DE1070757B - - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei Spulen mit geschlossenem ferromagnetischem Kern muß im Kern häufig ein Luftspalt angebracht werden, entweder um die Induktivität auf einen gewünschten Wert zu bringen oder um die Kernverluste im magnetischen Kreis herabzusetzen.

Das durch einen solchen Luftspalt entstehende Streufeld ist aber meist höchst nachteilig, weil dadurch z.B. nicht nur Auswirkungen vom magnetischen Streufeld auf die Spulenumgebung ausgehen, sondern auch die Konstanz der Induktivität der Spule darunter leiden kann. Man hat daher die Kerne so konstruiert, daß das Streufeld dieses gewollten Luftspaltes im Kern liegt und somit nach außen hin nicht wirksam in Erscheinung treten kann. Da derartig geschlossene Kerne nun jedoch, allein schon zur Einbringung der Spule, aus mehreren (mindestens zwei) Teilen bestehen müssen, ergibt sich außer dem gewollten Luftspalt noch zusätzlich im äußeren Mantel mindestens eine Stoßfuge, die ebenfalls ein Streufeld erzeugen kann, das unter den oben als Beispiel genannten Umständen um so nachteiliger ist, je kleiner der gewollte Luftspalt gegenüber der Summe der unerwünschten Stoßfugen ist. Selbst wenn man die Stoßfugen durch Bearbeitung der miteinander zu vereinigenden flächen, wie Schleifen, sehr klein hält, können diese bei allen bisher bekannten Ausführungsformen die Konstanz und die Herstellungsgenauigkeit der Induktivität infolge Temperaturschwankungen oder mechanischer Ungenauigkeiten beeinflussen, da sie vom magnetischen Fluß voll durchflossen werden.

Die Erfindung hat es sich nun zur Aufgabe gesetzt, einen nach außen hin praktisch Streufeldfreien, durch Luftspalte gescherten, ferromagnetischen Kern für Spulen zu entwickeln. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem garnrollenförmigen oder pilzförmigen Kerninnenteil und einem rohrförmigen Kernaußenteil, beide aus ferromagnetischem Material, besteht, wobei der Kerninnenteil koaxial im Kernaußenteil angeordnet ist und vom letzteren beidseitig axial überragt wird und wobei der Kernaußenteil durch Deckelteile aus ferromagnetischem Material abgeschlossen ist und der Kerninnenteil durch magnetisch nichtleitende Zwischenlagen allseitig von dem Kernaußeuteil und seinen Deckelteilen magnetisch getrennt gehalten wird.

Iiinige Elemente einer solchen Kernanordnung', wie die einstückige Ausbildung eines garnrollenförmigen oder pilzförmigen ferromagnetischen Kernkörpers, die Anordnung von ferromagnetischen Kernen im Innern von zylinderförmigen Kernkörpern aus ferromagne- :ischem Material zur Verringerung des Streufeldes sowie auch zur Anordnung eines aus drei Teilen gebildeten garnrollenförmigen ferromagnetischen Kernteils im Innern eines dieser. Kernteil beidseitig axial

Nach außen praktisch streufeldfreier,
durch Luftspalte gescherter,
ferromagnetischer Kern für Spulen

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Paul Mehler, München,
ist als Erfinder genannt worden

überragenden Zylinders aus ferromagnetischem Material, der auf beiden Seiten durch eine Scheibe aus ferromagnetischem Material abgeschlossen ist, sind an sich bekannt.

Durch die Kombination dieser Merkmale in der oben angegebenen Weise wird jedoch ein Kern erhalten, der neben einer weitgehenden Streufeldfreiheit nach außen hin noch weitere Vorteile aufweist. Beispielsweise beeinflußt eine geringfügige axiale Verschiebung des inneren Kernteils die Spulenwerte überhaupt nicht. Aber auch ein Verschieben in radialer Richtung kommt erst in zweiter Ordnung zur Auswirkung.

Die Wicklung kann — wie an sich bei Magnetkernen ebenfalls bekannt — unmittelbar auf dem Kernkörper angebracht werden, wodurch eine höhere Wickelraumausnutzung möglich ist. Dies hat besondere Bedeutung für räumlich besonders kleine Spulen. Ist jedoch beispielsweise für eine Scheibenwicklung ein Spulenkörper erforderlich, so läßt sich auch dieser sogar bei dem Beispiel nach Fig. 2 anwenden, indem man — wie zum Aufbringen von Spulen auf geschlossene Magnetkerne ebenfalls bereits bekannt ist — einen geteilten Wickelkörper benutzt, falls man es nicht vorzieht, eine Ausführung nach Fig. 3 zu wählen, auf die ein geschlossener Spulenkörper ohne Schwierigkeiten aufgeschoben werden kann.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von Beispielen näher erläutert:

In der Fig. 1 ist mit a ein einteiliger Kerninnenteil in Form einer Garnrolle bezeichnet, auf dem die benötigte Spulenwicklung angebracht wird. Dieser Innenteil a befindet sich in einem Mantelteil b, der in

909 688/354

Claims (5)

1 070 75? diesem Fall die Form eines .Rohrabschnittes hat, und steht mit diesem Mantelteil b lediglich über gewünschte, definierte Spalte in magnetischer Verbindung. Diese sind mit c bezeichnet und bilden zusammen den für die Scherung erforderlichen Spalt im nun im übrigen geschlossenen Kern. Diese Spalte können zum Teil aus Luft bestehen, sie können aber auch vollständig durch magnetisch nichtleitende feste Stoffe ausgefüllt sein. Der Mantelteil b überragt den Innenteil a in beiden Achsenrichtungen und ist durch Deckelteile d und e verschlossen. Die an den Abschlußteilen entstehenden Stoßfugen / liegen bei einer solchen Anordnung nicht mehr auf dem Wege des magnetischen Flusses. Läßt man den Mantelteil b den Kerninnenteil α so weit überragen, daß ein Fluß über die Stoßfugen f und die Deckelteile d und e praktisch nicht mehr entsteht, sondern der gesamte Fluß über die magnetische Spalte c flutet, so können die Stoßfugen / sich in keiner Weise mehr auf die elektrischen Werte der Spule auswirken. Um den Innenteila in dem gewünschten Abstand vom Mantelteil b und auch im gewünschten Abstand von den Enden des Mantelteils b zu halten, sind magnetisch nichtleitende, vorzugsweise aus Isolierstoff hergestellte Einlagen g, h und ! vorgesehen. Die hier als Beispiel angegebene Form für den Kerninnenteil soll einen sogenannten querschnittsgleichen Kern darstellen, der also, wie bei der Ausbildung von Magnetkernen bekannt, an jeder Stelle hinsichtlich des magnetischen Flusses gleichen Querschnitt aufweist. Die Form des Kerninnenteils a kann selbstverständlich auch anders gewählt werden, sogar unter Beibehaltung eines überall gleichen Querschnittes. In der Fig. 2 ist als Beispiel eine andere Form des Kerinnenteilsa wiedergegeben. Im übrigen sind in der Fig. 2 alle derFig. 1 entsprechenden Teile mit gleicher Bezeichnung vorgesehen. In der Fig. 3 ist eine etwas abgewandelte, nicht querschnittsgleiche Form dargestellt. Der Kerninnenteil k ist in Pilzform ausgebildet und befindet sich in einem topfförmigen Kernaußenteil I. Auch in diesem Fall ist der Kerninnenteil k mit dem Kernaußenteil / lediglich über definierte Schlitze m magnetisch verbunden. Der topf förmige Kernaußenteil / überragt den pilzförmigen Kerninnenteil k so weit, daß die Stoßfuge m zwischen Kernaußenteil / und Abdeckplatte ο praktisch keinen Einfluß auf die elektrischen Werte der Einrichtung ausüben kann. Die Distanzierung des Kerninnenteils k vom Außenteil / erfolgt zweckmäßigerweise wieder mit Isolierstoffteilen p, r und q. In der Zeichnung sind als Beispiele rotationssymmetrische Kerne wiedergegeben. Es ist jedoch, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, auch möglich, nicht rotationssymmetrische Kerne zu verwenden. Beispielsweise können Kerne mit einem von der Kreisform abweichenden Grundriß, z. B. mit rechteckigem Grundriß, wie er für geschlossene Magnetkerne ebenfalls bereits bekannt ist, nach den oben angegebenen Regeln aufgebaut werden. Diese Kerne können den gleichen Aufriß wie die dargestellten Ausführungsformen haben, nur eben mit dem Unterschied, daß es .• ich nicht um rotationssymmetrische Gebilde handelt. Oabei muß dann der Aiantelteil der Form der übrigen Kernteile angepaßt sein. Die ferromagnetische!! Abschlußteile für den Kernaußenteil, also beispielsweise die Deckel d, e und o, können aus dem gleichen ferromagnetische!! Material wie der Mantelteil bzw. Innenteil gefertigt sein. Es kann jedoch auch davon abweichen, beispielsweise sogar Eisen oder eine Eisenlegierung, wie Permalloy, sein. Bei den gemäß der Erfindung aufgebauten Spulenkernen ist ein Induktivitätsabgleich am Kern möglich. Dieser kann entweder in bekannter Weise durch Querschnittsänderung vorgenommen werden, indem man in eine Bohrung im Innenteil des Kernes eine Abgleichschraube oder ähnliches einführt, oder es kann, wie ebenfalls bekannt ist, durch ein verstellbares, ίο beispielsweise nur zum Teil aus ferromagnetischem Werkstoff bestehendes Glied der Luftspalt zwischen den einzelnen Kernteilen überbrückt werden. Ein Beispiel für eine derartige Möglichkeit ist in Fig. 4 wiedergegeben, die als Ausschnitt aus den Fig. 1 bis 3 gedacht sein möge. In dem distanzierenden, nicht magnetisch leitenden Werkstoff ist ein Einschnitt vorgesehen, in welchem eine beispielsweise von außen drehbare Scheibe t untergebracht ist, die nur zum Teil aus ferromagnetischem Werkstoff besteht. Durch mehr zo oder weniger weites Hineindrehen des ferromagnetischen Teils der Scheibe t wird dann ein mehr oder weniger großer Nebenfluß über die distanzierenden, nicht ferromagnetischen Teile erzeugt, der damit einen Abgleich der Induktivität ermöglicht. Die gemäß der Erfindung aufgebauten Kernanordnungen können auf allen bekannten Kernanwendungsgebieten verwendet werden. Besondere Bedeutung scheinen diese Kerne, insbesondere in einer flachen Form, also mit einem von der Kreisform abweichenden Grundriß für Übertrager und ähnliche Bauelemente dann zu besitzen, wenn diese Bauelemente mit anderen Kernen infolge des Streufeldes und der daraus resultierenden Wechselwirkung mit benachbarten Schalt- oder Bauteilen einen zu großen Raum beanspruchen würden. Patentansprüche:

1. Nach außen hin praktisch streufeldfreier. durch Luftspalte gescherter, ferromagnetische!" Kern für Spulen, gekennzeichnet durch einen garnrollenförmigen oder pilzförmigen Kernteil aus ferromagnetischem Material, durch einen rohrförmigen Kernteil aus ferromagnetischem Material, in dem der garnrollenförmige oder piIzförmige Kernteil koaxial angeordnet ist und der den garnrollenförmigen oder pilzförmigen Kernteil beidseitig axial überragt, durch Deckelteile aus ferromagnetischem Material, durch die der rohrförmige Kernteil beidseitig abgeschlossen ist, und durch magnetisch nichtleitende Zwischenlagen, durch die der garnrollenförmige oder pilzförmige Körper gehaltert und allseitig von dem rohrförmigen Körper und den Deckelteilen magnetisch getrennt ist.

2. Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckelteile aus Eisenblech oder einer Eisenlegierung, wie Permalloy, bestehen.

3. Kern nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flußführenden Kernteile querschnittsgleich sind.

4. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Induktivitätsabg'leich durch Querschnittsänderung des Kernkörpers, beispielsweise, durch Einbringen eines ferromagnetischen Teils, etwa einer Abgleichschraube, in eine Rohrung des Kernkörpers erzieibar ist.

5. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Induktivitätsabgleich durch Erzeugung eines Nebenflusses über