DE1016380B - Durch Vormagnetisierung steuerbare Induktivitaet - Google Patents

Description

• Durch Vormagnetisierung steuerbare Induktivität Die Erfindung bezieht sich auf eine- steuerbare Induktivität, bestehend aus einer zwischen den Polen eines Elektromagneten angebrachten Spule auf einem geschlossenen ferromagnetiscben Kern au.s gesintertem Material, der aus zwei Jochteilen und mindestens zwei die Spulenwicklungen tragenden Schenkeln zusammengesetzt ist und dessen Permeabilität durch eine Änderung der Stärke des vom Elektromagneten erzeugten vormagnetisierenden Feldes geändert werden kann. Solche Einrichtungen können z. B. in regelbaren Schwingungskreisen bis. zu Frequenzen von etwa 10 1lHz, aber auch in magnetischen Verstärkern, Tickerschaltungen (Flip-Flop-Schaltungen) usw. angewendet werden. Die Spule ist gewöhnlich in, Reihe mit einem festen Wechselstromwiderstand geschaltet und mit einer Wechselstromquelle verbunden, und der den Wechselstromwiderstand durchfließende Strom wird durch die Stromstärke im Elektromagnet gesteuert.
• Um die; zur Erzeugung des vormagnetisierenden Feldes erforderliche elektrische Energie innerhalb angemessener Grenzen zu halten, müssen die Abmessungen des Spulenkernes möglichst klein sein-, insbesondere bei hohen Frequenzen des die Spule durchfließenden Stromes.
• Die erforderlichen sehr kleinen Spulenabmessungen machen aber die Herstellung und die Zusammensetzung des Spulenkernes und der Wicklung besonders schwierig. Die Erfindung bezweckt, eine Bauart zu schaffen, welche diese Schwierigkeiten möglichst beseitigt.
• Die Induktivität nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß die Jochteile des zwischen. den Polen eines Elektromagneten: angebrachten ferromagnetischen Spulenkerns durch. einen oder mehrere Träger aus magnetisch nichtleitendem Material fest miteinander verbunden sind und daß die die. Wicklungen tragenden Kernschenkel mit geschliffenen Flächen seitlich an ebenfalls geschliffenen Flächen der Jochteile anliegend befestigt sind.
• Es sei erwähnt, daß steuerbare Induktivitäten, die aus zwischen den Polen eines Elektromagneten angebrachten Spulen auf einem geschlossenen fer romagnetischen Kern aus gesintertem Material, z. B. aus Ferrit, bestehen, bereits bekannt sind. Es ist ferner bekannt, derartige Spulenkerne aus zwei Jochteilen und mehreren von Wicklungen umgebenen Kernstäben, die zwischen diesen Jochen angeordnet sind, zusammenzusetzen. Die Kernstäbe der Wicklungen weisen aber bei diesen, bekannten Anordnungen einen beträchtlichen Querschnitt auf, so@ daß eine hohe Steuerenergie zur Erzeugung eines ausreichend großen Vormagnetisierungsfeldes erforderlich ist. Bei der Induktivität nach der Erfindung können die Kern-Schenkel einen sehr viel kleineren Querschnitt aufweisen, wodurch das benötigte Vormagnetisierungsfeld gering bleiben kann. Aus diesem Grunde kann auch der Kern für den Elektromagnet klein gehalten werden. Außerdem weist die Induktivität nach der Erfindung noch den Vorteil auf, daß die Einzelteile einfach zusammengebaut werden können und daß die Kernanordnung auch bei Verwendung dünner Kernschenkel sehr stabil ist.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der die Fig. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel im Längsschnitt bzw. im O_uerschnitt darstellen und die Fig. 3 und 4 in gleicher Darstellungsweise ein zweites Ausführungsbeispiel zeigen.
• Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Elektromagnet mit einem im wesentlichen topfförmigen Kern, wie er auch zur Vormagnetisierung von Spulenkernen an sich bekannt ist. Der Kern des Elektromagneten besteht aus einem Ring 1, zwei auf ihn passenden Deckeln 3 und 5 und zwei zentrisch angeordneten Kernteilen 9 und 11 aus elektrisch schlecht leitendem, gesintertem ferromagnetischem Werkstoff, z. B. aus kubisch kristallisiertem Ferrit. In dem von diesen. Teilen gebildeten geschlossenen Topf ist die Feldwicklung 7 untergebracht. Die ringförmigen Teile 9 und 11 bilden gleichzeitig die Jochteile des geschlossenen Spulenkerns. Sie sind an den Enden eines rohrförmigen., in der Achse des Topfkernes verlaufenden Tragorgans 13 aus magnetisch nichtleitendem Werkstoff, z. B. Glas, befestigt und an zwei gegenüberliegenden Seiten parallel zur Achse des Trägers 13 plan geschliffen; je zwei dieser zu verschiedenen Jochteilen gehörenden Flächen liegen in der gleichen Ebene und sind durch zwei flache Stäbchen 15 und 17 aus elektrisch. schlecht leitendem, gesintertem ferromagnetischem Werkstoff miteinander verbunden, die wenigstens an den Enden gleichfalls geschliffene Flächen aufweisen, mit denen sie an den erwähnten geschliffenen; Flächen der Ringe .9 und 11 anliegend befestigt sind. Die Ringe 9 und 11 bilden auf diese Weise mit den Stäbchen.15 und, 17 einen geschlossenen ferromagnetischen Kern für die auf den Stabkernen angebrachten Wicklungen 19 und 21.
• Diese Wicklungen können in Reihe geschaltet sein und stellen eine Induktivität dar, deren Wert durch Vormagnetisierung der Kernstäbe 15 und 17 geregelt werden kann. Die Vorrnagnetisierung wird dabei mittels der Spulenwicklung 7 und des mit ihr zusammenwirkenden Kernes 1, 3, 5, 9, 11 bewirkt. Dass von einem Strom in der Wicklung erzeugte Vormagnetisierungsfeld, ist in den beiden Kernstäben 15 und 17 räumlich gleichgerichtet, während die Spulenteile 19 und 21 so hintere.inandergeschaltet sind, daß das von diesen wechselstromdurchflossenen Wicklungen eT-zeugte Feld in den beiden, Kernstäben räumlich entgegengesetzt gerichtet ist, so daß die beiden von der Wicklung 7 einerseits und, den Wicklungen 19 und 21 andererseits gebildeten Spulensysteme nicht miteinander gekoppelt sind. Falls durch die, Spulen 19 und' 21 z. B. ein Hochfrequenzstrom fließt, so kann die an den Enden dieseir Spulen auftretende Spannung durch Änderungen des die Spule 7 durchfließenden Stromes geändert werden.
• Zur Herabsetzung der für die Feldwicklung 7 erforderlichen Steuerenergie ist es von wesentlicher Bedeutung, däß die Kernstäbe 15 und 17 einen sehr geringen Querschnitt von z. B. 0,3 bis 1 mang haben. Dies ist bei der beschriebenen Bauart leicht erreichbar, da die Stäbe 15 und 17 als Einzelteile hergestellt, auf einfache Weise mit einer flachen Schleifscheibe geschliffen und nach dem Aufbringen, der Wicklungen 19 und 21 an dem aus dem Tragorgan 13 und den Ringen 9 und 11 bestehenden Gebilde, z. B. durch Kleben, befestigt werden können. Das auf diese Weise erhaltene Gebilde ist trotz der Sprödigkeit der sehr dünnen Kernstäbe 15 und 17 verhältnismäßig widerstandsfähig und während der Herstellung gut zu handhaben, da die Teile 9. 11, 13 ein starres Gebilde ergeben, in dem das Tragorgan 13 gleichsam ein »Rückgrat« darstellt. Dieses Gebilde wird zuerst durch Festkleben der Jochringe 9 und- 11 an dem Tragorgan 13 hergestellt, wobei eine möglichst genaue Anpassung der Länge des Gebildes an den Abstand zwischen der Unter- und der Oberseite des Deckels 3 bzw. 5 dadurch erzielt werden kann, daß vor dem Erhärten des Klebemittels zwischen den Ringen 9 und 1i ein elastisches Druckorgan, z. B. eine Druckfeder, angebracht wird, worauf man das Gebilde bis zum Erhärten des Klebemittels im Topf 1, 3, 5 beläßt. Das Gebilde 9, 11, 13 wird sodann aus dem Topf herausgenommen; auf einem flachen Schleifstein werden die Planflächen angeschliffen (s. Fig. 2), worauf die Kernstäbe 15 und 17 mit den Wicklungen 19 und 21 an ihnen festgeklebt werden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Länge der Stäbe 15 und 17 nicht kritisch, vorausgesetzt, daß die Stäbe etwas kürzer als die Innenhöhe des Topfes 1, 3, 5 sind. DieBerüh.rungsflächen zwischen den Stäben 15, 17 und den Ringen 9, 11 sind verhältnismäßig groß, so daß die zwischen den Stäben und Ringen vorhandenen Luftspalte nur eine geringe Erhöhung des magnetischen Widerstandes des von den Stäben und Ringen gebildeten geschlossenen Magnetkreises herbeiführen.
• Auch die Paßflächen zwischen dem Ring 1, den Deckeln 3 und 5 und den Ringen 9 und 11 sind vorzugsweise geschliffen, so da.ß auch die zwischen diesen Teilen vorhandenen Luftspalte nur geringe Hindernisse für das Vormagnetisierungsfeld der Spule 7 darstellen. Die Kernstäbe 15 und 17 können gewünschtenfalls unter mechanischer Zug- oder Druckspannung am Gebilde 9, 11, 13 befestigt werden, z. B. in der Weise, daß für das Tragorgan 13 ein Material gewählt wird, dessen Ausdehnungskoeffizient von demjenigen der Stäbe 15 und 17 wesentlich abweicht, und daß man das Trocknen des Klebemittels bei einer hohen Temperatur erfolgen. läßt. Die mechanische Spannung kann bekanntlich eine Änderung im Verlauf der Magnetisierungskennlinie herbeiführen, so daß ein für bestimmte Zwecke günstiger Verlauf erzielt werden* kann. Es ist allerdings bekannt, solche mechanischen Spannungen, durch parallel zu den ferromagnetischen Kernbestandteilen angeordnete Stützkörper aus magnetisch nichtleitendiem Material zu erzielen, die mit den, ferromagnetischen Kernteilen fest verbunden sind.
• Wenn neben der veränderlichen Vormagnetisierung eine dauernde Vormagnetisierung des Spulenkernes gewünscht wird, kann in dem Tragorgan 13 ein stabförmi.ger Dauermagnet 23 angebracht werden, z. B. aus einem keramischen dauermagnetischen Material mit niedriger Permeahilität; letzteres um zu vermeiden, daß der Magnet 23 einen, magnetischen Kurzschluß der Kernstäbe 15 und 17 darstellt. Es sei hierzu. noch bemerkt, daß es an sich bekannt ist, das magnetisierende Feld in einer steuerbaren Induktivität dadurch zu erzeugen, daß neben dem Elektromagnet ein Dauermagnet auf die mit einem Kern versehene Spule wirkt.
• Die Fig. 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem an Stelle der Ringe 9 und 11 halbkreisförmige ferromagnetische Jochstücke 25 und 27 verwendet werden, deren einander zugekehrte gerade Seiten plan. geschliffen sind und die Kernstäbe - die in diesem Falle planparallel geschliffen sein müssen -zwischen. sich einschließen. Die Jochstücke 25 und 27 werden von Trägern 29 getragen, die z. B. aus Porzellan hergestellt sind. Eine hinreichend genaue Passung im Topf 1, 3, 5 kann dadurch erzielt werden, daß das ganze, aus den vorher mit den nötigen Paßflächen versehenen Teilen 15, 17, 27, 29 bestehende Gebilde in einer Montagelehre zusammengeklebt wird.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Steuerbare Induktivität, bestehend aus einer zwischen den Polen, eines Elektromagneten angebrachten Spule auf einem geschlossenen ferromagnetischen Kern aus gesintertem Material, der aus zwei Jochteilen und mindestens zwei die Spu:len.wicklungen tragenden Schenkeln zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Jochteile (9, 11 bzw. 25, 27) durch einen oder mehrere Träger (13 bzw. 29) aus magnetisch nichtleitendem Material fest miteinander verbunden sind und daß die die Wicklungen (19, 21) tragenden Kernschenkel (15, 17) mit geschliffenen Flächen seitlich an ebenfalls geschliffenen Flächen der Jochteile anliegend befestigt sind.
2. 2. Steuerbare Induktivität nach Anspruch 1, bei der der ferromagnetische Kern des Elektromagneten im wesentlichen topfförmig mit zwei im Innern des Topfes axial angeordneten Kernteilen (9 und 11) ausgebildet und die Spule (19, 21) zwischen diesen beidem Kernteilen angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden axial angeordneten Teile des Topfkernes gleichzeitig die Jochteile des geschlossenen Spulenkernes bilden, die durch einen in der Achse des Topfkernes verlaufenden stab-oder rohrförmigen Träger (13) aus magnetisch nichtleitendem Material fest miteinander verbunden sind.
3. 3. Steuerbare Induktivität nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Jochteile (25, 27) des geschlossenen Spulenkernes durch zwei Stäbe (29) aus magnetisch nichtleitendem Material verbunden sind, die parallel zur Achse des Topfkernes verlaufen.
4. 4. Steuerbare Induktivität nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Jochteil (9, 11) des Spulenkernes an. zwei gegenüberliegenden Seiten parallel zur Achse des Trägers plan geschliffen ist und je zwei dieser zu verschiedenen Jochteilen gehörenden, in einer Ebene liegenden Flächen durch einen eine Wicklung (19 bzw. 21) tragenden Stabkern (15 b:zw. 17) verbunden sind.
5. 5. Steuerbare Induktivität nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Jochteile des Spulenkernes aus je zwei halbzyli.nderförmnigen Scheiben (25, 27) bestehen, deren parallel zur Zylinderachse verlaufende ebene Flächen plan geschliffen und parallel -zueinander mit geringem Zwischenraum angeordnet sind, wobei in den zwischen diesen Flächen entstehenden Schlitzen die die Jochteile verbindenden, die Wicklung tragenden Stabkerne (15, 17) befestigt sind.
6. 6. Steuerbare. Induktivität nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (13) rohrförmig ausgebildet ist und im Innern des Trägers ein stabförm.iger Dauermagnet (23) aus einem Werkstoff mit niedriger Permeabilität und hoher Remanenz angebracht ist.
7. 7. Steuerbare Induktivität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Jochteile (9, 11 bzw. 25, 27) verb:indenden Stabkerne (15, 17) unter mechanischer Spannung an dem aus dem Träger (13 bzw. 29) und den Jochteilen bestehenden Gebilde befestigt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 583 493, 587 390, 659138, 814178; schweizerische Patentschrift Nr. 203 786; Becker-Döring, »Ferromagnetismus«, 1939, S. 103, 104; »Funk und Ton«, H. 11, 1950, S. 559. ..568; »Erz«, H. 21, 1951, S. 643; »Radio-Mentor«, H. 11, 1952, S. 531.