DE1225719B

DE1225719B - High-frequency coil adjustable inductance and adjustable quality

Info

Publication number: DE1225719B
Application number: DES86562A
Authority: DE
Inventors: Paul Gottschalt; Wolfgang Koehler
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1963-08-05
Filing date: 1963-08-05
Publication date: 1966-09-29
Also published as: SE322276B; NL144760B; NL6408812A

Description

Hochfrequenzspule abgleichbarer Induktivität und abgleichbarer Güte Die Erfindung betrifft Hochfrequenzspulen abgleichbarer Induktivität und abgleichbarer Güte mit einem ferromagnetischen Kernkörper, bei dem quer zu einem Mittelbutzen ein Luftspalt und im Inneren des Mittelbutzens ein bewegbar angeordneter ferromagnetischer Abgleichstift vorgesehen sind und bei dem die Spulenwicklung am Mittelbutzen angeordnet ist.High-frequency coil with adjustable inductance and adjustable quality The invention relates to high-frequency coils with adjustable inductance and adjustable inductance Quality with a ferromagnetic core body, in which transversely to a central slug an air gap and a movably arranged ferromagnetic one inside the central vent Alignment pins are provided and in which the coil winding is arranged on the central slug is.

Für den Einsatz bei hohen Frequenzen, vorzugsweise zwischen 2 und 20 MI1z fehlen Spulen kleiner, in diesem Frequenzgebiet benötigter Induktivitätswerte von beispielsweise 0,2 bis 10 gH mit hohen Güten von etwa Q > 500. Solche Spulen sollen sowohl in ihrem Induktivitätswert als auch in ihrer Güte abgleichbar sein. Außerdem müssen sie hinreichend geringe Temperaturabhängigkeit und kleine zeitliche Inkonstanz, insbesondere der Induktivität, aufweisen.For use at high frequencies, preferably between 2 and 20 MI1z, there are no coils of small inductance values required in this frequency range, for example 0.2 to 10 gH, with high Q values of about Q > 500 Quality can be adjusted. In addition, they must have a sufficiently low temperature dependence and small temporal inconsistencies, in particular the inductance.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine speziell für solche Anwendungsfälle geeignete Hochfrequenzspule zu schaffen.The object of the invention is therefore to provide a device specifically for such applications to create suitable high frequency coil.

Die bisher benutzten, unter dem Namen Siferrit-Schalenkemspulen bekannten Spulenanordnungen weisen bei einem Induktivitätswert von etwa 2 bis 10 [tH bis etwa 5 MHz maximale Gütewerte von 400 bis 500 bei Verwendung normaler Ferritsorten und Drahtsorten auf. Dies ist unter anderem auch durch die am Butzenluftspalt in der Wicklung entstehenden Wirbelstromverluste bedingt. Bei Einsatz von dem unter dem Namen Perminvar-Ferrit bekannten Material kann dieser Luftspalt wegen der Kleinheit der Kernverluste zwar vermieden und es können so höhere Gütewerte erreicht werden, aber nur bei ungenügender Konstanz.The coil arrangements previously used, known under the name Siferrite shell core coils, have maximum quality values of 400 to 500 with an inductance value of about 2 to 10 [tH to about 5 MHz when using normal types of ferrite and wire types. This is due, among other things, to the eddy current losses that occur at the air gap in the winding. When using the material known under the name Perminvar ferrite, this air gap can be avoided because of the smallness of the core losses and higher quality values can be achieved, but only if the constancy is insufficient.

Die Erfindung geht von der in F i g. 1 dargestellten bekannten Schalenkernspule aus. Eine solche Schalenkernspule ist aus den beiden Schalenhälften 1 und 2 derart zusammengesetzt, daß die Schalenhälften am äußeren Umfang an der Stelle 3 ohne Luftspalt aufeinanderliegen. Der Querschnitt solcher Schalenkerne ist bekanntlich kreisförmig. Die Mittelbutzen 4 und 5 der beiden Schalenhälften 1 und 2 stehen sich iin Innern der Schalenkemspule in einem bestimmten Abstand gegenüber und legen so die Ab- messungen des quer zum Mittelbutzen verlaufenden Luftspaltes 6 fest. In der Bohrung 7 des Mittelbutzens 4, 5 ist der ferromagnetische Abgleichstift 8 bewegbar angeordnet. Auf dem Wickelkörper 9, der bei dem gezeichneten Beispiel etwas vom Luftspalt abgesetzt angeordnet ist, befindet sich die eigentliche Spulenwicklung 10. In der F i g. 1 ist der Längsschnitt durch einen bekannten Schalenkern dargestellt. Der Querschnitt eines solchen Kerns weist bekanntlich Kreisform auf. Als Kernmaterial wird z. B. das unter dem Namen Siferrit 80 K 1 bekannte Material verwendet.The invention is based on the in F i g. 1 shown known pot core coil. Such a pot core coil is composed of the two shell halves 1 and 2 in such a way that the shell halves lie on top of one another on the outer circumference at point 3 without an air gap. The cross section of such pot cores is known to be circular. The center leg 4 and 5 of the two shell halves 1 and 2 are located inside the iin Schalenkemspule at a certain distance from and so insert the waste measurements determined the transverse center leg to the air gap. 6 The ferromagnetic alignment pin 8 is movably arranged in the bore 7 of the central stub 4, 5. The actual coil winding 10 is located on the winding body 9, which is arranged somewhat offset from the air gap in the example shown . 1 shows the longitudinal section through a known pot core. The cross-section of such a core is known to have a circular shape. The core material is z. B. the material known under the name Siferrite 80 K 1 is used.

Die Hochfrequenzspule wird gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß der Kernkörper aus einem zwei pilzförinige Teile aufweisenden inneren und einem davon getrennten, zwei Halbschalen aufweisenden äußeren, den inneren Kein unter Bildung weiterer Luftspalte allseitig umschließenden ferromagnetischen Kein besteht und daß ein oder mehrere Eisenstifte für den Güteabgleich im Luftspalt zwischen den Stirnflächen des inneren und dem äußeren Kernkörper angeordnet sind. Ferner ist es vorteilhaft, die Lage der beiden Teile des inneren Kerns zueinander und die Größe des Luftspaltes am Mittelbutzen durch den Spulenkörper für die Spulenwicklung festzulegen.The high frequency coil is designed according to the invention so that the core body consists of an inner and an inner having two mushroom-shaped parts separated from it, two half-shells having outer, the inner no below Formation of further air gaps that surrounds all sides of the ferromagnetic no and that one or more iron pins for the quality adjustment in the air gap between the end faces of the inner and outer core bodies are arranged. Further it is advantageous to the position of the two parts of the inner core to each other and the Size of the air gap at the central slug through the coil body for the coil winding to be determined.

Durch diese Maßnahme wird insbesondere der zentrale Butzenluftspalt des bekannten Schalenkerns zum großen Teil an die Butzenenden, und zwar außerhalb des Wicklungsraumes verlegt. Dadurch wird die Verteilung des Streuflusses so günstig, daß mit normalen Litzen und normalen Ferriten Gütewerte Q > 600 bis 6 MHz erzielbar sind. Darüber hinaus können durch Einsatz von HF-Litzen mit extrem dünnen Adern von z. B. 0,02 Kupferlackdraht Gütesteigerungen um etwa 100% erreicht werden. Diese Maßnahme ist bei der Spulenanordnung nach der Erfindung auch vorteilhaft in einem Frequenzgebiet von > 8 MIlz anwendbar, wo bekanntlich bisher für Spulenwicklungen Volldraht bevorzugt eingesetzt wurde. Verwendet man insbesondere für die inneren Kernteile der Spulenanordnungen nach der Erfindung das unter dem Namen Perminvar bekannte Material, so kann schließlich die Güte auf Werte Q > 800 zwischen 2 und 20 MHz gesteigert werden, wenn für Anwendungsfälle ab 6 MHz die erwähnte BF-Litze mit extrem dünnen Adern eingesetzt wird. Dabei wird die Wicklung einlagig ausgeführt, um die dielektrischen Verluste einzudämmen. In dem inneren zweiteiligen Kern der Anordnung nach der Erfindung, der wie bereits erwähnt, aus einem Schalenkern mit Luftspalt am Mittelbutzen durch Entfernen- des äußeren Mantels zu einem speziellen Rollenkern umgestaltet wurde, tritt eine so große Scherung auf, daß auch bei Einsatz von dem unter dem Namen Perminvar bekannten Material die von hochwertigen Filterspulen geforderte Konstanz gewährleistet ist. Für die äußeren Kernschalen kann beispielsweise vorteilhaft der unter dem Namen Siferrit 80 K 1 bekannte Werkstoff verwendet werden. Diese äußeren Schalen verhüten unter anderem auch die bei Verwendung von Perminvar in Schalenkernform sonst mögliche, bleibende Güteverminderung nach Einwirkung großer Magnetfelder. Der Gesamtaufbau ist ferner so getroffen, daß der Güteabgleich den Induktivitätswert nicht beeinflußt. Für gewisse Anwendungsfälle kann auch der zweiteilige innere Kern als Rollenkern mit Luftspalt und Abgleichstift für sich allein zum Aufbau einer Hochfrequenzspule hoher Güte benutzt werden.As a result of this measure, in particular the central slug air gap of the known pot core is largely relocated to the slug ends, specifically outside the winding space. This makes the distribution of the leakage flux so favorable that quality values Q> 600 to 6 MHz can be achieved with normal strands and normal ferrites. In addition, by using HF litz wires with extremely thin wires of e.g. B. 0.02 enamelled copper wire quality increases of about 100% can be achieved. In the case of the coil arrangement according to the invention, this measure can also advantageously be used in a frequency range of > 8 milliliters, where, as is known, solid wire has previously been preferred for coil windings. If the material known under the name Perminvar is used in particular for the inner core parts of the coil arrangements according to the invention, the quality can finally be increased to values Q> 800 between 2 and 20 MHz if the aforementioned BF litz wire is used for applications from 6 MHz extremely thin wires are used. The winding is made in a single layer in order to contain dielectric losses. In the inner two-part core of the arrangement according to the invention, which, as already mentioned, was redesigned from a shell core with an air gap at the central socket by removing the outer shell into a special roller core, so great a shear occurs that even when using the underneath The material known by the name Perminvar guarantees the constancy required by high-quality filter coils. For example, the material known under the name Siferrite 80 K 1 can advantageously be used for the outer core shells. These outer shells prevent, among other things, the permanent deterioration in quality that is otherwise possible when using Perminvar in the form of a shell core after exposure to large magnetic fields. The overall structure is also made in such a way that the quality adjustment does not influence the inductance value. For certain applications, the two-part inner core can also be used as a roller core with an air gap and a balancing pin for building a high-quality high-frequency coil.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Hochfrequenzspule so ausgebildet, daß der innere Kern zwischen zwei stimseitig angeordneten Isolierstoffscheiben und seitlichen Führungsstegen drehsicher gehaltert ist. Seitliche Aussparungen an den Stimseiten der beiden Teile des inneren Kerns greifen dabei in die seitlichen Führungsstege ein.In a further embodiment of the invention, the high-frequency coil designed so that the inner core between two insulating disks arranged on the front side and lateral guide webs is held securely against rotation. Recesses on the side the front sides of the two parts of the inner core engage in the lateral ones Guide bars.

Die Anordnung kann ferner so ausgebildet sein, daß die seitlichen Führungsstege, insbesondere zwei gegenüberliegende Stege, mit der einen Isolierstoffscheibe fest verbunden, vorzugsweise mittels Isolierstoffschrauben verschraubt sind und daß die zweite Isolierstoffscheibe seitliche Aussparungen aufweist und am freien Ende der Stege derart aufsetzbar ist, daß die inneren Kernteile zwischen den beiden Isolierstoffscheiben festklemmbar sind und daß die seitlichen Stege über die aufsetzbare Isolierstoffscheibe so weit hinausragen, daß sie bei aufgesetztem äußerem ferromagnetischem Kern in stirnseitige Durchbrüche des äußeren Kerns hineinragen. Die seitlichen Isolierstoffstege weisen dann zweckmäßig Längsbohrungen auf für die Aufnahme des Eisenabgleichstiftes für den Abgleich der Güte. An der oberen und/oder unteren Isolierstoffscheibe und an der oberen und/oder unteren Halbschale des äußeren Kerns ist eine Mittelbohrung für die Betätigujig des im Mittelbutzen des inneren Kerns angeordneten ferromagnetischen Abgleichstiftes vorgesehen. Der ferromagnetische Abgleichstift ist als kleiner Zylinder ausgebildet und am kopfseitigen Ende einer Isolierstoffschraube befestigt, die in dem Fußteil einer im Mittelbutzen angeordneten Isolierstoffhülse derart einschraubbar ist, daß der Abgleichstift in der längsgeschlitzten und am übergang zwischen Fußteil und längsgeschlitzein Hülsenteil zusätzlich an der Seite des Längsschlitzes teilweise auch quergeschlitzten Isolierstoffhülse bewegbar ist. Zwischen der aufsetzbaren Isolierstoffscheibe und der inneren Stirnfläche des äußeren Kerns fügt man zweckmäßig ein elastisches Material, insbesondere einen elastischen Isolierstoffring, ein. Die beiden Teile des äußeren Kerns, die in an sich bekannter Weise Aussparungen für die Herausführung der Wicklungsenden aufweisen, kön- nen auf einer Grundplatte mittels eines federnden Haltebügels befestigt sein, der Aussparungen für die Betätigung der Abgleichstifte und Befestigungsmittel für Lötanschlußstreifen aufweist.The arrangement can also be designed so that the lateral guide webs, in particular two opposing webs, are firmly connected to one insulating disk, preferably screwed by means of insulating screws, and that the second insulating disk has lateral recesses and can be placed on the free end of the webs in such a way that the inner core parts can be clamped between the two insulating disks and that the lateral webs protrude beyond the insertable insulating disk so far that they protrude into frontal openings of the outer core when the outer ferromagnetic core is attached. The lateral insulating material webs then expediently have longitudinal bores for receiving the iron adjustment pin for adjusting the quality. A central bore is provided on the upper and / or lower insulating disk and on the upper and / or lower half-shell of the outer core for the actuation of the ferromagnetic alignment pin arranged in the central slug of the inner core. The ferromagnetic adjustment pin is formed as a small cylinder and fastened at the head end of a Isolierstoffschraube which is so screwed into the base part, arranged in the middle bleb insulating sleeve, that the adjustment pin in addition to the longitudinally slotted and at the transition between base part and längsgeschlitzein sleeve part on the side of the longitudinal slot partially also transversely slotted insulating sleeve is movable. An elastic material, in particular an elastic insulating ring, is expediently inserted between the insertable insulating disk and the inner end face of the outer core. The two parts of the outer core, which in a known manner have recesses for leading out the winding ends , can be fastened to a base plate by means of a resilient retaining clip which has recesses for actuating the alignment pins and fastening means for soldering connection strips.

In der F i g. 2 ist als Ausführungsbeispiel nach der Erfindung eine Hochfrequenzspule im Längsschnitt dargestellt. Der zweiteilige innere Kern besteht aus den Kemhälften 11 und 12, die durch den Spulenkörper 13 in ihrer gegenseitigen Lage zueinander so gehaltert sind, daß dadurch der mittlere Luftspalt 14 definiert ist. Der Spulenkörper wird zweckmäßig aus einem Material mit kleinem Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten und hoher mechanischer Stabilität, z. B. Keramik, hergestellt. Der aus den beiden Schalenhälften 11 und 12 bestehende zweiteilige innere Kein ist aufgebaut wie ein an sich bekannter zweiteiliger Schalenkern mit Mittelbutzen 15, Luftspalt 14 und Abgleichstift 16, bei dem jedoch der äußere Mantel auf der gesamten Wicklungsbreite von der einen Stirnseite 17 bis zur anderen Stirnseite 18 entfernt ist. Durch das hier näher bezeichnete Entfernen des äußeren Mantels ergibt sich also für den inneren Kein der Hochfrequenzspule ein Rollenkern mit definiertem mittlerem Luftspalt und Abgleichstift an der Stelle des Luftspaltes. Der äußere ferromagnetische Kein besteht aus den beiden Kernhälften 19 und 20 und ist aufgebaut wie ein an sich bekannter zweiteiliger Schalenkern, bei dem jedoch der Mittelbutzen entfernt ist. Die beiden Kernhälften 19 und 20 liegen also wie bei dem bekannten Schalenkern an der Stelle 21 ohne Luftspalt aufeinander. Lediglich die Drahtausführungsöffnungen sind bevorzugt an der Stelle 21, wie beim bekannten Schalenkern, angebracht. Ein bekannter Schalenkern ist in F i g. 1 dargestellt. Bei der in F i g. 2 dargestellten Hochfrequenzspule nach der Erfindung umschließt der äußere zweiteilige Kein 19, 20 den inneren zweiteiligen Rollenkern 11, 12 derart, daß der für die Hochfrequenzspule maßgebliche Luftspalt zum großen Teil an die Butzenenden außerhalb des Wickelraumes verlegt wird, so daß sich der Kraftlinienverlauf 22, 23 ergibt. In die so entstandenen Luftspalte zwischen den Stirnflächen der Stimseiten der inneren Kernteile 11, 12 sind Eisenabgleichstifte 24, 25 für den Güteabgleich eingefügt. An der äußeren Kemhälfte 19 sind Durchbrüche 26, 27 für die Betätigung der Eisenabgleichkerne 24, 25 vorgesehen. Ferner ist ein weiterer Durchbruch 28 vorhanden, der die Betätigung des Abgleichstiftes im Mittelstutzen für den Abgleich der Induktivität ermöglicht. Die zwischen innerem und äußerem Kein befindlichen Isolierstoffscheiben 29 und 30 sowie die seitlich angeordneten Führungsstege 31 und 32 sind strichliert angedeutet. Die Eisenabgleichkerne 24 und 25 können iin Inneren der Führungsstege 31, 32 beispielsweise als drehbare Gewindestifte angeordnet sein. Die für die gegenseitige Befestigung der beiden äußeren Kernteile vorgesehenen Mittel sind in der F i g. 2 nicht dargestellt. Im einfachsten Fall können die beiden Kernteile, wie an sich bekannt, gegeneinander verklebt und/oder mittels federnder Montagebügel befestigt werden.In FIG. 2 is shown as an embodiment according to the invention, a high-frequency coil in longitudinal section. The two-part inner core consists of the core halves 11 and 12, which are held by the coil body 13 in their mutual position in relation to one another in such a way that the central air gap 14 is defined thereby. The coil body is expediently made of a material with a low temperature coefficient of expansion and high mechanical stability, e.g. B. ceramics. The two-part inner no, consisting of the two shell halves 11 and 12, is constructed like a known two-part shell core with central lug 15, air gap 14 and adjustment pin 16, but with the outer jacket over the entire winding width from one end face 17 to the other end face 18 is removed. The removal of the outer jacket, which is described in more detail here, therefore results in a roller core with a defined central air gap and an adjustment pin at the location of the air gap for the inner none of the high-frequency coil. The outer ferromagnetic hole consists of the two core halves 19 and 20 and is constructed like a two-part pot core known per se, in which, however, the central slug has been removed. The two core halves 19 and 20 therefore lie on top of one another, as in the known pot core, at point 21 without an air gap. Only the wire lead-out openings are preferably attached at point 21, as in the known pot core. A known pot core is shown in FIG. 1 shown. In the case of the in FIG. 2, the outer two-part no 19, 20 encloses the inner two-part roller core 11, 12 in such a way that the air gap relevant for the high-frequency coil is largely relocated to the ends of the slugs outside the winding space, so that the force lines 22, 23 results. Iron adjustment pins 24, 25 for quality adjustment are inserted into the air gaps thus created between the end faces of the front sides of the inner core parts 11, 12. On the outer core half 19 , openings 26, 27 for the actuation of the iron balancing cores 24, 25 are provided. There is also a further opening 28 which enables the adjustment pin in the central connector to be actuated for the adjustment of the inductance. The insulating material disks 29 and 30 located between the inner and outer none and the laterally arranged guide webs 31 and 32 are indicated by dashed lines. The iron adjustment cores 24 and 25 can be arranged inside the guide webs 31, 32, for example as rotatable threaded pins. The means provided for the mutual fastening of the two outer core parts are shown in FIG. 2 not shown. In the simplest case, as is known per se, the two core parts can be glued to one another and / or fastened by means of resilient mounting brackets.

Claims

Claims: 1. High-frequency coil adjustable inductance and adjustable quality with a ferromagnetic core body, in which an air gap is provided transversely to a central port and a movably arranged ferromagnetic alignment pin is provided inside the central port and in which the coil winding is arranged on the central port, characterized in that the The core body consists of an inner core with two mushroom-shaped parts and an outer outer core with two half-shells, which surrounds the inner core on all sides with the formation of further air gaps, and one or more iron pins for quality adjustment in the air gap between the end faces of the inner and outer core body are arranged.

2. High-frequency coil according to claim 1, characterized in that the inner core is rotatably mounted between two frontally arranged insulating disks and lateral guide webs. 3. High-frequency coil according to claim 2, characterized in that lateral recesses engage in the lateral guide webs on the end faces of the two parts of the inner core. 4. High-frequency coil according to claim 2 or 3, characterized in that the lateral guide webs, in particular two opposite webs, are firmly connected to the one insulating washer, preferably screwed by means of insulating screws and that the second insulating washer has lateral recesses and can be placed at the free end of the webs in this way is that the inner core parts between the two insulating disks can be fixed and that the lateral webs protrude so far beyond the attachable insulating disk that they protrude into frontal openings of the outer core when the outer ferromagnetic wire is placed. 5. High-frequency coil according to claim 4, characterized in that the lateral insulating material webs have longitudinal bores for receiving the iron adjustment pin for adjusting the quality. 6. High-frequency coil according to claim 5, characterized in that the upper and / or lower insulating disc and the upper and / or lower half-shell of the outer core have a central bore for the actuation of the ferromagnetic adjustment pin arranged in the central slug of the inner core. 7. High-frequency coil according to claim 6, characterized in that the ferromagnetic adjustment pin is designed as a small cylinder and is attached to the head end of an insulating screw which can be screwed into the foot part of an insulating sleeve arranged in the central socket in such a way that the adjustment pin is in the longitudinally slotted and at the transition between Foot part and longitudinally slotted sleeve part is also movable on the side of the longitudinal slot, partially also transversely slotted insulating material sleeve. 8. High-frequency coil according to one of claims 4 to 7, characterized in that an elastic material, in particular an elastic insulating ring, is inserted between the insertable insulating disk and the inner end face of the outer core. 9. High-frequency coil according to one of the preceding claims, characterized in that the two parts of the outer core, which in a known manner have recesses for leading out the winding ends, are attached to a base plate by means of a resilient bracket, the recesses for actuating the Has alignment pins and fasteners for solder connection strips. 10. High-frequency coil according to one of the preceding claims, characterized in that the position of the two parts of the inner core to one another and the size of the air gap on the central slug is determined by the coil body for the coil winding. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1070 757; German utility model No. 1748 293.