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Drosselspule oder Transformator für Leuchtstofflampen oder andere
Gasentladungslampen Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselspule oder einen
Transformator für Leuchtstofflampen oder andere Gasentladungslampen, bei der/dem
die Wikkelachse in Längsrichtung des Gerätes liegt, der Eisenkörper aus zwei geschichteten,
die Wicklungen tragenden Kernteilen mit im Bereich der Wicklungen liegendem Luftspalt
und zwei geschichteten Mantelteilen in einer Ebene parallel zur Längsrichtung besteht
und bei der/dem die Berührungsflächen der Kernteile und Mantelteile an den Stirnseiten
des Gerätes größer als ihre Querschnittsflächen sind.
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Zur Erfüllung der Forderungen, wie sie an Drosseln oder Transformatoren,
die zum Betrieb von Gasentladungslampen benötigt werden, gestellt sind, sind zwei
Hauptarten des Aufbaues bekanntgeworden: 1. Manteldrosseln, deren Wickelachse senkrecht
zur Längendimension des Vorschaltgerätes steht und im Verhältnis zur Wickellänge
kurz ist und 2. Manteldrosseln, deren Wickelachse die Längsachse des Gerätes bildet
bzw. parallel zur Längsachse des Gerätes liegt.
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Bei Manteldrosseln, deren Wickelachse senkrecht zur Längendimension
steht, hat der Eisenkern die Form bekannter Blechschnitte, wie U-, E-, L-, F-förmige
Gestalt, einfach oder doppelt, bzw. finden kombinierte Blechschnitte, wie EI, Verwendung.
Es ist auch bekannt, die bei kleinen Manteltransformatoren für Glühlampen benutzten
H-förmigen Kerne, welche von einer geschlossenen Ringfläche umgeben sind, durch
Einfügen von Luftspalten an den Stirnseiten des H-förmigen Innenkernes für Drosselspulen
anzuwenden.
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Diese bekannte Bauweise hat zwar den Vorteil, daß der Erregungsaufwand
zur Ausbildung des magnetischen Flusses und die dadurch entstehenden Eisenverluste
den Werkstoffaufwand praktisch voll ausnutzen, da der Flußverlauf nicht quer zur
Blechschichtrichtung verläuft und die spezifische Materialbelastung im magnetischen
Kreis in etwa gleich groß ist. Diese Ausbildungsformen haben aber den Nachteil,
daß der langgestreckte und in der Längsachse ausgeführte Wickel für die Massenproduktion
schwierig und zeitraubend herzustellen ist. Darüber hinaus können wegen der ungünstigen
Seitenverhältnisse keine Zwischenisolationen eingebracht werden. Dadurch und durch
den vergleichsweise kleinen Wickelquerschnitt besteht die Gefahr des Windungsschlusses
bei thermischer Beanspruchung. Von dieser Bauform haben sich nur die Aufbauten mit
H-förmigem Mittelkern, die von einer geschlossenen Ringfläche umgeben sind, durchgesetzt,
weil die funktionsmäßig und herstellungsmäßig notwendigen Luftspalte nur bei dieser
Ausbildung stanztechnisch in einem Hub erzielbar sind. Es entsteht hierbei ein Stanzabfall
in Höhe von 25% des Einsatzmaterials.
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Darüber hinaus haben diese Ausführungsformen den Nachteil, daß die
Wärmeableitung der Wicklung durch die über die ganze Wicklung reichende Isolierhülle,
die erforderlich ist, um die Luftspaltbreite zu fixieren, erschwert wird. Dieser
Wärmewiderstand wirkt sich auf die Erwärmung der Wicklung besonders nachteilig aus,
weil etwa 70% der Drosselverlustleistung durch die Wicklung verursacht wird. Ein
weiterer Nachteil ergibt sich durch die Alterung der Isolierhülle, die zwischen
Innenkern und äußerer Rahmenfläche angebracht ist. Zwar -sind diese Vorschaltgeräte
im neuwertigen Zustand vergleichsweise zu anderen Aufbauten geräuscharm; sie neigen
aber durch die Alterung der Isolierhülle zu starker Geräuschbildung, da sich durch
den Schwund dieser Isolierhülle die kraftschlüssige Verbindung zwischen Innenkern
und Außenkern lockert.
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Bei Manteldrosseln, deren Wickelachse längs der Längendimension der
Drosselspule verläuft, läßt sich durch Lagenisolationen der Wicklungsaufbau mit
größtmöglicher Sicherheit herstellen. Windungsschlüsse infolge Alterung der Isoliermaterialien
treten praktisch nicht auf.
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Bei den meisten bekanntgewordenen. Ausführungsformen stehen Kern und
Mantelbleche senkrecht aufeinander. Der an der Stirnseite vom Kern zu den Mantelblechen
austretende Fluß verursacht zusätzliche Eisenverluste durch Ausbildung von Wirbelströmen
in der Größenordnung bis zu. 75 % der gesamten Eisenverluste. Durch die meist auch
an den
Stirnflächen angeordneten Luftspalten ist der magnetische
Widerstand im Eisenkreis nicht in jedem Flächenelement gleich groß, selbst bei gleicher
Querschnittsdimensionierung der Kern- und Mantelbleche; die magnetischen Eigenschaften
werden mithin verschlechtert, der spezifische Erregungsaufwand gegenüber geschlossenen
Kreisen wird größer und somit das Material nicht voll ausgenutzt. Diese bekannten
Aufbauten sind zwar fast abfallos stanzbar; der Minderaufwand an Eisenmaterial wird
aber durch die Entstehung der zusätzlichen Verluste wieder aufgehoben.
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Um auch bei dieser Ausführungsform die Zusatzverluste zu vermeiden,
ist es bekanntgeworden, den Eisenkern aus zwei durch einen Luftspalt getrennten
lamellierten Innenteilen und einem lamellierten Mantelteil auszubilden, der die
gesamte Wicklung in einer Ebene einschließt. Die Kerninnenteile überragen die Stirnenden
der Wicklung und sind, in der Blechebene gesehen, dreieckförmig ausgebildet. Die
Kernmantelteile weisen derart schräg abgewinkelte Enden auf, daß diese Enden mit
den Innenseiten mehr oder weniger satt an den dreieckförmigen Enden der Kerninnenteile
anstoßen. In bekannter Weise sind diese Kernmantelteile abfallos stanzbar; sie besitzen
allerdings an den schräg abgewinkelten Enden eine Querschnittseinschnürung. Diese
Querschnittseinschnürung erhöht die Induktion und verschlechtert die magnetischen
Eigenschaften des Kernaufbaues dieser Drosselspule und verursacht auch an den schräg
abgewinkelten Mantelteilen örtliche Zusatzverluste. Ferner wird durch die Vergrößerung
des magnetischen Widerstandes durch die Querschnittsfläche der magnetische Fluß
teils durch den Wickelraum von den Kerninnenteilen zu den Kernmantelteilen austreten.
Auch tritt durch Fertigungstoleranzen an den Stellen, an denen die Enden der Kernmantelteile
die Schnittfläche der Kerninnenteile aneinanderstoßen, ein kleiner Luftspalt auf.
Dadurch ergibt sich eine Flußkonzentration an diesen Stellen, was besonders im Vorheizfall
- das Vorschaltgerät liegt praktisch an Netzspannung - eine Vergrößerung des normalen
Betriebsstromes mit sich zieht und wodurch die thermischen Eigenschaften der Drosselspule
verschlechtert werden.
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Es ist bekannt, dem Nachteil dieser Ausführungsform durch zusätzliche
Isolierschichten an den dachförmigen Schrägen der Innenkernteile und an den abgewinkelten
Enden der Kernmantelteile abzuhelfen. Durch diese Abhilfe wird aber der magnetische
Widerstand an den Stirnflächen vergrößert, was wiederum ungünstige magnetische Eigenschaften
nach sich zieht. Für die Einstellung der Nenndaten des Vorschaltgerätes ist fertigungstechnisch
eine Justierung erforderlich. Zeitraubend ist auch der Schweißvorgang an den Stirnflächen
der Drosselspule.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung des in
der Serienfertigung günstigen Wickels mit der Achse in Längsrichtung des Gerätes
den magnetischen Kreis derart auszubilden, daß der Werkstoffaufwand auch bei dieser
Ausführungsform unter Nutzung der günstigsten magnetischen Eigenschaften auch von
Blechen mit magnetischer Vorzugsrichtung voll ausgenutzt wird, wobei die Bleche
praktisch abfallos stanzbar sind und der Luftspalt einfach und genau justierbar
ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Drosselspule oder einem Transformator
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Größe des Luftspaltes
durch formschlüssige Ausbildung und kraftschlüssige Pressung der Berührungsflächen
genau festgelegt ist.
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Um eine solche Drosselspule oder einen solchen Transformator auf einfache
Weise zusammenzubauen, sind die Mantelteile in zwei wannenförmigen Halterungen in
Stapelrichtung pressend gehalten und die Halterungen ihrerseits durch an ihnen befestigte
Seitenteile in Richtung auf die Berührungsflächen zusammengepreßt.
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In den F i g. 1 bis 7 ist die Erfindung dargestellt und wird im folgenden
näher beschrieben.
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Die Drosselspule (F i g. 1) besteht aus den H-förmig ausgebildeten
Kerninnenteilen 1 und den Kernmantelteilen 2, die in einer Ebene parallel zur Längsachse
des Gerätes angeordnet sind. Im Inneren der Spule 3 ist der funktionsmäßig erforderliche
Luftspalt 4 angeordnet.
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Die magnetische Flußführung erfolgt erfindungsgemäß - ohne Unterbrechung
durch Luftspalt an den Stirnflächen des Gerätes - im Querschnitt mindestens gleicher
Größe wie im übrigen magnetischen Kreis auch im Bereich der Stirnflächen. Wie F
i g. 1 zeigt, weisen die Stirnflächen der Kerninnenteile einen Schnitt auf, der
in den Mantelteilen formschlüssig wiederkehrt. Durch diese formschlüssige Anordnung
ergibt sich bei Blechen mitmagnetischer Vorzugsrichtung der geringste Zusatzverlust.
Darüber hinaus ergibt sich aber durch die keilförmige Ausbildung der Begrenzungsfläche
a bei Pressen der Mantelteile 2 eine definierte Lage der Kerninnenteile zueinander;
der Luftspalt 4 im Innern der Spule ist somit ebenfalls in seiner Größe genau definiert.
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Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird nunmehr auch bei Geräten,
deren Wickelachse in Längsrichtung des Gerätes liegt, volle Ausnutzung des Werkstoffaufwandes
erzielt. Darüber hinaus ist durch die definierte Lage des Luftspaltes keinerlei
Justierarbeit für die Einstellung der Drosseleigenschaften in der Massenproduktion
erforderlich. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird weiterhin erreicht, daß
die einmal eingestellten Drosselwerte selbst am Ende der Lebensdauer unverändert
sind. Es tritt auch gegenüber den sonst bekannten Aufbauten keine Anhebung des Geräuschpegels
auf, da keine alternden Isoliermaterialien den magnetischen Kreis unterbrechen.
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F i g. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel die V-förmige Ausbildung der
Mantelbleche 2, welche keilförmig in die Kerninnenteile 1 formschlüssig grenzen.
Aus stanztechnischen Gründen ist es oft von Vorteil, die Begrenzungsflächen der
Kernmantelteile zu den Kerninnenteilen kreisförmig auszubilden, wie dies in F i
g. 4 beispielsweise dargestellt ist.
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Ein weiteres konstruktives Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung ist
die klemmende Halterung zur kraftschlüssigen Verbindung der Kerninnenteile 1 und
der Mantelteile 2 miteinander, wie dies in F i g. 5, 6, 7 gezeigt wird. Die Mantelteile
2 sind vorteilhaft in der Bodenplatte 5 und in der Haube 6 des Gerätes angeordnet.
Die Längsflächen in der Bodenplatte und die Längsflächen der Hauben sind gebördelt,
wie dies insbesondere aus F i g. 7 ersichtlich ist. Für die kraftschlüssige Verbindung
der Mantelteile in der wannenförmig ausgebildeten Halterung sorgen zwei Seitenteile
7, welche ebenfalls gebördelt sind. Durch Pressen der Bördelung wird eine bleibende
klemmende
Verbindung über die Seitenteile 7 zwischen den Mantelteilen
2 erzielt, wobei die Kerninnenteile 1 an der Begrenzungsfläche zu den Kernmantelteilen
kraftschlüssig gehalten werden. Die Verbindung durch die Seitenteile kann auch mittels
anderer Elemente, beispielsweise durch Schweißung, erfolgen.
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Weitere Vorteile sind der einfache Zusammenbau aller Teile ohne Nieten
und Schrauben, der gedrungene Aufbau und das geringe Aktivgewicht durch den praktisch
voll ausgenutzten Werkstoffaufwand. Die Verlustwärme der Wicklung wird bei dem erfindungsgemäßen
Aufbau ohne isolierende Unterbrechung von den Kerninnenteilen zu den Kernmantelteilen
direkt geleitet.