JP2011517088A - 多重コイル蛍光灯バラスト - Google Patents

Abstract

バラストチョークコイルは、トロイダル構造を模してブラケット（Ｍ１）によってしっかりと共に保持される積層コアにおいて組み立てられる２つの巻線コイルを有して構成され、コイルの巻き数を増大させるよう更なる空間を作るか、あるいはワイヤの寸法の増大を可能にする。所望されるインダクタンスを達成するよう必要とされる巻き数の総数は、複数のコイルに分割される。市場で入手可能である既存の蛍光灯バラストチョークコイルに類似する性能である単純なバラストチョークコイルを作ることに対して新しい構造が使用する積層材料は半分だけである。２つのコイルのユニットが当該バラストチョークコイルの構造において使用されはするものの、バラストのユニットを作るよう使用されるワイヤの総重量は、増大される必要がない。

Description

本発明は、単一ユニットのバラストチョークコイル装置（ballast choke coil device）において２つ又はそれより多くのコイルを用いて蛍光灯を点灯させるための装置に係る。

現在、蛍光灯バラストチョークコイルは、Ｕ−Ｔ積層コア（U-T laminate cores）を用いて、蝶形のケイ素鋼板積層を有して封入される単一巻線コイルを有する。しかしながら、昨今の蛍光灯ケーシングの設計により、コイルの寸法は制限され、バラストの容量は、バラストのユニットへと詰め込まれるケイ素鋼板積層の量にのみ依存する。ワイヤ（線）の長さは、より多くの積層において詰め込まれるときにより長くされるが、巻きの数は空間制約により増大され得ず、ワイヤの材料が無駄になり、エネルギも浪費される結果となる。巻き数を増やすためには使用されない追加的な銅線又はアルミニウム線の長さは、バラストユニットにとって負荷となり、その性能を低下させてしまう。

新しい設計は、巻き数を増加させ、それによってバラストのインダクタンスを増大させるよう使用される銅線又はアルミニウム線を増大させる、ということに焦点をおく。新しい単純な設計は、空隙を有し、２つ又はそれより多くのコイルに結合される積層の円形ループを有する（積層の周りを周回するワイヤ）。この新しい設計の構成は、市場で入手可能である同様の寸法の既存のバラストと比較して、より少ない積層材料を必要とし、またより多くのワイヤ巻き数がバラストユニット上へと加えられ得る。より大きなワイヤの直径寸法は、更なる空間が使用可能であるため使用され得、より低い熱損失を有してバラスト性能を高める。

新しいバラスト構成は、２つ又はそれより多くの事前に巻かれたコイルへと挿入される２つ又はそれより多くのセットの複数層の積層を有し、エアコイル又はボビンコイルである。コイルのターミナルは、直列接続又は並列接続において共に接続され得る。

２つのセットの複数層積層は、磁束が流れるよう完全ループを形成し、１つ又はそれより多くの空隙を積層ルーピング上に有する。空隙は、コイルの中心又はコイルの外側範囲に位置決めされ得る。

半分完成された組立体は続いて、ケーシングへと挿入され、その後基部プレートが取り付けられる前にユニット上へと塗装が行なわれる。

複数層積層の構成は、図２乃至１０において示される通り、複数の可能な形状を有する。積層コアは、高い浸透性を備えるケイ素鋼を有する複数の薄層のパックである。ケイ素鋼積層の厚さは、通常０．５ミリメートルである。しかしながら、より厚い積層を使用することも可能ではあるが、おそらくより優れない結果を有し得る。より薄い積層は、優れてはいるが製造コストが増大される。

コイル設計は、図１２に示される通りセンタタップターミナル又はマルチセンタタップターミナルを有することも有さないこともあり得、あるいは、図１１に示される通り単にスタートワイヤターミナル（ST）及びエンドワイヤターミナル（ET）備える単純コイル（simple coil）であり得る。２つのセットの単純コイルを積層上に備えることによって、バラストは既に機能することができる。センタタップは、点灯期間中に蛍光灯を操作するよう使用される巻き数を低減する目的で使用される。装置は、点灯後にセンタタップの接続を切断するよう使用され、最適な電流消費に対してバラストの全容量を使用する。センタタップを備えずに同一の結果を得る他の方途は、図１３に示される通り複数の単純コイルの束（simple coils bundle）を利用することによるものである。図１１、１２、及び１３は、ボビンを有するエナメル磁気線のコイルのみを示す。コイルはまた、心棒に巻かれた自己接着線を使用して、続いて熱又は溶剤によって硬化するボビンを有さないエアコイルとして作られ得る。

空隙は、コアの磁気飽和を防ぐよう重要である。２つのセットの積層の合致点の両方において２つの空隙があり得るか、あるいは、一側においてしっかりと合致し、他側において合致する積層の他側において１つのみの空隙を作り得る。空隙の寸法は０．１〜０．８ミリメートルの範囲である。しかしながら大半の場合において、０．３〜０．５ミリメートルの寸法の単一空隙はかかる磁気飽和を防ぐよう既に充分である。空隙は、空の空気空間であり得るか、あるいはプラスチック等である非鉄材料を有する薄片によって分離される積層スタックであり得る。

バラスト組立体の上下逆の図であり、該バラスト組立体は、２つのコイルを挿入された複数層積層コアを有し、該積層は下部プレートＭ２において複数の圧接（クランピング）フランジ（Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６及びＲ７）、及び上部カバーにおいてコーキングリッジを備えるカバーによって保持され、Ｍ１は上部カバーであり、Ｍ２は下部プレートである。 Ｕ−Ｕ形状の積層コアを図示し、積層の角部は、直角であるか、丸いエッジを有する湾曲形状にカットされる。 Ｌ−Ｌ形状の積層コアを図示し、積層の角部は、直角であるか、丸いエッジを有する湾曲形状にカットされる。 Ｌ−Ｊ形状の積層コアを図示し、積層の角部は、直角であるか、丸いエッジを有する湾曲形状にカットされる。 Ｉ−Ｕ形状の積層コアを図示し、積層の角部は、直角であるか、丸いエッジを有する湾曲形状にカットされる。 Ｃ−Ｃ形状の積層コアを図示し、積層の角部は、直角であるか、丸いエッジを有する湾曲形状にカットされる。 Ｌ−Ｌ−Ｕ形状の積層コアを図示し、積層の角部は、直角であるか、丸いエッジを有する湾曲形状にカットされる。 Ｌ−Ｌ−Ｌ−Ｌ形状の積層コアを図示し、積層の角部は、直角であるか、丸いエッジを有する湾曲形状にカットされる。 Ｅ−Ｅ形状の積層コアを図示し、かかる積層コアの構成においては３つのコイルがバラストを稼働させるよう使用され、積層の角部は、直角であるか、丸いエッジを有する湾曲形状にカットされる。 Ｉ−Ｅ形状の積層コアを図示し、かかる積層コアの構成においては３つのコイルがバラストを稼働させるよう使用され、積層の角部は、直角であるか、丸いエッジを有する湾曲形状にカットされる。 単純なボビンコイルを図示し、ＳＴは巻き線のスタートターミナルであり、ＥＴはコイル上のワイヤのエンドターミナルである。 複数センタタップターミナルボビンコイルを図示し、センタタップターミナルＣＴは、２つ又はそれより多くのセンタタップターミナルのうちの複数タップであり得、２つのセンタタップターミナルの場合はウェブＷ１及びＷ２によって分離されており、単純な適用に対しては、単一センタタップで充分であり、ウェブを備える必要も全く無いことがあり得る。 ２つのセンタタップターミナルの場合の図１１と同一の結果を得るためにあわせて束ねられた２つのコイルを図示する。 Ｕ−Ｕ形状の複数層積層コアの２つのスタックを有する２つのコイルの組立体を図示する。 Ｌ−Ｊ形状の複数層積層コアの２つのスタックを有する２つのコイルの組立体を図示する。 Ｉ−Ｕ形状の複数層積層コアの２つのスタックを有する２つのコイルの組立体を図示する。 図１３，図１４，及び図１５中の半完成バラスト組立体の外観を図示する。 Ｃ−Ｃ形状の複数層積層コアの２つのスタックを有する２つのコイルの組立体を図示する。 最適な性能のために中央のコイルの中心において１つの空隙を有する、Ｅ−Ｅ形状の複数層積層コアの２つのスタックを有する３つのコイルの組立体を図示する。 半完成バラスト組立体を保持するためのカバー設計の両側のリッジ構造を図示し、リッジＲ３はより長く切断され、僅かに外方向に曲げられ、また、Ｒ３は組立て中の圧接後に曲げられ、穴Ｈ１並びに溝Ｈ２及びＨ３は、下部プレートを上部カバーに圧接するためのものである。 Ｃチャネルが基部ブラケットであるケーシング設計の他の選択を図示する。このブラケット設計では他のリッジ設計が示される。リッジＲ５は図２０中のリッジＲ２に対向する方向において打ち出され、Ｒ４は図２０におけるリッジＲ１に対向する方向において下方に打ち出される。リッジＲ４及Ｒ５は、壁の対向する側部において同一の鏡像（ミラーイメージ）特徴を備える。リッジＲ６はブラケット壁の両側においてＣ形状穴を打ち出すことによって形成される。ブラケットの２つの端部における２つの穴Ｈ４は、図２０中の穴Ｈ１に類似するが、穴の側部における材料は、エンボス形状Ｅ１へと上方向に変形される。２つの穴Ｈ５及び４つの穴Ｈ６は、下部において形成される。４つの穴Ｈ７が形成され、リンクロッド（link rod）は壁の保持力を高めるよう２つの壁の間において取り付けられ得る。 カバー設計の他の選択を図示し、該設計では６つのリッジＲ６が図２１中の基部ブラケット上へとクランプ留めし、２つのリッジＲ７は穴Ｈ４を通ってクランプ留めし、エンボス範囲Ｅ１の下方に余剰部分を隠す。２乃至４つのターミナル線出口穴は、Ｈ８及び／又はＨ９の形状であり得、曲げられたカバーの角部における４つの切り出された溝Ｈ１０は、組立体へのアクセスを目的とするものである。

本発明は全般的に、単一ユニットのバラストチョークコイル装置（ballast choke coil device）において複数の巻線コイルを用いて蛍光灯を点灯させるための装置に係る。

現在、蛍光灯バラストチョークコイルは蝶形のケイ素鋼板積層を有して封入される単一巻線コイルを有し、Ｕ−Ｔ積層コア（U-T laminate cores）を用いる。しかしながら、一般的に使用される既存の蛍光灯ケーシングの設計により、コイルの寸法は制限され、バラストの容量は、バラストのユニットへと詰め込まれるケイ素鋼板積層の量にのみ依存する。ワイヤ（線）の長さは、より多くの積層において詰め込まれるときにより長いが、巻きの数は空間制約により増大され得ず、ワイヤの材料が無駄になり、エネルギも浪費される結果となる。これは、より長いワイヤは抵抗がより高いことも示し、結果として更なる熱が生成されるためエネルギ損失がもたらされる。巻き数を増やすためには使用されない追加的な銅線又はアルミニウム線の長さは、バラストユニットにとって負荷となり、その性能を低下させてしまう。

新しい設計は、巻き数を増加させることによってバラストのインダクタンスを増大させるよう使用される銅線又はアルミニウム線等である金属ワイヤを増大する、ことに焦点をおく。かかる新しい設計の概念は、単一又は複数の空隙を有する積層の円形ループを有する。この新しい設計の構成は、市場で入手可能である同様の寸法の既存のバラストと比較して、より少ない積層材料を必要とし、またより多くのワイヤ巻き数がバラストユニット上へと加えられ得る。より大きなワイヤの直径寸法は、更なる空間が使用可能であるため使用され得、より低い熱損失生成を有してバラスト性能を高める。

ワイヤを製造するよう使用される銅及びアルミニウム等である原材料がより希少となっているという事実の観点から、多くのバラスト製造者は、製造コストを低減するようより小さなワイヤ直径を使用するという手段をとっている。このことはより多くの熱生成を引き起こし、バラストユニットの寿命がより短くなっている。結果として、損傷したバラストはより高い確率で金属くずを生成する。故に、本願発明は、必要とする材料がより少ないリアクタンス型のバラストの蛍光灯用途に対する新しい設計構造の概念が必要であるという点において、既存の発明の欠点に対処する。

したがって本発明は、バラスト構成がより優れた性能を提供するよう作られる多重コイル蛍光灯バラストを与える、ことを第１の目的とする。

更に本発明は、巻き数を増やすことによってバラストのインダクタンスを増大させるよう、更なる（excess of）銅又はアルミニウムのワイヤを利用することができる多重コイル蛍光灯バラストを与える、ことを他の目的とする。

更に本発明は、より低い熱損失を有してバラスト性能を向上させるようより大きなワイヤ直径寸法を利用することができる多重コイル蛍光灯バラストを与える、ことを他の目的とする。

更に本発明は、必要とする積層材料がより少なく且つより多くのワイヤの巻き数がバラストユニット上に加えられ得る、２つ又はそれより多いコイルに結合される空隙を有する円形ループの積層を主に有する多重コイル蛍光灯バラストを与える、ことを他の目的とする。

本発明の他の更なる目的は、本発明に関する以下の詳細な説明を理解すること又は本発明を実際に用いることによって明らかとなる。

本発明の望ましい一実施例によれば、少なくとも一組の積層コアスタック（ＬＣ）と少なくとも一組の巻線コイル（ＷＣ）とを有する蛍光灯バラストチョークコイル装置が与えられる。当該装置は、積層コア（ＬＣ）が、全てのコイルスタックが一定方向流において磁束を誘発するという規則を有して全てのコイルが同時に作動されるという概念を有して、磁束が流れるように完全ループを形成するよう２つ又はそれより多くの巻線コイル（ＷＣ）へと挿入される複数層の積層の２つ又はそれより多くのスタックを有する、ことを特徴とする。

他の態様において本発明は、少なくとも１つの上部カバー（Ｍ１）と、少なくとも１つの基部プレート（Ｍ２）とを有するバラストチョークコイル装置に対する組立体ハウジングを与える。当該ハウジングは、カバー（Ｍ１）が積層コアスタック組立体を保持するようフランジ構造を有するよう設計される、ことを特徴とする。

本発明の他の態様及びその利点は、添付の図面と併せて詳細の説明によって明確にされる。

本発明のバラスト組立体の一実施例の上下逆の斜視図である。 積層コアスタックの可能な適合形状を示す。 積層コアスタックの可能な適合形状を示す。 積層コアスタックの可能な適合形状を示す。 積層コアスタックの可能な適合形状を示す。 積層コアスタックの可能な適合形状を示す。 積層コアスタックの可能な適合形状を示す。 積層コアスタックの可能な適合形状を示す。 単純なボビンコイルの概略図である。 Ｕ−Ｕ形状の複数層積層コアの２つのスタックを有する２つのコイルの組立体を図示する。 Ｌ−Ｊ形状の複数層積層コアの２つのスタックを有する２つのコイルの組立体を図示する。 Ｉ−Ｕ形状の複数層積層コアの２つのスタックを有する２つのコイルの組立体を図示する。 半完成のバラスト組立体の概略図である。 Ｃ−Ｃ形状の複数層積層コアの２つのスタックを有する２つのコイルの組立体を図示する。 最適な性能のために中央のコイルの中心において１つの空隙を有するＥ−Ｅ形状の複数層積層コアの２つのスタックを有する３つのコイルの組立体を図示する。 半完成のバラスト組立体を保持するためのカバー設計の両側のリッジ構造の概略図である。 Ｃチャネルが基部ブラケットである可能なケーシング設計の他の選択の概略図である。 可能なカバー設計の他の選択の概略図である。 個別のコイルスタック間においてワイヤターミナルを有する一組のコイルスタックの概略図ある。 個別のコイルスタック間においてリンクワイヤを有する複数のコイルの概略図である。 Ｕ形状積層設計の一体成形のより詳細な図である。 トランスフォーマ及び蛍光灯バラストに対する積層配置の既存の使用可能な設計を図示する。 トランスフォーマ及び蛍光灯バラストに対する積層配置の既存の使用可能な設計を図示する。 トランスフォーマ及び蛍光灯バラストに対する積層配置の既存の使用可能な設計を図示する。 従来の典型的な工業基準のバラストとツインコイルバラストとの間の比較の詳細を示す表である。 従来の典型的な低コストバラストとツインコイルバラストとの間の比較の詳細を示す表である。

以下の詳細な説明において、本願発明に関する完全な理解を与えるよう複数の特定の詳細が示される。しかしながら当業者は、本願発明がかかる特定の詳細を有さずとも実行され得ることを理解する。他の例において、従来の方法、工程、及び／又は構成要素は、本発明を不明瞭にしないよう詳細に説明されない。

本発明は、単なる一例として実寸大に描かれてはいない添付の図面を参照して、実施例の以下の説明からより明らかに理解される。

図１は、バラスト組立体設計の本発明の一実施例の上下逆である斜視図である。本発明は、少なくとも１組の積層コアスタック（ＬＣ）及び少なくとも１組の巻線コイル（ＷＣ）を有し、積層コア（ＬＣ）は、２つ又はそれより多くの巻線コイル（ＷＣ）へと挿入される２つ又はそれより多くの組の複数層積層コアを有し、積層は、下部プレート（Ｍ２）において複数の圧接（クランピング）フランジ（Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６及びＲ７）を備えるカバーによって保持され、上部カバー（Ｍ１）においてコーキングフランジを備えるカバーによって保持される。

複数層積層コア（ＬＣ）構造は、図２乃至８に示される通り複数の可能な形状の組合せを有する。例えば、図２はＵ−Ｕ形状であり、図３はＬ−Ｌ形状、図４はＬ−Ｊ形状、図５はＣ−Ｃ形状、図６はＬ−Ｌ−Ｌ−Ｌ形状、図７はＥ−Ｅ形状、図８はＩ−Ｅ形状である。積層コア（ＬＣ）は、高い浸透性を備えるケイ素鋼を有する複数の薄い層のパックである。ケイ素鋼積層の厚さは、通常０．５ミリメートルである。しかしながらより厚いケイ素鋼積層も使用され得るが、おそらくより優れていない結果を有するであろう。より薄い積層は、優れてはいるが製造コストが増大する。図７及び図８における積層コア（ＬＣ）構造の場合、３つのコイル（ＷＣ）はバラストを作動させるよう使用される。積層（ＬＣ）の角部は、直角にされ得るか、円形エッジの湾曲形状に切断され得る。切断溝（Ｃ１乃至Ｃ１６）は、積層スタック（ＬＣ）の向き識別マーキングを意図される。例えば、図２中のＵ−Ｕ形状は、単一のＵスタックを有し、該Ｕスタックは、一方の脚が他方の脚より短く、両方のスタック向きマーキングが適合中に同一の側において配置されるとき、Ｕスタックのより短い脚が互いに合致し空隙を作るようにされる。故に、Ｕ−Ｕ積層スタック（ＬＣ）は他方の鏡像（ミラーイメージ）を形成する。Ｃ１等である切断溝は望ましくはより長い脚の側にあり、積層スタック（ＬＣ）をよりしっかりと保持するよう、かかる場所におけるハウジングブラケットのへこみ工程（denting process）を可能にするという第２の目的を果たし得る。これに加えて、積層スタック（ＬＣ）の向きの識別は、積層（ＬＣ）における圧接溝をオフセットに切断すること、又は切断溝Ｃ１乃至Ｃ１６等のように異なる形状を有する２つの圧接溝を切断することによって行なわれ得る。積層の向きの識別は、視覚的に区別可能な形状、機械的工具識別、又は積層における電子感知方法を制限的ではないが有することによって、あるいは組立て中に積層におけるオフセットされたエンボス形状を用いて容易に識別されるべきであり、このことは適合する積層スタック（ＬＣ）のより短い脚の間において所望される空隙を作るという目的を達成するよう必要である。

積層コア（ＬＣ）は、エアコイル又はボビンコイル等である２つ又はそれより多くの事前に巻かれたコイル（ＷＣ）へと挿入される。単純なボビンコイルの概略図は図９に示される。図中、巻きのスタートターミナル（ＳＴ）及びコイル（ＷＣ）におけるワイヤのエンドターミナル（ＥＴ）は、直列接続又は並列接続で共に接続され得る。

図１９は、複数のセンタタップターミナルボビンコイルの概略図である。巻線コイル間のセンタタップターミナルＣＴ又はリンクワイヤは、ＬＷ１−２、ＬＷ２−３、ＬＷ３−４等と示される図２０中の２つ又はそれより多くのセンタタップターミナルから複数タップされ得る。単純な用途においては、単一のセンタタップで充分である。センタタップは、より低いスタートアップ電流を有して点灯期間中に蛍光灯を作動させるよう使用される巻き数を低減することを目的とし得る。外部装置は、点灯後にセンタタップの接続を切断するよう必要とされ、最適な電流消費に対してバラストの全容量を使用する。図２０は、個別のコイルスタック（ＷＣ）間において直列接続ワイヤターミナルを有する偶数のコイル（ＷＣ）の一例である。ＳＴは第１のコイルのスタートワイヤターミナルを示し、ＥＴは最後のコイルのエンドワイヤターミナルを示す。巻き工程は、ワイヤを切断することなく第１のコイルを形成するよう巻かれ、所望の量のコイルスタックが完成されるまでその後に続くコイルを巻き続ける。図２０に示される通り、ＬＷ１−２は、実際には第１のコイルのエンドワイヤ及び第２のコイルのスタートワイヤであるコイルスタック１とコイルスタック２との間におけるリンクワイヤである。同一のことはＬＷ２−３、ＬＷ３−４等にも当てはまる。直列接続に対する奇数及び偶数のコイルスタック（ＷＣ）の場合、図面から明らかである通り、奇数のコイルスタックが設計において使用される場合、例えば７つのコイルスタックが使用される場合、ＬＷ７−８がエンドワイヤターミナルである、ことは明らかである。故に、コイル（ＷＣ）間におけるリンクワイヤが容易に入手可能であるため、のちの組立て中にコイルスタックを相互接続する必要はない。直列接続の２つのコイルの場合、コイルが同一の時計方向において巻かれることを前提にして一方のコイルは他方のコイルから上下逆の向きに位置付けられ、２つのワイヤターミナルのみを残し、一方のワイヤターミナルがＡＣ電源のライブ接続（Live connection）に対して接続され、他方のワイヤターミナルがバラストランプに接続される。

しかしながら、並列接続の場合、他のリンクワイヤは、コイルスタック（ＷＣ）間において相互接続され、例えば、第１のコイルと第３のコイルとの間におけるリンクワイヤ、及び第４のコイルと第５のコイルとの間におけるリンクワイヤ等に対して第１のコイルのスタートワイヤを繋げ、単一のターミナル接続を形成する。第１のコイルと第２のコイルとの間におけるリンクワイヤ及び第３のコイルと第４のコイルとの間のリンクワイヤ等は、第２の単一のターミナル接続を形成するよう繋げられる。コイルスタック（ＷＣ）間のリンクワイヤは、偶数の巻線コイルスタック（ＷＣ）が使用される場合、最初の巻きのスタートワイヤ及び最後の巻きのエンドワイヤに対して相互接続される。しかしながら、奇数の巻線コイルスタック（ＷＣ）が使用される場合、最後の巻線コイルスタックのエンドワイヤにおいては行なわれない。奇数の巻線コイルスタック（ＷＣ）が使用される場合、最後のコイルスタックのエンドワイヤは、第１のコイル乃至第２のコイルのリンクワイヤに対して相互接続されるべきである。例えば８脚の積層コアスタックにおいて組み立てられる８コイルスタックの設計の場合、ＳＴ、ＬＷ２−３、ＬＷ４−５、ＬＷ６−７、及びＥＴ等である上方側に引かれた全てのワイヤターミナルが結合されるべきであり、下方側に引かれたターミナルＬＷ１−２、ＬＷ３−４、ＬＷ５−６、及びＬＷ７−８が結合されるべきである。最終的にはコイルから２つのみの有効なターミナル、即ち、ＡＣ電流に対して接続される１つのターミナル及び蛍光灯に対して接続される第２のターミナルが有るべきである。故に、全てのコイル（ＷＣ）は、最終的には単一コイルとして役割をなし、積層ループにおいて単一方向の磁束流を作る。図９乃至図１９は、ボビンを有するエナメル加工された磁気ワイヤのコイル（ＷＣ）のみを示す。コイル（ＷＣ）はまた、心棒において巻かれて熱又は溶剤によって硬化される粘着性ワイヤを用いて、ボビンを有さずに作られ得る、即ち空気コイルであり得る。

図１０，１１，１２及び１４は、本発明において適用可能であり得る異なる形状を有する複数層の積層コア（ＬＣ）の２つのスタックを有する２つのコイル（ＷＣ）の組立体を示す。例えば、図１０はＵ−Ｕ形状であり、図１１はＬ−Ｊ形状、図１２はＩ−Ｕ形状、並びに図１４はＣ−Ｃ形状である。図１５は、最善の性能に対して中央のコイル（ＷＣ）の中心において１つの空隙を有するＥ−Ｅ形状の複数層積層コア（ＬＣ）の２つのスタックを有する３つのコイル（ＷＣ）の組立体を示す。２セットの複数層積層（ＬＣ）は、磁束が流れる完全ループを形成し、積層ループにおいて１つ又はそれより多くの空隙を有する。これは、全てのコイルが一定方向流において磁束を誘発するという規則をともなって全てのコイルスタックが同時に作動されるという概念に基づく。空隙は、コアの磁気飽和を防ぐよう重要である。２つの組の積層の両一致点において２つの空隙があり得るか、あるいは、一側において互いにしっかりと一致し、一致する積層の他側において１つのみの空隙を作る。空隙寸法は、０．１〜０．８ミリメートルの範囲である。しかしながら多くの場合において、０．３〜０．５ミリメートルである単一の空隙の寸法は、磁束飽和等を最小限に抑えるよう充分である。空隙は、空の空気の空間であり得るか、あるいは積層スタックは、非ケイ素鋼材料を有する非鉄金属又は鉄金属を有する薄片によって分離される。更に、空隙は、積層スタック適合組立体においてコイルの中心又はコイルの外側範囲において位置決めされ得る。続いて半完成組立体はケーシングへと挿入され、その後に基部プレートが取り付けられる前にユニット上への塗料塗布が続く。半完成バラスト組立体の外観は図１３に示される。

他の態様において、本発明はバラストチョークコイル装置に対する組立体ハウジングを与える。図１６は、半完成バラスト組立体を保持するためのカバー設計の両側のフランジ構造の概略図を示す。フランジ（Ｒ３）はより長く切断され、且つ僅かに外方向に屈曲される。フランジ（Ｒ３）は組立て中の圧接後に屈曲される。穴（Ｈ１）及び溝（Ｈ２及びＨ３）は、下部プレートを上部カバーに対して圧接するためのものである。図１８は、他のカバー設計の他の選択を示し、６つのフランジ（Ｒ８）が図１７中の基部ブラケット上へと圧接し、２つのフランジＲ９がＨ４の穴を介して圧接し、余剰部分をエンボス範囲（Ｅ１）の下方に隠す。２つ乃至４つのターミナルワイヤの出口穴は、Ｈ８及び／又はＨ９の形状であり得る。屈曲カバーの角部における図１８中の４つの切り出された溝（Ｈ１０）及び図１７中のＨ６は、圧接工程中あるいはハウジングの他の部分の接触部に対してフランジをスポット溶接する間における組立てアクセスを目的とするものである。

スポット溶接工程は、カバーにおける４つのアクセス穴範囲及びハウジングブラケットにおける４つのアクセス穴範囲を介して溶接ロッドの一部を挿入すること及びハウジングの外部において溶接ロッドの組の他の部分を挿入することによって達成され得、２つの金属表面が接着するように金属溶解熱を生成するよう、ハウジング表面をアナログ電流が通り得るようにする。

積層によってもたらされる機械的騒音は、多種の手段によって排除される。例えば、積層スタックは、カバーの壁部の両側におけるハウジング設計において薄いフランジを打抜き及び屈曲させることによってしっかりと保持され、屈曲されたフランジの下部片が積層スタックを配置し、側部フランジは、積層の位置付けを誘導した後に積層スタックを保持するよう圧接され、両側における上部フランジは、異なる厚さを有する積層スタックにおいて圧接し、積層は、積層の振動によって誘発される可能性のある機械的騒音を防ぐようしっかりと保持される。

他の可能なケーシング設計の選択はあり、この場合、Ｃチャネルが図１７に示されるような基部ブラケットである。この基部ブラケット設計において、他のフランジ設計も行なわれる。フランジ（Ｒ５）は、例えば図１６に示されるフランジ（Ｒ２）に対向する方向において一組のウィンドウパネルを開放するよう打ち抜かれる。フランジ（Ｒ４）は、図１６中のフランジ（Ｒ１）に対向する方向において下方向に打ち抜かれる。フランジ（Ｒ４及びＲ５）は、壁の対向する側部において同一の鏡像特徴を備える。故に、積層スタックに対して直接接触する屈曲された角部は、円形エッジを有さない。フランジ（Ｒ６）は、ブラケット壁の両側においてＣ形状の穴を打ち抜くことによって形成される。ブラケットの２つの端部における２つの穴（Ｈ４）は、図１６中の穴Ｈ１に類似するが、穴の側部における材料は、エンボス形状（Ｅ１）へと上方向に変形される。２つの穴（Ｈ５）及び４つの穴（Ｈ６）は下部において形成される。４つの穴（Ｈ７）が形成され、リンクロッドは壁の保持力を高めるよう２つの壁の間において取り付けられ得るようにされる。穴（Ｈ６）は、ハウジングブラケットのスポット溶接工程中にアクセス空間を可能にすることを目的とするよう意図される。穴Ｈ５を介して挿入される金属棒は、積層スタックを保持するよう上部の屈曲されたフランジの圧接中に下部の抜き出された屈曲フランジを支持するよう意図される。挿入された金属棒は、過剰な圧接力が下部フランジを更に屈曲させることを防ぐことができる。更に、係合するスタック間における振動によって引き起こされる他のがたつき音は、ハウジングの２つの壁をしっかりと保持するカバー片を用いて低減される。穴（Ｈ７）は、金属ロッドを取り付けることを意図し、該ロッドは、２つのハウジング壁をよりしっかりと引き合わせるよう、ハウジングにおける２組の円形の穴（Ｈ７）を通ってスクリュ留めされるか、あるいは戻される（reverted）。望ましくは積層スタックにおける側部に接触する位置においてハウジング壁に小さなへこみ工程があり、即ち、積層スタックにおけるハウジング壁からの押圧力を増大させるよう、積層において半円形切断溝を有する。ハウジング壁におけるへこみエンボス部は、係合するＵ積層スタックのより長い脚においてより強い力を与えるべきである。

図２１は、図２中の左右対称ではない単一片のＵ形状のオフセットされた積層設計を有する積層（ＬＣ）設計のより詳細な説明を示す。積層（ＬＣ）の２つの脚は長さにおいて異なり、差異距離（Ｄ１）で判別される。切断溝（Ｃ２１及びＣ２２）は、溝を圧接するよう意図されるため、ハウジングブラケットのフランジが溝上へと圧接される。溝（Ｃ２１）はオフセットされ、差異距離（Ｄ２）を作り、該差異距離が裸眼でも判別可能であるようにされるか、あるいは、積層（ＬＣ）が組立体治具において配置されるときに積層が誤った向きに配置され得ないようにされる。積層（ＬＣ）の向きを識別する他の方法は、切断溝Ｃ２３又はＣ２４を有することである。

図２２は、本発明の一部ではないが差異を図示すること及び新しい発明を区別することを目的とする。該図は、複数のコイル（ＷＣ）を備える新しいバラスト設計とトランスフォーマ設計との間の差異を示すよう、Ｃ−Ｉ又はＵ−Ｉ形状を有するトランスフォーマに対する積層（ＬＣ）配置を示す。複数のコイルワイヤリング接続における異なる態様は、上述の通りである。この図は、積層（ＬＣ）に対する配置の一般的且つ実用的である工業的用途を示す。第１の層はＬ１であり、Ｉ１は配置の最も下部において係合する。Ｌ２及びＩ２は、第２のレベルにおいて係合するが、第１の層から１８０度回転する。３等である全ての奇数の層は第１の層と同一の方向を有し、４等である全ての偶数の層は第２の層と同一の方向を有する。この種類の向きを有して、積層は２つの重要な利点を達成する。一方はコアの損失を最小限に抑えることであり、他方は積層間において非常に堅固なグリップを与えることである。しかしながら、現在の適用において、組立て時間及び製造コストを低減するようＩ形状積層を有さないことを選択する製造者もなかにはいる。しかしこの構造は、スタートアップ電流及び作動電流が蛍光灯フィラメントを燃焼させることのない許容範囲において保持され得ないため、蛍光灯用途には適切ではない。

図２３は、本発明の一部ではないが差異を図示すること及び新しい発明を区別することを目的とする。該図は、Ｅ−Ｉ形状を有するトランスフォーマに対する積層配置を示す。配置の方法は、図２０におけるものに類似する。

図２４は、本発明の一部ではないが差異を図示すること及び新しい発明を区別することを目的とする。該図は、Ｕ−Ｔ積層コア及び単一の矩形コイルスタック（ＷＣ）を利用する蛍光灯に対する従来のリアクタンス型バラストの典型的な構成要素を示す。

図２５は、従来の典型的な工業基準バラストとツインコイルバラストとの間の比較の詳細を示す。従来のコイル及びツインコイルを製造するよう使用される材料の種類は同一である。しかしながらツインコイル設計は、積層重量使用及びバラスト総重量から見受けられる通り、より少ない材料を必要とするためより優れた概念を実行する、ことが明らかである。内部コイル寸法は、従来の設計構造がより狭く長い矩形（１４ｍｍ×９５ｍｍ）である、ことを示す。他方では、ツインコイル設計も矩形であるが、長さがさほど長くないため、より「正方形」に近い形状である（１６ｍｍ×２６ｍｍ）。寸法から、従来設計の単一コイルを各コイルにおいてより多くの巻き数を有する２つの別個のコイルへと分割するようなものである。

図２６は、従来の典型的な低コストのバラストとツインコイルバラストとの比較の詳細を示す。大半の第三世界国において、多くの製造者は、金属ワイヤのコストの削減及びより少ない積層材料を選択する。従来のバラストにおいて積層材料を低減してより小さな直径の金属ワイヤを使用することによって、明らかなインパクトが抵抗Ｒｓに与えられ、８０オーム等であるように非常に高くなる。これは、従来の設計においては空間が制約されているためである。積層材料が低減されるとき、ワイヤの巻き数は増大されなければならない。さもなければ、蛍光灯を点灯させるよう誘発される所望のインダクタンスに対して充分な磁力を生成することは出来ない。しかし、積層構造内における空間制限により、唯一の方途は金属ワイヤの直径を低減させることであるため、より多くの巻き数が制限された空間内部に詰め込まれ得る。しかしながら、例えばツインコイル構造の新しい設計は、金属ワイヤのより多くの巻き数を収容するよう更なる空間を作り出した。新しい設計は、より小さな内部断面のコイルの構造を使用する。巻き数が増大されても、金属ワイヤの総重量は極少量増大されるのみである。

本発明の望ましい実施例及びその利点が上述されてきたが、本発明はそれに限定されることはなく、添付の請求項の趣旨及び範囲によってのみ限定される。

Claims (9)

1. 積層スタックの一方の脚の合致点の間において単一の空隙を有する積層内における磁束流に対してバラスト装置構成において完全なフルループを形成する一組のＵ−Ｕ積層スタックのオフセットされた脚長さの向きは、前記積層スタックを正しく位置付けるよう積層上にマークされる切断溝と、２つの前記Ｕ−Ｕ積層スタックの合致点の１つにおける空隙とを有することによって制限的ではなく定義付けられる。前記積層の向きを識別する他の方法は、前記積層上の圧接溝をオフセットに切断すること、あるいは、異なる形状を有する２つの圧接溝を切断すること、又は異なる形状を有する２つの圧接溝を切断することによるものであり得、オフセットされたかあるいは区別された前記圧接溝単一のＵ積層のより短い方の脚が明らかに識別され得るようにされる。Ｕ字形状は、単一Ｕ積層の他方の脚に対する一方の脚の鏡像であるべきではない。このことは、２つのＵ−Ｕ積層スタックが係合されるときに組立て工程を支援し、Ｕ積層スタックは他方の鏡像を形成する。
2. 前記積層上の積層識別特徴の向きは、制限的ではなく、視覚的に区別可能な形状、機械的治具、又は前記積層における電子感知方法を有することによって、あるいは組立て中に前記積層におけるオフセットされたエンボス形状を用いて、容易に識別されるべきであり、係合される積層スタックの前記より短い脚の間において空隙を作るという第１の目的、及び積層の層間において作られる大きな空隙を防ぐという第２の目的を達成するよう必要である。積層プレートのスタンピング工程中、同一のスタンピングパンチ及び金型のセットによって作られる場合にはパンチと金型との間における隙間により、バリが全てのプレートにおいて通常は同一の方向である特定の方向でプレートの側部に作られる。積層片が互いから反対の方向に配置される場合、エッジにおけるバリは互いに面して向かい合い、積層の層間において大きな空隙が作られる。積層の向き識別は、積層スタック間における反対の向きの積層の可能性を排除する。故に全ての積層の全体的スタックは、積層間において最小限の寸法の空隙を有して適切な待機シーケンスで配置されるようにする。
3. 複数の巻線コイルのアレイは、同等の数のコイルタック（coils tacks）及び積層脚を有してスタックし、直列接続又は並列接続で相互に接続されるコイルターミナルを備え、全てのコイルは最終的に、電流がバラスト装置のユニットにおいて特定の時点でコイルを通過するときに、全体的に単一コイルとしての役割を果たすようにされ、全てのコイルスタックは、積層ループにおいて単一の方向の磁束流を作る。これは通常、２つのコイルの直列接続の場合において、他方のコイルとは上下逆の向きに位置付けられる一方のコイルを制限的ではなく有することによって達成され、コイルは、同一の時計方向において巻かれ、２つのワイヤターミナルのみが残され、一方のワイヤターミナルはＡＣ電源のライブ接続（Live connection）に接続され、他方のワイヤターミナルはバラストランプに接続される。
4. 複数の巻きコイルスタックは、全てのコイルが心棒において巻かれるボビンを有してあるいは該ボビンを有さず、絶縁金属線を巻き付ける巻線方法を用いて作られ、該巻線工程は、第１のコイルを形成し、ワイヤを切断することなく、次のコイルを巻き続け、所望の量のコイルスタックが完成されるまで続けられ、それによって、コイル間のリンクワイヤが既に容易に利用可能であるため組立て中にコイルスタックを相互接続する必要がない。
5. 請求項４記載の巻線工程は、自動的に並列接続のコイルスタックを作り、電源に対して一方のターミナルに対する一方のターミナル、及び蛍光灯ターミナルに対する他方のターミナルの接続に対して２つのワイヤターミナルを残す。
6. 並列接続は、第１のコイルと第２のコイルとの間のリンクワイヤ及び第３のコイルと第４のコイルとの間のワイヤ等であるコイルスタック間のリンクワイヤを相互接続することによって達成される。偶数の巻線コイルスタックが使用される場合、第２のコイルと第３のコイルとの間のリンクワイヤ及び第４のコイルと第５のコイルとの間のリンクワイヤ等は、第１の巻線のスタートワイヤ及び最後の巻線のエンドワイヤに対して相互接続される。しかしながら奇数の巻線コイルスタックが使用される場合、該相互接続は最後の巻線コイルスタックのエンドワイヤにおいてなされるべきではない。奇数の巻線コイルスタックが使用される場合、最後のコイルスタックのエンドワイヤは、第２のコイルに対する第１のコイルのリンクワイヤに対して相互接続されるべきである。また、コイルスタックの向きは、請求項４に記載される通りに配置されなければならず、単一の磁束方向のみが特定の時点において誘発されるようにする。
7. 上部カバー及び基部プレートは、ハウジング組立体であり、磁束がバラスト装置から漏れることを遮断する複数の巻線コイルを有する積層スタックサブ組立体をしっかりと保持する。該ハウジングは、カバーにおけるフランジを基部プレートの壁に対してスポット溶接され、並びに／あるいはカバープレートの圧接フランジを基部プレートに圧接する。スポット溶接工程は、カバーにおける４つのアクセス穴範囲及びハウジングブラケットにおける４つのアクセス穴範囲を通って溶接ロッドの一部を、並びにハウジングの外側部分において該溶接ロッドの組の他の部分を挿入することによって達成され、アナログ電流は、２つの金属表面を接着するように金属溶解熱を生成するようハウジング表面を通り得るようにされる。
8. 積層によって作られる機械的騒音は、カバー壁の両側においてハウジング設計における薄片（リッジ）を打抜き及び屈曲させる等の多種の手段によって排除される。屈曲片の下部片は積層スタックを配置させ、側片は積層の位置づけを案内した後に積層スタックを保持するよう圧接され、両側における上部片は、異なる厚さを有する積層スタックにおいて圧接し、積層の振動によってもたらされる可能性のある機械的騒音を防ぐよう積層がしっかりと保持されるようにする。下部片は積層スタックを配置するよう屈曲され、側片は積層の位置決めを案内し多後に積層スタックを保持するよう圧接される。両側の上部片は異なる厚さを有する積層スタックにおいて圧接し、積層の層が積層の振動によってもたらされる可能性がある機械的騒音を防ぐようしっかりと保持されるようにする。屈曲片方向の向きは重要であり、最適な方向は下部片を下方向に屈曲させるものであり、同様の方向における２つの側片は一組のウインドウリーフ（window leaf）を開放する。このことは、積層スタックに対して直接接触する屈曲角部が丸いエッジを有さないという点において最適である。丸いエッジは、積層層の位置に影響が出ない他側において作られる。下部の打抜き屈曲片の直下にある下部アクセス穴範囲は、下部金属バーが該穴を介して挿入され、積層スタックを保持するよう上部屈曲片の圧接中に下部打抜き屈曲片を支持するよう意図され、挿入された金属バーは、過剰な圧接力が下部片を更に屈曲させることを防ぐことができる。係合するスタック間における振動によって引き起こされるがたつき音は、請求項７記載の通りハウジングの２つの壁をしっかりと保持するカバー片を用いて低減され、屈曲された圧接片の上方のハウジングにおける２組の円形の穴を介してスクリュ留めされるかあるいは戻される追加的な金属棒は、２つのハウジング壁部をよりしっかりと引き合わせるよう追加され得る。積層スタックを保持するよう上部屈曲圧接を形成する圧接工程中、ハウジング壁の垂直壁は僅かに屈曲され得、ハウジング壁と積層スタックの側部との間において空隙が作られ得る。積層層におけるハウジングからの押圧力を増大させるよう、積層上の半円に切られた溝を有する積層スタックにおける側部に接触する位置におけるハウジング壁で小さなへこみ処理（denting process）を有することが望ましい。ハウジング壁におけるへこみエンボス部分は、係合するＵ積層スタックのより長い脚においてよりきつい力を与え得る。
9. 蛍光灯照明に対するバラスト装置の設計は、請求項３，４及び６記載の接続の規則に従う２コイル設計を制限的ではなく有するように複数の巻線コイルを利用するという概念に基づき、当該設計は、より優れた積層材料を使用することではなく、複数の局所的磁気力を確立すること、及び限定された使用可能な積層材料内におけるコイルのスタックの各々によって生成される磁束を高めることによってより高いインダクタンス容量をもたらす。小さな範囲における巻線を有する更なる層のコイルスタックの確立された巻線は、巻線のより広く且つより少ない層に広がる同数の巻線と比較して、より高い磁気力を生成することができる。コイルからのより高いインダクション容量を有して、より少ない積層の使用は、必要量の積層鋼の４０パーセントを低減するよう必要とされ、金属巻線コイルの全重量は、従来のバラスト設計の金属ワイヤを１０パーセントのみ超えるが、いずれの装置も同等の性能を有する。従来のバラスト設計は、細長いコイルを使用し、金属ワイヤの中央の長い部分は特別な目的を達成しないが、新しいバラスト設計は、ワイヤの該部分を、更なる磁気力を生成し且つ積層内における追加的な磁束を引き起こす意味のあるコイルにさせ、故に特定のインダクタンスを作り出す必要がある積層の必要性を低減させる。

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