DE1613568C3 - Manie Ikern- Drosselspule - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mantelkern-Drosselspule mit einem lameliierten, in der Längsrichtung der Drossel in zwei Kernteile unterteilten Kern, deren Mantelkern einschließlich der Spulen und der Abdeckung ein angenähert quadratisches Prisma bildet und bei der Wicklungsspulen in den Kernfenstern eingelegt sind.

In der Leuchtenindustrie werden Zubehörgeräte für Leuchtstofflampen bevorzugt, die ebenso wie die Lampen in der Hauptsache längsorientiert sind. Die als Vorschaltgeräte benutzten Drosselspulen müssen aus diesem Grunde zumeist eine prismatische Form mit annähernd quadratischem Querschnitt aufweisen, denn diese vornehmlich langgestreckte Bauweise erleichtert den Einbau der Geräte in die Leuchten erheblich. Für die Gestaltung der Vorschaltgerätedrosseln ist oftmals diese maßliche Bindung des Querschnittes mit erhöhtem Eisen- und Kupferaufwand verbunden. Es wird daher angestrebt, zumindest den Kupferaufwand der Spulen gering zu halten.

Wie ausreichend bekannt ist, werden die Drosselspulen mit magnetisierbaren Kernen zur Führung der magnetischen Kraftlinien in Schenkel- und Mantelkern-Typen unterteilt. Beide Typen haben die gleiche Aufgabe zu erfüllen und sind lediglich in ihrer Konstruktion verschieden. Die weniger vorteilhaften Schenkelkerntypen sollen hierbei vernachlässigt werden. Es bleiben die Mantelkerntypen übrig, deren Wicklungen sehr breit ausgelegt oder deren Kerne mit extrem hoher Kernschichtung und schmaler Wicklung ausgeführt sind. Im ersteren Falle leidet die gegenseitige magnetische Verkettung der Windungen untereinander, die durch den Kupferbedarf noch weiter beeinträchtigt wird. Im zweiten Fall wird das Seitenverhältnis der Wicklung sehr groß, wodurch eine im Vergleich zum Eisenquerschnitt große Windungslänge entsteht. In beiden Fällen resultiert daraus ein erhöhter Kupferaufwand der Wicklung. Diese Ausführungen erfordern naturgemäß auch einen hohen Material- und Arbeitsaufwand, da für eine bestimmte Induktivität wegen des ge- / ringen zur Verfügung stehenden Profils ungünstige Proportionen entstehen. Sie vermindern den wirkungsvollen Einsatz des Kupfers. Da der Eisenquerschnitt wegen der Unterbringungsmöglichkeit gewisse Maße nicht überschreiten darf, muß das Hauptgewicht bei diesen Ausführungen auf die Kupferwicklung gelegt werden. Die zwangläufig kupferintensivere Ausführung benachteiligt vor allem bei Erhöhung der Kupferpreise die Herstellung solcher Drosselspulen erheblich (C. H. S t u r m , Vorschaltgeräte und Schaltungen für Niederspannungs-Entladungslampen, 1963, Verlag W. Girardet, Essen, S. 164 bis 167).

Es ist eine Drosselspule der eingangs genannten Art bekanntgeworden (DT-Gbm 17 66 088), bei der insbesondere durch die Ausbildung der mantelartigen Bauteile die eingeschlossenen Blechpakete und Wicklungen mittels Anpressung in Wirkverbindung gehalten werden. Als nachteilig hat sich dabei jedoch herausgestellt, daß nur Wicklungen verwendet werden können, die in herkömmlicher Weise ausgebildet und auf Spulenkörpern gewickelt sind.

Weiterhin bekannt ist eine längsgeteilte Kernanordnung für eine Mantelkern-Drosselspule mit einer im spitzen Winkel zur Längsachse verlaufenden Trennlinie (DT-Gbm 17 49 606). Der Ausbildung der Wicklungen werden bei dieser Anordnung jedoch enge Grenzen gesetzt, da die Form der Wicklungen die Längsverschiebbarkeit der beiden Kernhälften nicht beeinträchtigen darf.

Es liegt demgemäß der Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde, einmal die oben geschilderten Nachteile zu vermeiden und zum anderen eine wirtschaftlieh anzufertigende Mantelkern-Drosselspule mit angenähert quadratischem Profil zu schaffen, die den Kupferaufwand in einer allen Anforderungen gerecht werdenden Bauweise günstig beeinflußt. Ferner soll sich die erfindungsgemäße Drosselspule durch eine Erhöhung der Betriebssicherheit gegenüber den bekannten Drosselspulen auszeichnen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Wicklungsspulen Scheibenspulen eingelegt sind, deren Wicklungshöhe (in radialer Richtung) größer als die doppelte Wicklungsbreite (in axialer Richtung) ist und deren den Kern überragende Wickelköpfe parallel zu den Kernflächen des durch die Trennlinie getrenn-

ten Mantelkernes abgev/inkelt sind.

Das Abwinkein der Wickelköpfe auf den Mantelkern erlaubt die Verwendung eines stärkeren Kernes bei vorgegebener Profilbegrenzung der fertigen Drossel. Dieser Kernzuwachs ist abhängig von der Wickelbreite der Spulen und bleibt gering bei einem Verhältnis von Wickelhöhe zu Wickelbreite <2. Die erreichte Vergrößerung des Kernes erlaubt eine entsprechende Verringerung der Durchflutung und damit der Spulenwindungen. Durch die kompakte Zusammenfassung der Spulenwindungen wird eine innige magnetische Verkopplung der Windungen erreicht, so daß angenähert in jeder Windung die volle Induktionsspannung entsteht. Dies trägt ebenfalls zu einer Einsparung von Spulenwindungen bei. Die Spulen umschließen einen Kernquerschnitt, der das Seitenverhältnis 1 :1 erreichen kann. Die Windungslänge kann danach für die gegebene Eisenfläche optimal gewählt und dementsprechend gestaltet werden.

Neben der Verkürzung der Leiterlänge für die Drosselwicklungen wird mit der erfindungsgemäßen Anordnung außerdem noch eine Verringerung des Leiterquerschnitts erreicht. Sie wird ermöglicht durch die verbesserte Abführung der Verlustwärme der Wicklung an die Oberfläche der fertigen Drossel. Die im Kern liegenden Wicklungsteile führen ihre Verlustwärme bei verkleinertem Wärmestau im Inneren des Wikkelquerschnittes bei großflächigem Übergang in das Kernmaterial ab. Auch hierbei ist das Seitenverhältnis 2 :1 des Wickelquerschnittes sehr von Vorteil. Die abgewinkelten Wickelköpfe liegen außerdem in vorteilhafter Weise breitflächig nahe einer Spulenabdeckung bzw. einem Gehäuse für die Drosselspule.

Zur weiteren Unterstützung der Wärmeabfuhr können der Mantelkern und die vorgeformten und isolierten Spulen entweder gegenseitig verpreßt werden oder die Zwischenräumezwischen Wicklung und Kern und Gehäuse werden mit gut wärmeleitenden Stoffen ausgefüllt, wie beispielsweise mit Quarzsand, der mit Lack oder Gießharz gebunden ist. Neben der Verbesserung der Wärmeleitung wird durch diese Maßnahme noch eine hochwertigere Wicklungsisolation erreicht. Dies trifft besonders zu für Spulen oder deren Wickelköpfe, die zur Isolation mit Harz vergossen oder mit einem Thermoplast verspritzt bzw. vor dem Zusammenbau mit dem Kern in Harz oder Thermoplast eingebettet sind.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung weist der durch die Scheibenspulen tretende Magnetfluß eine größere Kraftliniendichte auf, als in den Mantelteilen der verkleinerten Kerne, was eine weitere Verkürzung der Windungslänge bedeutet. Eine derartige Auslegung des Mantelkernes wird durch den nunmehr sehr kurzen Kraftlinienweg des innerhalb der Spulen liegenden Kernteiles ermöglicht. Die Kernverlusie der Drosselspule werden dadurch nur unwesentlich erhöht.

Die erzielte kurze Leiterlänge begünstigt die Anwendung von Spulen, die aus Isolierfolien hergestellt sind, auf denen in bekannter Weise die Windungen durch einen gut leitenden Metallbelag aufgebracht wurden. Diese Spulen erreichen im Vergleich zu Spulen aus Draht einen höheren Kupferfüllfaktor, der kleinere Spulenabmessungen ermöglicht und damit eine weitere Kupfereinsparung bedingt. ^&5

Der Aufbau der Kernteile der erfindungsgemäßen Mantelkern-Drosselspule Linn in bekannter Weise so gestaltet werden, daß Massekerne vornehmlich für den Betrieb mit erhöhter Frequenz und Schnittbandkerne bzw. lamellierte oder gewickelte Eisenkerne für technische Frequenzen Verwendung finden. Die Anordnung eines oder mehrerer Luftspalte, die Auftrennung in Teilkerne, z. B. zum Einbringen der Spulen, kann beliebig erfolgen.

Als besonders vorteilhaft durch seine Verstellmöglichkeit des Luftspaltes erweist sich eine Kernauftrennung in zwei gleichartige Teilkerne, bei der die beiden Trennlinien des Mantelkernes unter einem spitzen Winkel zur Hauptachse des Mantelkernes verlaufen und der Luftspalt in an sich bekannter Weise ebenfalls einen spitzen Winkel zur Hauptachse bildet, jedoch zu den beiden erstgenannten entgegengesetzt gerichtet ist. Hierdurch wird erreicht, daß bereits bei einer kleinen Verschiebung der Kernhälften eine wesentliche Luftspaltänderung erzielbar ist.

Nachfolgend wird auf die F i g. 1 bis 6 der Zeichnung Bezug genommen, in welcher ein Ausführungsbeispiel in teils schaubildlicher Weise der erfindungsgemäßen Drosselspule dargestellt ist. Es zeigt

F i g. 1 einen aus zwei gleichen Kernteilen bestehenden Mantelkern,

F i g. 2 eine vollständige Drosselspule ohne Gehäuse, F i g. 3 eine fertig gewickelte Scheibenspule,

F i g. 4 eine zum Einbau vorgefertigte Scheibenspule,

F i g. 5 Ansicht der Mantelkern-Drosselspule nach dem Schnitt A-A,

F i g. 6 Ansicht der Mantelkern-Drosselspule nach dem Schnitt B-B.

Die F i g. 1 zeigt einen lameliierten Mantelkern 1, der aus zwei gleichen Kernhälften bzw. Teilkernen zusammengefügt ist. Zur Aufnahme der Wicklungen sind nutenförmige Fenster 2 aus den Teilkernen derart ausgestanzt, daß kleine Schenkel stehen bleiben, wobei die Polfläche des mittleren Schenkels einen schrägen Luftspalt 3 bildet. Außerdem verläuft die Trennlinie 4 des Mantelkernes unter einem spitzen Winkel, der allerdings entgegengesetzt zum Luftspalt 3 gerichtet ist. Dieser Luftspalt 3 ist durch gegenseitiges Verschieben der Teilkerne 1 unterstützt durch die spitzwinklige Trennlinie 4 stark veränderlich.

In der F i g. 2 ist eine vollständige Mantelkern-Drosselspule dargestellt. Die dazu benötigten Spulen sind in den F i g. 3 und 4 zur Verdeutlichung besonders herausgezeichnet. Es sind Scheibenspulen 5 verwendet. Bei der gezeigten Scheibenspule 5 ist die Wicklungsbreite 6 mehrmals in der Wicklungshöhe 7 enthalten. Durch Abwinkein der Wickelköpfe 8 (F i g. 4) entsteht aus der Scheibenspule 5 die benötigte Formspule 5, 8, die ein Einsetzen der vorgeformten Scheibenspule 5, 8 in die Fenster 2 gestattet. Die Wickelköpfe 8 legen sich dabei breitflächig auf die Kernflächen 9 der Teilkerne t auf.

Die Proportionen der Drossel sind aus einem Längsschnitt nach Fig.5 und aus einem Querschnitt nach F i g. 6 deutlich zu erkennen. Letzterer ist in Höhe der Wicklungen geführt. Die Profilbegrenzung ist mit eingezeichnet und zeigt eine gute Ausnutzung eines in einer Gasentladungsleuchte zur Verfugung stehenden Raumes. Das Gehäuse, die Kernbefestigung und die elektrischen Anschlüsse können in herkömmlicher Weise erfolgen, sie sind in. der Zeichnung nicht enthalten.

Mit der dargestellten Mantelkern-Drosselspule kann eine Kupferersparnis bis zu 50% des Bedarfes der bekannten Drosselspulen erzielt werden. Die erfindungsgemäße Anordnung ist auch bei anderen Werkstoffen als Kupfer von Vorteil.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Mantelkern-Drosselspule mit einem lamellierten, in der Längsrichtung der Drossel in zwei Kernteile unterteilten Kern, deren Mantelkern einschließlich der Spulen und der Abdeckung ein angenähert quadratisches Prisma bildet und bei der Wicklungsspulen in den Kernfenstern eingelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Wicklungsspulen Scheibenspulen (5) eingelegt sind, deren Wicklungshöhe (in radialer Richtung) größer als die doppelte Wicklungsbreite (in axialer Richtung) ist und dererfden Kern (1) überragende Wikkelköpfe (8) parallel zu den Kernflächen (9) des durch die Trennlinie (4) getrennten Mantelkernes abgewinkelt sind.

2. Mantelkern-Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Scheibenspulen (5) tretende Magnetfluß eine größere Kraftliniendichte aufweist, als in den Mantelteilen des Kernes.

3. Mantelkern-Drosselspule nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkerne des. Kerns (1) und die Spulen (5) gegenseitig verpreßt und/oder die Zwischenräume mit wärmeleitenden Stoffen ausgefüllt sind.

4. Mantelkern-Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (5) bzw. deren Wickelköpfe (8) zur Isolation mit Harz vergossen oder mit Thermoplast verspritzt bzw. vor dem Zusammenbau mit den Teilkernen des Kerns (1) in Harz oder Thermoplast eingebettet sind.

5. Mantelkern-Drosselspule nach einem der Anspräche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen aus übereinandergeschichteten oder gefalteten Isolierfolien bestehen, auf denen die Windungen in an sich bekannter Weise als leitender Metallbelag aufgebracht sind.

6. Mantelkern-Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennlinie (4) des Mantelkernes unter spitzen Winkeln zur Hauptachse des Mantelkernes verläuft und der Luftspalt (3) in an sich bekannter Weise ebenfalls einen spitzen Winkel zur Hauptachse bildet, der jedoch zu der Trennlinie (4) entgegengesetzt gerichtet ist.