JP4105892B2 - Core and electrodeless lamp - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁誘導結合型放電(H放電)を利用した無電極ランプ、特に無電極コンパクト蛍光灯に関わるものである。
【0002】
【従来の技術】
無電極ランプは、文字通り電極を持たないランプであり、電極が寿命を決定する主要素となる蛍光灯などと比較して長寿命であることが大きな特徴であることから近年注目されている。
このような無電極ランプのひとつの形態として、円筒状の凹部を有する発光管球と、前記凹部に埋没された励起コイルとを有する構造のものがある。そして、当該コイルに高周波(数MHz〜数十MHz程度)の交流電流を流すことで、発光管球内に交流磁界を発生させると、当該交流磁界によって発光管球内に封入された不活性ガス及びHgのガスプラズマが形成され、この際に発生される紫外線によって発光管球内壁に塗布された蛍光体から励起された可視光を発生させるものである。
【0003】
前記励起コイルには、磁芯として、従来、軟磁性フェライト(MnZnフェライトやNiZnフェライト)から成る円筒形コアが挿入されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の無電極ランプでは、数MHz〜数十MHzといった非常に高い領域の高周波の交流電力で駆動しているため、当該電力を創出する高周波回路を構成する電子部品の耐久性が低下したり、あるいは、励起コイルからの不要輻射や電源ノイズに対する対策を講じる必要があるためコスト高になっているといった問題がある。また、国内においては、電気安全法等の法規制によって使用しづらいといったこともある。
【0005】
そこで、数十〜数百kHz程度で発光する無電極ランプ仕様が考えられるが、その励起コイルに対し上記した軟磁性フェライトコアを用いるのは、以下の理由から得策ではない。
すなわち、数百kHz程度の高周波であれば、コア材料として軟磁性金属を使用できる可能性が出てくるのであるが、上記軟磁性フェライトでは、軟磁性金属材料と比較して飽和磁束密度が1/2〜1/4程度と低く、また、キュリー温度も軟磁性金属材料と比較して低いからである。さらに、軟磁性フェライトは、軟磁性金属と比べて、コスト面(コアとしての単価)やランプの軽量化といった面からも不利だからである。
【0006】
しかしながら、コア材料を軟磁性フェライトから軟磁性金属に単純に置換えただけでは、たとえ数十〜数百kHz程度といえども高周波であるため渦電流に起因する損失が大きくて実用上大変に使用しにくい。
本発明は、上記の課題に鑑み、渦電流に起因する損失を効果的に低減させることによって、無電極ランプの励起コイルに適用することのできる軟磁性金属からなるコアおよび当該コアを有する無電極ランプを提供することを目的とする。
【0008】
上記の目的を達成するため、本発明に係るコアは、無電極ランプの励起コイルと共に用いるコアであって、一軸磁気異方性を有し、比抵抗値と初透磁率と前記励起コイルの発生する交流磁界の周波数とで決定される表皮深さの2倍よりも薄い板厚をした軟磁性金属板が、磁化困難軸方向と前記励起コイルの発生する磁束の通過方向とがほぼ一致するように筒状に丸められてなる径の異なる複数の筒体を、ほぼ同心状に重ねて積層させた軟磁性金属板筒状体と、前記各筒体間に配された絶縁体層とを備えたことを特徴とする。
【0009】
また、さらに、前記軟磁性金属板筒状体と前記励起コイルとの間に配された、軟磁性フェライトからなる筒体を有することを特徴とする。
また、前記軟磁性金属板は、珪素鋼板であることを特徴とする。
また、前記軟磁性金属板は、軟磁性アモルファス合金からなることを特徴とする。
【0010】
上記の目的を達成するため、本発明に係る無電極ランプは、放電物質が封入され、凹部を有する発光管球と、前記凹部に没入された励起コイルとを有する無電極ランプであって、前記励起コイルと共に、上記コアが用いられていることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る、電磁誘導結合型放電(H放電)を利用した無電極蛍光ランプ(以下、単に「無電極ランプ」と言う。)10の一部切り欠き縦断面図である。
【0012】
無電極ランプ10は、透光性ガラスからなり、内壁に蛍光体が塗布されてなる発光管球12を有している。当該発光管球12内には、水銀(Hg)と不活性ガスである例えばクリプトン(Kr)ガスとが放電物質として封入されている。
発光管球12は、円筒状をした凹部14を有している。
上記凹部14に没入する形で、励起コイル18が外周に巻回されたコア20が設けられている。
【0013】
コア20の内周側には、コア20の過熱を防止するための放熱手段として、アルミ製ヒートシンク22の円筒部24が挿入されている。ヒートシンク22は、前記円筒部24に延設されたカップ状部26を有しており、当該カップ状部26が、合成樹脂製の回路ケース28に固定されている。
回路ケース28内には、励起コイル18と接続され、当該励起コイル18に高周波の交流電流を流すための高周波駆動回路30が収納されている。
【0014】
また、回路ケース28には、一般の白熱電球と同規格の口金32が取り付けられており、商用電源からの電力が当該口金32を介して前記高周波駆動回路30に供給される。
上記の構成からなる無電極ランプ10において、高周波駆動回路30から励起コイル18に高周波の励磁電流を流すことで、発光管球12内に封入された水銀を含む封入ガス(Hg+Kr)が主に図中34で示す領域にプラズマ放電を形成し、このプラズマ(封入ガス)が2次コイルとして励起コイル18と電気的に結合して、その放電状態が安定することとなる。当該放電によって、水銀から紫外線が放出され、当該紫外線によって発光管球12内壁に塗布された蛍光体が励起されて可視光線が発生する。なお、本実施の形態において、励起コイル18に通電する交流電流の周波数は、75〜450[kHz]の範囲で設定される。
【0015】
図2は、励起コイル18が巻回されたコア20の概略構成を示す斜視図である。
なお、図中、励起コイル18は、便宜上単線で描いているが、実際は、リッツ線と称される撚り線である。当該撚り線が、円筒状をしたコア20の長手方向ほぼ中央部の外周に、コア20の軸心方向と直交する方向に巻回されて励起コイル18が形成されている。なお、巻数は40[ターン]であり、コア20の軸心方向約15(=L1)[mm]に渡って巻回されている。
【0016】
コア20は、後述するように、軟磁性金属からなる薄帯が複数回(本例では、約10回)円筒状に密着して巻かれてなるものであり、当該コア20の主要寸法は、全長L2が45[mm]、外径φ1が15[mm]、肉厚T1が約0.8[mm]である。
図3は、上記コア20の素材として用いられる軟磁性金属板を示す図である。本実施の形態では、軟磁性金属板として、電磁鋼板の一種である珪素鋼板36を用いており、その片面には絶縁体がコーティングされて、絶縁体層が形成されている。なお、片面のみならず両面に絶縁体をコーティングすることとしても構わない。珪素鋼板36は、珪素(Si)含有量3[wt%]で板厚0.08[mm]のものが用いられる。3[wt%]のものを用いるのは、この含有量のものが他の含有量のものと比較して、市場に一般的によく出まわっており、入手しやすいからである。板厚は、以下に記す観点から決定される。
【0017】
すなわち、珪素鋼板36の板厚は、表皮深さとの関係で決定される。高周波の磁界が、渦電流の発生によって導体の表面近くだけに局在し、内部に浸入しない現象を表皮効果と言うが、表皮深さとは、導体表面における磁界の強さが1/e(e:自然対数の底)にまで減衰する深さ(表面からの深さ)を言う。導体が薄板の場合、表皮深さδは下記の近似式で得られる。
【0018】
δ=[(2×ρ)/(2×π×f×μi・μ0)]1/2 … ▲1▼
ρ:導体の比抵抗値
f:磁界の周波数(励起コイルに流す交流電流の周波数)
μi:導体の初透磁率
μ0:真空の透磁率(=4π×10-7
珪素鋼板の板厚は、古典的な渦電流による効果を考慮すると、▲1▼式で定まる表皮深さよりも薄くする必要がある。また、本実施の形態では、円筒状に巻かれた珪素鋼板36の外周に励起コイルを配することとしている関係上、珪素鋼板36には、その両面から磁界が浸入することとなる。したがって、珪素鋼板36の板厚は、表皮深さの2倍よりも薄くすればよいことになる。ここで、珪素鋼板36の比抵抗値ρは、47[μΩ・cm]であり、初透磁率μiは、400なので、fを100[kHz]とすると▲1▼式より表皮深さδは0.054[mm]となる。当該表皮深さδの2倍の値0.108[mm]を考慮し、これよりも十分に薄くなる値をとって、板厚0.08[mm]としたものである。なお、珪素鋼板36の片面又は両面に絶縁体のコーティング層を形成することとしたのは、珪素鋼板36を密着して巻くと、絶縁層が無い場合、電気的には実効的に板厚が増えたのと同じこととなり、上記のようにして板厚を決定した趣旨を没却してしまうからである。
【0019】
上記珪素鋼板36は、例えば、鋼板メーカによって製造される一軸磁気異方性を有する圧延珪素鋼帯を圧延方向(磁化容易軸方向)との関係で定まる適当な方向に適当な寸法で切り出すことによって準備される。
圧延によって製造される一軸磁気異方性の珪素鋼帯は、その圧延方向が磁化容易軸方向となり、圧延方向と直交する方向が磁化困難軸方向となる。このような珪素鋼帯を磁化容易軸方向(圧延方向・珪素鋼帯の長手方向)が長手方向となるように、帯状に切り出して珪素鋼板36とする。
【0020】
したがって、切り出された珪素鋼板36は、図3に矢印で示すように、長手方向が磁化容易軸方向(矢印38)、幅方向が磁化困難軸方向(矢印40)となる。なお、珪素鋼板36の幅L3(=L2)は45[mm]で、全長L4は450[mm]である。
上記のようにして準備された珪素鋼板36を、矢印42で示すように長手方向にロール状に巻き取って、図2に示したような円筒状とする(この場合、約10巻となる)。すなわち、磁化困難軸の方向が、円筒の軸心方向とほぼ一致するように巻き取るのである。換言すれば、磁化困難軸の方向が、励起コイル18の発生する磁束の珪素鋼板36内部における通過方向とほぼ一致するように巻き取るのである。この場合、円筒状とした珪素鋼板36外周に励起コイルを巻く関係上、絶縁体のコーティング層が外側となるように巻き取ることが好ましい。
【0021】
このように、珪素鋼板36の磁化困難軸の方向を珪素鋼板36内部における磁束の通過方向とほぼ一致させるのは、以下に説明するように、異常渦電流による電力損失を可能な限り低減させるためである。
ここで、電力損失に関し、磁束の通過方向と磁化困難軸の方向との関係および磁気異方性の有無との関係を確認するための試験を行った。
【0022】
当該試験のため、上記したコア20の他に2種類のコアを準備した。以下、当該2種類のコアの内、一方を第1比較コア、もう一方を第2比較コアと言うこととする。両比較コアとも、コア20と同じ形状をしたコアであり、同量の珪素含有量を有する珪素鋼板で作成したものであるが、以下の点においてコア20と異なっている。
【0023】
第1比較コアは、コア20とは、磁束の通過方向に対する磁化困難軸のとりかたが異なっている。すなわち、コア20では、磁束の通過方向と磁化困難軸の方向とをほぼ一致させることとしたが、第1比較コアは、(磁化困難軸と直交する)磁化容易軸方向を磁束の通過方向方向に一致させることとした。
第2比較コアは、磁気異方性の無い珪素鋼板、すなわち、磁気的に等方な珪素鋼板を用いて作成されたものである。
【0024】
コア20、第1比較コアおよび第2比較コアの各々に、図2で示したのと同様に巻線をして励起コイルを作成した。そして、各励コイルに100[kHz]の交流電流を、電流の大きさを変化させながら流し、発生する磁束の磁束密度と電力損失とを測定した。
測定結果を図4に示す。図4は、横軸に磁束密度[T]、縦軸に電力損失[W]をとったグラフである。なお、電力損失は、後述する異常渦電流損を含んだ総損失である。
【0025】
図4から、同じ磁束密度であれば、第1比較コア、第2比較コア、コア20の順に電力損失が大きいことがわかる。この差は、専ら、下記する異常渦電流損失の大きさの違いによるものと考えられる。
磁性体の磁化は、磁区内における磁化回転機構、および、磁区間を隔てる磁壁の移動によってなされる。そして、磁壁の移動による磁化の方が磁化回転機構による磁化よりも損失が大きくなる(磁壁の移動に起因する損失を「異常渦電流損失」という)。
【0026】
磁束の通過方向を磁化困難軸方向にとった場合(コア20)、磁性体の磁化機構は、磁化回転機構が支配的となる。一方、磁束の通過方向を磁化容易軸方向にとった場合(第1比較コア)、磁性体の磁化機構は、磁壁の移動が支配的となる。その結果、コア20の方が、第1比較コアよりも異常渦電流損失による電力損失が低減されるのである。
【0027】
また、等方性の第2比較コアと比べても、コア20の磁化機構は、磁化回転によるものがより支配的となる。その結果、コア20の異常渦電流損は、第2比較コアよりも低減されるのである。
また、図4から、各種コア間における電力損失の差は、磁束密度が高くなるほど開いているのがわかる。これは、異常渦電流損の大きさは、磁壁の移動距離に依存していることに起因する。すなわち、同じ周波数(100[kHz])の交流電流であれば、電流値が大きくなるほど(励磁界の振幅が大きくなるほど)、磁壁の移動は幅広くなり、その結果、異常渦電流損が増大することとなるからである。
【0028】
以上説明したように、実施の形態1に係るコア20は、軟磁性金属を使用したものでありながら、渦電流(古典的渦電流および異常渦電流)に起因する損失が効果的に低減されており、75〜450[kHz]といった比較的低い高周波領域で点灯される無電極ランプにおける励起コイルのコアとして用いられ得るものとなっている。
【0029】
また、従来、無電極ランプに用いられてきた軟磁性フェライト(MnZnフェライト)のキュリー温度が約230℃であるのに比べ、珪素鋼板のキュリー温度が約700℃と500℃近く高いので、温度特性的に、より安定な無電極ランプとなる。
さらに、珪素鋼板の飽和磁束密度は1.7[T]であり、これは、MnZnフェライトの4倍近い値であることから、磁気飽和が起こりにくく、また、MnZnフェライトと同等の磁束の量を得るだけなら、円筒体状のコアの肉厚を、MnZnフェライトの場合の約1/4程度に薄くできることとなる。その結果、コアの軽量化、ひいては、無電極ランプ全体の軽量化を図ることができる。
【0030】
なお、上記実施の形態では、珪素鋼板36の片面に絶縁体のコーティング層を形成することとしたが、当該コーティング層に代えて、絶縁体からなるフィルム状のシート(以下、「絶縁シート」と言う。)44を用いてもよい。
当該絶縁シート44には、厚さ80[μm]のものを用いる。その大きさは、珪素鋼板36と同じ、すなわち、幅45[mm]、全長450[mm]とする。
【0031】
そして、図5に示すように、当該絶縁シート44を珪素鋼板36に重ねた状態で巻き取って、コアとするのである。
さらに、珪素鋼板44を2枚の絶縁シート44でサンドイッチ状態に挟んだ状態で巻き取ることとしても構わない。
(実施の形態2)
実施の形態2に係る無電極ランプは、コアの材質が異なる他は、実施の形態1と基本的に同じ構成である。したがって、共通部分の説明は省略し、コアを中心に説明する。
【0032】
実施の形態1では、珪素鋼板36を用いてコアを作製したが、実施の形態2では、珪素鋼板36に代えて、一軸磁気異方性を有する軟磁性アモルファス合金板(以下、単に「アモルファス合金板」と言う。)46を用いることとした。アモルファス合金板46は、例えば、FeCoSiB系アモルファス合金の超急冷薄帯(以下、「アモルファス合金薄帯」と言う。)から切り出される。なお、アモルファス合金薄帯の一軸磁気異方性は、アモルファス材料における結晶化温度未満の温度の下、一軸の静磁界中にて適当な熱処理を施すことによって得られるものである。
【0033】
アモルファス合金板46は、アモルファス合金薄帯を、珪素鋼板36の場合と同様、磁化容易軸方向が長手方向となるように、幅L3=45[mm]、全長L4=400[mm]の帯状に切り出して得る(図3参照)。なお、用いるアモルファス合金薄帯の厚さ(アモルファス合金板46の板厚)は、約0.05[mm]である。この厚さは、言うまでもなく、FeCoSiB系アモルファス合金における表皮深さの2倍の値よりも小さな値である。
【0034】
図5で説明したのと同様にし、上記のようにして得られるアモルファス合金板46に同じ大きさの絶縁シート48を重ねた状態で巻き取って、筒状体をしたコア50(図2参照)を作成する。なお、巻数は約8巻、外径φ1は15[mm]、肉厚T1は約0.05[mm]である(図2参照)。
ここで、アモルファス合金の場合についても、電力損失に関する、磁束の通過方向と磁化困難軸方向との関係および磁気異方性の有無との関係を確認すべく、実施の形態1と同様の試験を行った。
【0035】
すなわち、上記アモルファス合金薄帯から、磁化容易軸方向を磁束の通過方向とほぼ一致させて作製した第3比較コアと、磁気的に等方なアモルファス合金薄帯を用いて作製した第4比較コアとを準備し、コア50、第3比較コアおよび第4比較コアについて、実施の形態1の場合と同様の条件で試験を行った。
試験の結果を図6に示す。図6から、コア50は、第3比較コアおよび第4比較コアよりも電力損失が少なくなっているのがわかる。すなわち、磁性体内部における磁束の通過方向と磁化困難軸の方向をほぼ一致させることよって電力損失を低減できることが、アモルファス合金においても確認されたこととなる。
【0036】
以上説明したように、実施の形態2に係るコア50も、軟磁性金属を使用したものでありながら、渦電流(古典的渦電流および異常渦電流)に起因する損失が効果的に低減されており、75〜450[kHz]といった比較的低い高周波領域で点灯される無電極ランプにおける励起コイルのコアとして用いられ得るものとなっている。
【0037】
また、アモルファス合金のキュリー温度は約380℃であり、MnZnフェライトのキュリー温度よりも約150℃高いので、温度特性的に、より安定な無電極ランプとなる。
さらに、アモルファス合金の飽和磁束密度は1.6[T]と、MnZnフェライトの3〜4倍ことから、磁気飽和が起こりにくく、また、MnZnフェライトと同等の磁束の量を得るだけなら、円筒体状のコアの肉厚を、MnZnフェライトの場合の約1/3〜約1/4程度に薄くできることとなる。その結果、実施の形態1の場合と同様、コアの軽量化、ひいては、無電極ランプ全体の軽量化を図ることができる。
【0038】
なお、上記の例では、アモルファス合金板46に絶縁シート48を重ねて巻いてコア50を作製したが、これに限らず、実施の形態1の場合と同様、アモルファス合金板46の片面または両面に絶縁体をコーティングしたものを巻いてコアを作製することとしても構わない。
(実施の形態3)
実施の形態3に係る無電極ランプは、コアの構造が若干異なる他は、実施の形態1および実施の形態2と基本的に同じ構成である。したがって、共通部分の説明は省略し、コアを中心に説明する。
【0039】
実施の形態3では、実施の形態1や実施の形態2で使用した軟磁性金属板を用いて、図7に示すように、互いに径の異なる円筒体を複数個(本例では10個)準備し、これらの円筒体52,54,56,58,…(図7では、10個の内4個のみを描いている)を、ほぼ同心円状に重ねて積層して、コアを作製することとした。なお、図7は、各円筒体を完全に重ね合わせる前の状態を示している。
【0040】
上記コアは、例えば、以下のようにして作製される。
先ず、同じ幅で全長が少しづつ異なる軟磁性金属板を10枚作製する。当該軟磁性金属板の片面には、絶縁体がコーティングされている。これら軟磁性金属板をその長手方向(全長方向)に一重に丸めて円筒状にする。そして、円筒形状になった軟磁性金属板を、その径の大きい順に、合成樹脂製の円筒体(不図示)へ挿入していく。このとき、コーティング面の向きが各磁性金属板間で揃うようにする。このようにすることで、合成樹脂製の前記円筒体(以下、「ボビン」と言う。)内に円筒状をしたコアが作製されることとなる。
【0041】
そして、励起コイルは、ボビンの外周に銅線を巻回して作製することとする。なお、上記の例では、軟磁性金属板の片面に絶縁体をコーティングすることとしたが、両面にコーティングすることとしても構わない。
さらに、コーティングに代えて、絶縁シートを前記各円筒体間に配することとしても構わない。
(実施の形態4)
実施の形態4に係る無電極ランプも、コアの構造が異なる他は、実施の形態1〜3と基本的に同じ構成である。したがって、共通部分の説明は省略し、コアを中心に説明する。
【0042】
実施の形態4では、図8に示すように、実施の形態1〜3で作製した軟磁性金属板からなる円筒状体(コア20やコア50等)60に、軟磁性フェライトから成る円筒体62を外挿したものをコア64としている。軟磁性フェライトには、例えば、MnZnフェライトを用いる。
電磁誘導結合放電型無電極ランプには、始動時に、定常点灯時の数倍から十数倍の大きさの電流を極短時間始動電流として励起コイルに流すものがある。このような無電極ランプの場合、軟磁性フェライト円筒体のみであった従来のコアに、上記軟磁性金属板からなる円筒状体60を挿入することによって、軟磁性フェライト円筒体だけでは磁気飽和してしまって不足する磁束の量を、軟磁性金属板からなる当該円筒状体60によって補填することが可能となる。その結果、始動特性が改善されることとなる。
【0043】
なお、上記の例では、内側に軟磁性金属板からなる円筒状体60を、外側に軟磁性フェライト円筒体62を配することとしたが、内・外の順をこの逆にすることは好ましくない。すなわち、励起コイルと軟磁性フェライト円筒体との間に軟磁性金属板筒状体が存在することとなると、当該軟磁性金属板筒状体による磁気的なシールド効果によって、軟磁性フェライト円筒体に及ぶ磁界の強さが低減されてしまうからである。また、内側に軟磁性金属板からなる円筒状体60を、外側に軟磁性フェライト円筒体62を配することにより、軟磁性フェライト円筒体60から軟磁性金属板筒状体60に伝達される熱が、ヒートシンク22(図1参照)によって効果的に放熱されることとなるからである。
【0044】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記した実施の形態に限らないことは言うまでもなく、例えば、以下のような形態とすることもできる。
(1)上記実施の形態では、珪素鋼板として圧延によって磁気異方性(一軸磁気異方性)を獲得するものを用いたが、これに限らず、他の製造方法によって一軸磁気異方性を呈することとなる珪素鋼板を用いてもよい。例えば、珪素鋼板表面をレーザー処理して小さな表面起伏を形成することにより、磁区構造を微細にし、且つ磁区の整列方向を制御する技術(オーム社刊「OHM」1972年2月号掲載記事:田口、板倉、山本 共著)による珪素鋼板を用いてもよい。
(2)上記実施の形態では、軟磁性アモルファス合金として、FeCoSiB系のものを用いたが、これに限らず、例えば、FeSiB系やCoFeB系のものを用いても良い。
(3)上記実施の形態では、発光管球において励起コイルが没入される凹部は円筒状をしていたが、凹部の形状はこれに限定されるものではない。例えば、円柱状をしていても構わない。
(4)上記実施の形態1,2および4では、コアに銅線(撚り線)を直接巻回することとしたが、これに限らず、実施の形態3で紹介したように、ボビンに銅線(撚り線)を巻回し、当該ボビンにコアを挿入配置させることとしても構わない。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るコアによれば、渦電流(古典的渦電流および異常渦電流)に起因する損失が効果的に低減されているので、軟磁性金属から成るものでありながら無電極ランプの励起コイルに適用可能なものとなっている。また、従来の軟磁性フェライトから成るコアよりもキュリー温度が低く、かつ飽和磁束密度の高いものとなっている。
【0046】
したがって、上記コアが適用される本発明に係る無電極ランプは、軟磁性フ+ェライトが用いられる従来の無電極ランプと比較して、温度特性的により安定であり、かつコアの軽量化が図られる分、全体として軽量化を図ることができる。また、本発明に係る無電極ランプは、軟磁性フェライトコアを用いたものよりも相当安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係る無電極ランプの一部を切り欠いた縦断面図である。
【図2】実施の形態に係るコアと励起コイルの概略構成を示す斜視図である。
【図3】上記コアに用いる軟磁性金属板を示す斜視図である。
【図4】実施の形態に係るコアと2つの比較コアにおける、磁束密度−電力損失特性を示す図である。
【図5】実施の形態に係るコアの他の例を説明するため図である。
【図6】実施の形態に係るコアと2つの比較コアにおける、磁束密度−電力損失特性を示す図である。
【図7】実施の形態3に係るコアを説明するための図である。
【図8】実施の形態4に係るコアを説明するための図である。
【符号の説明】
10 電磁誘導結合放電型無電極ランプ
12 発光管球
14 凹部
18 励起コイル
20,50,64 コア
44,48 絶縁シート
62 軟磁性フェライト円筒体
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrodeless lamp using an electromagnetic inductively coupled discharge (H discharge), particularly to an electrodeless compact fluorescent lamp.
[0002]
[Prior art]
The electrodeless lamp is literally a lamp having no electrode, and has attracted attention in recent years because it has a long characteristic as compared with a fluorescent lamp or the like in which the electrode is a main element that determines the lifetime.
As one form of such an electrodeless lamp, there is a structure having an arc tube having a cylindrical recess and an excitation coil buried in the recess. When an alternating current magnetic field is generated in the arc tube by flowing a high frequency (several MHz to several tens of MHz) alternating current through the coil, the inert gas sealed in the arc tube by the alternating magnetic field. And Hg gas plasma is generated, and the visible light excited from the phosphor applied to the inner wall of the arc tube is generated by the ultraviolet rays generated at this time.
[0003]
Conventionally, a cylindrical core made of soft magnetic ferrite (MnZn ferrite or NiZn ferrite) is inserted into the excitation coil as a magnetic core.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the said conventional electrodeless lamp, since it drive | operates with the high frequency alternating current power of the very high area | region of several MHz-several tens MHz, durability of the electronic component which comprises the high frequency circuit which produces the said electric power falls In addition, there is a problem that the cost is high because it is necessary to take measures against unnecessary radiation from the excitation coil and power supply noise. In Japan, it may be difficult to use due to laws and regulations such as the Electrical Safety Act.
[0005]
Therefore, an electrodeless lamp specification that emits light at several tens to several hundreds of kHz can be considered, but it is not a good idea to use the above-described soft magnetic ferrite core for the excitation coil for the following reason.
That is, if the high frequency is about several hundred kHz, there is a possibility that a soft magnetic metal can be used as the core material. However, the soft magnetic ferrite has a saturation magnetic flux density of 1 compared to the soft magnetic metal material. This is because the temperature is as low as about 2 to 1/4, and the Curie temperature is also lower than that of the soft magnetic metal material. Furthermore, soft magnetic ferrite is disadvantageous in terms of cost (unit price as a core) and weight reduction of the lamp as compared with soft magnetic metal.
[0006]
However, if the core material is simply replaced from soft magnetic ferrite to soft magnetic metal, even if it is several tens to several hundreds of kilohertz, the loss due to eddy currents is large due to the high frequency, and it is very practically used. Hateful.
In view of the above problems, the present invention provides a core made of a soft magnetic metal that can be applied to an excitation coil of an electrodeless lamp by effectively reducing loss caused by eddy currents, and an electrodeless electrode having the core The purpose is to provide a lamp.
[0008]
In order to achieve the above object, a core according to the present invention is a core used with an excitation coil of an electrodeless lamp, has a uniaxial magnetic anisotropy, has a specific resistance value, initial permeability, and generation of the excitation coil. In the soft magnetic metal plate having a thickness thinner than twice the skin depth determined by the frequency of the alternating magnetic field to be applied, the direction of the axis of hard magnetization and the passage direction of the magnetic flux generated by the excitation coil substantially coincide with each other. A soft magnetic metal plate cylindrical body in which a plurality of cylindrical bodies having different diameters that are rolled into a cylindrical shape are stacked substantially concentrically, and an insulating layer disposed between the cylindrical bodies. It is characterized by that.
[0009]
Furthermore, it has a cylindrical body made of soft magnetic ferrite disposed between the cylindrical body of the soft magnetic metal plate and the excitation coil.
The soft magnetic metal plate is a silicon steel plate.
The soft magnetic metal plate is made of a soft magnetic amorphous alloy.
[0010]
In order to achieve the above object, an electrodeless lamp according to the present invention is an electrodeless lamp having a discharge tube filled with a discharge substance and having an arc tube having a recess, and an excitation coil immersed in the recess. The said core is used with the excitation coil, It is characterized by the above-mentioned.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a partially cutaway longitudinal sectional view of an electrodeless fluorescent lamp (hereinafter simply referred to as “electrodeless lamp”) 10 using electromagnetic inductively coupled discharge (H discharge) according to the first embodiment. is there.
[0012]
The electrodeless lamp 10 is made of translucent glass and has an arc tube 12 having an inner wall coated with a phosphor. In the arc tube 12, mercury (Hg) and an inert gas such as krypton (Kr) gas are sealed as discharge substances.
The arc tube 12 has a cylindrical recess 14.
A core 20 in which an excitation coil 18 is wound around the outer periphery is provided so as to be immersed in the recess 14.
[0013]
A cylindrical portion 24 of an aluminum heat sink 22 is inserted on the inner peripheral side of the core 20 as a heat radiation means for preventing the core 20 from overheating. The heat sink 22 has a cup-shaped portion 26 extended to the cylindrical portion 24, and the cup-shaped portion 26 is fixed to a circuit case 28 made of synthetic resin.
In the circuit case 28, a high-frequency driving circuit 30 that is connected to the excitation coil 18 and allows high-frequency alternating current to flow through the excitation coil 18 is housed.
[0014]
In addition, a base 32 having the same standard as that of a general incandescent bulb is attached to the circuit case 28, and power from a commercial power source is supplied to the high-frequency driving circuit 30 through the base 32.
In the electrodeless lamp 10 having the above-described configuration, a high-frequency excitation current is allowed to flow from the high-frequency drive circuit 30 to the excitation coil 18 so that the enclosed gas (Hg + Kr) containing mercury enclosed in the arc tube 12 is mainly illustrated. A plasma discharge is formed in a region indicated by the middle 34, and this plasma (encapsulated gas) is electrically coupled to the excitation coil 18 as a secondary coil, so that the discharge state is stabilized. By the discharge, ultraviolet rays are emitted from the mercury, and the phosphor applied to the inner wall of the arc tube 12 is excited by the ultraviolet rays to generate visible light. In the present embodiment, the frequency of the alternating current supplied to the excitation coil 18 is set in the range of 75 to 450 [kHz].
[0015]
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the core 20 around which the excitation coil 18 is wound.
In the drawing, the excitation coil 18 is drawn as a single wire for convenience, but is actually a stranded wire called a litz wire. The excitation wire 18 is formed by winding the stranded wire around the outer periphery of the substantially central portion in the longitudinal direction of the cylindrical core 20 in a direction perpendicular to the axial direction of the core 20. The number of windings is 40 [turns], and the core 20 is wound over about 15 (= L1) [mm] in the axial direction.
[0016]
As will be described later, the core 20 is formed by winding a ribbon made of a soft magnetic metal in close contact with a cylindrical shape a plurality of times (in this example, about 10 times). The main dimensions of the core 20 are as follows: The total length L2 is 45 [mm], the outer diameter φ1 is 15 [mm], and the wall thickness T1 is about 0.8 [mm].
FIG. 3 is a view showing a soft magnetic metal plate used as a material of the core 20. In the present embodiment, a silicon steel plate 36, which is a kind of electromagnetic steel plate, is used as the soft magnetic metal plate, and an insulator is coated on one surface thereof to form an insulator layer. It should be noted that an insulator may be coated on both sides as well as on one side. The silicon steel plate 36 having a silicon (Si) content of 3 [wt%] and a thickness of 0.08 [mm] is used. The reason why 3% by weight is used is that this content is generally more common in the market than other content and is easily available. The plate thickness is determined from the viewpoints described below.
[0017]
That is, the thickness of the silicon steel plate 36 is determined in relation to the skin depth. A phenomenon in which a high-frequency magnetic field is localized only near the surface of the conductor due to the generation of eddy current and does not enter the inside is called a skin effect. The skin depth refers to the strength of the magnetic field on the conductor surface being 1 / e (e : Depth that decays to the base of natural logarithm (depth from the surface). When the conductor is a thin plate, the skin depth δ is obtained by the following approximate expression.
[0018]
δ = [(2 × ρ) / (2 × π × f × μ i ・ Μ 0 )] 1/2 … ▲ 1 ▼
ρ: Conductor specific resistance
f: Frequency of magnetic field (frequency of alternating current flowing through excitation coil)
μ i : Initial permeability of conductor
μ 0 : Permeability of vacuum (= 4π × 10 -7 )
The thickness of the silicon steel sheet needs to be thinner than the skin depth determined by the formula (1), considering the effect of the classic eddy current. In the present embodiment, since the excitation coil is arranged on the outer periphery of the silicon steel plate 36 wound in a cylindrical shape, a magnetic field enters the silicon steel plate 36 from both sides. Therefore, the thickness of the silicon steel plate 36 may be made thinner than twice the skin depth. Here, the specific resistance value ρ of the silicon steel plate 36 is 47 [μΩ · cm], and the initial permeability μ i Is 400, so if f is 100 [kHz], the skin depth δ is 0.054 [mm] from the formula (1). Considering a value 0.108 [mm] that is twice the skin depth δ, a value that is sufficiently thinner than this is taken to be a plate thickness of 0.08 [mm]. The reason why the insulating coating layer is formed on one or both sides of the silicon steel plate 36 is that when the silicon steel plate 36 is wound in close contact with each other, when there is no insulating layer, the plate thickness is electrically effective. It is the same as the increase, and the purpose of determining the thickness as described above is lost.
[0019]
For example, the silicon steel plate 36 is obtained by cutting a rolled silicon steel strip having uniaxial magnetic anisotropy manufactured by a steel plate manufacturer in an appropriate direction determined in relation to the rolling direction (magnetization easy axis direction). Be prepared.
In a uniaxial magnetic anisotropic silicon steel strip produced by rolling, the rolling direction is the easy magnetization axis direction, and the direction orthogonal to the rolling direction is the hard magnetization axis direction. Such a silicon steel strip is cut into a strip shape to form a silicon steel plate 36 such that the axis of easy magnetization (the rolling direction and the longitudinal direction of the silicon steel strip) is the longitudinal direction.
[0020]
Therefore, as shown by an arrow in FIG. 3, the cut silicon steel plate 36 has the longitudinal direction as the easy axis direction (arrow 38) and the width direction as the hard axis direction (arrow 40). The width L3 (= L2) of the silicon steel plate 36 is 45 [mm], and the total length L4 is 450 [mm].
The silicon steel plate 36 prepared as described above is wound in a roll shape in the longitudinal direction as indicated by an arrow 42 to form a cylindrical shape as shown in FIG. 2 (in this case, approximately 10 turns). . That is, winding is performed so that the direction of the hard axis is substantially coincident with the axial direction of the cylinder. In other words, the winding is performed so that the direction of the hard magnetization axis substantially coincides with the passing direction of the magnetic flux generated by the excitation coil 18 in the silicon steel plate 36. In this case, in view of winding the excitation coil around the cylindrical silicon steel plate 36, it is preferable to wind the coil so that the insulating coating layer is on the outside.
[0021]
Thus, the reason why the direction of the hard axis of the silicon steel plate 36 substantially coincides with the magnetic flux passing direction in the silicon steel plate 36 is to reduce the power loss due to the abnormal eddy current as much as possible, as will be described below. It is.
Here, with respect to power loss, a test was performed to confirm the relationship between the direction of magnetic flux passage and the direction of the hard axis and the presence or absence of magnetic anisotropy.
[0022]
For the test, two types of cores were prepared in addition to the core 20 described above. Hereinafter, one of the two types of cores is referred to as a first comparison core, and the other is referred to as a second comparison core. Both comparative cores are cores having the same shape as the core 20 and are made of a silicon steel plate having the same silicon content, but differ from the core 20 in the following points.
[0023]
The first comparison core is different from the core 20 in the manner of the hard magnetization axis with respect to the magnetic flux passing direction. That is, in the core 20, the magnetic flux passage direction and the direction of the hard magnetization axis are substantially matched, but the first comparison core has the easy magnetization axis direction (perpendicular to the hard magnetization axis) as the magnetic flux passage direction direction. To match.
The second comparative core is made using a silicon steel plate without magnetic anisotropy, that is, a magnetically isotropic silicon steel plate.
[0024]
Each of the core 20, the first comparison core, and the second comparison core was wound in the same manner as shown in FIG. 2 to create an excitation coil. Then, an alternating current of 100 [kHz] was passed through each excitation coil while changing the magnitude of the current, and the magnetic flux density and power loss of the generated magnetic flux were measured.
The measurement results are shown in FIG. FIG. 4 is a graph in which the horizontal axis represents magnetic flux density [T] and the vertical axis represents power loss [W]. The power loss is a total loss including an abnormal eddy current loss described later.
[0025]
FIG. 4 shows that the power loss increases in the order of the first comparison core, the second comparison core, and the core 20 if the magnetic flux densities are the same. This difference is considered to be mainly due to the difference in the magnitude of the abnormal eddy current loss described below.
Magnetization of the magnetic material is performed by the magnetization rotation mechanism in the magnetic domain and the movement of the domain wall separating the magnetic sections. Then, the magnetization caused by the movement of the domain wall has a larger loss than the magnetization caused by the magnetization rotation mechanism (the loss caused by the movement of the domain wall is called “abnormal eddy current loss”).
[0026]
When the passage direction of the magnetic flux is taken as the hard axis direction (core 20), the magnetization rotation mechanism is dominant in the magnetization mechanism of the magnetic material. On the other hand, when the magnetic flux passage direction is the easy magnetization axis direction (first comparison core), the magnetic body magnetization mechanism is dominated by the domain wall movement. As a result, the power loss due to the abnormal eddy current loss is reduced in the core 20 than in the first comparison core.
[0027]
Even when compared with the isotropic second comparative core, the magnetization mechanism of the core 20 is more dominant due to magnetization rotation. As a result, the abnormal eddy current loss of the core 20 is reduced as compared with the second comparative core.
Moreover, it can be seen from FIG. 4 that the difference in power loss between the various cores increases as the magnetic flux density increases. This is because the magnitude of the abnormal eddy current loss depends on the moving distance of the domain wall. That is, if the alternating current has the same frequency (100 [kHz]), the larger the current value (the greater the amplitude of the excitation field), the wider the domain wall movement, resulting in an increase in abnormal eddy current loss. Because it becomes.
[0028]
As described above, although the core 20 according to the first embodiment uses soft magnetic metal, the loss due to eddy current (classical eddy current and abnormal eddy current) is effectively reduced. Therefore, it can be used as a core of an excitation coil in an electrodeless lamp that is lit in a relatively low high frequency region such as 75 to 450 [kHz].
[0029]
In addition, since the Curie temperature of soft magnetic ferrite (MnZn ferrite) conventionally used for electrodeless lamps is about 230 ° C., the Curie temperature of silicon steel sheet is about 700 ° C., which is nearly 500 ° C. Therefore, a more stable electrodeless lamp is obtained.
Furthermore, the saturation magnetic flux density of the silicon steel sheet is 1.7 [T], which is nearly four times that of MnZn ferrite, so that magnetic saturation is unlikely to occur, and the amount of magnetic flux equivalent to that of MnZn ferrite is reduced. If only it can be obtained, the thickness of the cylindrical core can be reduced to about 1/4 that of MnZn ferrite. As a result, it is possible to reduce the weight of the core and thus the overall weight of the electrodeless lamp.
[0030]
In the above embodiment, the insulating coating layer is formed on one surface of the silicon steel plate 36, but instead of the coating layer, a film-like sheet made of an insulating material (hereinafter referred to as “insulating sheet”). 44) may be used.
As the insulating sheet 44, one having a thickness of 80 [μm] is used. The size is the same as that of the silicon steel plate 36, that is, the width is 45 [mm] and the total length is 450 [mm].
[0031]
And as shown in FIG. 5, the said insulation sheet 44 is wound up in the state piled up on the silicon steel plate 36, and it is set as a core.
Further, the silicon steel plate 44 may be wound up in a state sandwiched between two insulating sheets 44.
(Embodiment 2)
The electrodeless lamp according to the second embodiment has basically the same configuration as that of the first embodiment except that the core material is different. Therefore, the description of the common part is omitted, and the explanation will focus on the core.
[0032]
In the first embodiment, the core is manufactured using the silicon steel plate 36. However, in the second embodiment, instead of the silicon steel plate 36, a soft magnetic amorphous alloy plate having uniaxial magnetic anisotropy (hereinafter simply referred to as “amorphous alloy”). 46 "). The amorphous alloy plate 46 is cut out from, for example, an ultra-quenched ribbon (hereinafter referred to as “amorphous alloy ribbon”) of an FeCoSiB-based amorphous alloy. The uniaxial magnetic anisotropy of the amorphous alloy ribbon is obtained by performing an appropriate heat treatment in a uniaxial static magnetic field at a temperature lower than the crystallization temperature in the amorphous material.
[0033]
As in the case of the silicon steel plate 36, the amorphous alloy plate 46 is formed in a strip shape having a width L3 = 45 [mm] and a total length L4 = 400 [mm] so that the axis of easy magnetization is the longitudinal direction. Cut out to obtain (see FIG. 3). The thickness of the amorphous alloy ribbon used (the thickness of the amorphous alloy plate 46) is about 0.05 [mm]. Needless to say, this thickness is smaller than twice the skin depth in the FeCoSiB-based amorphous alloy.
[0034]
In the same manner as described with reference to FIG. 5, a core 50 (see FIG. 2) is formed by winding up an amorphous alloy plate 46 obtained as described above in a state where an insulating sheet 48 of the same size is stacked. Create The number of turns is about 8, the outer diameter φ1 is 15 [mm], and the wall thickness T1 is about 0.05 [mm] (see FIG. 2).
Here, also in the case of an amorphous alloy, the same test as that of the first embodiment is performed to confirm the relationship between the magnetic flux passage direction and the hard axis direction and the presence or absence of magnetic anisotropy regarding power loss. went.
[0035]
That is, from the amorphous alloy ribbon, a third comparative core manufactured by making the easy magnetization axis direction substantially coincide with the magnetic flux passing direction, and a fourth comparative core manufactured by using a magnetically isotropic amorphous alloy ribbon. And the core 50, the third comparative core, and the fourth comparative core were tested under the same conditions as in the first embodiment.
The test results are shown in FIG. From FIG. 6, it can be seen that the core 50 has less power loss than the third comparison core and the fourth comparison core. That is, it has been confirmed that even in an amorphous alloy, the power loss can be reduced by making the passage direction of the magnetic flux inside the magnetic body substantially coincide with the direction of the hard axis.
[0036]
As described above, the core 50 according to the second embodiment also uses soft magnetic metal, but the loss due to eddy current (classical eddy current and abnormal eddy current) is effectively reduced. Therefore, it can be used as a core of an excitation coil in an electrodeless lamp that is lit in a relatively low high frequency region such as 75 to 450 [kHz].
[0037]
Further, the Curie temperature of the amorphous alloy is about 380 ° C., which is about 150 ° C. higher than the Curie temperature of MnZn ferrite, so that an electrodeless lamp that is more stable in terms of temperature characteristics is obtained.
Furthermore, since the saturation magnetic flux density of the amorphous alloy is 1.6 [T], which is 3 to 4 times that of MnZn ferrite, magnetic saturation is unlikely to occur. The thickness of the core can be reduced to about 1/3 to about 1/4 of the case of MnZn ferrite. As a result, as in the case of the first embodiment, it is possible to reduce the weight of the core, and thus the overall weight of the electrodeless lamp.
[0038]
In the above example, the insulating sheet 48 is overlapped and wound around the amorphous alloy plate 46 to produce the core 50. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to produce a core by winding an insulator coated.
(Embodiment 3)
The electrodeless lamp according to the third embodiment has basically the same configuration as that of the first and second embodiments except that the core structure is slightly different. Therefore, the description of the common part is omitted, and the explanation will focus on the core.
[0039]
In the third embodiment, a plurality (10 in this example) of cylindrical bodies having different diameters are prepared using the soft magnetic metal plate used in the first and second embodiments as shown in FIG. These cores 52, 54, 56, 58,... (Only 4 out of 10 are drawn in FIG. 7) are stacked substantially concentrically to form a core. did. FIG. 7 shows a state before the cylinders are completely overlapped.
[0040]
The core is manufactured as follows, for example.
First, ten soft magnetic metal plates having the same width and slightly different overall lengths are produced. An insulator is coated on one side of the soft magnetic metal plate. These soft magnetic metal plates are rolled into a single cylinder in the longitudinal direction (full length direction) to form a cylindrical shape. The cylindrical soft magnetic metal plates are inserted into a cylindrical body (not shown) made of synthetic resin in descending order of the diameter. At this time, the orientation of the coating surface is made uniform between the magnetic metal plates. By doing so, a cylindrical core is produced in the cylindrical body made of synthetic resin (hereinafter referred to as “bobbin”).
[0041]
The excitation coil is manufactured by winding a copper wire around the outer periphery of the bobbin. In the above example, the insulator is coated on one surface of the soft magnetic metal plate, but it may be coated on both surfaces.
Furthermore, instead of coating, an insulating sheet may be disposed between the cylinders.
(Embodiment 4)
The electrodeless lamp according to the fourth embodiment is basically the same as the first to third embodiments except that the core structure is different. Therefore, the description of the common part is omitted, and the explanation will focus on the core.
[0042]
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 8, a cylindrical body 62 made of soft magnetic ferrite is added to a cylindrical body 60 (core 20, core 50, etc.) made of the soft magnetic metal plate produced in the first to third embodiments. The core 64 is obtained by extrapolating. For example, MnZn ferrite is used as the soft magnetic ferrite.
Some electromagnetic inductively coupled discharge type electrodeless lamps cause a current that is several times to a dozen times as large as that during steady lighting to flow through an excitation coil as a very short time starting current. In the case of such an electrodeless lamp, the cylindrical body 60 made of the above-mentioned soft magnetic metal plate is inserted into a conventional core that is only a soft magnetic ferrite cylindrical body, so that only the soft magnetic ferrite cylindrical body is magnetically saturated. The amount of magnetic flux that is insufficient can be compensated by the cylindrical body 60 made of a soft magnetic metal plate. As a result, the starting characteristics are improved.
[0043]
In the above example, the cylindrical body 60 made of a soft magnetic metal plate is disposed on the inner side, and the soft magnetic ferrite cylindrical body 62 is disposed on the outer side. However, it is preferable to reverse the order of the inner and outer sides. Absent. That is, when a soft magnetic metal plate cylinder exists between the excitation coil and the soft magnetic ferrite cylindrical body, the soft magnetic ferrite cylindrical body has a magnetic shielding effect by the soft magnetic metal plate cylindrical body. This is because the strength of the magnetic field that extends is reduced. Further, by disposing a cylindrical body 60 made of a soft magnetic metal plate on the inner side and a soft magnetic ferrite cylindrical body 62 on the outer side, heat transmitted from the soft magnetic ferrite cylindrical body 60 to the soft magnetic metal plate cylindrical body 60. This is because heat is effectively radiated by the heat sink 22 (see FIG. 1).
[0044]
As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and for example, the following forms may be adopted.
(1) In the above embodiment, a silicon steel plate that acquires magnetic anisotropy (uniaxial magnetic anisotropy) by rolling is used. However, the present invention is not limited to this, and uniaxial magnetic anisotropy is obtained by other manufacturing methods. You may use the silicon steel plate which will be exhibited. For example, a technology for making the magnetic domain structure fine and controlling the alignment direction of the magnetic domain by forming a small surface undulation by laser processing the surface of the silicon steel sheet (Ohm's "OHM" February 1972 issue article: Taguchi) , Itakura, and Yamamoto Co.) may be used.
(2) In the above embodiment, the FeCoSiB type soft magnetic amorphous alloy is used. However, the present invention is not limited to this, and for example, a FeSiB type or CoFeB type may be used.
(3) In the above embodiment, the concave portion into which the excitation coil is immersed in the arc tube has a cylindrical shape, but the shape of the concave portion is not limited to this. For example, it may be cylindrical.
(4) In the first, second, and fourth embodiments, the copper wire (stranded wire) is directly wound around the core. However, the present invention is not limited to this, and as introduced in the third embodiment, the bobbin has copper. A wire (twisted wire) may be wound and the core may be inserted into the bobbin.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the core according to the present invention, the loss due to eddy current (classical eddy current and abnormal eddy current) is effectively reduced. It can be applied to an excitation coil of an electrodeless lamp. Further, it has a lower Curie temperature and a higher saturation magnetic flux density than a conventional core made of soft magnetic ferrite.
[0046]
Therefore, the electrodeless lamp according to the present invention to which the above-mentioned core is applied is more stable in temperature characteristics and is lighter than the conventional electrodeless lamp using soft magnetic ferrite. As a result, the overall weight can be reduced. The electrodeless lamp according to the present invention can be manufactured at a considerably lower cost than that using a soft magnetic ferrite core.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view in which a part of an electrodeless lamp according to an embodiment is cut away.
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a core and an excitation coil according to the embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing a soft magnetic metal plate used for the core.
FIG. 4 is a diagram showing magnetic flux density-power loss characteristics in the core according to the embodiment and two comparison cores.
FIG. 5 is a diagram for explaining another example of the core according to the embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing magnetic flux density-power loss characteristics in the core according to the embodiment and two comparison cores.
FIG. 7 is a diagram for explaining a core according to a third embodiment.
FIG. 8 is a diagram for explaining a core according to a fourth embodiment;
[Explanation of symbols]
10 Electromagnetic inductively coupled discharge type electrodeless lamp
12 arc tube
14 recess
18 Excitation coil
20, 50, 64 cores
44, 48 Insulation sheet
62 Soft Magnetic Ferrite Cylindrical Body

Claims (5)

無電極ランプの励起コイルと共に用いるコアであって、
一軸磁気異方性を有し、比抵抗値と初透磁率と前記励起コイルの発生する交流磁界の周波数とで決定される表皮深さの2倍よりも薄い板厚をした軟磁性金属板が、磁化困難軸方向と前記励起コイルの発生する磁束の通過方向とがほぼ一致するように筒状に丸められてなる径の異なる複数の筒体を、ほぼ同心状に重ねて積層させた軟磁性金属板筒状体と、
前記各筒体間に配された絶縁体層と、
を備えたことを特徴とするコア。
A core used with an excitation coil of an electrodeless lamp,
A soft magnetic metal plate having a uniaxial magnetic anisotropy and having a thickness less than twice the skin depth determined by a specific resistance value, initial permeability, and frequency of an alternating magnetic field generated by the excitation coil. Soft magnetism in which a plurality of cylinders having different diameters, which are rounded into a cylindrical shape so that the direction of the hard axis of magnetization and the direction of passage of magnetic flux generated by the excitation coil substantially coincide, are stacked substantially concentrically. A metal plate cylinder;
An insulator layer disposed between the cylinders;
A core characterized by comprising
さらに、前記軟磁性金属板筒状体と前記励起コイルとの間に配された、軟磁性フェライトからなる筒体を有することを特徴とする請求項記載のコア。Furthermore, the soft magnetic metal plate cylindrical body and disposed between said excitation coil, a core according to claim 1, wherein a cylindrical body made of a soft magnetic ferrite. 前記軟磁性金属板は、珪素鋼板であることを特徴とする請求項1または2記載のコア。The soft magnetic metal plate, according to claim 1 or 2 core, wherein it is a silicon steel sheet. 前記軟磁性金属板は、軟磁性アモルファス合金からなることを特徴とする請求項1または2記載のコア。The soft magnetic metal plate, according to claim 1 or 2 core, wherein the made of a soft magnetic amorphous alloy. 放電物質が封入され、凹部を有する発光管球と、前記凹部に没入された励起コイルとを有する無電極ランプであって、前記励起コイルと共に、請求項1〜4のいずれか1項に記載のコアが用いられていることを特徴とする無電極ランプ。It is an electrodeless lamp which has the arc tube which has a discharge substance enclosed, and has a crevice, and the excitation coil immersed in the crevice, and it is the electrode coil according to any one of claims 1 to 4 with the excitation coil. An electrodeless lamp, wherein a core is used.
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