EP0320018A1 - Reactor coil - Google Patents

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EP0320018A1
EP0320018A1 EP88120661A EP88120661A EP0320018A1 EP 0320018 A1 EP0320018 A1 EP 0320018A1 EP 88120661 A EP88120661 A EP 88120661A EP 88120661 A EP88120661 A EP 88120661A EP 0320018 A1 EP0320018 A1 EP 0320018A1
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EP
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core
air gap
chambers
choke according
swinging choke
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EP88120661A
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Johann Winkler
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Vogt Electronic AG
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Vogt Electronic AG
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/30—Fastening or clamping coils, windings, or parts thereof together; Fastening or mounting coils or windings on core, casing, or other support
    • H01F27/306—Fastening or mounting coils or windings on core, casing or other support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers
    • H01F2005/022—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers wound on formers with several winding chambers separated by flanges, e.g. for high voltage applications

Definitions

  • the invention relates to an oscillating throttle according to the preamble of patent claim 1.
  • Chokes of this type are known. They are required for ballasts for fluorescent lamps to stabilize the lamp current and to generate the ignition voltage pulse, the air gap fulfilling the function of avoiding saturation in the working current.
  • the known oscillating chokes have RM or E cores made of ferrite and a single-chamber coil former with a winding made of wound high-frequency braid to avoid eddy currents in the winding to ensure the dielectric strength from start to end (5 kV ss ) and with respect to the core (500 V eff ) on.
  • the required dielectric strength can moreover only be achieved in the known oscillating chokes in that the entire component is also impregnated with insulation. It is obvious that the well-known orbital choke is not cheap to manufacture in the large quantities that the market demands.
  • the invention has for its object to provide a vibrating choke according to the preamble of claim 1, which withstands at least equally good voltage speed with less effort and at the same time even more machine-friendly to manufacture than the known variable inductors and thus a much cheaper mass production than previously possible.
  • the oscillating choke is thus given a higher quality and thus delivers even better ignition pulses, and the eddy current losses are reduced even further by the concentration of the magnetic flux as a result of an adapted configuration of the air gap.
  • the air gap of the core can, however, also be carried out plane-parallel if a linear course of the inductance over the current is a primary requirement.
  • the winding parts 4 and 14 are wound in the chambers ad and fh not adjacent to the air gap in such a way that they are at a greater distance from the neighboring core outer legs than the coil parts in the chambers b, c and e adjacent to the air gap, ie the winding structure is selected in order to achieve voltage security at the beginning and end and against the core in such a way that the former chambers are not as fully wound as the latter.
  • Figure 3 shows on the left at a in side view and on the right at b in section along section line IIIb-IIIb through the side views various other air gap shapes that can be used instead of those shown in Figures 1 and 2.
  • the core shape shown in Figure 3 above gives one linear dependency.
  • the other core shapes are characterized by a step-shaped air gap which is configured in such a way that the stray field is reduced and the inductance, and with it the ignition voltage pulse, is increased with a small modulation.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

A reactor coil for electronic fluorescent lamp ballast units is described, in which the radio-frequency braiding and the insulating impregnation which are otherwise required can be omitted by suitable design of the coil body. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwingdrossel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an oscillating throttle according to the preamble of patent claim 1.

Schwingdrosseln dieser Art sind bekannt. Sie werden für Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen zur Stabilisierung des Lampenstroms und zur Erzeugung des Zündspannungs­impulses benötigt, wobei der Luftspalt die Funktion er­füllt, beim Arbeitsstrom die Sättigung zu vermeiden. Die bekannten Schwingdrosseln weisen RM- oder E-Kerne aus Ferrit und einen einkammerigen Spulenkörper mit einer Wicklung aus umsponnener Hochfrequenzlitze zur Vermeidung von Wirbelströmen in der Wicklung zwecks Sicherstellung der Spannungsfestigkeit von Anfang zum Ende (5 kVss) und gegenüber dem Kern (500 Veff) auf. Die erforderliche Spannungsfestigkeit kann überdies bei den bekannten Schwingdrosseln nur dadurch erreicht werden, daß das ganze Bauteil auch noch isoliergetränkt wird. Daß die bekannte Schwingdrossel so nicht preisgünstig in den großen Men­gen, die der Markt fordert, herzustellen ist, ist offen­sichtlich.Chokes of this type are known. They are required for ballasts for fluorescent lamps to stabilize the lamp current and to generate the ignition voltage pulse, the air gap fulfilling the function of avoiding saturation in the working current. The known oscillating chokes have RM or E cores made of ferrite and a single-chamber coil former with a winding made of wound high-frequency braid to avoid eddy currents in the winding to ensure the dielectric strength from start to end (5 kV ss ) and with respect to the core (500 V eff ) on. The required dielectric strength can moreover only be achieved in the known oscillating chokes in that the entire component is also impregnated with insulation. It is obvious that the well-known orbital choke is not cheap to manufacture in the large quantities that the market demands.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwing­drossel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die bei mindestens gleich guter Spannungsfestig­ keit mit einem geringeren Aufwand und gleichzeitig noch automatenfreundlicher zu fertigen ist als die bekannten Schwingdrosseln und damit eine wesentlich preisgünsti­gere Massenproduktion als bisher ermöglicht.The invention has for its object to provide a vibrating choke according to the preamble of claim 1, which withstands at least equally good voltage speed with less effort and at the same time even more machine-friendly to manufacture than the known variable inductors and thus a much cheaper mass production than previously possible.

Die vorstehende Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungs­teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.The above object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of patent claim 1.

Die erfindungsgemäße Schwingdrossel hat gegenüber den be­kannten Schwingdrosseln die nachstehenden Vorzüge:

  • 1. Anstelle der bisher verwendeten umsponnenen Hochfre­quenzlitze wird als Wicklungsdraht ein demgegenüber wesentlich einfacherer und kostengünstigerer mehradri­ger Kupferlackdraht ohne Umspinnung benutzt, der sich überdies im Gegensatz zur HF-Litze problemlos automatisch an die Anschlußstifte des Spulenkörpers anlegen läßt.
  • 2. Die Ausführung des Spulenkörpers mit mehreren Kammern, die jeweils einen Teil der Wicklung aufnehmen, be­wirkt, daß die jeweilige Lagen- bzw. Kammer- zu-Kam­mer-Spannung niedrig bleibt.
  • 3. Durch den größeren Abstand des Kammergrundes bei den an den Bereich des Kernluftspalts angrenzenden Kammern werden dort die am Kammergrund liegenden Windungen dem magnetischen Streufeld des Kernluftspalts entzo­gen, womit die Wirbelstromverluste gesenkt werden und damit die Voraussetzung geschaffen wird, daß anstelle der aufwendigen, teueren HF-Litze der einfache billige Mehrfachvolldraht ohne Umspinnung verwendet werden kann.
The oscillating choke according to the invention has the following advantages over the known oscillating chokes:
  • 1. Instead of the previously wound high-frequency stranded wire, a much simpler and cheaper multi-wire enamelled copper wire without spinning is used as the winding wire, which, moreover, in contrast to the HF stranded wire, can easily be automatically applied to the connecting pins of the coil former.
  • 2. The design of the bobbin with several chambers, each of which takes up part of the winding, causes the respective layer or chamber-to-chamber tension to remain low.
  • 3. Due to the greater distance of the chamber base in the chambers adjacent to the area of the core air gap, the turns lying on the chamber base are extracted there from the stray magnetic field of the core air gap, thus reducing the eddy current losses and thus creating the prerequisite that instead of the complex, expensive HF -Litz the simple cheap multiple solid wire can be used without spinning.

Die erfindungsgemäße Merkmalskombination ergibt also zu­sammengefaßt folgende Vorteile:
- Wegfall der teueren umsponnenen HF-Litze,
- Möglichkeit des automatischen Drahtanlegens,
- kleinere Wirbelstromverluste infolge größeren Abstandes der Wicklung vom Streufeld,
- Wegfall der Tränkung,
- bessere Ausnutzung des Wickelraums wegen des Ersatzes der HF-Litze durch Mahrfach-Volldraht, und
- preisgünstigere Massenproduktion.The combination of features according to the invention thus gives the following advantages in summary:
- Elimination of the expensive braided HF strand,
- possibility of automatic wire feeding,
- smaller eddy current losses due to the greater distance between the winding and the stray field,
- no more impregnation,
- Better utilization of the changing room due to the replacement of the HF stranded wire with multiple solid wire, and
- cheaper mass production.

Gemäß Anspruch 2 wird der Luftspalt des Kerns vorzugsweise stufenförmig ausgebildet, und zwar derart, daß

  • a) das Streufeld vermindert und
  • b) bei kleinerer Aussteuerung die Induktivität und damit der Zündspannungsimpuls erhöht wird.
According to claim 2, the air gap of the core is preferably stepped, in such a way that
  • a) the stray field is reduced and
  • b) with a smaller modulation, the inductance and thus the ignition voltage pulse is increased.

Die Schwingdrossel erhält so eine höhere Güte und liefert damit noch bessere Zündimpulse, und durch die Konzentration des magnetischen Flusses infolge angepaßter Konfiguration des Luftspaltes werden die Wirbelstromverluste noch weiter herabgesetzt.The oscillating choke is thus given a higher quality and thus delivers even better ignition pulses, and the eddy current losses are reduced even further by the concentration of the magnetic flux as a result of an adapted configuration of the air gap.

Der Luftspalt des Kerns kann aber gemäß Anspruch 3 auch planparallel ausgeführt werden, wenn ein linearer Verlauf der Induktivität über den Strom ein vorrangiges Erfordernis darstellt.The air gap of the core can, however, also be carried out plane-parallel if a linear course of the inductance over the current is a primary requirement.

Auch weiteren Unteransprüche haben vorteilhafte Maß nahmen zum Gegenstand.Other subclaims also have advantageous measures.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungs­gemäßen Schwingdrossel dargestellt.Exemplary embodiments of the oscillating throttle according to the invention are shown in the drawing.

Die Abbildung 1 gibt schematisch eine Schwingdrossel aus­ führung mit einem E-E-Kern mit etwa in der Mitte des mitt­leren Kernschenkels liegendem , stufenförmig ausgebildeten Luftspalt wieder. In Abb. 1 bezeichnen :

  • 1 den E-E-Kern, vorzugsweise aus Ferrit,
  • 2 den hier stufenförmigen Luftspalt,
  • 3 den Spulenkörper mit hier vier Kammern,
  • 4 Wicklungsteile der zur Erzielung einer hohen Spannungsfestigkeit auf die Kammern a-d aufgeteilten Wicklung,
  • 5 den im Bereich des Luftspalts 2 bei den daran angren­zenden mittleren Kammern b und c verdickten Kammer­boden zur Erzielung eines größeren Abstandes des Kammergrundes 5a dieser Kammern von der Längsmittel­achse des Spulenkörpers 3,
  • 6 die aus mehrfach parallel gewickelten oder vorver­drillten CuL-Drähten bestehende Wicklung im Ganzen,
  • 7 Feldlinien , und
  • 8 Drahtanlegestifte am Spulenkörper 3.
Figure 1 shows a vibrating choke schematically guidance with an EE core with a step-shaped air gap lying approximately in the middle of the middle core leg. Designate in Fig. 1:
  • 1 the EE core, preferably made of ferrite,
  • 2 the step-shaped air gap here,
  • 3 the bobbin with four chambers here,
  • 4 winding parts of the winding divided into the chambers ad to achieve a high dielectric strength,
  • 5 the chamber base thickened in the area of the air gap 2 in the adjoining middle chambers b and c in order to achieve a greater distance of the chamber base 5a of these chambers from the longitudinal central axis of the coil former 3,
  • 6 the winding as a whole, consisting of multiple parallel wound or pre-twisted CuL wires,
  • 7 field lines, and
  • 8 wire pins on the bobbin 3.

Die Abbildung 2 gibt eine erfindungsgemäße Schwingdrossel mit einem E-I-Kern wieder, bei dem sich der hier eben­falls gestufte Luftspalt zwischen dem freien Ende des kür­zeren mittleren Schenkels des E-Kernteils und dem Joch befindet. In der Abbildung 2 bezeichnen:

  • 11 den E-I-Kern vorzugsweise aus Ferrit,
  • 12 den Luftspalt zwischen dem freien Ende des mittleren Schenkels des E-Kernteils und dem Joch,
  • 13 den hier vier Kammern e-h aufweisender Spulenkörper,
  • 14 die Wicklungsteile der zur Erzielung einer hohen Spannungsfestigkeit auf die Kammern e-h aufgeteilten Wicklung,
  • 15 den zur Erzielung des größeren Abstandes des Kammer­grundes 15a von der Längsmittelachse der Spule 13 bei der an den Bereich des Luftspalts 12 angrenzenden Kammer e verdickten Kammerboden,
  • 15b den näher bei der Längsmittelachse der Spule 13 gele­genen Kammergrund bei den restlichen Kammern f-h,
  • 16 die Wicklung aus mehrfach parallel gewickelten oder vorverdrillten CuL-Drähten,
  • 17 Feldlinien, und
  • 18 Drahtanlegestifte am Spulenkörper.
Figure 2 shows an oscillating choke according to the invention with an EI core, in which the air gap, which is also stepped here, is located between the free end of the shorter middle leg of the E core part and the yoke. Designate in Figure 2:
  • 11 the EI core, preferably made of ferrite,
  • 12 the air gap between the free end of the middle leg of the E core part and the yoke,
  • 13 the bobbin here, which has four chambers,
  • 14 the winding parts of the winding, which is divided up between the chambers in order to achieve a high dielectric strength,
  • 15 the chamber base thickened to achieve the greater distance of the chamber base 15a from the longitudinal central axis of the coil 13 in the chamber e adjoining the area of the air gap 12,
  • 15b the chamber base closer to the longitudinal central axis of the coil 13 in the remaining chambers fh,
  • 16 the winding of multiply wound or pre-twisted CuL wires,
  • 17 field lines, and
  • 18 wire pins on the bobbin.

Sowohl bei der Ausführung nach Abbildung 1 als auch bei der Ausführung gemäß Abbildung 2 sind die Wicklungsteile 4 bzw. 14 in den nicht an den Luftspalt angrenzenden Kam­mern a-d bzw. f-h so gewickelt, daß sie von den benach­barten Kernaußenschenkeln einen größeren Abstand aufweisen als die Spulenteile in den dem Luftspalt benachbarten Kammern b,c bzw. e, d.h. der Wicklungsaufbau ist zur Er­zielung der Spannungssicherheit Anfang-Ende und gegen den Kern dergestalt ausgewählt, daß die erstgenannten Kammern nicht so voll gewickelt sind, wie die letztgenannten.Both in the embodiment according to Figure 1 and in the embodiment according to Figure 2, the winding parts 4 and 14 are wound in the chambers ad and fh not adjacent to the air gap in such a way that they are at a greater distance from the neighboring core outer legs than the coil parts in the chambers b, c and e adjacent to the air gap, ie the winding structure is selected in order to achieve voltage security at the beginning and end and against the core in such a way that the former chambers are not as fully wound as the latter.

Die Verlegung des Luftspalts 12 an den Wickelraumrand bei der Ausführung nach Abbildung 2 ergibt eine nochmalige Reduzierung der Wirbelstromverluste.The relocation of the air gap 12 to the edge of the changing room in the version according to Figure 2 results in a further reduction in the eddy current losses.

Die Abbildung 3 zeigt links bei a in Seitenansicht und rechts bei b im Schnitt entlang der Schnittlinie IIIb-IIIb durch die Seitenansichten verschiedene weitere Luftspalt­formen, die anstelle der in den Abbildungen 1 und 2 ge­zeigten eingesetzt werden können.Figure 3 shows on the left at a in side view and on the right at b in section along section line IIIb-IIIb through the side views various other air gap shapes that can be used instead of those shown in Figures 1 and 2.

Die in Abbildung 3 oben dargestellte Kernform ergibt eine lineare Abhängigkeit. Die anderen Kernformen sind durch einen stufenförmig ausgebildeten Luftspalt gekennzeichnet, der so konfiguriert ist, daß das Streufeld vermindert und bei kleiner Aussteuerung die Induktivität und mit dieser der Zündspannungsimpuls erhöht werden.The core shape shown in Figure 3 above gives one linear dependency. The other core shapes are characterized by a step-shaped air gap which is configured in such a way that the stray field is reduced and the inductance, and with it the ignition voltage pulse, is increased with a small modulation.

Claims (9)

1. Schwingdrossel mit einem magnetisch leitenden, mit Luftspalt versehenen Kern, einem Anschlußstifte auf­weisenden Spulenkörper aus Kunststoff,der den Kern im Bereich des Luftspalts umgibt, und einer an die Anschlußstifte angeschlossenen Wicklung auf dem Spulenkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (3,13) in Richtung seiner Längsmittel­achse nebeneinander mehrere Kammern (a,b,c,d;e,f,g, h) zur Aufnahme je eines Teiles der Wicklung (4) auf­weist, in an den Bereich des Luftspalts (2,12) an­grenzenden Kammern (b,c;e) der Kammergrund (5a;15a) von der Längsmittelachse des Spulenkörpers (3,13) jeweils einen größeren Abstand aufweist als der Kammergrund (5b;15b) in den übrigen Kammern (a,d;f, g,h), und der Wicklungsdraht aus mehreren Kupferlack­drahtadern besteht.1. Swinging choke with a magnetically conductive and is provided with air-gap core, a terminal pins having bobbin of plastic, which surrounds the core in the region of the air gap, and a source connected to the terminal pins winding on the bobbin, characterized in that the coil body (3,13 ) has several chambers (a, b, c, d; e, f, g, h) next to each other in the direction of its longitudinal central axis, each for receiving a part of the winding (4), in chambers adjacent to the area of the air gap (2, 12) (b, c; e) the chamber base (5a; 15a) is at a greater distance from the longitudinal center axis of the coil former (3,13) than the chamber base (5b; 15b) in the other chambers (a, d; f, g, h), and the winding wire consists of several enamelled copper wires. 2. Schwingdrossel nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Luftspalt (2;12) des Kerns (1; 11) stufenförmig ausgebildet ist.2. Swinging choke according to claim 1, characterized in that the air gap (2; 12) of the core (1; 11) is stepped. 3. Schwingdrossel nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß der Luftspalt (2;12) des Kerns (1; 11) planparallel ausgeführt ist.3. Swinging choke according to claim 1, characterized in that the air gap (2; 12) of the core (1; 11) is plane-parallel. 4. Schwingdrossel nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung des größeren Kammergrundabstandes in an den Luftspalt (2;12) angrenzenden Kammern (b,c;e) der Kammerboden (5;15) verdickt ist.4. Vibration choke according to one or more of the previously preceding claims, characterized in that, to achieve the larger chamber bottom distance in the air gap (2; 12) adjacent chambers (b, c; e) of the chamber bottom (5; 15) is thickened. 5. Schwingdrossel nach einem oder mehreren der vorher­gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (3;13) vier Kammern (a,b,c,d;e, f,g,h) aufweist.5. Swinging choke according to one or more of the preceding claims, characterized in that the coil former (3; 13) has four chambers (a b, c, d; e, f, g, h). 6. Schwingdrossel nach einem oder mehreren der vorher­gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlackdrahtadern verschlagen oder parallel gewickelt sind.6. Swinging choke according to one or more of the preceding claims, characterized in that the enamelled copper wire conductors are wound parallel or devious. 7. Schwingdrossel nach einem oder mehreren der vorher­gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände,die die Wicklungsteile von Kern­außenschenkeln aufweisen, in den übrigen Kammern (a,d;f,g,h) größer sind als in den an den Luftspalt (2;12) angrenzenden Kammern (b,c;e).7. Swinging choke according to one or more of the preceding claims, characterized in that the distances which have the winding portions of the core outer legs, in the remaining chambers (, d a, f, g, h) are larger than in the air gap (2 ; 12) adjacent chambers (b, c; e). 8. Schwingdrossel nach einem oder mehreren der vor­hergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Kern (1) aus zwei einander zuge­wendeten E-Kernteilen mit dem Luftspalt (2) im mitt­leren Kernschenkel im Abstand von dessen jochseitigen Enden besteht (Abb.1).8. Swinging choke according to one or more of the preceding claims, characterized in that the air gap (2) of the core (1) consists of two mutually facing E-core parts is in the central core leg in the distance from its yoke-side ends (Fig.1). 9. Schwingdrossel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (11) aus einem E-Kernteil und einem dessen Schenkel endseitig überquerenden Joch besteht und der Luft­spalt (12) sich zwischen dem freien Ende des kürzeren mittleren Schenkels des E-Kernteils und dem Joch be­findet (Abb. 2).9. Swinging choke according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the core (11) consists of an E-core portion and a whose leg ends traversing yoke and the air gap (12) between the free end of the shorter center leg of the E core part and the yoke (Fig. 2).
EP88120661A 1987-12-10 1988-12-09 Reactor coil Withdrawn EP0320018A1 (en)

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DE19873741796 DE3741796A1 (en) 1987-12-10 1987-12-10 NON-LINEAR VIBRATION THROTTLE FOR ELECTRONIC CONTROL UNITS OF FLUORESCENT LAMP

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