DE4228642A1 - Verfahren zur Impedanz-Einstellung einer Drossel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drosselspule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, deren Impedanz innerhalb gewisser Grenzen an einen vorgegebenen Impedanzwert angleichbar ist, und ein Verfahren zur Einstellung der Impedanz der erfindungsgemäßen Drosselspule.

Die erfindungsgemäße Drosselspule findet z. B. bei Vorschaltgeräten für Leuchtstoffröhren Verwendung. Für die genannte Anwendung werden Drosselspulen mit geringem Platzbedarf, einer hohen Induktivität und niedrigen Verlusten benötigt. Die Drosselspule soll ferner für die Serienfertigung geeignet sein. Zur Führung des magnetischen Flusses wird die Wicklung der Drosselspule im allgemeinen von einem ferromagnetischen Kernpaket umgeben und durchdrungen, das zur Vermeidung von Wirbelströmen schichtweise aufgebaut ist.

Aufgrund von Fertigungstoleranzen der das Kernpaket bildenden Blechteile ist es im allgemeinen notwendig, die Impedanz einer jeden in Serie gefertigten Drosselspule durch eine Abgleichmaßnahme an den vorgegebenen Wert anzugleichen. Dabei ist eine Variation der Windungszahl aufgrund des hohen Aufwandes eine für die Serienfertigung nicht geeignete Maßnahme. Eine auch für die Serienfertigung geeignete Anpassung der Impedanz der Drosselspule bietet sich jedoch durch eine Variation eines in dem Kernpaket angeordneten Spaltes, welcher mit einem nicht-ferromagnetischen Material, z. B. Luft, gefüllt ist.

Querschnitte durch Kernpaketprofile bekannter Drosselspulen sind in den Fig. 1 bis 2 dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein zweiteiliges Querschnittsprofil eines Kernpaketes, wobei jede Schicht des Kernpaketes aus einem U-förmigen und einem T-förmigen Blech 1, 2 zusammengesetzt ist. Die Bleche des Kernpaketes umschließen dabei zwei Wicklungsfenster 3 und 4, in welchen der Spulenkörper der Drosselspule angeordnet ist. Im unteren Bereich des Kernpaketes werden die Bleche einer jeden Schicht mittels einer Spannklammer 5 zusammengehalten. Im oberen Bereich des Kernpaketes ist zwischen dem U-förmigen Blechteil 1 und dem T-förmigen Blechteil 2 ein Spalt 6 angeordnet, der mit einem nicht-ferromagnetischen, plastisch verformbaren Material gefüllt ist. Durch Ausübung eines Druckes 7 im Bereich des Spaltes 6 kann durch Verformen des Kernpaketes die Breite dieses Spaltes dauerhaft reduziert werden. Durch diese Maßnahme ist die Impedanz der Drosselspule variierbar.

Desgleichen ist es möglich, den Spalt 6 im unteren Bereich der Drosselspule anzuordnen. Dies führt zu dem in Fig. 2 dargestellten Querschnitt des Kernpaketes, wobei jede Schicht des Kernpaketes aus einem E-förmigen Blech 10 und einem I- förmigen Blech 11 zusammengesetzt ist. In dem Spalt 12 ist wiederum ein nicht- ferromagnetisches, plastisch verformbares Material angeordnet. Durch Ausüben eines Druckes 7 im mittleren Bereich des Kernpaketes ist dieses bleibend verformbar, so daß eine Variation der Impedanz der Drosselspule ermöglicht wird.

In den Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen ist gemeinsam, daß sich die Stoßfugen 13 und 14 zwischen den beiden eine Schicht des Kernpaketes bildenden Blechen im Bereich einer großen magnetischen Flußdichte des magnetischen Feldes befinden. Nachteilig ist dabei, daß eine solche Stoßfuge mit einem Streufeld verbunden ist, das zu Verlusten der Drosselspule führt.

Es ist daher vorteilhaft, die Stoßfuge zwischen den Blechen in einem Bereich anzuordnen, der nur geringfügig von dem magnetischem Feld durchflutet wird. Dies wird ermöglicht, wenn eine Schicht des Kernpaketes, wie in Fig. 3 gezeigt, dreiteilig aus zwei C-förmigen Blechen 21, 22 und einem I-förmigen Blech 23 zusammengesetzt ist. Die beiden C-förmigen Bleche 21 und 22 umschließen dabei die Wickelfenster 24 und 25 und das I-förmige Blech 23 und werden im unteren Bereich durch die Spannklammer 5 zusammengehalten. Zwischen einem der Enden des I-förmigen Bleches 23 und den beiden C-formigen Blechen 21 und 22 könnte auch bei dieser Anordnung ein mit einem nicht-ferromagnetischen, plastisch verformbaren Material gefüllter Spalt 26 angeordnet sein. Die Einwirkung eines Druckes im mittleren Bereich des Blechpaketes führt jedoch nicht zu einer dauerhaften Verformung der C-förmigen Bleche, da diese nach Nachlassen des Druckes wieder in ihre Ausgangslage zurückfedern.

Aus der EP 0 152 096 ist eine Drosselspule mit jeweils aus zwei C-förmigen Blechen und einem I-förmigen Blech zusammengesetzten des Kernpaketes Schichten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. An der Grenzfläche zwischen den C-förmigen Blechen und dem I-förmigen Blech ist letzteres konisch ausgebildet, während die C- förmigen Bleche an das I-förmige Blech angepaßte Schrägflächen aufweisen. In zwischen dem I-förmigen Blech und den beiden C-förmigen Blechen ausgebildeten Spalten ist jeweils eine plastisch verformbare Einlage aus einem Isolierstoff oder einem Metall angeordnet. Desweiteren ist das Kernpaket von einer zweiteiligen Ummantelung umgeben, um die C- und I- förmigen Blechteile in ihrer Position zu halten. Eine Justage der Spaltbreite durch Variation der von der Ummantelung auf das Füllmaterial ausgeübten Kraft bei der Verbindung der beiden Teile der Ummantelung während der Montage scheint jedoch nur schwerlich möglich. Ferner ist fraglich, ob die beschriebene Positionierung der Blechteile mittels der Ummantelung auch bei Wärmebelastung sicher hält.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine impedanzjustierbare Drosselspule mit einem schichtweise aus zwei C-förmigen Blechen und einem I-förmigen Blech aufgebauten Kernpaket zu schaffen und ein Verfahren anzugeben, welches die Angleichung der Impedanz der Drosselspule an einen vorgebbaren Wert ermöglicht.

Die Aufgabe wird hinsichtlich der Drosselspule durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens zur Impedanzeinstellung durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden durch die Ansprüche 2 bis 6 bzw. 8 bis 10 beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Kernpaket einer bekannten Drosselspule, wobei jede Schicht des Kernpaketes aus einem U-förmigen und einem T-förmigen Teil zusammengesetzt ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Kernpaket einer bekannten Drosselspule, wobei jede Schicht des Kernpaketes aus einem E-förmigen und einem I-förmigen Teil zusammengesetzt ist;

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Kernpaket einer Drosselspule, wobei jede Schicht des Kernpakets aus zwei C-förmigen Teilen und einem I-förmigen Teil zusammengesetzt ist;

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Kernpaket einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drosselspule;

Fig. 5A und 5B zwei Ausführungsformen der Arretierungs-Vorrichtung der erfindungsgemäßen Drosselspule;

Fig. 6 eine schematische Anordnung zur Erklärung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung der Impedanz der erfindungsgemäßen Drosselspule.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch das Kernpaket einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drosselspule. Die C-förmigen ferromagnetischen Bleche 21 und 22 umschließen ein I-förmiges Blech 23, welches zwischen zwei Wickelfenstern 24 und 25 angeordnet ist. Die Wickelfenster 24 und 25 dienen zur Aufnahme des nicht gezeigten Spulenkörpers der Drosselspule. Die beiden C-förmigen Bleche des Kernpaketes sind einseitig fest miteinander verbunden. Diese einseitige Verbindung wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mittels der spangenartig ausgebildeten Bodenplatte 5 bewirkt. Zur Aufnahme dieser Befestigungsspange können die C-förmigen Blechteile jeweils eine entsprechende Nut 32 bzw. 33 aufweisen. Die spangenartig ausgebildete Bodenplatte 5 kann dabei gleichzeitig zur Befestigung der Drossel in einem Gehäuse, insbesondere einem Gehäuse zur Aufnahme einer Leuchtstoffröhre, dienen.

Die beiden C-förmigen Bleche bilden in ihrem nicht verspannten Ruhezustand zwischen ihren Enden auf der der Befestigungsspange 5 abgewandten Seite einen Spalt 31 aus. Zwischen dem I-förmigen Blech 23 und den C-förmigen Blechen 21, 22 kann zumindest einseitig ein weiterer Spalt 26 angeordnet sein, um die Positionierung des I-förmigen Bleches gegenüber den C-förmigen Blechen zu erleichtern. Zur Arretierung des I- förmigen Blechs kann dieser Spalt mit einem nicht-ferromagnetischen Füllmaterial gefüllt sein. Desweiteren weißt die erfindungsgemäße Drosselspule an den durch einen Luftspalt 31 getrennten Enden der C-förmigen Bleche eine erfindungswesentliche Arretierungs-Vorrichtung 30 auf. Die Arretierungs-Vorrichtung 30 ist in der Weise ausgebildet, daß durch Einwirken eines Kräftepaares 34, 35 auf die beiden C-förmigen Bleche die Breite des Spaltes 31 verringert werden kann. Desweiteren wirkt die Arretierungs-Vorrichtung 30 in der Weise, daß nach dem Einwirken des Kräftepaares 34, 35 die beiden C-förmigen Bleche 21, 22 nicht in ihre Ausgangslage zurückfedern. Durch eine Verringerung der Breite des Spaltes 31 kann die Impedanz der Drosselspule variiert werden. Die Arretierungs-Vorrichtung 30 wird dabei vorteilhaft in der Nähe der von dem I-förmigen Blech 23 abgewandten peripheren Seite des Spaltes 31 angeordnet, da in diesem Bereich die Flußdichte des Magnetfeldes besonders gering ist.

In den Fig. 5A und 5B sind Ausführungsformen der Arretierungsvorrichtung 30 dargestellt. Die Endflächen 40 und 41 der beiden Enden 42 und 43 der C-förmigen Bleche 21 und 22 weisen dabei Hinterschneidungen 44 und 45 auf. Zwischen den Hinterschneidungen 44 und 45 ist ein Füllmaterial 46 angeordnet, das den Spalt 31 überbrückt. Werden die Enden 42 und 43 der beiden C-förmigen Bleche 21 und 22 gegeneinander gepreßt, so verformt sich das Füllmaterial 46 in der Weise, daß es die schraffierte dargestellten Bereiche der Hinterschneidungen 44 und 45, die vor Beginn der Krafteinwirkung nicht durch das Füllmaterial 46 ausgefüllt waren, zunehmend einnimmt. Ist jener Anteil 47 des Füllmaterials 46, der vor Beginn der Verformung im Bereich des Spaltes 31 liegt, volumengleich mit den vor Beginn der Verformung noch nicht von dem Füllmaterial 46 ausgefüllten Bereichen der Hinterschneidungen 44, 45 (schraffiert dargestellte Bereiche), so werden die Hinterschneidungen von dem Füllmaterial 46 nach Beendigung des Zusammenpreßvorganges, d. h. nach Verschwinden des Spaltes 31, gerade vollstandig ausgefüllt. Die Querschnittsfläche des Füllmaterials 46 weist nach der Verformung im Bereich der Hinterschneidungen 44 und 45 einen gegenüber dem Öffnungsquerschnitt der Hinterschneidungen größeren Querschnitt auf, so daß eine Arretierung der entsprechenden Enden der C-förmigen Bleche bewirkt wird.

Die Hinterschneidungen 44 und 45 können dabei in der in Fig. 5A dargestellten Weise als Kreissektoren ausgebildet sein, oder in der in Fig. 5B dargestellten Weise trapezförmig ausgebildet sein. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen der Hinterschneidungen denkbar, die in einem inneren Bereich einen Querschnitt aufweisen, der größer als ihr Öffnungsquerschnitt ist.

Bei dem Füllmaterial kann es sich z. B. um ein relativ weiches Metall, wie Aluminium oder Kupfer handeln. Das Füllmaterial kann dabei z. B. als ein Draht ausgebildet sein, der senkrecht zu den Schichtebenen des Kernpaketes verläuft.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Einstellung der Impedanz der erfindungsgemäßen Drosselspule anhand von Fig. 6 erläutert. Fig. 6 zeigt die erfindungsgemäße Drosselspule in Aufsicht, so daß der Spalt 31 in seiner Längsrichtung sichtbar ist.

Vor Beginn der Justage der Drosselspule wird diese vollständig montiert, d. h. die Blechteile des Kernpaketes werden auf den Spulenkörper geschoben und das Befestigungselement 5 an der der Arretierungs-Vorrichtung 30 abgewandten Seite der Drossel wird montiert. Im Falle einer spangenförmig ausgebildeten Bodenplatte kann dies mittels einer Rollenbördelmaschine erfolgen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einstellen der Impedanz der Drosselspule werden die durch den Spalt 31 getrennten Enden 42 und 43 der C-förmigen Bleche langsam kontinuierlich zusammengepreßt. Gleichzeitig wird mittels eines elektrischen Impedanzmeßverfahrens die Impedanz der Drosselspule gemessen. Die Drosselspule ist dabei so dimensioniert, daß die Drosselspule vor dem Zusammenpressen der C- förmigen Bleche eine gegenüber dem vorgegebenen Wert zu geringe Impedanz aufweist. Durch das Zusammenpressen der C-förmigen Bleche wird das Volumen des Spaltes 31 langsam verringert und somit die Impedanz der Drosselspule erhöht. Das Zusammenpressen der C-förmigen Bleche wird beendet, wenn die elektrische Messung der Impedanz der Drosselspule ergibt, daß die Impedanz der Drosselspule mit dem vorgegebenen Wert übereinstimmt. Das Zusammenpressen der C-förmigen Bleche und das elektrische Messen der Impedanz kann dabei anstatt simultan auch alternierend erfolgen.

Das Zusammenpressen der C-förmigen Bleche kann homogen über die gesamte Länge der Drosselspule erfolgen, indem sämtliche C-förmigen Bleche sämtlicher Schichten des Kernpaketes gleichzeitig zusammengepreßt werden. Diese Vorgehensweise ist jedoch nicht sehr empfindlich, da die Breite des Spaltes 31 auf der gesamten Länge der Drosselspule gleichzeitig verringert wird. Vorteilhafter ist es dagegen mit dem Zusammenpressen der C-förmigen Bleche an einem der Enden des Spaltes 31 zu beginnen und so lange in Richtung auf das andere Ende des Spaltes 31 fortzusetzen, bis der vorgegebene Wert der Impedanz erreicht ist. Das Zusammenpressen der C-förmigen Bleche des Kernpaketes kann dabei vorteilhaft mittels zweier Rollen 51, 52 z. B. einer Rollenbörtelmaschine erfolgen. Bei der zuletzt geschilderten Vorgehensweise des Zusammenpressens der C-förmigen Bleche des Kernpaketes bildet sich ein v-förmiger Spalt 31 zwischen den Enden 42 und 43 der C-förmigen Bleche aus. Sind die Schichten des Kernpaktes mit einem relativ geringen Kraftaufwand gegeneinander verschiebbar, so kann sich auch ein stufenförmiger Verlauf des Spaltes 31 ergeben.

Claims (10)

1. Impedanzjustierbare Drosselspule mit einem schichtweise aufgebauten Kernpaket, wobei jede Schicht des Kernpaketes aus zwei im wesentlichen C-förmigen ferromagnetischen Blechen (21, 22) und einem im wesentlichen I-förmigen ferromagnetischen Blech (23) in der Weise zusammengesetzt ist, daß die beiden C-förmigen Bleche (21, 22) zwei Wickelfenster (24,25) und das die Wickelfenster trennende I-förmige Blech (23) umschließen und sich die Enden der förmigen Bleche (21, 22) paarweise gegenüberstehen, dadurch gekennzeichnet,
daß die C-förmigen Bleche (21, 22) an einem ersten Paar der sich gegenüberstehenden Enden fest miteinander verbunden sind,
und daß die C-förmigen Bleche (21, 22) an dem zweiten Paar der sich gegenüberstehenden Enden (42, 43) eine Arretierungs-Vorrichtung (30) aufweisen, die bewirkt, daß nach Zusammenpressen des zweiten Paares der sich gegenüberstehenden Enden (42, 43) der C-förmigen Bleche (21, 22) diese einen fest arretierten Abstand zueinander aufweisen, der durch die zusammenpressende Kraft bestimmt wird.

2. Impedanzjustierbare Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Arretierungs-Vorrichtung (30) um sich nach innen öffnende Hinterschneidungen (44, 45) an den sich gegenüberliegenden Endflächen (40, 41) des zweiten Paares der sich gegenüberstehenden Enden (42, 43) der C-förmigen Bleche (21, 22) und ein zwischen den Hinterschneidungen angeordnetes plastisch verformbares Füllmaterial (47) handelt, wobei das Füllmaterial (47) nach Zusammenpressen des zweiten Paares der sich gegenüberstehenden Enden (42, 43) der C-förmigen Bleche (21, 22) durch Zusammenwirken mit den Hinterschneidungen (44, 45) eine feste Arretierung des zweiten Paares der sich gegenüberstehenden Enden (42, 43) der C-förmigen Bleche (21, 22) bewirkt.

3. Impedanzjustierbare Drosselspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Hinterschneidungen (44, 45) um kreissektorförmige Ausnehmungen handelt.

4. Impedanzjustierbare Drosselspule nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Hinterschneidungen (44, 45) um trapezförmige Ausnehmungen handelt.

5. Impedanzjustierbare Drosselspule nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das plastisch verformbare Füllmaterial (47) aus Kupfer oder Aluminium besteht.

6. Impedanzjustierbare Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierungs-Vorrichtung (30) in einem von dem magnetischen Fluß wenig durchfluteten Bereich angeordnet ist.

7. Impedanzjustierbare Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Verbindung an dem ersten Paar der sich gegenüberstehenden Enden der C- förmigen Bleche mittels einer spangenartig ausgebildeten Platte (5) bewirkt wird.

8. Verfahren zur Einstellung einer vorgebbaren Impedanz der Drosselspule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit folgenden ggfs. mehrfach nacheinander oder gleichzeitig auszuführenden Schritten:

• - Zusammenpressen der zweiten Paare der sich gegenüberstehenden Enden (42, 43) der C-förmigen Bleche (21, 22) zumindest einer Schicht des Kernpaketes.
• - elektrisches Messen der Impedanz der Drosselspule,
• - Beenden des Zusammenpressens der C-förmigen Bleche (21, 22) wird, wenn die vorgegebene Impedanz erreicht ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Zusammenpressen der C-förmigen Bleche (21, 22) an einem Ende der sich senkrecht zu den Schichtebenen erstreckenden Längsausstreckung des Kernpaketes (31) begonnen wird und dieses solange in Richtung auf das andere Ende der Längsausstreckung des Kernpaketes fortgesetzt wird, bis die vorgegebene Impedanz der Drosselspule erreicht ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Paare der sich gegenüberstehenden Enden (42, 43) der C-förmigen (21, 22) Bleche zeitlich nacheinander zusammengepreßt werden, wobei nur so viele Schichten zusammengepreßt werden, wie dies zum Einstellen der vorgegebenen Impedanz notwendig ist.