EP0989569A2 - Induktives Bauelement mit einem Stabkern - Google Patents

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EP0989569A2
EP0989569A2 EP99203009A EP99203009A EP0989569A2 EP 0989569 A2 EP0989569 A2 EP 0989569A2 EP 99203009 A EP99203009 A EP 99203009A EP 99203009 A EP99203009 A EP 99203009A EP 0989569 A2 EP0989569 A2 EP 0989569A2
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inductive component
current
winding
winding body
bed
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Manfred Albach
Eugen De Mol
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
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Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
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    • H01F5/00—Coils
    • H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers

Definitions

  • the invention relates to an inductive component with a rod core and a winding body, in which current winding layers enclosing the rod core axis are embedded.
  • Rod core enclosing winding body to provide a bed for receiving the Has turns of a current winding.
  • the current turns embedded in this way lie concentric around the rod core axis.
  • the winding former is used in the manufacture of a such inductive component pushed onto the rod core, whereupon the application which connects current turns.
  • An example of a known rod core coil shows Fig. 5.
  • the invention has for its object the heating of the inductive component counteract.
  • the object is achieved in that the width of the innermost layer of current turns is smaller than the rod core length and that the width of the current winding layers is from the inside out increases outside.
  • the winding body bed is by the Current turns filled from the inside out, the current turns layers form.
  • the width of the current winding layers is in the direction parallel to the rod core axis measure up.
  • the reduction in heat loss achieved is due to the fact that in the outer (i.e. closest to the core ends) the innermost (i.e. the current winding positions closest to the rod core during a current flow a high magnetic field strength is generated by the current turns, which is too high Eddy current losses ("proximity" losses) leads.
  • proximity Eddy current losses
  • the rod core can lose heat emit directly into the surrounding air, which additionally heats up the component counteracts.
  • the winding body is preferably designed as a plastic injection molded part, so that winding bodies with any bed profiles inexpensive in mass production are producible.
  • the component according to the invention can be used with the realize the same number of current turns a higher inductance.
  • the configuration of the winding body There are various possibilities for the configuration of the winding body. Point the side surfaces of the winding body bed from the side of the current turns If you look at the convex profile, the heat loss is particularly high. In other configurations, the side surfaces of the Wrapper body shaped like a truncated cone outer surface, resulting in a simplified Producibility due to the simple winding bed profile on the other hand leads the side surfaces of the bobbin bed also one from the side of the current turns viewed from have a concave profile.
  • the invention also relates to a winding body with a winding body bed Inclusion of current winding layers consisting of concentric windings, their Width from the area to accommodate the innermost layers of current turns towards the area for receiving the outermost layers of current turns increases.
  • the inductive component is suitable both as a coil and as a transformer to become.
  • the inductive component 1 shown in Fig. 1 has a rod core 2, the one Winding body 3 carries.
  • the inductive component 1 is designed as a coil, however, the principle according to the invention is also readily applicable to transformers is applicable.
  • the winding body 3 forms a bed in which a winding with current turns 4 is embedded.
  • the winding body 3 consists of two shells 3a and 3b which are connected to a sleeve 3c, which in turn is pushed onto the rod core 2.
  • the current windings 4 form current winding layers, the width of which is determined by the profile of the Coil body bed is determined, what to do from the shape of the shells 3a and 3b of the Coil 3 depends
  • the width of the innermost current winding layer is smaller than that Length of the rod core 2.
  • the width of the current winding layers increases from the inside outside too.
  • the increase in the width of the current turns depends on the shape of the Shells 3a and 3b form lateral surfaces of the winding body bed.
  • Fig. 1 point the side surfaces of the wrap bed, i.e. shells 3a and 3b, one from the side the current windings 4 viewed from a convex profile.
  • the inductive so formed Component 1 heats up considerably less than when operating with alternating currents conventional inductive components with rod core, since eddy current losses are reduced are and in addition via the exposed ends of the rod core 2 heat to the ambient air can be delivered.
  • Figures 2 and 3 show configurations of the inductive component 1 with others Variants of the winding body 3.
  • the lateral surfaces of the winding body bed in the form of an outer truncated cone surface.
  • the lateral surfaces and thus the shells 3a and 3b are not curved.
  • the lateral surfaces of the winding body bed face from the side of the current turns 4 viewed from concave profile. From the current turn side considered, the shells 3a and 3b are curved outwards.
  • Fig. 4 shows a side view of the winding body 3 from the side of a rod core end considered.
  • the shell 3a and thus the corresponding side wall of the winding body bed has openings 5, which improve heat dissipation to the ambient air enable.
  • the shell 3b, not shown, is also designed.
  • the winding body 3 is preferably made of plastic and in an injection molding process manufactured so that any profile shapes of the winding body bed for mass production are inexpensive to manufacture.
  • the rod core 2 is in particular made of ferrite, but also other soft magnetic materials are considered as rod core material.
  • FIG. 5 shows a rod core coil 10 according to the prior art.
  • a winding body 12 is pushed on, which serves to receive current windings 13.
  • the profile of the winding body bed is rectangular.
  • the winding body encloses the Rod core 11 along its entire length.

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  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein induktives Bauelement (1) mit einem Stabkern (2) und einem Wickelkörper (3), in den die Stabkernachse umschließende Stromwindungslagen (4) eingebettet sind. Um einer Erhitzung des induktiven Bauelements entgegenzuwirken, wird vorgeschlagen, daß die Breite der innersten Stromwindungslage kleiner als die Stabkernlänge ist und daß die Breite der Stromwindungslagen von innen nach außen zunimmt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein induktives Bauelement mit einem Stabkern und einem Wickelkörper, in den die Stabkernachse umschließende Stromwindungslagen eingebettet sind.
Bei Stabkernspulen und Stabkerntransformatoren ist es bekannt, diese mir einem den Stabkern umschließenden Wickelkörper zu versehen, der ein Bett zur Aufnahme der Windungen einer Stromwicklung aufweist. Die so eingebetteten Stromwindungen liegen konzentrisch um die Stabkernachse. Durch die Wände des Wickelkörperbetts werden die Stromwindungslagen seitlich fixiert. Der Wickelkörper wird bei der Herstellung eines derartigen induktiven Bauelements auf den Stabkern geschoben, woran sich das Aufbringen der Stromwindungen anschließt. Ein Beispiel für eine bekannte Stabkernspule zeigt Fig. 5. Bei derartigen induktiven Bauelementen tritt nun das Problem unerwünscht hoher Erhitzung während eines Betriebs mit hohen Wechselstromfrequenzen auf, wie sie beispielsweise beim Einsatz in Vorschaltkreisen bei Gasentladungslampen auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der Erhitzung des induktiven Bauelements entgegenzuwirken.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Breite der innersten Stromwindungslage kleiner als die Stabkernlänge ist und daß die Breite der Stromwindungslagen von innen nach außen zunimmt.
Beim Herstellen des induktiven Bauelements wird das Wickelkörperbett durch die Stromwindungen von innen nach außen aufgefüllt, wobei sich die Stromwindungslagen bilden. Die Breite der Stromwindungslagen ist in Richtung parallel zur Stabkernachse zu messen. Die erreichte Reduzierung von Verlustwärme beruht darauf, daß gerade in den äußeren (d.h. den Stabkernenden am nächsten liegenden) Bereichen der innersten (d.h. den am nächsten zum Stabkern liegenden) Stromwindungslagen bei einem Stromfluß durch die Stromwindungen eine hohe magnetischen Feldstärke erzeugt wird, die zu hohen Wirbelstromverlusten ("Proximity"-Verluste) führt. Beim erfindungsgemäßen induktiven Bauelement werden die Stromwindungen auf Bereiche geringerer magnetischer Feldstärke konzentriert. Gleichzeitig wird es möglich, durch geeignete Ausgestaltung des Wickelkörpers die Stabkernenden frei zu lassen. In diesen Bereichen kann der Stabkern Verlustwärme unmittelbar an die umgebende Luft abgeben, was zusätzlich der Erhitzung des Bauelementes entgegenwirkt. Der Wickelkörper wird vorzugsweise als Kunststoff-Spritzgußteil ausgebildet, so daß Wickelkörper mit beliebigen Bettprofilen preisgünstig in Massenproduktion herstellbar sind. Weiterhin läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Bauelement mit der gleichen Anzahl Stromwindungen eine höhere Induktivität realisieren.
Es ergeben sich verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung des Wickelkörpers. Weisen die seitlichen Flächen des Wickelkörperbetts ein von der Seite der Stromwindungen aus betrachtet konvexförmiges Profil auf ergibt sich eine besonders hohe Reduktion der Verlustwärme. Bei weiteren Ausgestaltungen haben einerseits die seitlichen Flächen des Wickelkörperbetts die Form einer Kegelstumpfaußenfläche, was zu einer vereinfachten Herstellbarkeit aufgrund des einfachen Wickelkörperbettprofils führt andererseits können die seitlichen Flächen des Wickelkörperbetts auch ein von der Seite der Stromwindungen aus betrachtet konkavförmiges Profil aufweisen.
Wenn in die seitlichen Flächen des Wickelkörperbetts mehrere Durchbrüche eingebracht werden wird die Ableitung von Verlustwärme an die umgebende Luft verbessert, was zusätzlich zur Senkung der Bauelementbetriebstemperatur dient.
Die Erfindung bezieht sich auch aufeinen Wickelkörper mir einem Wickelkörperbett zur Aufnahme von aus konzentrischen Windungen bestehenden Stromwindungslagen, deren Breite von dem Bereich zur Aufnahme der innersten Stromwindungslagen in Richtung auf den Bereich zur Aufnahme der äußersten Stromwindungslagen zunimmt, vorgesehen ist.
Das induktive Bauelement ist geeignet, sowohl als Spule als auch als Transformator ausgestaltet zu werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • Figuren 1 bis 3 erfindungsgemäße induktive Bauelemente mit verschiedenen Wickelkörpern,
  • Fig. 4 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wickelkörpers und
  • Fig. 5 ein induktives Bauelement gemäß dem Stand der Technik.
    • Das in Fig. 1 dargestellte induktive Bauelement 1 weist einen Stabkern 2 auf, der einen Wickelkörper 3 trägt. Das induktive Bauelement 1 ist im vorliegenden Fall als Spule ausgeführt, wobei allerdings das erfindungsgemäße Prinzip ohne weiteres auch auf Transformatoren anwendbar ist. Der Wickelkörper 3 bildet ein Bett, in das eine Wicklung mit Stromwindungen 4 eingebettet ist. Der Wickelkörper 3 besteht aus zwei Schalen 3a und 3b, die mit einer Hülse 3c verbunden sind, die wiederum auf den Stabkern 2 aufgeschoben ist. Die Stromwindungen 4 bilden Stromwindungslagen, deren Breite durch das Profil des Wickelkörperbetts bestimmt wird, was wiedertun von der Form der Schalen 3a und 3b des Wickelköpers 3 abhängt Die Breite der innersten Stromwindungslage ist kleiner als die Länge des Stabkerns 2. Die Breite der Stromwindungslagen nimmt dabei von innen nach außen zu. Die Zunahme der Stromwindungslagenbreite hängt von der Form der durch die Schalen 3a und 3b gebildeten seitlichen Flächen des Wickelkörperbetts ab. In Fig. 1 weisen die seitlichen Flächen des Wickelkörperbetts, d.h. die Schalen 3a und 3b, ein von der Seite der Stromwindungen 4 aus betrachtet konvexförmiges Profil auf. Das so gebildete induktive Bauelement 1 heizt sich beim Betrieb mit Wechselströmen erheblich weniger auf als herkömmliche induktive Bauelemente mit Stabkern, da die Wirbelstromverluste reduziert sind und zusätzlich über die freiliegenden Enden des Stabkerns 2 Wärme an die Umgebungsluft abgegeben werden kann.
    Die Figuren 2 und 3 zeigen Ausgestaltungen des induktiven Bauelements 1 mit anderen Varianten des Wickelkörpers 3. Beim induktiven Bauelement 1 gemäß Fig. 2 haben die seitlichen Flächen des Wickelkörperbetts die Form einer Kegelstumpfaußenfläche. Die seitlichen Flächen und damit auch die Schalen 3a und 3b sind nicht gewölbt. In Fig. 3 dagegen weisen die seitlichen Flächen des Wickelkörperbetts ein von der Seite der Stromwindungen 4 aus betrachtet konkavförmiges Profil auf. Von der Stromwindungsseite aus betrachtet sind die Schalen 3a und 3b nach außen gewölbt.
    Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht des Wickelkörpers 3 von der Seite eines Stabkernendes aus betrachtet. Die Schale 3a und damit die entsprechende Seitenwand des Wickelkörperbetts weist Durchbrüche 5 auf, die eine verbesserte Wärmeabführung an die Umgebungsluft ermöglichen. Die nicht dargestellte Schale 3b ist ebenso ausgestaltet.
    Der Wickelkörper 3 wird vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt und in einem Spritzgußverfahren hergestellt, so daß beliebige Profilformen des Wickelkörperbetts für die Massenproduktion preisgünstig herstellbar sind. Der Stabkern 2 ist insbesondere aus Ferrit, aber auch andere weichmagnetische Materialien kommen als Stabkernmaterial in Betracht.
    Fig. 5 zeigt eine Stabkernspule 10, gemäß dem Stand der Technik. Auf einem Stabkern 11 ist ein Wickelkörper 12 aufgeschoben, der zur Aufnahme von Stromwindungen 13 dient. Das Profil des Wickelkörperbetts ist rechteckförmig. Der Wickelkörper umschließt den Stabkern 11 aufseiner gesamten Länge.

    Claims (8)

    1. Induktives Bauelement (1) mit einem Stabkern (2) und einem Wickelkörper (3), in den die Stabkernachse umschließende Stromwindungslagen (4) eingebettet sind,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die Breite der innersten Stromwindungslage kleiner als die Stabkernlänge ist und daß die Breite der Stromwindungslagen von innen nach außen zunimmt.
    2. Induktives Bauelement nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die seitlichen Flächen (3a, 3b) des Wickelkörperbetts ein von der Seite der Stromwindungen (4) aus betrachtet konvexförmiges Profil aufweisen.
    3. Induktives Bauelement nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die seitlichen Flächen (3a, 3b) des Wickelkörperbetts die Form einer Kegelstumpfaußenfläche aufweisen.
    4. Induktives Bauelement nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die seitlichen Flächen (3a. 3b) des Wickelkörperbetts ein von der Seite der Stromwindungen (4) aus betrachtet konkavförmiges Profil aufweisen.
    5. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die seitlichen Flächen (3a, 3b) des Wickelkörperbetts mehrere Durchbrüche (5) aufweisen.
    6. Wickelkörper für ein induktives Bauelement,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß ein Wickelkörperbett zur Aufnahme von aus konzentrischen Windungen bestehenden Stromwindungslagen, deren Breite von dem Bereich zur Aufnahme der innersten Stromwindungslagen in Richtung auf den Bereich zur Aufnahme der äußersten Stromwindungslagen zunimmt, vorgesehen ist.
    7. Verwendung des induktiven Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Spule.
    8. Verwendung des induktiven Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Transformator.
    EP99203009A 1998-09-22 1999-09-15 Induktives Bauelement mit einem Stabkern Withdrawn EP0989569A3 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE19843415 1998-09-22
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    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0989569A2 true EP0989569A2 (de) 2000-03-29
    EP0989569A3 EP0989569A3 (de) 2001-04-04

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    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP99203009A Withdrawn EP0989569A3 (de) 1998-09-22 1999-09-15 Induktives Bauelement mit einem Stabkern

    Country Status (4)

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    US (1) US20020057169A1 (de)
    EP (1) EP0989569A3 (de)
    JP (1) JP2000114066A (de)
    DE (1) DE19843415A1 (de)

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    EP0989569A3 (de) 2001-04-04
    DE19843415A1 (de) 2000-03-23
    US20020057169A1 (en) 2002-05-16
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