CN1256740C - 棒形铁心变压器和带棒形铁心变压器的灯座 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及棒形铁心变压器，用为汽车前照灯的高压放电灯灯座中的点火变压器。依据本发明，棒形铁心变压器具有至少两个棒形的并排设置的铁心(2，3)，其上各自绕制多层结构的次级线圈(4，5)，其中层(4a，4b，4c，4d)或(5a，5b，5c，5d)并联并无偏差的重叠设置。此外，次级线圈(4，5)导电相互连接，其中，其总电阻最高为2Ω。依据本发明的变压器特别适合作为带有较小点火电压的高压放电灯的点火变压器使用，例如像无水银的卤素-金属蒸气-高压放电灯。

Description

棒形铁心变压器和带棒形铁心变压器的灯座
技术领域
本发明涉及一种棒形铁心变压器和带有这种棒形铁心变压器的放电灯座以及用于汽车前照灯的无水银高压放电灯。
背景技术
公开号WO 00/59269的国际专利申请PCT/EP00/02608公开了一种带有点火装置的气体放电灯座，点火装置具有设置在灯座中的环形铁心变压器。环形铁心变压器用于产生气体放电灯的点火电压。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变压器，它适合于作为灯座中的点火变压器使用，并具有线圈中尽可能小的损耗功率。特别是该变压器可作为无水银的卤素-金属蒸气-高压放电灯的点火变压器使用，它与相应的含水银的卤素-金属蒸气-高压放电灯相比，点火电压降低约50％。
为达到该目的，本发明提出一种一种棒形铁心变压器用作为灯座中的点火变压器，并具有至少一个初级线圈，以及
-至少两个棒形铁心，它们的纵轴相互平行但错开设置，该棒形铁心由电绝缘材料构成，
-第一个次级线圈，其匝设置在第一个铁心上，其中，第一个次级线圈具有多个并联的匝层，并且每个匝层无偏差的设置在最近的下层上，以使任意层中的每匝都准确地设置在第一个次级线圈的正下层的相应匝上，以及
-至少一第二次级线圈，其匝设置在至少另一个棒形铁心上，其中，第二个次级线圈具有多个并联的匝层，并且每个匝层无偏差的设置在最近的下层上，以使任意层的每匝设置在该至少一第二次级线圈的正下层的相应匝上，其中
-次级线圈相互连接而导电，次级线圈的总电阻小于或者等于2Ω。
通过将变压器构成棒形铁心变压器，该变压器借助于装配自动装置可以比例如环形铁心变压器更为简单地装入灯座。为了降低棒形铁心变压器线圈中的功率损耗，此外，也能产生放电灯点火足够高的电压，依据本发明的棒形铁心变压器具有多个导电的相互连接的次级线圈，它们安装在至少两个棒形的，与其纵轴相关平行偏心并排设置的铁心上，其中，次级线圈的总电阻小于或者等于2Ω。次级线圈具有各自多个重叠绕制的并联匝层，以便在较大的变流比时仍能保证次级侧上有足够高的通过电流。为了防止在次级线圈不同层的匝之间出现电火花，次级线圈的层无偏差的准确重叠设置。由此，在次级线圈的重叠设置的层的相应匝之间不会出现电压差。此外，这样绕制的次级线圈只具有较小的功率，以至于依据本发明的棒形铁心变压器也适用于在兆赫领域中运行。
设置在不同的棒形铁心上的次级线圈最好串联。由此，其感应电压相加，并在棒形铁心变压器次级侧上有更高的放电灯点火电压可供使用。如果不需要所有的次级线圈都产生尽可能高的感应电压，可以将几个或者甚至所有次级线圈都并联，以便由此降低次级线圈的总电阻。
依据本发明的变压器的棒形铁心由于其较高的磁导率，最好由铁氧体，特别是镍-锌-烧结-铁氧体构成。这种铁氧体由烧结的镍-锌-混合氧化物构成，它具有约105Ωm的较高的单位电阻。因此，该铁氧体事实上可以视为电绝缘子。它们保证棒形铁心变压器较高的绝缘强度，由此可以产生很高的感应电压。
依据本发明的棒形铁心变压器最好具有整两个棒形铁心，带有各自设置其上的次级线圈，其中，这些次级线圈中的每个线圈具有50至200匝。这种棒形铁心变压器空间上结构紧凑，并具有次级侧上足够数量的匝，以便用作点火变压器而获得足够大的变流比。次级线圈的线直径最好大于或者等于0.1mm，最好甚至大于0.2mm，以便将次级线圈的总电阻保持尽可能的低。事实证明，借助于棒形铁心变压器，仅带有两个棒形铁心和两个次级线圈，它们各自具有50至200匝和其线直径大于0.1mm，甚至最好大于0.2mm，可以为产生高压放电灯的点火电压实现点火变压器，它具有较小的空间延伸，以至于它可用于汽车前照灯的高压放电灯的灯座内，并且，其次级侧具有足够小的内部电阻，以便利用住外壳9。
在铁氧体铁心2、3上分别设置铁氧体薄片14、15，以便围住变压器的散射场。铁氧体薄片14、15以与铁氧体铁心2、3的末端预先规定的距离设置，以便将变压器的电感调整到要求的数值。外壳8、9的壁和塑料盖12、13之间以及铁氧体铁心2、3和铁氧体薄片14、15之间的空腔利用电绝缘填料填充。次级线圈4、5和初级线圈6、7的绕线方向构成为使平行设置的铁氧体铁心2、3中磁通以相反的方向流动。第一个次级线圈4的绕组始端40和第二个次级线圈5的绕组末端51从外壳8或9中引出。第一个次级线圈4的绕组末端41与第二个次级线圈5的绕组始端50连接。并联次级线圈2、3的两个接头17同样从外壳8或9中引出。
图2中示出带上述棒形铁心变压器1的高压放电灯点火装置的电路图。在该点火装置中，涉及到脉冲点火装置，它基本上由点火电容器C1，火花间隙F1，高欧姆电阻R1，双位阈值开关D1和棒形铁心变压器1的线圈4、5、6、7组成。在点火装置的输出端J4、J5上，提供高压放电灯的点火电压。输入端J3处于接地电位上。在输入端J1上提供-400V的直流电压，在输入端J2上提供+600V的直流电压。图2中概要示出的脉冲点火装置的结构为现有技术，因此在这里不再详细叙述。两个初级线圈6、7并联并与点火间隙F1串联设置，以至于两个初级线圈6、7的并联电路通过火花间隙F1连接在输入端J1、J2上。为将连接在端J4、J5上的高压放电灯点火，点火电容器C1充电到火花间隙F1的击穿电压上。随后，电容器C1通过火花间隙F1和初级线圈6、7脉动放电。在次级线圈4、5中，由此产生高感应电压。因为次级线圈4、5串联，所以在输出端J4上，两个次级线圈4、5的感应电压和输入端上的电压的总和可供使用。在图2中，各个线圈4、5、6、7的绕组始端通过点标示。在输出端J4、J5上，由点火装置提供最高40Kv的电压，用于高压放电灯的点火。
上述点火装置设置在高压放电灯的灯座20内。图3示出用于汽车前照灯的高压放电灯灯座20上部的横截面。棒形铁心变压器1设置在灯座20的分离的室21中。在灯座20的第二个室22中，设置曲折形安中示出的棒形铁心变压器
图4示出高压放电灯的侧视图，带有图1中示出的灯座部分
图5示出依据本发明另一优选实施例的棒形铁心变压器的顶视示意图。
具体实施方式
图1中示出的本发明的优选实施例涉及一棒形铁心变压器1，带有两个棒形铁氧体铁心2、3，它们与其纵轴相关平行偏心并排设置。铁氧体铁心2、3各自由基本上是长方形的镍-锌-烧结-铁氧体构成，带有基本上是正方形的25mm2的横截面。铁氧体铁心的长度为31mm。在每个铁氧体铁心2、3上设置4层结构的次级线圈4、5。两个次级线圈4、5结构完全相同并串联，以使其感应电压相加。次级线圈4或5的四层4a，4b，4c，4d或5a，5b，5c，5d的每层具有110匝。次级线圈4、5的四层4a，4b，4c，4d或5a，5b，5c，5d在图1中仅简要示出部分截面。各自两个相邻层的匝准确地上下重叠设置。就是说，例如次级线圈4或5的第二层的第一匝准确地设置在次级线圈4或5的第一层的第一匝上。图1中简要示出这种实际情况。与此相应，也适用于次级线圈4或5的第一层和第二层的所有其他匝和次级线圈4或5的所有相邻层。次级线圈4的四层4a，4b，4c，4d并联，以至于四层4a，4b，4c，4d中感应的分电流相加成总电流。它同样也适用于次级线圈5的四层5a，5b，5c，5d。次级线圈4、5各自由直径0.24mm的铜线构成。铜线为电绝缘带有漆层。两个次级线圈4、5串联，并具有0.47Ω的总电阻。
此外，在每个铁氧体铁心2、3上分别设置各自具有2匝的初级线圈6、7。初级线圈6、7各自绕在相应的铁氧体铁心2或3的次级线圈4或5上。初级线圈6、7由铜带构成。两个铁氧体铁心2、3和安装在其上的次级线圈4、5以及初级线圈6、7分别设置在一分离的基本上是长方形的塑料外壳8、9内。设置在铁氧体铁心2、3末端上的外壳8、9的端面各自具有在纵向上减低延伸的壁8a、9a。该壁8a、9a相互接触并通过插塞连接10相互连接。基本上是长方形的外壳8、9开放的端面各自借助于塑料盖板12、13封闭。每个塑料盖板12或13这样构成，以至于它既盖住设置在铁氧体铁心2、3同一末端上的外壳8的开放端面，也盖住外壳9。
在铁氧体铁心2、3上分别设置铁氧体薄片14、15，以便围住变压器的散射场。铁氧体薄片14、15以与铁氧体铁心2、3的末端预先规定的距离设置，以便将变压器的电感调整到要求的数值。外壳8、9的壁和塑料盖12、13之间以及铁氧体铁心2、3和铁氧体薄片14、15之间的空腔利用电绝缘填料填充。次级线圈4、5和初级线圈6、7的绕线方向构成为使平行设置的铁氧体铁心2、3中磁通以相反的方向流动。第一个次级线圈4的绕组始端40和第二个次级线圈5的绕组末端51从外壳8或9中引出。第一个次级线圈4的绕组末端41与第二个次级线圈5的绕组始端50连接。并联次级线圈2、3的两个接头17同样从外壳8或9中引出。
图2中示出带上述棒形铁心变压器1的高压放电灯点火装置的电路图。在该点火装置中，涉及到脉冲点火装置，它基本上由点火电容器C1，火花间隙F1，高欧姆电阻R1，双位阈值开关D1和棒形铁心变压器1的线圈4、5、6、7组成。在点火装置的输出端J4、J5上，提供高压放电灯的点火电压。输入端J3处于接地电位上。在输入端J1上提供-400V的直流电压，在输入端J2上提供+600V的直流电压。图2中概要示出的脉冲点火装置的结构为现有技术，因此在这里不再详细叙述。两个初级线圈6、7并联并与点火间隙F1串联设置，以至于两个初级线圈6、7的并联电路通过火花间隙F1连接在输入端J1、J2上。为将连接在端J4、J5上的高压放电灯点火，点火电容器C1充电到火花间隙F1的击穿电压上。随后，电容器C1通过火花间隙F1和初级线圈6、7脉动放电。在次级线圈4、5中，由此产生高感应电压。因为次级线圈4、5串联，所以在输出端J4上，两个次级线圈4、5的感应电压和输入端上的电压的总和可供使用。在图2中，各个线圈4、5、6、7的绕组始端通过点标示。在输出端J4、J5上，由点火装置提供最高40Kv的电压，用于高压放电灯的点火。
上述点火装置设置在高压放电灯的灯座20内。图3示出用于汽车前照灯的高压放电灯灯座20上部的横截面。棒形铁心变压器1设置在灯座20的分离的室21中。在灯座20的第二个室22中，设置曲折形安装板23，它安装点火装置的其他部件F1，R1，D1，C1并安装高压放电灯工作仪器的部件24。在上端，灯座20具有高压放电灯放电容器的接受器25。灯座20的下端通过盖(未标示)封闭，并装有灯的电气接线(未标示)。
图4示出灯座20上部和安装在接受器25中的高压放电灯灯容器26、27的部分截面侧视图。在该灯中，涉及电耗功率约35W的卤素-金属蒸气-高压放电灯。该灯具有两侧密封的石英玻璃放电容器26，由固定在其上的玻璃外电罩27所环绕。外电罩27和放电容器26以公知的方式在灯座20的接受器25中定位。在放电容器26的内部设置两个电极28、29，用于产生气体放电。作为放电介质使用氙和金属卤素，它们蒸气状处于放电中。电极28、29分别通过钼箔熔化装置30、31和引线32、33与点火装置的输出端J4或J5和工作仪器的部件24连接。为将卤素-金属蒸气-高压放电灯安装到汽车前照灯内，灯座20装有调整环34，它与灯座20的接受器25焊接在一起。
本发明并不局限于上面详细介绍的实施例。例如，铁氧体薄片12、13也可设置在外壳的盖14、15内。但也可以不使用铁氧体薄片，并用均匀混合的铁氧体粉末代替填料16，或者甚至不使用铁氧体薄片和将铁氧体粉末混合成填料。外壳8、9当然也可以按不同方式构成。特别是也可以不使用端面上的塑料盖。
此外，依据本发明的棒形铁心变压器也可以具有多于两个棒形铁氧体铁心和次级线圈。特别是棒形铁心变压器可以具有四个相同类型的铁氧体铁心，带有各自一个次级线圈，将它们设置成重叠和并排的两排。这四个次级线圈可以连接成使两个次级线圈构成第一对串联的次级线圈，第三个和第四个次级线圈构成第二对串联的次级线圈，其中，这两对次级线圈并联，以便降低变压器次级侧的电阻。
此外，依据本发明的棒形铁心变压器也可以具有用其他电绝缘材料，例如塑料制成的棒形心代替铁氧体铁心(2，3)。
图5概要示出依据本发明另一优选实施例的棒形铁心变压器。该实施例与上述的和图1中示出的第一个实施例的区别仅在于初级线圈6’的造型。在所有其他细节上，两个实施例相同。出于该原因，相同部分也采用相同的参考符号指示。为简化附图，图5中未示出两个次级线圈4、5。次级线圈4、5在该实施例中也按与上述第一个实施例相同的方式绕在棒形铁心2或3上。与图1示出的实施例的区别在于，图5中示出的实施例仅具有一个初级线圈6’，它设置在图5中未示出的次级线圈的上面。初级线圈6’由铜带构成，它交替绕制第一个棒形铁心2和第二个棒形铁心3，以至于在每个棒形铁心2、3上各自设置初级线圈6’的两匝，其中，设置在第一个棒形铁心2上的初级线圈6’的匝的绕线方向与设置在第二个棒形铁心3上的初级线圈6’的匝的绕线方向相反，如图5所示。由此，在棒形铁心2和3中产生相反的磁通。

Claims (16)

1.棒形铁心变压器，用作为灯座(20)中的点火变压器，其特征是：
-至少一个初级线圈(6，7；6’)，
-至少两个棒形铁心(2，3)，它们的纵轴平行但相互错开设置，所述棒形铁心由电绝缘材料构成，
-第一个次级线圈(4)，其匝设置在第一个铁心(2)上，其中，第一个次级线圈(4)具有多个并联的匝层(4a，4b，4c，4d)，并且每个匝层无偏差的设置在最近的下层上，以使任意层的每匝设置在第一个次级线圈(4)的正下层的相应匝上，
-至少一第二次级线圈(5)，其匝设置在至少另一个棒形铁心(3)上，其中，第二个次级线圈(5)具有多个并联的匝层(5a，5b，5c，5d)，并且每个匝层无偏差的设置在最近的下层上，以至于任意层的每匝设置在至少第二次级线圈(5)的正下层的相应匝上，其中
-次级线圈(4，5)相互连接而导电，次级线圈(4，5)的总电阻小于或者等于2Ω。
2.按权利要求1所述的棒形铁心变压器，其特征在于，次级线圈(4，5)串联。
3.按权利要求1所述的棒形铁心变压器，其特征在于，棒形铁心(2，3)由镍-锌-烧结-铁氧体构成。
4.按权利要求1所述的棒形铁心变压器，其特征在于，棒形铁心变压器(1)具有两个其上分别设置有次级线圈(4，5)的棒形铁心(2，3)，其中，两个次级线圈(4，5)的每个具有50至200匝。
5.按权利要求1所述的棒形铁心变压器，其特征在于，次级线圈(4，5)的线直径大于或者等于0.1mm。
6.按权利要求1所述的棒形铁心变压器，其特征在于，至少一个初级线圈(6，7；6’)这样设置，使每两个并排设置的棒形铁心(2，3)中的磁通在相反的方向上流动。
7.按权利要求6所述的棒形铁心变压器，其特征在于，在棒形铁心(2，3)的末端上设置铁氧体薄片(12，13)。
8.按权利要求6所述的棒形铁心变压器，其特征在于，铁氧体薄片(12，13)到棒形铁心(2，3)的距离可以调整。
9.按权利要求6所述的棒形铁心变压器，其特征在于，在每个棒形铁心(2，3)上设置一个初级线圈(6，7)，其中，初级线圈(6，7)并联。
10.按权利要求6所述的棒形铁心变压器，其特征在于，只具有一个初级线圈(6’)，其匝以相反的绕线方向交替绕制在第一个(2)和第二个(3)棒形铁心上。
11.按权利要求1或6所述的棒形铁心变压器，其特征在于，至少一个初级线圈(6，7；6’)具有1至3匝。
12.按权利要求1所述的棒形铁心变压器，其特征在于，带有设置在其上的次级线圈(4，5)的每个棒形铁心(2，3)设置在一分离的外壳(8，9)中，其中，外壳(8，9)可通过插塞连接(10)相互连接。
13.按权利要求12所述的棒形铁心变压器，其特征在于，外壳(8，9)采用电绝缘填料(16)填充。
14.按权利要求13所述的棒形铁心变压器，其特征在于，填料(16)含有铁氧体粉末。
15.放电灯座，带有按权利要求1至14之一项所述的棒形铁心变压器(1)，其中，棒形铁心变压器(1)设置在放电灯座(20)内，用于产生放电灯的点火电压。
16.按权利要求15所述的放电灯座，其特征在于，该放电灯座被做成用于汽车前照灯的卤素-金属蒸气-高压放电灯的一部分。
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