger Körperschallpegel und geringe magnetische Streuung der Drossel sind grund- sätzlich durch den geschlossenen, fugenlosen, in der magnetischen Bewegungsrichtung stabilen Mantel, durch den kurzen Eisenweg, weil die magnetostrik- tiven Bewegungen entsprechend klein sind und, dadurch erreichbar, dass bei symmetrischer Anordnung des Kernes zwischen zwei gleichen Spalten den Kern im geschlossenen Mantel praktisch kräftefrei ruhen lässt.
Weitere Vorteile von, Beispielen der neuen Manteldrossel sind der einfache Zusammenbau aller Teile ohne Nieten und Schrauben, der gedrungene Aufbau, der praktisch voll ausgenutzte Werkstoffaufwand, das niedrige Gewicht und die Möglich, keit der Verwendung der gleichen Elemente für alle Grössen (nur eine freigewählte Dimension). Aus einem Vergleich der wesentlichen Gewichte mit bisher auf dem Markt befindlichen Ausbildungen ergibt sich, dass bei gleichem oder geringerem Eisengewicht der Kupferverbrauch bis zur Hälfte und mehr zurückgeht, wobei die elektrischen und thermischen Daten gleich oder wegen der besonders niedrigen Verlustleistung besser sind.
Weitere Einzelheiten sind der späteren Beschreibung entnehmbar.
Nachstehend sind anhand der Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 bzw. 3 und 4 zeigen je eine Drossel im Quer- und Längsschnitt. Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei weitere Drosseln mit Gehäuse im Längs- schnitt.
Die Drossel nach den Fig. 1 und 2 besitzt einen Mantel 1, der in der die kleinste Querschnittsfläche ergebenden Schnittebene gemäss Fig. 1 gesehen, einen vollkommen geschlossenen quadratischen Ring bildet. Ein solcher Mantel 1 aus ferromagnetischem Material ist durch seine Herstellungsart, nämlich Stanzen, Pressen, Biegen, Ziehen, Giessen oder dergleichen, in seinen Innenmassen ohne besonderen Aufwand eng toleriert und durch seinen elektrisch bedingten Querschnitt mechanisch sehr stabil.
Der Mantel ist von einem metallischen Rohr 2 mit umgebördelten Enden umhüllt, was besonders dann zweckmässig ist, wenn, wie dargestellt, der Mantel 1 lamelliert ist bzw. aus gestanzten Blechrähmchen oder Ringen besteht, die ihrerseits durch das Rohr 2 zusammengehalten sind.
Die Wicklung 3 umschliesst den Kern 4 und kann als isolierte Formspule ausgebildet oder auf einen Spulenkörper gewickelt sein.
Der Kern 4 ist durch seine Herstellungsart an seinen Stirnseiten ebenfalls eng toleriert, besonders an den Flächen, die mit dem Mantel die Stossfugen oder die Spalte bilden, die mit Isolierstoff gefüllt sind.
Der Kern 4 samt Spule 3 ist mit einer Isolierhülle 5 umgeben und kann leicht als Ganzes in den Mantel 1 geschoben und mittels der Keile 6 festgeklemmt sein. Die Aussenhülle 2 kann aus ferromagnetischem Werkstoff oder aus einem anderen elektrisch gut leitenden Stoff bestehen. In beiden Fällen erreicht man eine zusätzliche Abschirmung. Die Ummantelung kann auch aus Kunststoff bestehen. In diesem Falle kann die fertige Drossel vollkommen eingehüllt sein.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 umhüllt der ringförmig und fugenlos geschlossene Mantel 11 eine Spule 13, die auf einen im Querschnitt spulenkörperförmig gestalteten Kern 14 gewickelt und samt letzterem mit einer Isolierhülle 12 umgeben ist. Die Flanschen 16 des Kernes sind an den Aussenkanten bei 17 abgeschrägt (oder abgerundet), um zu erreichen, dass im Kraftlinienverlauf keine scharfen Knicke auftreten. Der Kern 14 ist an der Wickolfläche mit einer Isolation 18 versehen.
Die beschriebene Gestaltung des Kernes 14 hat den Vorteil einer verbesserten Wickelraumausnützung und Wärmeableitung; vor allem jedoch nehmen die Kraftlinien einen günstigeren Verlauf. Infolge der Verbreiterung der Spaltfläche über die ganze Aussenfläche der Flanschen 16 ist eine Verlängerung des Spaltweges bei gleichbleibendem magnetischem Widerstand möglich, ferner ergibt sich dadurch eine Verringerung der Spaltinduktion bei gleichbleibender Stärke des magnetischen Flusses.
Die Fig. 5 zeigt eine Drossel ähnlich jener nach Fig. 1 oder 3, wobei jedoch der Mantel 21 etwas mehr als das Längenmass der Wicklung 23 besitzt, so dass durch Anbringung einer magnetischen abschirmenden Hülle 25 und der Abschlussbleche 26, die durch Bördelung festgehalten sind, eine völlig geschlossene Ausführung zu erhalten ist. Die Hohlräume 28 neben den Wickelköpfen sind mit Verguss- masse angefüllt.
Ein besonders günstiges, geschlossenes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Drossel ergibt die Verwendung einer einseitig geschlossenen Hülle 32 nach Fig. 6, die nach Art einer Tube oder Kon- densatorbechers billig hergestellt werden kann. Am Grunde des Bechers ist ein Isolierstück 33 angebracht. Die magnetisch nicht notwendigen Mantelteile, die über die Kernlänge hinausgehen, können hier wie bei der Ausführung nach Fig. 5 durch leichtere Teile aus beliebigem Werkstoff ersetzt sein.
Die Becherausführung nach Fig. 6 ermöglicht eine Herstellung wie bei der Kondensatorenfertigung, besonders hinsichtlich der Tränkung und des Verschlusses und der elektrischen Anschlüsse. Sie ermöglicht auch eine Vakuumtränkung mit Giessharz.
Bei allen Ausführungen können die Abschluss- stücke als Träger von Anschlussfahnen oder Klemmen dienen.
Die Befestigungselemente können wie üblich aufgekittet, auf die Hülle genietet, zentral mit Gewinde oder in beliebiger Form an die Hülle gespritzt sein. Sie können aussen wie das Mantelblech geformt sein und am gleichen Stück einen herausgebogenen Lappen mit den Befestigungsaussparungen aufweisen.
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Diese Endstücke können mit der Hülle auf den Mantel gebördelt oder mit dem Kern auf den Mantel verkeilt werden, wobei die Wicklung die Zugkräfte auch für den Zusammenhalt des Mantels übernimmt.
Der Mantel kann übrigens in allen Ausführungen in seinem, die kleinste Fläche ergebenden Querschnitt beliebig je nach den Erfordernissen geformt sein, er kann also z. B. rund oder sehr flach und breit ausgeführt werden.
Der geschlossene Mantel solcher Drosseln verhindert praktisch vollkommen eine Streuung der magnetischen Kraftlinien nach aussen und nimmt die magnetischen Kräfte in sich auf. Der Kern ist durch seine symmetrische Anordnung kräftefrei zwischen zwei gleichen, mit Isolierstoff gefüllten Spalten eingebettet gehalten. Diese Spalten verhindern wiederum die Übertragung der magnetostriktiven Bewegungen des Kernes auf den Mantel und die Umgebung. Die Isolationsschicht zwischen Wicklung bzw. Kern und Mantel ergibt eine besonders sichere Isolierung gegen den Mantel.
Die Vergrösserung der Spaltfläche gegenüber dem Eisenquerschnitt (Fig. 3, 4) ergibt nicht nur eine bessere Wickelraumausnützung und Vergrösserung der Spalttoleranzen, sondern führt auch durch Verringe- rung der Spaltinduktion zu einer Verminderung der Streuung und der magnetischen Kräfte, da diese umgekehrt proportional mit dem Induktionsquadrat abnehmen und nur linear mit der Spaltfläche zunehmen. Die neue Anordnung bedarf weder der Anbringung von Nieten noch von Schrauben.
Während die Abmessung des Gerätes in einer oder zwei Dimensionen auf sehr kleine Werte beschränkbar ist, kann die dritte Dimension beliebig erweitert werden. Dadurch ist die Unterbringung in sehr engen Leuchten-Träger- profilen möglich. Trotz verringerten Materialaufwan- des, Volumens und kleinerer Gewichte ergibt sich eine erhöhte elektrische und thermische Güte verbunden mit praktisch vollkommener Brummfreiheit.