Drossel zur Erzeugung hoher Flussdichten

Abstract

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

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Drossel mit ferromagnetischem Kern und einer isolierten Kupferwicklung für den Betrieb mit 50 bzw. 60 Hz Netzfrequenz und zur Erzeugung von Flußdichten größer als 0,8 Tesla.

[0002] Die aus der Literatur bekannten Drosseln mit ferromagnetischem Kernmaterial zur Erzeugung großer Flußdichten besitzen meist einen Kern in U- oder E-Form, der durch ein I-förmiges Joch geschlossen ist. Drosseln dieser Art weisen ungünstige Baudaten auf, da sie sehr viel Platz benötigen und große Verlustleistungen haben. Der Eisenweg des Kerns ist in diesem Fall verhältnismäßig lang, so daß viel Energie für die Magnetisierung des Ferromagrieten benötigt wird. Eine solche Drossel besitzt eine Magnetisierungskurve mit einem großen Sättigungsbereich. Außerdem weisen so gestaltete Drosseln meist sehr große Wickelköpfe auf, die, da sie außerhalb des Kerns liegen, keine magnetische Wirkung haben und somit ebenfalls zu hohen Verlustleistungen der Drossel führen. Der Kupferdrahtaufwand zur Bildung solcher Wickelköpfe kann in diesem Fall 30 bis 40 % des gesamten für die Drossel benötigten Drahtaufwandes betragen.

[0003] Andererseits ist es bekannt, bei mittleren und hohen Frequenzen F_errit_ker_ne in Form von Schalen oder Glokken zu verwenden, wodurch große Eisenwege und Wickelköpfe weitgehend vermieden werden können. Mit diesem Kernmaterial lassen sich jedoch bei größtmöglichen Außendurchmessern von höchstens 50 mm nur Flußdichten mit Werten kleiner als 0,5 Tesla erreichen. Größere Kerne mit Hilfe derer eventuell höhere Flußdichten zu erreichen wären, können nicht hergestellt werden, da das Kernmaterial sehr spröde ist und die Gefahr eines Bruches dann zu groß wird.

[0004] Ziel der Erfindung ist es, eine möglichst kompakte Drossel mit kleinen Verlusten und geringstem Materialaufwand zu schaffen, mit der sich bei Netzbetrieb Flußdichten größer als 0,8 Tesla erreichen lassen. Außerdem sollte die Drossel als Vorschaltgerät für Niederdruckentladungslampen, insbesondere solche mit kompakten Abmessungen, verwendbar sein und in den Sockel oder in den Adapter für eine solche Lampe passen.

[0005] Die Drossel mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Merkmalen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Kern als ringförmiger Hohlzylinder ausgebildet ist, wobei sich die gesamte Kupferwicklung im Hohlraum des Kerns befindet.

[0006] Durch einen so gestalteten Kern wird eine sehr kompakte Drossel mit einem kurzen Eisenweg geschaffen, die eine verhältnismäßig geradlinige Magnetisierungskurve aufweist. Die Drossel besitzt keine Wickelköpfe, so daß die von der Wicklung verursachten Verlustleistungen von den sonst üblichen 30 bis 50 % auf kleiner als 5 % reduziert werden können.

[0007] Als günstigste Form für den ringförmigen Kern der Drossel hat sich der Kreis herausgestellt, da eine solche Form am vielseitigsten einsetzbar ist. Es ist jedoch auch möglich, dem Ring die Form eines Ovals, eines Rechtecks oder auch eines Vielecks - je nach der für den möglichen Einbau benötigten Form - zu geben, ohne daß dadurch die Kenndaten der Drossel eine wesentliche Änderung erfahren.

[0008] Der ringförmige Hohlzylinder des Kerns weist vorteilbaft einen rechteckigen Querschnitt auf, wodurch - wie im zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt - sich eine sehr cinfache Herstellungsweise für den Kern ergibt. Durch die rechtwinkelig zueinander verlaufenden Begrenzungen des Kerns ergeben sich außerdem beim Einbau keine toten Räume, die ungenutzt bleiben.

[0009] Der Kern besitzt einen oder mehrere Luftschlitze, die sich über die gesamte Ringform erstrecken und von dem im Zentrum des Kerns befindlichen Hohlraum bis zum Außenraum reichen. Diese Luftschlitze sorgen für eine weitgehende Linearisierung der Magnetisierungskennlinie, so daß die Kennlinie erst bei hohen Feldstärken in den Sättigungsbereich gelangt.

[0010] Der ringförmige Kern weist einen Trennspalt auf, so daß die Ringform nicht vollständig geschlossen ist. Dadurch werden Wirbelströme im Kern weitgehend zurückgedrängt und so die Verluste der Drossel reduziert. Außerdem dient der Trennspalt dazu, die Enden der Kupferwicklung aus dem Hohlraum des Kerns herauszuführen.

[0011] Die Drossel ist insbesondere als Vorschaltgerät für eine kompakte Niederdruckentladungslampe gedacht und dafür im Sockel einer solchen Lampe angebracht. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Vorschaltdrossel in das Gehäuse eines Adapters einzusetzen, wobei letzterer eine Fassung zur Aufnahme eines Lampensockels und einen Sockel zum Einsetzen des Adapters in eine genormte Leuchtenfassung aufweist. Mit Hilfe eines solchen Adapters wird es möglich, eine kompakte Kiederdruckentladungslampe an einer genormten Fassung für eine Glühlampe zu betreiben.

[0012] Aufgrund ihrer Ringform kann die Drossel sehr gut so in den Adapter eingesetzt werden, daß sie die Fassung zur Aufnahme eines Lampensockels ringförmig umgibt. Diese platzsparende Anbringung ermöglicht es gleichzeitig, die Drossel als tragendes Teil des Adapters zu verwenden, an dem die übrigen Bestandteile aufgehängt sind. Dabei muß die Drossel als Berührungsschutz lediglich von einer z.B. dünnwandigen Isolationskunststoffschicht umgeben sein.

[0013] Die Erfindung ist an Hand der nachfolgenden Figuren näher veranschaulicht.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drossel

Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drossel

Figur 3 zeigt einen Sockel einer kompakten Niederdruckentladungslampe mit einer integrierten erfindungsgemäßen Drossel

Figur 4 zeigt einen Adapter für eine kompakte Niederdruckentladungslampe mit einer integrierten erfindungsgemäßen Drossel

[0014] In Figur 1a ist eine Draufsicht und in Figur 1b ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drossel dargestellt. Bei dem der klassischen Konstruktion einer Drossel nachempfundenen Aufbau setzt sich der Kern 1 aus U-förmigen Blechstücken 2, 3 mit 0,5 mm Dicke zusammen, wobei sich jeweils 2 Blechstücke 2, 3 mit ihren Öffnungen gegenüberliegen und einen Luft- schlit₇ 4 von 0,3 mm bilden, der mit einer Preßspan-Kunststoff-Masse ausgefüllt ist. Die Blechstückpaare 2, 3 sind in Form eines Kreises angeordnet, der nicht völlig geschlossen ist und einen Trennspalt 5 von 2 bis 4 mm Breite aufweist. In dem durch die U-förmigen Blechstücke 2, 3 gebildeten Hohlraum 6, der mit einer isolierenden Kunststoffolie - nicht dargestellt - ausgelegt ist, liegt die Kupferwicklung 7, deren Enden 9 durch den Trennspalt 5 herausgeführt sind.

[0015] In Figur 2a ist eine Draufsicht und in Figur 2b ein Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drossel gezeigt, deren Herstellung gegenüber dem Ausführungsbeispiel aus Figur 1 vereinfacht ist. Der kreisförmige Kern 10 mit rechteckigem Querschnitt setzt sich hier aus den Seitenblechen 11, 12 mit 0,5 mm Dicke - außen 6 Bleche und innen 7 Bleche, damit sich etwa die gleiche Magnetisierungsmenge ergibt - sowie aus den Kreisringblechen 13, 14 oben und unten - jeweils 7 Bleche - zusammen. Zwischen den innersten Kreisringblechen 13, 14 oben und unten und den Seitenblechen 11, 12 befinden sich Luftschlitze 15, 16 von jeweils 0,12 mm, die mit einer Preßspan-KunststoffMasse ausgefüllt sind. Sämtliche Seiten- bzw. Kreisringbleche 11, 12, 13, 14 sind nicht völlig geschlossen, sondern bilden einen ringförmigen Kern mit einem Trennspalt 17 von 2 bis 4 mm Breite. In dem von den Seiten- bzw. Kreisringblechen 11, 12, 13, 14 gebildeten Hohlraum 18, der mit einer isolierenden Kunststoffolie - nicht dargestellt - ausgelegt ist, befindet sich die Kupferwicklung 19, deren Enden 20, 21 durch den Trennspalt 17 herausgeführt sind.

[0016] Bei beiden Ausführungsformen besitzt der Kern einen Außendurchmesser von 71 mm, einen Innendurchmesser von 44 mm und eine Höhe von 28 mm. Im Hohlraum des aus Dynamoblech bestehenden Kerns von 21 x 6 mm liegt eine Wicklung aus 1700 Windungen Einfachlackdraht mit einem Drahtdurchmesser von 0,24 mm. Eine Drossel entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel besitzt bei 180 V Betriebsspannung und einem Strom von 200 _mA eine Flußdichte von 1,1 Tesla. Die Verlustleistung der Drossel beläuft sich dabei auf etwa 4,5 V. Die Flußdichte des ersten Ausführungsbeispiels liegt bei gleicher Betriebsspannung und gleichem Strom etwas niedriger und weist wegen der zahlreichen durch den Aufbau bedingten Luftschlitze am Außenradius eine höhere Verlustleistung auf.

[0017] In Figur 3 ist der Sockel 22 einer kompakten Niederdruckentladungslampe dargestellt. Die Drossel 23 umgibt kreisförmig die Quetschung 24 des Außengefäßes 25 und ist über die beiden Elektroden 26, 27 und den Starter 28 elektrisch mit dem Schraubgewinde 29 des Sockels 22 verbunden. Die Entladung verläuft von der Elektrode 26 durch das gebogene - nicht dargestellt - rohrförmige Innengefäß 30, das Außengefäß 25 und das gebogene - nicht dargestellt - rohrförmige Innengefäß 31 zurück zur Elektrode 27.

[0018] Figur 4 zeigt einen Adapter 32 zum Anschluß einer kompakten Niederdruckentladungslampe an eine genormte Glühlampenfassung. Das Gehäuse 32 des Adapters besitzt eine Fassung 33 zur Aufnahme des Lampensockels sowie einen Schraubsockel 34 zum Einsetzen des Adapters in eine genormte Glühlampenfassung. Die Drossel 35 im Gehäuse 32 umgibt die Fassung 33 kreisförmig und stellt gleichzeitig das Stützglied für den gesamten Adapter dar.

Ansprüche

1. Drossel mit ferromagnetischem Kern (1, 10) und einer isolierten Kupferwicklung (7, 19) für den Betrieb mit 50 bzw. 60 Hz Netzfrequenz und zur Erzeugung von Flußdichten größer als 0,8 Tesla, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1, 10) als ringförmiger Hohlzylinder ausgebildet ist, wobei sich die gesamte Kupferwicklung (7, 19) im Hohlraum (6, 18) des-Kerns (1, 10) befindft.

2. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kern (1, 10) einen Kreis bildet.

3. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Hohlzylinder des Kerns (1, 10) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

4. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1, 10) einen oder mehrere Luftschlitze (4; 15, 16) aufweist, die sich über die gesamte Ringform des Kerns (1, 10) erstrecken und von dem im Zentrum des Kerns (1, 10) befindlichen Hohlraum (6, 18) bis zum Außenraum reichen.

5. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kern (1, 10) einen Trennspalt (5, 17) aufweist, so daß die Ringform nicht vollständig geschlossen ist.

6. Drossel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (8, 9; 20, 21) der Kupferwicklung (7, 19) durch den Trennspalt (5, 17) aus dem Hohlraum (6, 18) des Kerns (₁, 10) herausgeführt sind.

7. Entladungslampe mit einem Sockel (22), dadurch gekennzeichnet, daß im Sockel (22) als Vorschaltgerät für die Entladungslampe eine Drossel (23) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 enthalten ist.

8. Adapter für eine Entladungslampe mit einem Gehäuse (32), das eine Fassung (33) zur Aufnahme eines Lampensockels und einen Sockel (34) zum Einsetzen des Adapters in eine genormte Leuchtenfassung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (32) als Vorschaltgerät für die Entladungslampe eine Drossel (35) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 enthalten ist.

9. Adapter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern der Drossel (35) die Fassung (33) zur Aufnahme eines Lampensockels ringförmig umgibt.

Zeichnung