EP0445704B1

EP0445704B1 - Schwingdrossel insbesondere zum Betreiben von Metalldampfhochdrucklampen

Info

Publication number: EP0445704B1
Application number: EP91103237A
Authority: EP
Inventors: Paul Dr. Dipl.-Ing. Grohs; Uwe Ing. Grad. Hartmann; Roman Dipl.-Ing. Schichl (Fh)
Original assignee: Vogt Electronic AG
Current assignee: Vogt Electronic AG
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1991-03-04
Publication date: 1993-11-03
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: DE4007148C2; EP0445704A3; DE4007148A1; DE59100540D1; EP0445704A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwingdrossel gemäß dem einleitenden Teil des Patentanspruchs 1.
Metalldampfhochdrucklampen benötigen zum Zünden des Lichtbogens eine hohe Spannung, die etwa das 200-fache oder mehr der Brennspannung betragen kann. Diese Zündspannung wird in bekannter Weise mit Hochfrequenz durch einen Serienresonanzkreis aus einer Schwingdrossel gemäß dem einleitenden Teil des Patentanspruchs 1 und einem Schwingkreiskondensator erzeugt, wobei der letztere parallel zur MHD-Lampe geschaltet ist. Im Resonanzfall liegt an diesem Kondensator die benötigte Zündspannung. Die Resonanzbedingung erfordert, daß die Drossel eine hohe Güte aufweist, um die Zündspannung sicher zu erreichen.
Da aber diese Drossel im Normalbetrieb auch den Brennstrom begrenzt, muß sie bei der lampenbedingten, niedrigen Frequenz eine hohe Induktivität haben.
Bei den bekannten Schwingdrosseln gemäß dem einleitenden Teil des Patentanspruchs 1 ist die von dem Wickelgrund des Spulenkörpers umgebene Querschnittsfläche über die Länge des Luftspalts konstant und so groß wie im Bereich des Feldlinienübertritts von der Luft in das Ferrit des Kerns (sh.Fig.1).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwingdrossel gemäß dem einleitenden Teil des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die im Vergleich zu den bekannten Schwingdrosseln bei gleichen Abmessungen eine bessere Güte oder bei gleicher Güte kleinere Abmessungen aufweist, d.h. die beiden, sehr unterschiedlichen Betriebsarten:

a) Hoher Blindstrom bei der Zündresonanzfrequenz ohne Sättigungserscheinungen,
b) Große Induktivität für den Betrieb mit der Brennfrequenz bei gleichzeitig hoher Güte, um die Leistungsverluste in der Drossel klein zu halten,

Die vorgenannte Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Ausführungsformen der Schwingdrossel gemäß Patentanspruch 1 zum Gegenstand.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt :

Fig.1: den Aufbau einer herkömmlichen bekannten Schwingdrossel im Schnitt von der Seite gesehen,
Fig.2-Fig.4: jeweils eine andere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwingdrossel in gleicher Darstellung wie in Fig. 1, und
Fig.5: die Schwingdrossel gemäß Fig.4 im Schnitt entlang der Schnittlinie V-V in Fig.4 von oben gesehen.

Die Fig.1 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen bekannten Schwingdrossel. Um eine Sättigung während des Zündvorgangs zu vermeiden, ist ein sehr großer Luftspalt 1 innerhalb der Wicklung vorgesehen, die sich auf einem Spulenkörper 2 befindet, deren vom Wickelgrund 2a umgebene Fläche A über die Länge des Luftspalts 1 einen konstanten Querschnitt aufweist. Die Größe des Querschnitts B der Fläche 1a beim Übergang der magnetischen Feldlinien von der Luft in das Ferrit des Kerns 3 ist so gewählt, daß die zulässige maximale Sättigungsinduktion des verwendeten Ferrits nicht überschritten wird.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die am Übergang der magnetischen Feldlinien von der Luft in das Ferrit des Kerns benötigte Begrenzung der Induktion für die Luftstrecke nicht erforderlich ist, daß aus diesem Grunde, wie in Fig. 2 bis Fig.4 dargestellt, die magnetisch wirksame Fläche in der Luftstrecke stark verringert werden kann und daß sich dadurch gegenüber einer bekannten Schwingdrosssel von konstantem Querschnitt der vom Wickelgrund umschlossenen Fläche folgende Vorteile ergeben:

1. Eine Erhöhung der Windungszahl bei vorgegebener Drahtlänge. Hierdurch steigt die Güte erheblich, da bei gleichem ohmschen Widerstand die Induktivität stark zunimmt.
2. Durch den größeren Wickelraum kann der Drahtquerschnitt vergrößert werden, wodurch noch einmal die Güte verbessert wird.
3. Bei vorgegebener Güte kann der Kernquerschnitt verkleinert werden, da durch die beschriebene Querschnittsverringerung im Luftbereich eine größere Scherung ermöglicht wird.

Die Fig.2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schwingdrossel, bei der der Kern 3' aus zwei E-Kernhälften 3a' jeweils mit gegenüber den Außenschenkeln 3b' kürzerem Mittelschenkel 3c' besteht. Die Mittelschenkel 3c' der Kernhälften 3a' ragen in einen Spulenkörper 2' hinein und lassen zwischen sich einen Luftspalt 1' frei. Die von dem Wickelgrund 2a' des Spulenkörpers 2' umschlossene Querschnittsfläche A ist im Bereich des Luftspalts 1' gegenüber der Querschnittsfläche B im Bereich des Feldlinienaustritts von der Luft in das Ferrit des Kerns 3' verkleinert, wobei die letztgenannte Querschnittsfläche B so groß ist, daß die zugehörige Induktion das Ferrit gerade noch nicht in Sättigung bringt.
Die Fig. 3 zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Schwingdrossel, bei der die Scherung so vergrößert ist, daß beim Kern 3'' völlig auf einen Mittelschenkel verzichtet werden kann. Der Ferritkern 3'' besteht nur noch aus einem Rahmen, der die Permeabilität vergrößert und die äußeren Feldlinien bündelt, wodurch eine magnetische Abschirmfunktion erreicht wird.
Eine Rahmenkonstruktion wie bei Fig. 3 kann gemäß Fig. 4 auch für die Realisierung einer Schwingdrossel der Art gemäß Fig. 2 verwendet werden. Die bei der Schwingdrossel nach Fig. 2 zur Erhöhung der Permeabilität vorhandenen kurzen Mittelschenkelabschnitte 3c' des Kerns 3' sind hier zusätzlich zu dem Ferritrahmen 3''' als Einzelstücke 3e''' aus Ferrit in den Spulenkörper 2''' eingelegt. Der Vorteil der Rahmenkonstruktion ist, daß das Volumen der Spule durch höhere Kern-Außenschenkel (Fig. 5) bei gleichem Querschnitt verkleinert wird, und daß eine gute magnetische Abschirmung erreicht wird.
Die Abschirmwirkung kann noch dadurch verbessert werden, daß der Ferritrahmenkern 3'', 3''' aus einem Stück besteht und somit als solcher keinen Luftspalt aufweist.
Für die Spannungsfestigkeit der Wicklung ist der Spulenkörper 2', 2'', 2''' zweckmäßigerweise, wie in der Zeichnung dargestellt, in Kammertechnik aufgebaut.
Vorzugsweise nimmt, wie in Fig. 2 bis Fig. 4 dargestellt, die vom Spulenkörperwickelgrund umschlossene Querschnittsfläche von den Enden des Luftspalts zu dessen Mitte hin kontinuierlich ab. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Querschnittsabnahme dem Verlauf der Feldlinien angepaßt ist.

Claims

Schwingdrossel, deren Ferrit-Kern (3';3'';3''') im Bereich des Spulenkörpers (2';2'';2''') einen Luftspalt (1';1'';1''') aufweist, insbesondere zum Betreiben von Metalldampfhochdrucklampen, die mit einem niederfrequenten Brennstrom arbeiten und deren Zündspannung mit Hochfrequenz erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Wickelgrund (2a'; 2a'';2a''') des Spulenkörpers (2';2'';2''') umgebene Querschnittsfläche (A) im Bereich des Luftspalts (1';1'';1''') gegenüber der Querschnittsfläche (B) im Bereich des Feldlinienübertritts von der Luft in das Ferrit des Kerns (3';3'';3''') verkleinert ist, wobei die letztgenannten Querschnittsfläche (B) so groß ist, daß die zugehörige Induktion das Ferrit gerade noch nicht in Sättigung bringt.
Schwingdrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (2';2'';2''') in Kammern unterteilt ist.
Schwingdrossel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (3') E-förmig ist.
Schwingdrossel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern U-förmig ist.
Schwingdrossel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (3'';3''') als Rahmenkern ausgeführt ist.
Schwingdrossel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Rahmenkern (3''') in den Spulenkörper (2''') Ferritstücke (3e''') eingelegt sind.