EP0131222A1 - Drossel zur Erzeugung hoher Flussdichten - Google Patents

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EP0131222A1
EP0131222A1 EP84107553A EP84107553A EP0131222A1 EP 0131222 A1 EP0131222 A1 EP 0131222A1 EP 84107553 A EP84107553 A EP 84107553A EP 84107553 A EP84107553 A EP 84107553A EP 0131222 A1 EP0131222 A1 EP 0131222A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
core
choke
adapter
socket
discharge lamp
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP84107553A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frithjof Blum
Erhard Dipl.-Phys. Rasch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00

Definitions

  • the invention relates to a choke with a ferromagnetic core and an insulated copper winding for operation with 50 or 60 Hz mains frequency and for generating flux densities greater than 0.8 Tesla.
  • the chokes with ferromagnetic core material known from the literature for producing large flux densities usually have a U-shaped or E-shaped core, which is closed by an I-shaped yoke. Chokes of this type have unfavorable construction data because they take up a lot of space and have large power losses. In this case, the iron path of the core is relatively long, so that a lot of energy is required for the magnetization of the ferroma grit. Such a choke has a magnetization curve with a large saturation range.
  • chokes designed in this way usually have very large end windings which, since they are located outside the core, have no magnetic effect and thus likewise lead to high power losses of the choke.
  • the copper wire expenditure for the formation of such winding heads can in this case amount to 30 to 40% of the total wire expenditure required for the choke.
  • the aim of the invention is to create a throttle that is as compact as possible, with small losses and with the least material expenditure, with which flux densities greater than 0.8 Tesla can be achieved in the case of mains operation.
  • the choke should be usable as a ballast for low-pressure discharge lamps, in particular those with compact dimensions, and fit into the base or into the adapter for such a lamp.
  • the choke with the features mentioned in the preamble of the main claim is characterized according to the invention in that the core is designed as an annular hollow cylinder, the entire copper winding being located in the cavity of the core.
  • a core designed in this way creates a very compact choke with a short iron path, which has a relatively straight-line magnetization curve.
  • the choke has no winding heads, so that the power losses caused by the winding can be reduced from the otherwise usual 30 to 50% to less than 5%.
  • the circle has proven to be the cheapest form for the ring-shaped core of the choke, since such a form is most versatile. However, it is also possible to give the ring the shape of an oval, a rectangle or a polygon - depending on the required for the possible installation - to give, without thereby changing the characteristics of the throttle significantly.
  • the ring-shaped hollow cylinder of the core advantageously has a rectangular cross section, which - as shown in the second exemplary embodiment - results in a very simple production method for the core. Due to the right-angled boundaries of the core, there are also no dead spaces during installation that remain unused.
  • the core has one or more air slots that extend over the entire ring shape and extend from the cavity located in the center of the core to the outside. These air slots ensure extensive linearization of the magnetization characteristic, so that the characteristic only reaches the saturation range at high field strengths.
  • the annular core has a separation gap, so that the ring shape is not completely closed. This largely suppresses eddy currents in the core and thus reduces the losses of the choke.
  • the separation gap also serves to lead the ends of the copper winding out of the cavity of the core.
  • the choke is intended in particular as a ballast for a compact low-pressure discharge lamp and is mounted in the base of such a lamp.
  • an adapter the latter having a socket for receiving a lamp base and a socket for inserting the adapter into a standardized luminaire socket.
  • the choke Due to its ring shape, the choke can be used very well in the adapter so that it surrounds the socket for receiving a lamp base in a ring. This space-saving attachment also makes it possible to use the throttle as a supporting part of the adapter on which the other components are suspended.
  • the choke only needs to be protected from contact by e.g. thin-walled insulation plastic layer.
  • FIG. 1a shows a top view
  • FIG. 1b shows a section through an exemplary embodiment of the throttle according to the invention.
  • the core 1 is composed of U-shaped sheet-metal pieces 2, 3 with a thickness of 0.5 mm, two sheet-metal pieces 2, 3 lying opposite each other with their openings and forming an air slot 7 4 of 0.3 mm, which is provided with a press chip - Plastic mass is filled.
  • the pairs of sheet metal pieces 2, 3 are arranged in the form of a circle which is not completely closed and has a separation gap 5 of 2 to 4 mm in width.
  • FIG. 2a shows a top view
  • FIG. 2b shows a section through a further exemplary embodiment of the throttle according to the invention, the manufacture of which is simplified compared to the exemplary embodiment from FIG.
  • the circular core 10 with a rectangular cross section is composed here of the side plates 11, 12 with a thickness of 0.5 mm - 6 plates on the outside and 7 plates on the inside, so that approximately the same amount of magnetization results - as well as on the ring plates 13, 14 above and below - 7 sheets each - together. Between the innermost annular plates 13, 14 above and below and the side plates 11, 12 there are air slots 15, 16 of 0.12 mm each, which are filled with a pressboard plastic compound.
  • All side or circular ring plates 11, 12, 13, 14 are not completely closed, but form an annular core with a separation gap 17 of 2 to 4 mm in width.
  • the cavity 18 formed by the side or annular plates 11, 12, 13, 14 and which is designed with an insulating plastic film (not shown) there is the copper winding 19, the ends 20, 21 of which are led out through the separation gap 17.
  • the core has an outer diameter of 71 mm, an inner diameter of 44 mm and a height of 28 mm.
  • a choke according to the second embodiment has a flux density of 1.1 Tesla at 180 V operating voltage and a current of 200 m A.
  • the power loss of the choke amounts to about 4.5 V.
  • the flux density of the first exemplary embodiment is somewhat lower with the same operating voltage and the same current and has a higher power loss due to the numerous air slots on the outer radius due to the structure.
  • FIG. 3 shows the base 22 of a compact low-pressure discharge lamp.
  • the throttle 23 surrounds the pinch 24 of the outer vessel 25 in a circle and is electrically connected to the screw thread 29 of the base 22 via the two electrodes 26, 27 and the starter 28.
  • the discharge runs from the electrode 26 through the curved - not shown - tubular inner vessel 30, the outer vessel 25 and the bent - not shown - tubular inner vessel 31 back to the electrode 27.
  • FIG. 4 shows an adapter 32 for connecting a compact low-pressure discharge lamp to a standard incandescent lamp holder.
  • the housing 32 of the adapter has a socket 33 for receiving the lamp base and a screw base 34 for inserting the adapter into a standard incandescent lamp holder.
  • the throttle 35 in the housing 32 surrounds the socket 33 in a circle and at the same time represents the support member for the entire adapter.

Landscapes

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Abstract

Bei einer Drossel für den Betrieb mit 50 bzw. 60 Hz Netzfrequenz und zur Erzeugung von Flußdichten größer als 0,8 Tesla ist der ferromagnetische Kern (10) als ringförmiger Hohlzylinder ausgebildet, in dessen Hohlraum (18) sich die gesamte isolierte Kupferwicklung (19) befindet. Der ringförmige Hohlzylinder des Kerns (10) bildet einen Kreis und weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Er besitzt außerdem einen oder mehrere Luftschlitze (15, 16), die sich über die gesamte Ringform des Hohlzylinders erstrecken sowie einen Trennspalt, so daß die Ringform nicht vollständig geschlossen ist. Die Drossel mit geringen Verlustleistungen hat einen sehr kompakten Aufbau und dient als Vorschaltgerät insbesondere zum Einbau in einen Sockel oder in einen Adapter für eine kompakte Niederdruckentladungslampe.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Drossel mit ferromagnetischem Kern und einer isolierten Kupferwicklung für den Betrieb mit 50 bzw. 60 Hz Netzfrequenz und zur Erzeugung von Flußdichten größer als 0,8 Tesla.
  • Die aus der Literatur bekannten Drosseln mit ferromagnetischem Kernmaterial zur Erzeugung großer Flußdichten besitzen meist einen Kern in U- oder E-Form, der durch ein I-förmiges Joch geschlossen ist. Drosseln dieser Art weisen ungünstige Baudaten auf, da sie sehr viel Platz benötigen und große Verlustleistungen haben. Der Eisenweg des Kerns ist in diesem Fall verhältnismäßig lang, so daß viel Energie für die Magnetisierung des Ferromagrieten benötigt wird. Eine solche Drossel besitzt eine Magnetisierungskurve mit einem großen Sättigungsbereich. Außerdem weisen so gestaltete Drosseln meist sehr große Wickelköpfe auf, die, da sie außerhalb des Kerns liegen, keine magnetische Wirkung haben und somit ebenfalls zu hohen Verlustleistungen der Drossel führen. Der Kupferdrahtaufwand zur Bildung solcher Wickelköpfe kann in diesem Fall 30 bis 40 % des gesamten für die Drossel benötigten Drahtaufwandes betragen.
  • Andererseits ist es bekannt, bei mittleren und hohen Frequenzen Ferritkerne in Form von Schalen oder Glokken zu verwenden, wodurch große Eisenwege und Wickelköpfe weitgehend vermieden werden können. Mit diesem Kernmaterial lassen sich jedoch bei größtmöglichen Außendurchmessern von höchstens 50 mm nur Flußdichten mit Werten kleiner als 0,5 Tesla erreichen. Größere Kerne mit Hilfe derer eventuell höhere Flußdichten zu erreichen wären, können nicht hergestellt werden, da das Kernmaterial sehr spröde ist und die Gefahr eines Bruches dann zu groß wird.
  • Ziel der Erfindung ist es, eine möglichst kompakte Drossel mit kleinen Verlusten und geringstem Materialaufwand zu schaffen, mit der sich bei Netzbetrieb Flußdichten größer als 0,8 Tesla erreichen lassen. Außerdem sollte die Drossel als Vorschaltgerät für Niederdruckentladungslampen, insbesondere solche mit kompakten Abmessungen, verwendbar sein und in den Sockel oder in den Adapter für eine solche Lampe passen.
  • Die Drossel mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Merkmalen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Kern als ringförmiger Hohlzylinder ausgebildet ist, wobei sich die gesamte Kupferwicklung im Hohlraum des Kerns befindet.
  • Durch einen so gestalteten Kern wird eine sehr kompakte Drossel mit einem kurzen Eisenweg geschaffen, die eine verhältnismäßig geradlinige Magnetisierungskurve aufweist. Die Drossel besitzt keine Wickelköpfe, so daß die von der Wicklung verursachten Verlustleistungen von den sonst üblichen 30 bis 50 % auf kleiner als 5 % reduziert werden können.
  • Als günstigste Form für den ringförmigen Kern der Drossel hat sich der Kreis herausgestellt, da eine solche Form am vielseitigsten einsetzbar ist. Es ist jedoch auch möglich, dem Ring die Form eines Ovals, eines Rechtecks oder auch eines Vielecks - je nach der für den möglichen Einbau benötigten Form - zu geben, ohne daß dadurch die Kenndaten der Drossel eine wesentliche Änderung erfahren.
  • Der ringförmige Hohlzylinder des Kerns weist vorteilbaft einen rechteckigen Querschnitt auf, wodurch - wie im zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt - sich eine sehr cinfache Herstellungsweise für den Kern ergibt. Durch die rechtwinkelig zueinander verlaufenden Begrenzungen des Kerns ergeben sich außerdem beim Einbau keine toten Räume, die ungenutzt bleiben.
  • Der Kern besitzt einen oder mehrere Luftschlitze, die sich über die gesamte Ringform erstrecken und von dem im Zentrum des Kerns befindlichen Hohlraum bis zum Außenraum reichen. Diese Luftschlitze sorgen für eine weitgehende Linearisierung der Magnetisierungskennlinie, so daß die Kennlinie erst bei hohen Feldstärken in den Sättigungsbereich gelangt.
  • Der ringförmige Kern weist einen Trennspalt auf, so daß die Ringform nicht vollständig geschlossen ist. Dadurch werden Wirbelströme im Kern weitgehend zurückgedrängt und so die Verluste der Drossel reduziert. Außerdem dient der Trennspalt dazu, die Enden der Kupferwicklung aus dem Hohlraum des Kerns herauszuführen.
  • Die Drossel ist insbesondere als Vorschaltgerät für eine kompakte Niederdruckentladungslampe gedacht und dafür im Sockel einer solchen Lampe angebracht. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Vorschaltdrossel in das Gehäuse eines Adapters einzusetzen, wobei letzterer eine Fassung zur Aufnahme eines Lampensockels und einen Sockel zum Einsetzen des Adapters in eine genormte Leuchtenfassung aufweist. Mit Hilfe eines solchen Adapters wird es möglich, eine kompakte Kiederdruckentladungslampe an einer genormten Fassung für eine Glühlampe zu betreiben.
  • Aufgrund ihrer Ringform kann die Drossel sehr gut so in den Adapter eingesetzt werden, daß sie die Fassung zur Aufnahme eines Lampensockels ringförmig umgibt. Diese platzsparende Anbringung ermöglicht es gleichzeitig, die Drossel als tragendes Teil des Adapters zu verwenden, an dem die übrigen Bestandteile aufgehängt sind. Dabei muß die Drossel als Berührungsschutz lediglich von einer z.B. dünnwandigen Isolationskunststoffschicht umgeben sein.
  • Die Erfindung ist an Hand der nachfolgenden Figuren näher veranschaulicht.
    • Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drossel
    • Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drossel
    • Figur 3 zeigt einen Sockel einer kompakten Niederdruckentladungslampe mit einer integrierten erfindungsgemäßen Drossel
    • Figur 4 zeigt einen Adapter für eine kompakte Niederdruckentladungslampe mit einer integrierten erfindungsgemäßen Drossel
  • In Figur 1a ist eine Draufsicht und in Figur 1b ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drossel dargestellt. Bei dem der klassischen Konstruktion einer Drossel nachempfundenen Aufbau setzt sich der Kern 1 aus U-förmigen Blechstücken 2, 3 mit 0,5 mm Dicke zusammen, wobei sich jeweils 2 Blechstücke 2, 3 mit ihren Öffnungen gegenüberliegen und einen Luft- schlit7 4 von 0,3 mm bilden, der mit einer Preßspan-Kunststoff-Masse ausgefüllt ist. Die Blechstückpaare 2, 3 sind in Form eines Kreises angeordnet, der nicht völlig geschlossen ist und einen Trennspalt 5 von 2 bis 4 mm Breite aufweist. In dem durch die U-förmigen Blechstücke 2, 3 gebildeten Hohlraum 6, der mit einer isolierenden Kunststoffolie - nicht dargestellt - ausgelegt ist, liegt die Kupferwicklung 7, deren Enden 9 durch den Trennspalt 5 herausgeführt sind.
  • In Figur 2a ist eine Draufsicht und in Figur 2b ein Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drossel gezeigt, deren Herstellung gegenüber dem Ausführungsbeispiel aus Figur 1 vereinfacht ist. Der kreisförmige Kern 10 mit rechteckigem Querschnitt setzt sich hier aus den Seitenblechen 11, 12 mit 0,5 mm Dicke - außen 6 Bleche und innen 7 Bleche, damit sich etwa die gleiche Magnetisierungsmenge ergibt - sowie aus den Kreisringblechen 13, 14 oben und unten - jeweils 7 Bleche - zusammen. Zwischen den innersten Kreisringblechen 13, 14 oben und unten und den Seitenblechen 11, 12 befinden sich Luftschlitze 15, 16 von jeweils 0,12 mm, die mit einer Preßspan-KunststoffMasse ausgefüllt sind. Sämtliche Seiten- bzw. Kreisringbleche 11, 12, 13, 14 sind nicht völlig geschlossen, sondern bilden einen ringförmigen Kern mit einem Trennspalt 17 von 2 bis 4 mm Breite. In dem von den Seiten- bzw. Kreisringblechen 11, 12, 13, 14 gebildeten Hohlraum 18, der mit einer isolierenden Kunststoffolie - nicht dargestellt - ausgelegt ist, befindet sich die Kupferwicklung 19, deren Enden 20, 21 durch den Trennspalt 17 herausgeführt sind.
  • Bei beiden Ausführungsformen besitzt der Kern einen Außendurchmesser von 71 mm, einen Innendurchmesser von 44 mm und eine Höhe von 28 mm. Im Hohlraum des aus Dynamoblech bestehenden Kerns von 21 x 6 mm liegt eine Wicklung aus 1700 Windungen Einfachlackdraht mit einem Drahtdurchmesser von 0,24 mm. Eine Drossel entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel besitzt bei 180 V Betriebsspannung und einem Strom von 200 mA eine Flußdichte von 1,1 Tesla. Die Verlustleistung der Drossel beläuft sich dabei auf etwa 4,5 V. Die Flußdichte des ersten Ausführungsbeispiels liegt bei gleicher Betriebsspannung und gleichem Strom etwas niedriger und weist wegen der zahlreichen durch den Aufbau bedingten Luftschlitze am Außenradius eine höhere Verlustleistung auf.
  • In Figur 3 ist der Sockel 22 einer kompakten Niederdruckentladungslampe dargestellt. Die Drossel 23 umgibt kreisförmig die Quetschung 24 des Außengefäßes 25 und ist über die beiden Elektroden 26, 27 und den Starter 28 elektrisch mit dem Schraubgewinde 29 des Sockels 22 verbunden. Die Entladung verläuft von der Elektrode 26 durch das gebogene - nicht dargestellt - rohrförmige Innengefäß 30, das Außengefäß 25 und das gebogene - nicht dargestellt - rohrförmige Innengefäß 31 zurück zur Elektrode 27.
  • Figur 4 zeigt einen Adapter 32 zum Anschluß einer kompakten Niederdruckentladungslampe an eine genormte Glühlampenfassung. Das Gehäuse 32 des Adapters besitzt eine Fassung 33 zur Aufnahme des Lampensockels sowie einen Schraubsockel 34 zum Einsetzen des Adapters in eine genormte Glühlampenfassung. Die Drossel 35 im Gehäuse 32 umgibt die Fassung 33 kreisförmig und stellt gleichzeitig das Stützglied für den gesamten Adapter dar.

Claims (9)

1. Drossel mit ferromagnetischem Kern (1, 10) und einer isolierten Kupferwicklung (7, 19) für den Betrieb mit 50 bzw. 60 Hz Netzfrequenz und zur Erzeugung von Flußdichten größer als 0,8 Tesla, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1, 10) als ringförmiger Hohlzylinder ausgebildet ist, wobei sich die gesamte Kupferwicklung (7, 19) im Hohlraum (6, 18) des-Kerns (1, 10) befindft.
2. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kern (1, 10) einen Kreis bildet.
3. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Hohlzylinder des Kerns (1, 10) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
4. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1, 10) einen oder mehrere Luftschlitze (4; 15, 16) aufweist, die sich über die gesamte Ringform des Kerns (1, 10) erstrecken und von dem im Zentrum des Kerns (1, 10) befindlichen Hohlraum (6, 18) bis zum Außenraum reichen.
5. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kern (1, 10) einen Trennspalt (5, 17) aufweist, so daß die Ringform nicht vollständig geschlossen ist.
6. Drossel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (8, 9; 20, 21) der Kupferwicklung (7, 19) durch den Trennspalt (5, 17) aus dem Hohlraum (6, 18) des Kerns (1, 10) herausgeführt sind.
7. Entladungslampe mit einem Sockel (22), dadurch gekennzeichnet, daß im Sockel (22) als Vorschaltgerät für die Entladungslampe eine Drossel (23) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 enthalten ist.
8. Adapter für eine Entladungslampe mit einem Gehäuse (32), das eine Fassung (33) zur Aufnahme eines Lampensockels und einen Sockel (34) zum Einsetzen des Adapters in eine genormte Leuchtenfassung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (32) als Vorschaltgerät für die Entladungslampe eine Drossel (35) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 enthalten ist.
9. Adapter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern der Drossel (35) die Fassung (33) zur Aufnahme eines Lampensockels ringförmig umgibt.
EP84107553A 1983-07-06 1984-06-29 Drossel zur Erzeugung hoher Flussdichten Withdrawn EP0131222A1 (de)

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Inventor name: BLUM, FRITHJOF