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DE102006044060A1 - Two or multidimensional coil arrangement for wireless energy feeding to e.g. sensor, has two resonance coils attached on central coil body and/or core, where ferrite pieces are fastened on edge regions of coil body and/or core - Google Patents

Two or multidimensional coil arrangement for wireless energy feeding to e.g. sensor, has two resonance coils attached on central coil body and/or core, where ferrite pieces are fastened on edge regions of coil body and/or core Download PDF

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DE102006044060A1
DE102006044060A1 DE200610044060 DE102006044060A DE102006044060A1 DE 102006044060 A1 DE102006044060 A1 DE 102006044060A1 DE 200610044060 DE200610044060 DE 200610044060 DE 102006044060 A DE102006044060 A DE 102006044060A DE 102006044060 A1 DE102006044060 A1 DE 102006044060A1
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DE
Germany
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core
windings
bobbin
winding
resonant
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE200610044060
Other languages
German (de)
Inventor
Berthold Dipl.-Ing. Dilger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB AG Germany
Original Assignee
ABB Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Patent GmbH filed Critical ABB Patent GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The arrangement has two resonance coils attached on a central coil body and/or core (1) made of a magnetically effective material, where the central coil body and/or core is provided on the top side of the arrangement. Coil windings of the resonance coils are arranged right-angled to each other and cut each other in a common point. Ferrite pieces are fastened on edge regions (2-5) of the coil body and/or core. An independent claim is also included for a method for reducing the couplings between resonance coils with two or multidimensional coil arrangement.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zwei- oder mehrdimensionale Wicklungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf Verfahren zur Reduktion der Kopplungen zwischen Resonanzwicklungen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 3 und 4. Die Erfindung kann beispielsweise zur drahtlosen Energieeinspeisung von Sensoren und Aktoren oder auch beliebig anderer Elektronik verwendet werden.The The invention relates to a two- or more-dimensional winding arrangement according to the generic term of claim 1 and to methods for reducing the couplings between resonant windings according to the generic terms the claims 3 and 4. The invention can, for example, for wireless energy feed used by sensors and actuators or any other electronics become.

Aus der DE 199 26 799 A1 sind ein Verfahren respektive eine Anordnung respektive ein System zur drahtlosen Versorgung einer Vielzahl von Näherungssensoren (z. B. an einer Maschine, insbesondere Fertigungsautomat montiert) bekannt,

  • – wobei mindestens eine von einem mittelfrequenten Oszillator gespeiste Primärwicklung vorgesehen ist, welche ein mittelfrequentes Magnetfeld erzeugt, um derart Näherungssensoren drahtlos mit elektrischer Energie zu versorgen (Primärfeld),
  • – wobei jeder Näherungssensor mindestens eine zur Energieaufnahme aus dem mittelfrequenten Magnetfeld geeignete Sekundärwicklung aufweist,
  • – wobei jeder Näherungssensor mit einer Sendeeinrichtung ausgestattet ist, welche interessierende Sensor-Informationen beinhaltende Funksignale an eine zentrale, mit einem Prozessrechner der Maschine verbundene Empfangseinrichtung abgibt.
From the DE 199 26 799 A1 are a method or an arrangement respectively a system for the wireless supply of a plurality of proximity sensors (eg, mounted on a machine, in particular automatic manufacturing machine) known,
  • Wherein at least one primary winding fed by a medium-frequency oscillator is provided, which generates a medium-frequency magnetic field in order to supply such proximity sensors wirelessly with electrical energy (primary field),
  • Each proximity sensor having at least one secondary winding suitable for absorbing energy from the medium-frequency magnetic field,
  • - Wherein each proximity sensor is equipped with a transmitting device which outputs sensor information containing interest radio signals to a central, connected to a process computer of the machine receiving device.

Für die Erzeugung des Magnetfeldes (Primärfeld) dienen zwei oder drei orthogonal zueinander angeordnete Primärwicklungen. Zusätzlich kann zur Realisierung einer „Spot-Wirkung" mindestens eine, mindestens eine Sekundärwicklung eines Näherungssensors lokal beeinflussende Primärwicklung vorgesehen sein.For the generation the magnetic field (primary field) serve two or three orthogonal arranged primary windings. additionally For the realization of a "spot effect", at least one, at least one secondary winding a proximity sensor provided locally influencing primary winding be.

Die Näherungssensoren sind mit zwei oder drei zur Energieaufnahme aus einem mittelfrequenten Magnetfeld geeigneten orthogonalen Sekundärwicklungen versehen, welche mit einem Resonanzkondensator und mit einem AC/DC-Steller beschaltet sind, welcher einen Energiespeicher auflädt.The Proximity sensors are using two or three to absorb energy from a medium frequency Provided magnetic field suitable orthogonal secondary windings, which are connected with a resonance capacitor and with an AC / DC controller, which charges an energy store.

Aus der DE 199 26 562 A1 ist ein dementsprechendes Verfahren respektive eine Anordnung respektive ein System für eine Vielzahl von Aktoren bekannt.From the DE 199 26 562 A1 is a corresponding method or an arrangement or a system for a variety of actuators known.

Aus der DE 100 55 404 A1 ist eine Anordnung zur Erzeugung elektrischer Energie aus einem Magnetfeld bekannt, mit einer dreidimensionalen Wicklungsanordnung, gebildet aus einem zentralen, kubusförmigen Kern aus einem magnetisch wirksamen Material, auf welchem mindestens drei Wicklungen aufgebracht sind, deren Wicklungsachsen jeweils rechtwinklig zueinander angeordnet sind und sich in einem gemeinsamen Punkt schneiden. Der Kern kann Nuten zur Aufnahme der Wicklungen aufweisen. Jede der drei Wicklungen ist mit einem Resonanzkondensator zu einem Resonanzkreis verschaltet und mit einem Gleichrichter verbunden, an welchem die verfügbare Ausgangsleistung abgenommen werden kann.From the DE 100 55 404 A1 an arrangement for generating electrical energy from a magnetic field is known, comprising a three-dimensional winding arrangement, formed from a central, cube-shaped core of a magnetically active material, on which at least three windings are applied, the winding axes are each arranged at right angles to each other and in a common Cut point. The core may have grooves for receiving the windings. Each of the three windings is connected with a resonant capacitor to a resonant circuit and connected to a rectifier from which the available output power can be taken off.

Im Idealfall ist die Kopplung zwischen den zwei oder drei orthogonal angeordneten Wicklungen Null, in der Praxis treten bedingt durch Unsymmetrien in den Wicklungen und/oder im Kern jedoch immer Kopplungen zwischen den Wicklungen auf. Beispielsweise treten Wicklungs-Unsymmetrien durch Toleranzen beim Litzen-Durchmesser auf. Eine homogene Wicklungstechnik ist schon deshalb nicht erzielbar. Diese im Regelfall stets vorhandenen Kopplungen bewirken eine drastische Reduktion der erzielbaren Ausgangsleistung um 50% und mehr.in the Ideally, the coupling between the two or three is orthogonal arranged windings zero, in practice occur conditionally Asymmetries in the windings and / or in the core, however, always couplings between the windings. For example, winding asymmetries occur through tolerances on the strand diameter. A homogeneous winding technique is therefore not achievable. These usually always present Couplings cause a drastic reduction of the achievable output power by 50% and more.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zwei- oder mehrdimensionale Wicklungsanordnung mit einem zentralen Spulenkörper bzw. Kern, auf welchem mindestens zwei orthogonale Wicklungen aufgebracht sind, anzugeben, bei welcher die Kopplung zwischen den Wicklungen möglichst klein ist.Of the Invention is based on the object, a two- or multi-dimensional Winding arrangement with a central bobbin or core, on which at least two orthogonal windings are applied, in which the coupling between the windings as possible is small.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.These The object is achieved in conjunction with the features of the preamble according to the invention solved specified in the characterizing part of claim 1 features.

Der Erfindung liegt des weiteren die Aufgabe zugrunde, ein optimales Verfahren zur Reduktion der Kopplungen zwischen Resonanzwicklungen anzugeben.Of the The invention is further based on the object, an optimal Method for reducing the coupling between resonant windings specify.

Diese Aufgabe wird alternativ in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 3 und 4 angegebenen Merkmale gelöst.These Task is alternatively in conjunction with the features of the preamble according to the invention the features stated in the characterizing part of claim 3 and 4 solved.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch das Aufbringen von kleinen Ferritstückchen vorhandene Unsymmetrien (Kern-Unsymmetrien, Wicklungs-Unsymmetrien) „zurechtgebogen" werden, wodurch eine hohe Reduktion der Kopplung erzielt wird. Infolge der Herabsetzung der Kopplung um den Faktor drei und mehr ergibt sich eine signifikante Erhöhung der Ausgangsleistung.The particular advantages of the invention are that by the application of small ferrite pieces existing asymmetries (Core asymmetries Winding asymmetries) can be "bent over", whereby a high reduction of the coupling is achieved. As a result of the reduction The coupling by a factor of three or more results in a significant increase the output power.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Further Advantages will be apparent from the following description.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.advantageous Embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the drawing Embodiments explained. It demonstrate:

1-5 mit Ferritstückchen unterschiedlicher Anzahl versehene Spulenkörper bzw. Kerne, 1 - 5 bobbins or cores provided with ferrite pieces of different numbers,

6 eine perspektivische Ansicht eines Spulenkörpers bzw. Kerns, 6 a perspective view of a bobbin or core,

7 eine Skizze zur Erläuterung eines ersten Kompensations-Verfahrens, 7 a sketch for explaining a first compensation method,

8 eine Skizze zur Erläuterung eines zweiten Kompensations-Verfahrens, 8th a sketch to explain a second compensation method,

9 Wobbelkurven zur Erläuterung des zweiten Kompensations-Verfahrens. 9 Sweep curves to explain the second compensation method.

In den 1-5 sind mit Ferritstückchen unterschiedlicher Anzahl versehene Spulenkörper bzw. Kerne dargestellt. Es ist die Stirnfläche (Oberseite = die den Spulenanschlüssen gegenüberliegende Fläche) eines Spulenkörpers bzw. Kerns 1 aus einem magnetisch wirksamen Material (Ferritwürfelkern) zu erkennen, wobei auf dieser Stirnfläche vier zur Montage von Ferritstückchen geeignete Kantenbereiche 2, 3, 4, 5 ausgebildet sind:

  • • Bei der Ausführungsform gemäß 1 ist lediglich der erste Kantenbereich 2 mit einem Ferritstückchen 6 versehen.
  • • Bei der Ausführungsform gemäß 2 sind der zweite und der dritte Kantenbereich 3 und 4 mit je einem Ferritstückchen 7 und 8 versehen.
  • • Bei der Ausführungsform gemäß 3 sind der erste, der zweite und der vierte Kantenbereich 2, 3 und 5 mit je einem Ferritstückchen 6, 7 und 9 versehen.
  • • Bei der Ausführungsform gemäß 4 sind der erste und der zweite Kantenbereich 2 und 3 mit je einem Ferritstückchen 6 und 7 versehen.
  • • Bei der Ausführungsform gemäß 5 sind alle vier Kantenbereiche 2, 3, 4, 5 mit je einem Ferritstückchen 6, 7, 8 und 9 versehen.
In the 1 - 5 are shown with Ferrite pieces of different numbers provided bobbins or cores. It is the end face (upper side = the surface opposite the coil terminals) of a bobbin or core 1 to recognize from a magnetically active material (ferrite cube core), wherein on this end face four suitable for mounting ferrite pieces edge portions 2 . 3 . 4 . 5 are trained:
  • In the embodiment according to 1 is only the first edge area 2 with a ferrite piece 6 Mistake.
  • In the embodiment according to 2 are the second and the third edge area 3 and 4 with one ferrite piece each 7 and 8th Mistake.
  • In the embodiment according to 3 are the first, the second and the fourth edge area 2 . 3 and 5 with one ferrite piece each 6 . 7 and 9 Mistake.
  • In the embodiment according to 4 are the first and the second edge area 2 and 3 with one ferrite piece each 6 and 7 Mistake.
  • In the embodiment according to 5 are all four edge regions 2 . 3 . 4 . 5 with one ferrite piece each 6 . 7 . 8th and 9 Mistake.

Die in den 1-5 gezeigten Anordnungen sind selbstverständlich nur als Ausführungsbeispiele zu verstehen. Die Ferritstückchen 6-9 können selbstverständlich auch eine andere Form, z. B. eine quadratische oder kreisrunde Form aufweisen. Auch können an einem Kantenbereich mehrere Ferritstückchen nebeneinander/übereinander montiert sein. Schließlich ist man zur Montage der Ferritstückchen nicht auf die Kantenbereiche der Stirnfläche (Oberseite) des Spulenkörpers bzw. Kerns 1 beschränkt, sondern kann die Montage auch an beliebiger Stelle der Stirnfläche oder auch an anderen Flächen des Spulenkörpers bzw. Kerns vornehmen.The in the 1 - 5 Of course, arrangements shown are only to be understood as exemplary embodiments. The ferrite pieces 6 - 9 Of course, another form, for. B. have a square or circular shape. Also, a plurality of ferrite pieces can be mounted side by side / on top of each other at an edge region. Finally, one is not to mount the ferrite pieces on the edge regions of the end face (top) of the bobbin or core 1 limited, but can make the assembly also at any point of the end face or on other surfaces of the bobbin or core.

In 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Spulenkörpers bzw. Kerns dargestellt, wobei die Kantenbereiche 2, 3, 4, 5 der Stirnfläche (Oberseite) und Wicklungsanschlüsse 10 bezeichnet sind, welche an der Unterseite des Spulenkörpers bzw. Kerns 1 angeordnet sind. Der Spulenkörper bzw. Kern 1 nimmt vorzugsweise drei nicht dargestellte Wicklungen (in den 7 und 8 mit den Ziffern 11, 12, 13 bezeichnet) auf, deren Wicklungsachsen jeweils orthogonal zueinander angeordnet sind und sich in einem gemeinsamen Punkt schneiden, wie dies z. B. in der 3 der eingangs erwähnten DE 100 55 404 A1 gezeigt ist.In 6 is a perspective view of a bobbin or core shown, wherein the edge portions 2 . 3 . 4 . 5 the face (top) and winding terminals 10 are designated, which at the bottom of the bobbin or core 1 are arranged. The bobbin or core 1 preferably takes three windings, not shown (in the 7 and 8th with the numbers 11 . 12 . 13 designated), whose winding axes are each arranged orthogonal to each other and intersect at a common point, as z. B. in the 3 the aforementioned DE 100 55 404 A1 is shown.

In 7 ist eine Skizze zur Erläuterung eines ersten Kompensations-Verfahrens dargestellt. Es sind eine erste Resonanzwicklung 11 (X-Wicklung), eine zweite Resonanzwicklung 12 (Y-Wicklung) und eine dritte Resonanzwicklung 13 (Z-Wicklung) zu erkennen, wobei diese Wicklungen 11, 12, 13 jeweils orthogonal zueinander angeordnet sind und den Spulenkörper bzw. Kern 1 umschließen. Dabei beinhalten die vorstehend erwähnten und in den Fig. dargestellten Resonanzwicklungen 11, 12, 13 jeweils einen ohmschen Wicklungswiderstand. Es treten folgende Kopplungen zwischen den Wicklungen auf:

  • • XY-Kopplung 27 zwischen erster Resonanzwicklung 11 und zweiter Resonanzwicklung 12,
  • • XZ-Kopplung 28 zwischen erster Resonanzwicklung 11 und dritter Resonanzwicklung 13,
  • • YZ-Kopplung 29 zwischen zweiter Resonanzwicklung 12 und dritter Resonanzwicklung 13.
In 7 a sketch for explaining a first compensation method is shown. It is a first resonance winding 11 (X-winding), a second resonant winding 12 (Y-winding) and a third resonance winding 13 (Z-winding) to recognize, with these windings 11 . 12 . 13 are each arranged orthogonal to each other and the bobbin or core 1 enclose. In this case, the resonant windings mentioned above and shown in the figures include 11 . 12 . 13 each one ohmic winding resistance. The following couplings occur between the windings:
  • • XY coupling 27 between first resonance winding 11 and second resonant winding 12 .
  • • XZ coupling 28 between first resonance winding 11 and third resonance winding 13 .
  • • YZ coupling 29 between second resonant winding 12 and third resonance winding 13 ,

Beim ersten Kompensations-Verfahren werden die Kopplungen 27, 28 erfasst, indem mittels eines Oszillators 22 ein sinusförmiges Signal (z. B. 120 kHz) in die erste Resonanzwicklung 11 eingespeist wird und das resultierende Ausgangssignal in der zweiten Resonanzwicklung 12 bzw. in der dritten Resonanzwicklung 13 mit Hilfe eines Messinstrumentes, z. B. Oszilloskop, 23 gemessen wird. Das Verhältnis Ausgangssignal/Einspeisesignal ist ein Maß für die auftretenden Kopplungen 27 und 28. Anschließend wird zur Erfassung der Kopplung 29 mittels des Oszillators 22 ein sinusförmiges Signal (z. B. 120 kHz) in die zweite Resonanzwicklung 12 eingespeist und es wird das resultierende Ausgangssignal in der dritten Resonanzwicklung 13 mit Hilfe des Messinstrumentes 23 gemessen. In der Praxis treten Kopplungen 27, 28, 29 in der Größenordnung 0,2 bis 0,7% auf.In the first compensation method, the couplings become 27 . 28 detected by means of an oscillator 22 a sinusoidal signal (eg, 120 kHz) in the first resonant winding 11 is fed and the resulting output signal in the second resonant winding 12 or in the third resonant winding 13 with the help of a measuring instrument, z. B. oscilloscope, 23 is measured. The ratio output signal / feed-in signal is a measure of the couplings occurring 27 and 28 , Subsequently, to capture the coupling 29 by means of the oscillator 22 a sinusoidal signal (eg, 120 kHz) in the second resonant winding 12 is fed and it becomes the resulting output signal in the third resonant winding 13 with the help of the measuring instrument 23 measured. In practice, couplings occur 27 . 28 . 29 in the order of 0.2 to 0.7%.

Während der sukzessiv aufeinander folgenden Messungen für die drei Kopplungen 27, 28, 29 werden Ferritstückchen 6 bis 9 in der unter den 1 bis 5 gezeigten Art und Weise auf den Spulenkörper bzw. Kern 1 gelegt, um zu ermitteln, ob sich hierdurch die Kopplungen reduzieren. Sobald diejenige Ferritstückchen-Konfiguration gefunden ist, welche eine maximale Herabsetzung aller Kopplungen 27, 28, 29 bewirkt, werden die Ferritstückchen in dieser optimalen Konfiguration dauerhaft am Spulenkörper bzw. Kern 1 befestigt, insbesondere aufgeklebt.During the successive successive measurements for the three couplings 27 . 28 . 29 become ferrite pieces 6 to 9 in the under the 1 to 5 shown manner on the bobbin or core 1 to determine if this reduces coupling. Once those ge ferrite piece configuration is found, which is a maximum reduction of all couplings 27 . 28 . 29 causes the ferrite in this optimal configuration permanently on the bobbin or core 1 attached, in particular glued.

In 8 ist eine Skizze zur Erläuterung eines zweiten Kompensations-Verfahrens dargestellt. Es ist die Beschaltung der Resonanzwicklungen 11 bzw. 12 bzw. 13 mit einem parallelen Resonanzkondensator 14 bzw. 15 bzw. 16 zu erkennen, wobei die drei gebildeten Resonanzkreise einerseits über je eine Gleichrichterdiode 17 bzw. 18 bzw. 19 und andererseits direkt miteinander verbunden sind. Die Anschlüsse eines den drei Resonanzkreisen gemeinsamen Stützkondensators 20 sind gleichzeitig auch die Anschlüsse für eine ausgangsseitige Last 21.In 8th a sketch for explaining a second compensation method is shown. It is the wiring of the resonant windings 11 respectively. 12 respectively. 13 with a parallel resonant capacitor 14 respectively. 15 respectively. 16 to recognize, wherein the three formed resonant circuits on the one hand via a rectifier diode 17 respectively. 18 respectively. 19 and on the other hand are directly connected. The connections of a backup capacitor common to the three resonant circuits 20 are at the same time also the connections for an output-side load 21 ,

Beim zweiten Kompensationsverfahren erfolgt die Kompensation bzw. Kopplungs-Herabsetzung in Verbindung mit einer Wobbelmessung. Hierzu wird unter Einsatz eines Funktionsgenerators 25 und einer Primärwicklung 24 ein eindimensionales Feld erzeugt, wobei die Frequenzen dieses Feldes linear z. B. im Bereich von 117,5 bis 122,5 kHz gewobbelt werden. Der komplett mit Resonanzwicklungen 11, 12, 13, Resonanzkondensatoren 14, 15, 16, Gleichrichterdioden 17, 18, 19, und Stützkondensator 20 bestückte und mit der Last verbundene Spulenkörper bzw. Kern 1 wird nacheinander unter Drehung von jeweils 90° in das erzeugte eindimensionale Feld gebracht, wobei mittels eines mit den Lastanschlüssen verbundenen Messinstrumentes 26 Wobbelkurven aufgenommen werden. Die Ausrichtung die Wicklungsanordnung ist jeweils derart, dass in jeder der drei Positionen eine andere der drei Resonanzwicklung 11, 12, 13 für die Energieübertragung optimal im eindimensionalen Magnetfeld angeordnet ist.In the second compensation method, the compensation or coupling reduction takes place in conjunction with a sweep measurement. This is done using a function generator 25 and a primary winding 24 generates a one-dimensional field, the frequencies of this field linear z. B. in the range of 117.5 to 122.5 kHz are wobbled. The complete with resonant windings 11 . 12 . 13 , Resonance Capacitors 14 . 15 . 16 , Rectifier diodes 17 . 18 . 19 , and backup capacitor 20 equipped and connected to the load bobbin or core 1 is successively rotated by 90 ° in the generated one-dimensional field, wherein by means of a connected to the load terminals measuring instrument 26 Sweep curves are recorded. The orientation of the winding arrangement is such that in each of the three positions, another one of the three resonance windings 11 . 12 . 13 is optimally arranged in the one-dimensional magnetic field for energy transfer.

In 9 sind Wobbelkurven zur Erläuterung des zweiten Kompensations-Verfahrens dargestellt:

  • • die Wobbelkurve 30 zeigt das Spannungs/Frequenz-Diagramm U/f des X-Kanals (= erste Resonanzwicklung 11) mit Last 21 und ohne Kopplung zu den weiteren Wicklungen,
  • • die Wobbelkurve 31 zeigt das Spannungs/Frequenz-Diagramm U/f des freischwingenden Y-Kanals (= zweite Resonanzwicklung 12),
  • • die Wobbelkurve 32 zeigt das Spannungs/Frequenz-Diagramm U/f des X-Kanal (= erste Resonanzwicklung 11) mit Last 21 und mit Kopplung zum freischwingenden Y-Kanal (= zweite Resonanzwicklung 12).
In 9 are wobble curves to illustrate the second compensation method shown:
  • • the sweep curve 30 shows the voltage / frequency diagram U / f of the X-channel (= first resonance winding 11 ) with load 21 and without coupling to the other windings,
  • • the sweep curve 31 shows the voltage / frequency diagram U / f of the free-running Y-channel (= second resonance winding 12 )
  • • the sweep curve 32 shows the voltage / frequency diagram U / f of the X-channel (= first resonance winding 11 ) with load 21 and with coupling to the free-running Y-channel (= second resonance winding 12 ).

Die Resonanzfrequenz FRES beträgt im Ausführungsbeispiel 120 kHz. Wie aus den Wobbelkurven hervorgeht, verzerrt eine vorhandene Kopplung die Resonanzkurve/Wobbelkurve derart, dass bei Resonanzfrequenz ein Minimum UMIN auftritt. Zur Kompensation der Kopplung werden Ferritstückchen 6 bis 9 in der unter den 1 bis 5 gezeigten Art und Weise auf den Spulenkörper bzw. Kern 1 gelegt, um zu ermitteln, ob sich hierdurch die Kopplung reduziert. Die Messungen müssen iterativ für die drei Dimensionen des Spulenkörpers bzw. Kerns durchgeführt werden. Sobald diejenige Konfiguration gefunden ist, welche eine maximale Herabsetzung aller Kopplungen 27, 28, 29 bewirkt, werden die Ferritstückchen dauerhaft am Spulenkörper bzw. Kern 1 befestigt, insbesondere aufgeklebt.The resonant frequency FRES is 120 kHz in the exemplary embodiment. As can be seen from the wobble curves, an existing coupling distorts the resonance curve / wobble curve in such a way that a minimum UMIN occurs at the resonance frequency. To compensate for the coupling are ferrite pieces 6 to 9 in the under the 1 to 5 shown manner on the bobbin or core 1 in order to determine whether this reduces the coupling. The measurements must be performed iteratively for the three dimensions of the bobbin or core. Once that configuration is found, which is a maximum reduction of all couplings 27 . 28 . 29 causes the ferrite permanently on the bobbin or core 1 attached, in particular glued.

11
Spulenkörper bzw. Kern aus einem magnetisch wirksamen Material (Ferritwürfelkern)Bobbin or Core of magnetically active material (ferrite cube core)
22
erster Kantenbereichfirst edge region
33
zweiter Kantenbereichsecond edge region
44
dritter Kantenbereichthird edge region
55
vierter Kantenbereichfourth edge region
66
FerritstückchenFerritstückchen
77
FerritstückchenFerritstückchen
88th
FerritstückchenFerritstückchen
99
FerritstückchenFerritstückchen
1010
Wicklungsanschlüssewinding connections
1111
erste Resonanzwicklung (X-Wicklung) inkl. Wicklungswiderstandfirst Resonant winding (X-winding) including winding resistance
1212
zweite Resonanzwicklung (Y-Wicklung) inkl. Wicklungswiderstandsecond Resonant winding (Y-winding) including winding resistance
1313
dritte Resonanzwicklung (Z-Wicklung) inkl. Wicklungswiderstandthird Resonant winding (Z-winding) including winding resistance
1414
erster Resonanzkondensatorfirst resonant capacitor
1515
zweiter Resonanzkondensatorsecond resonant capacitor
1616
dritter Resonanzkondensatorthird resonant capacitor
1717
erste Gleichrichterdiodefirst Rectifier diode
1818
zweite Gleichrichterdiodesecond Rectifier diode
1919
dritte Gleichrichterdiodethird Rectifier diode
2020
Stützkondensatorbackup capacitor
2121
Lastload
2222
Oszillatoroscillator
2323
Messinstrument (z. B. Oszilloskop)gauge (eg oscilloscope)
2424
Primärwicklungprimary
2525
Funktionsgeneratorfunction generator
2626
Messinstrumentgauge
2727
XY-Kopplung zwischen erster und zweiter ResonanzwicklungXY coupling between first and second resonant winding
2828
XZ-Kopplung zwischen erster und dritter ResonanzwicklungXZ-coupling between first and third resonance winding
2929
YZ-Kopplung zwischen zweiter und dritter ResonanzwicklungYZ-coupling between the second and third resonance winding
3030
Wobbelkurve X-Kanal mit Last ohne Kopplungsweep curve X-channel with load without coupling
3131
Wobbelkurve Y-Kanal freischwingendsweep curve Y-channel free-swinging
3232
Wobbelkurve X-Kanal mit Last und Kopplung zum freischwingenden Y-Kanalsweep curve X-channel with load and coupling to the free-running Y-channel
ff
Frequenzfrequency
fRESfRES
Resonanzfrequenzresonant frequency
UU
Spannungtension
UMINUMIN
Minimumminimum

Claims (5)

Zwei- oder mehrdimensionale Wicklungsanordnung mit einem zentralen Spulenkörper bzw. Kern (1) aus einem magnetisch wirksamen Material, auf welchem mindesten zwei Resonanzwicklungen (11, 12, 13) aufgebracht sind, deren Wicklungsachsen jeweils rechtwinklig zueinander angeordnet sind und sich in einem gemeinsamen Punkt schneiden, dadurch gekennzeichnet, dass Ferritstücken (6-9) auf der Oberfläche des Spulenkörpers bzw. Kerns (1) befestigt sind, durch welche die Kopplungen (27, 28, 29) zwischen den Resonanzwicklungen (11, 12, 13) reduziert sind.Two- or multi-dimensional winding arrangement with a central bobbin or core ( 1 ) of a magnetically active material, on which at least two resonance windings ( 11 . 12 . 13 ) are applied, the winding axes are each arranged at right angles to each other and intersect at a common point, characterized in that ferrite pieces ( 6 - 9 ) on the surface of the bobbin or core ( 1 ), by which the couplings ( 27 . 28 . 29 ) between the resonant windings ( 11 . 12 . 13 ) are reduced. Wicklungsanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritstücken (6-9) auf Kantenbereichen (2-5) des Spulenkörpers bzw. Kerns (1) befestigt sind, welche sich auf der den Wicklungsanschlüssen (10) gegenüberliegenden Oberseite befinden.Winding arrangement according to claim 1, characterized in that the ferrite pieces ( 6 - 9 ) on edge areas ( 2 - 5 ) of the bobbin or core ( 1 ), which are located on the winding terminals ( 10 ) located opposite the top. Verfahren zur Reduktion der Kopplungen zwischen Resonanzwicklungen (11, 12, 13) bei einer zwei- oder mehrdimensionale Wicklungsanordnung mit einem zentralen Spulenkörper bzw. Kern (1) aus einem magnetisch wirksamen Material, auf welchem mindesten zwei Resonanzwicklungen (11, 12, 13) aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens eine der Resonanzwicklungen ein sinusförmiges Einspeisesignal eingespeist wird, dass die resultierenden Ausgangssignale in den anderen Resonanzwicklungen gemessen werden und dass Ferritstücken (6-9) auf der Oberfläche des Spulenkörpers bzw. Kerns (1) in einer derartigen Konfiguration aufgelegt werden, dass die durch das Verhältnis von Einspeisesignal zu Ausgangssignal bedingten Kopplungen (27, 28, 29) zwischen den Resonanzwicklungen (11, 12, 13) reduziert werden.Method for reducing the coupling between resonant windings ( 11 . 12 . 13 ) in a two- or multi-dimensional winding arrangement with a central bobbin or core ( 1 ) of a magnetically active material, on which at least two resonance windings ( 11 . 12 . 13 ), characterized in that in at least one of the resonant windings, a sinusoidal feed signal is fed, that the resulting output signals are measured in the other resonant windings and that ferrite pieces ( 6 - 9 ) on the surface of the bobbin or core ( 1 ) in such a configuration that the couplings caused by the ratio of feed-in signal to output signal ( 27 . 28 . 29 ) between the resonant windings ( 11 . 12 . 13 ) are reduced. Verfahren zur Reduktion der Kopplungen zwischen Resonanzwicklungen (11, 12, 13) bei einer zwei- oder mehrdimensionale Wicklungsanordnung mit einem zentralen Spulenkörper bzw. Kern (1) aus einem magnetisch wirksamen Material, auf welchem mindesten zwei Resonanzwicklungen (11, 12, 13) aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die komplett mit Resonanzkondensatoren (14, 15, 16), Gleichrichterdioden (17, 18, 19) und Stützkondensator (20) bestückte und mit einer Last (21) verbundene Wicklungsanordnung nacheinander unter Drehung von jeweils 90° in ausgerichteter Weise in ein eindimensionales Magnetfeld gebracht wird, dass mittels eines Messinstrumentes (26) Wobbelkurven aufgenommen werden und dass Ferritstücken (6-9) auf der Oberfläche des Spulenkörpers bzw. Kerns (1) in einer derartigen Konfiguration aufgelegt werden, dass die bei Resonanzfrequenz bei den Wobbelkurven entstehenden Minimas eliminiert und dementsprechend die Kopplungen (27, 28, 29) zwischen den Resonanzwicklungen (11, 12, 13) reduziert werden.Method for reducing the coupling between resonant windings ( 11 . 12 . 13 ) in a two- or multi-dimensional winding arrangement with a central bobbin or core ( 1 ) of a magnetically active material, on which at least two resonance windings ( 11 . 12 . 13 ) are applied, characterized in that the complete with resonance capacitors ( 14 . 15 . 16 ), Rectifier diodes ( 17 . 18 . 19 ) and backup capacitor ( 20 ) and with a load ( 21 ) is successively brought into a one-dimensional magnetic field with rotation of 90 ° each in an aligned manner that by means of a measuring instrument ( 26 ) Sweep curves are recorded and that ferrite pieces ( 6 - 9 ) on the surface of the bobbin or core ( 1 ) are set up in such a configuration that eliminates the minimas arising at resonant frequency in the wobble curves and accordingly the couplings ( 27 . 28 . 29 ) between the resonant windings ( 11 . 12 . 13 ) are reduced. Verfahren zur Reduktion der Kopplungen gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritstücken (6-9) auf Kantenbereiche (2-5) des Spulenkörpers bzw. Kerns (1) aufgelegt werden, welche sich auf der den Wicklungsanschlüssen (10) gegenüberliegenden Oberseite befinden.Method for reducing the couplings according to claim 3 or 4, characterized in that the ferrite pieces ( 6 - 9 ) on edge areas ( 2 - 5 ) of the bobbin or core ( 1 ), which are located on the winding terminals ( 10 ) located opposite the top.
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