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Drosselspule bzw. Streufeldtransformator als Vorschaltgerät für Gasentladungslampen
mit rahmenförmigem Mantel und Vorrichtung zur Herstellung des Mantels Die Erfindung
betrifft eine Drosselspule bzw. einen Streufeldtransformator als Vorschaltgerät
für Gasentladungslampen und befaßt sich mit einer Ausbildung des Gerätes, die bei
einfacher Herstellung unter anderem geringe Wirbelstromverluste ergibt.
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Es sind solche Drosselspulen oder Transformatoren bekannt, deren magnetisch
leitender Teil einen stabförmigen Kern und einen diesen umgebenden rahmenförmigen
mehrschichtigen Mantel aus bandförmigem magnetisierbarem Material enthält, wobei
die Querseiten des rahmenförmigen Mantels die Stirnflächen des stabförmigen Kernes
abdecken und mit einer Schlitzung versehen sind.
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Bei solchen Vorschaltgeräten handelt es sich um in großer Anzahl angewendete
Massenerzeugnisse, bei denen der Materialaufwand, die Herstellungskosten und bei
Betrieb des Gerätes der Stromverbrauch, die Erwärmung und die Geräuschbildung möglichst
klein gehalten werden müssen. Unter anderem spielen die in dem Gerät auftretenden
Wirbelströme eine sehr wesentliche Rolle, da von ihnen sowohl der Stromverbrauch
als auch die Erwärmung des Gerätes und zum Teil auch die Geräuschbildung in diesem
abhängen.
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Die bisher bekanntgewordenen Ausführungen solcher Geräte ergeben keine
befriedigende Verringerung der Wirbelströme oder sind in der Herstellung zu umständlich
und teuer und weisen beide Nachteile auf.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Drosselspule oder einen Streufeldtransformator
der oben angegebenen Art und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzung jeder
Querseite des Mantels aus mehreren, im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden,
von mindestens einer in elektrischer Hinsicht freien Kante der Querseite ausgehenden
und bis über die Mitte der Querseite sich erstreckenden Schlitzen besteht, die annähernd
symmetrisch zur geometrischen Längsachse des stabförmigen Kernes liegen, und daß
die Kanten neben den ausmündenden Schlitzen gegen Vibrationserscheinungen verankert
sind.
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Die Wirbelströme können durch parallele Schlitze in den stirnseitigen
Querteilen des Mantels nur dann wirksam unterdrückt werden, wenn diese Schlitze
nicht nur an einer Querseite, sondern an beiden angebracht werden und außerdem die
Wirbelstrombahnen an den Stellen unterbrechen, wo sich die stärksten Wirbelstromdichten
ausbilden würden. Ein vereinzelter oder einseitig nur bis zur Mitte der Querseite
reichender Schlitz genügt hierfür nicht, da sich neben einem solchen Schlitz oder
im ungeschlitzten Teil der Querseite des Mantels doch wieder größere, in sich geschlossene
Wirbelstrombahnen aus= bilden können. Es genügt auch nicht, bloß in der Mitte des
Querteiles liegende Schlitze anzubringen, weil sich die Wirbelströme um diese Schlitze
herum schließen können. Bei dem Gerät nach der Erfindung sind daher mehrere im wesentlichen
parallel zueinander verlaufende Schlitze vorgesehen, die von mindestens einer in
elektrischer Hinsicht freien Kante der Querseite des Mantels ausgehen und sich bis
über deren Mitte erstrecken. Um die Wirbelströme in allen Teilen der Mantelquerseite
praktisch zu unterdrücken, sind die Schlitze ferner im wesentlichen symmetrisch
zur geometrischen Längsachse des stabförmigen Kernes angebracht, weil das die Wirbelströme
induzierende Magnetfeld symmetrisch zu dieser Achse in die Querseiten des Mantels
eintritt. Damit aber nicht durch die an den Rändern der Mantelquerseiten mündenden
Schlitze schwingungsfähige zungenartige Teile der Mantelschichten entstehen, wodurch
eine erhöhte Geräuschbildung eintreten könnte, sind ferner die Kanten der Mantelquerseiten
neben den ausmündenden Schlitzen gegen Vibrationserscheinungen verankert.
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Auf diese Weise gelingt es, eine von den erwähnten Nachteilen freie,
hoch ausgenutzte Drosselspule
zu schaffen, bei der die von stirnseitigen
Kanten ausgehende Schlitzung des Mantels durch Einschneiden von außen sehr leicht
und mit geringem Arbeitsaufwand herstellbar ist.
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Wie das im folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt, können
die Schlitze einer Mantelquerseite von den zwei sich gegenüberliegenden Kanten des
bandförmigen Materials ausgehen, wodurch sie sich, wie oben angegeben, über die
Mitte der Querseite erstrecken.
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Die Verankerung der Kanten der Mantelquerseiten erfolgt nach dem Ausführungsbeispiel
durch Verwendung von Deckplatten aus magnetisierbarem Material, die die offenen
Flächen des rahmenförmigen Mantels abdecken und nur nahe den Schlitzen nur punktförmig
mit dem Mantel leitend verbunden, z. B. angeschweißt, sind.
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Die Erfindung ist in Fig.1 in einem Ausführungsbeispiel dargestellt,
wobei die einzelnen Teile der Spule übereinander gezeichnet sind; Fig.2 zeigt die
Vorrichtung zur Herstellung des Kernes.
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10 ist mindestens ein stabförmiger, aus Lamellen bestehender innerer
Kern, der von einem mehrschichtigen Mantel 12 aus magnetisierbarem Material umgeben
ist. Zwei Seitenteile dieses Mantels erstrecken sich in einem gewissen Abstand von
zwei Seitenwandungen des inneren Kernes 10. Die Querwände des Mantels stehen dagegen
in leitender Verbindung mit den Stirnflächen des inneren Kernes 10. Der äußere
Mantel 12 ist aus einem Band aus magnetisierbarem Material gefertigt. Im Bereich
der Berührungsfläche mit dem inneren Kern 10 sind mindestens ein Paar Schlitze
16 und 18 vorgesehen, die sich von der Seitenkante des Bandes nicht ganz über dessen
Breite erstrecken. Diese Schlitze in dem Band 12 bzw. den einzelnen Schichten des
Mantels 12 bilden einen größeren Widerstand gegen Wirbelströme, die in den einzelnen
Schichten des äußeren Mantels entstehen. Durch diese Konstruktion werden Verluste
wesentlich herabgesetzt.
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Vorzugsweise wird je ein Paar Schlitze 16 und 18 bzw. 16a und
18a an jedem Ende des inneren Kernes 10 in den beiden Querseiten des Mantels
12 vorgesehen. Es ist gefunden worden, daß schon ein Schlitz an jedem Ende eine
bedeutende Herabsetzung von Verlusten bringt. Eine weitere Verbesserung kann dadurch
erreicht werden, daß je ein Paar von Schlitzen an jedem Ende vorgesehen ist. Hierdurch
wird eine Abnahme von Verlusten bis zu 501110 erzielt. Die Schlitze können aber
auch in noch größerer Anzahl auf dem Umfang des Mantels 12 verteilt sein. Durch
das Aufwinden des Bandes zu dem äußeren Mantel und durch das Zusammenbringen dieses
Mantels mit dem inneren Kern 10 wird eine bedeutende Materialersparnis erzielt gegenüber
gewöhnlichen Kernkonstruktionen, bei denen auch der äußere Mantelteil in Form von
Lamellen gehalten ist. Es ist praktisch festgestellt worden, daß durch die Vorschaltgerätausbildung
gemäß der Erfindung eine Stahlersparnis bis zu 30 bis 40'% eintritt.
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Die Seitenwandungen des Mantels 12 verlaufen im wesentlichen parallel
zu den Seitenwandungen des inneren Kernes 10, und zwar in einem solchen Abstand,
daß die innere Öffnung der äußeren Mantelkonstruktion dem äußeren Durchmesser der
Spule 14 auf dem inneren Kern 10 entspricht. Die Schlitze 16 und 18 bzw.
16a und 18a in dem äußeren Mantelteil 12 liegen parallel zueinander.
Es ist damit der Vorteil verbunden, daß einer der Schlitze, wie es in Fig. 1 gezeigt
ist, für den Durchgang der Stromzuführungsleitung zu der Spule 14
dienen kann.
Ein weiterer Vorteil, der durch die Schlitze in den einzelnen Lagen des Mantels
12 gegeben ist, besteht darin, daß eine verbesserte Verteilung des Magnetflusses
von den Stirnflächen des inneren Kernes 10 erreicht wird. Auf diese Weise wird die
Gefahr der Sättigung der inneren Lagen herabgesetzt.
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Wie dargestellt, können die Schlitze vertikal zu den Kanten des Bandes
12 stehen.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, haben die sich bis über die Mitte der
Querseite des Mantels erstreckenden Schlitze eine verhältnismäßig große Ausdehnung
über das Band 12. Es wurde gefunden, daß die Ausdehnung der Schlitze am besten zwei
Drittel der Breite des Bandes betrifft.
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Der äußere Mantel 12 bildet einen Teil der Kernkonstruktion und gleichzeitig
einen Teil des schützenden Gehäuses. Vorzugsweise entspricht die Breite des Bandes,
aus welchem der äußere Mantel aufgewunden ist, etwa dem Durchmesser der Spule in
einer Ebene parallel zu den Seitenkanten des äußeren Mantels.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet das Gerät
eine vollkommen geschlossene Spulenkonstruktion, in welcher die rahmenförmige Mantelkonstruktion
die Seiten- und Endwände bildet und ein Paar von Deckplatten 20 und 22 die offenen
Flächen des Rahmenmantels abdecken, um damit das von dem Mantel gebildete Gehäuse
abzuschließen.
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Vorzugsweise hat die eine dieser Abdeckplatten eine Ausgestaltung,
die der äußeren Form des Mantels 12 entspricht, während die Abdeckplatte 22 noch
einen Lappen 26 trägt, um auf diesem das isolierende Abschlußmaterial aufzubringen.
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Es ist vorteilhaft, die Abdeckplatten 20 und 22 an dem äußeren Mantel
12 durch punktweises Anschweißen nahe den Schlitzen zu sichern. Die Abdeckplatten
20 und 22 bestehen ebenfalls aus einem magnetisierbaren Material und können im übrigen
von den Kanten des Mantels 12 durch Luftschlitze getrennt sein, so daß die Verbindung
nur an den Schweißpunkten vorhanden ist. Auf diese Weise sind die Kanten der Querseiten
des Mantels neben den ausmündenden Schlitzen gegen Vibrationserscheinungen verankert.
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Beim Anschweißen der Abdeckplatten 20, 22 an den äußeren Mantel 12
muß dafür Sorge getragen werden, daß die elektrische Verbindung zwischen dem äußeren
Mantel 12 und den Abdeckplatten durch den Schweißvorgang nicht einen Kurzschluß
verursacht, der Wirbelströme auslöst, die durch die Schlitze entstehen. Dazu müssen
die Anschweißpunkte 30a, 30b und 32a, 32b zwischen der Abdeckplatte 20 und dem Mantel
12 an derselben Seite der Schlitze 18 und 18 a liegen, während die entsprechenden
Anschweißpunkte 34a, 34b und 36a,
36b zwischen der unteren Abdeckplatte
22 und dem Mantel 12 auf der entgegengesetzten Seite liegen müssen, d. h. rechts
von den Schlitzen 16 und 16 a.
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Die Anschweißungen müssen so vorgenommen werden, daß eine elektrische
Verbindung nur zwischen den Abdeckplatten und den äußeren Schichten des Mantelteiles
12 hervorgerufen wird. Damit die
Schweißelektroden leicht plaziert
werden können, wird vorgeschlagen, eine Öffnung 38 a in dem Lappen 26 vorzusehen.
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Wie in Fig. 1 gezeigt, besitzt die Abdeckplatte 22 auch einen Lappen
24 mit einer Öffnung 38 b am anderen Ende. Dieser Lappen ist nicht unbedingt notwendig.
Er ist aber sehr geeignet zum Tragen eines Abschlußteiles auch an diesem Ende, falls
die Ausbildung der Spule zwei getrennte Windungen besitzt.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung des
rahmenförmigen Mantels 12 des oben gekennzeichneten Vorschaltgerätes.
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Die Vorrichtung zur Herstellung des Mantels eines Vorschaltgerätes
gemäß der Erfindung schließt die Schritte zur Erzeugung der Schlitze durch Stanzen
ein.
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Bei dieser Vorrichtung zur Herstellung des Mantels aus bandförmigem
Material wird das Band auf einen Aufwickelkörper aufgewickelt, wobei nach jeder
halben Umdrehung der Wickelvorgang unterbrochen wird und die Schlitze ausgestanzt
werden. Dann wird in einer weiteren halben Umdrehung das Band weiter aufgewickelt
und der Wickelvorgang wieder unterbrochen. Es erfolgt anschließend das Ausstanzen
der Schlitze auf der anderen Seite in entsprechender Weise.
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Zur Durchführung des Herstellungsverfahrens wird ein endloses Band
verwendet, welches abgeschnitten wird, wenn die gewünschte Anzahl von Windungen
erreicht ist.
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Von vornherein kann auch eine bestimmte Länge eines Bandes benutzt
werden, die dann die gewünschte Anzahl von Windungen ergibt.
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Das Band wird vorzugsweise auf einen Aufwickelkörper aufgewickelt,
der einen Querschnitt besitzt, der der innern Öffnung des herzustellenden röhrenförmigen
Mantels entspricht. Um das Ende des Bandes an diesem Aufwickelkörper zu befestigen
und das Band sicher bei der Drehung nachziehen zu können, kann noch ein Lappen aus
dem freien vorderen Ende des Bandes herausgedrückt werden, der in eine entsprechende
Nut oder einen Schlitz in dem Aufwickelkörper hineingesteckt wird.
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Um diesen Lappen, welcher nach innen ragt, später zu entfernen, kann
dieser Endteil zurückgepreßt werden.
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Um das Ende der äußeren Windung zu sichern, wird die äußere Windung
mit der darunterliegenden Windung verschweißt, um so einen in sich geschlossenen
Körper zu erzielen.
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Die Vorrichtung für dieses Herstellungsverfahren ist in Fig. 2 dargestellt,
in der die wesentlichen Teile der Vorrichtung zu erkennen sind.
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Die Vorrichtung enthält einen Aufwickelkörper für das Band 40. Das
Äußere dieses Körpers entspricht im wesentlichen der inneren Öffnung des zu wickelnden
Mantels 12. Der Körper 40 besitzt Schlitze 46, 48 und auf der gegenüberliegenden
Seite Schlitze 46a und 48a. Ferner ist ein Preßkörper 50 vorgesehen, der eine herauf-
und heruntergehende Bewegung ausführt und der die Stanzwerkzeuge 52a und
52b
(Patrizen) trägt, die in die die Matrizen bildenden Schlitze
46, 48 bzw. 46a und 48a eintreten können. Es sind Mittel zum
ruckweisen bzw. intermittierenden Drehen des Aufwickelkörpers 40 vorhanden,
wobei der Körper 40 nach Ausführung einer halben Umdrehung angehalten wird.
In dieser Lage liegen die Schlitze 46, 48 bzw. 46a, 48a jeweils in Verlängerung
der Stanzwerkzeuge 52b und 52a. Nach dem Stanzvorgang geht der Preßkörper
wieder in seine Ausgangslage zurück, und der Aufwickelkörper 40 wird um 180° weitergedreht.
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Die Antriebe des Preßstempels und des Aufwickelkörpers 40 können
von einem Hauptantrieb abgeleitet werden. Eine Mehrzahl von Zahnrädern oder Kurven
kann vorgesehen sein, so daß die Bewegung in der richtigen Zeit und richtigen Beziehung
zueinander eintreten kann, indem abwechselnd die Drehung des Aufwickelkörpers
40 und die hin- und hergehende Bewegung des Stößels 54 des Preßstempels 50
erfolgt.
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70 ist das aufzuwickelnde Band. An seinem vorderen Ende befindet
sich eine Ausstanzimg oder ein Lappen 70 a, der in eine entsprechende Vertiefung
des Aufwickelkörpers 40 eingelegt wird.
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Damit das Band 70 dicht an den Aufwickelkörper 40 angelegt
wird, kann noch eine Preßplatte 60 vorgesehen sein, die zwischen dem Preßstempe150
und dem Aufwickelkörper 40 liegt. Diese Preßplatte 60 hat Durchtrittsschlitze 62
a und 62 b für den Durchgang der Werkzeuge 52 a und 52 b. Die Preßplatte
60 steht ferner unter der Wirkung von nicht dargestellten Federn, so daß sie dicht
auf das aufzuwickelnde Band aufgedrückt wird, und zwar während aller Stellungen
des Aufwickelkörpers 40.
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In Anbetracht der rechtwinkeligen Gestalt des Körpers 40 kann
der Antriebmechanismus der Maschine weitere Kurven od. dgl. enthalten, um die Wirkung
der Federn der Preßplatte 60 zu kontrollieren, und zwar derart, daß der Druck
auf das Band 70 jeweils der gleiche ist, und zwar unabhängig von der Stellung des
Körpers 40.
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Oberhalb des Aufwickelkörpers 40 ist noch ein unter Federwirkung stehender
Druckarm 64 vorgesehen, der seitliche Lappen trägt, zwischen denen die Halteplatten
66a und 66b mit den Druckrollen 68a und 68b eingeschlossen sind. Dieser Druckarm
64 steht unter der Wirkung einer Feder, die den Druckarm auf den Aufwickelkörper
derart drückt, daß das aufzuwickelnde Band auch auf die Ecken des Aufwickelkörpers
40 aufgepreßt wird, wenn eine Ecke des Aufwickelkörpers 40 unter die Druckvorrichtung
64 bis 68 tritt.
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Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel werden die durch den Ausstanzvorgang
entstehenden ausgestanzten Teilchen in das Innere des Aufwickelkörpers 40 hineingepreßt.
Um zu verhindern, daß eine Anhäufung dieses Materials in dem Aufwickelkörper
40 eintritt, kann das vordere Ende des Aufwickelkörpers offen sein. Das Innere
des Körpers 40 kann mit einem geeigneten System in Verbindung stehen, durch welches
Luft unter Druck zeitweise in das Innere des Körpers eingeblasen werden kann. Dazu
kann eine Ventilsteuerung in der Druckluftzuleitung vorgesehen sein, die in geeigneter
Weise geöffnet und geschlossen wird.
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Es können auch andere Ausgestaltungen des Körpers 40 der Druckelemente
des Preßstempels und der Mittel zum Entfernen der ausgestanzten Teile vorgesehen
sein.
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Die Schlitze in dem äußeren Mantel 12 können eine andere Anzahl sein.
Auch können die Schlitze schräg gestellt sein, d. h. einen Winkel mit der Seitenkante
des Bandes bilden.
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Es können ferner die Schaltschritte eine andere Beziehung zueinander
einnehmen und noch weitere Schaltvorgänge vorgesehen sein.
Um scharfe
Ecken des äußeren Mantelteiles zu erhalten, kann der Aufwickelkörper für das Band
eine andere als rein rechtwinkelige Gestalt erhalten. Es können die beiden Längsseiten
leicht konkav gestaltet sein. Wenn der Mantel dann von dem Aufwickelkörper entfernt
wird, kann er im Bereich dieser konkaven Stellen einem Preßdruck unterworfen werden,
um so die genaue rechtwinkelige Gestalt wieder zu erhalten. Dieser Preßdruck kann,
wenn erwünscht, in Verbindung mit dem obenerwähnten Schweißvorgang durchgeführt
werden.
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Der Antriebmechanismus zur Erzielung der bestimmten Beziehungen zwischen
den Bewegungen der einzelnen Teile kann die verschiedensten Ausgestaltungen erfahren.
Auch kann der Preßstempel 50 innerhalb des Aufwickelkörpers 40 in einer Aussparung
liegen, so daß der Druck- und Stanzvorgang von innen nach außen erfolgt. In diesem
Fall wird die Druckplatte 60 vorzugsweise fest während des Stanzvorganges angeordnet.
Zum Festlegen können Kurvenscheiben oder entsprechende Mittel verwendet werden,
welche zeitlich die Druckplatte 60 an Stelle der Federn halten.