DE2000972A1 - Ablenkjoch fuer grosse Ablenkwinkel zur Erzeugung optimal ungleichfoermiger Ablenkfelder - Google Patents

Description

Dr. Horst Schüter

F&'erfen»vsft 2 0 00 9 7

β Frcnkiuri/fviaini Niddastr.52

9. Januar 1970 1365-9.D-PN-114

GENERAL ELECTRIC COMPANY 1 River Road

Schenectady, N.Y,/USA

Ablenkjoch für große Ablenkwinkel zur Erzeugung optimal ungleichförmiger Ablenkfelder

Die Erfindung betrifft ein neues und verbessertes Ablenkjoch für große Ablenkwinkel zur Erzeugung optimal ungleichförmiger Ablenkfelder für mehrstrahlige Kathodenstrahlfarbfernsehbiläröhren.

Im speziellen bezieht sich die Erfindung auf ein verbessertes, ein optimal inhomogenes Ablenkfeld erzeugendes Weitwinkelablenkjoch für mehrstrahlige Kathodenstrahlfarbfernsehbildrb'hren mit drei in einer Reihe

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liegenden Elektronenkanonen zur Erzeugung mehrerer planparalleler, auf dem Bildschirm der Bildröhre auftreffender Elektronenstrahlen, die dort ein Raster einer gegebenen Farbe ergeben. Die Inhomogenen, durch das Joch erzeugten Feldkräfte wirken in der Weise auf die Elektronenstrahlen, daß jeder Strahl ein krummliniges oder kissenförmiges Raster von im wesentlichen geometrisch gleicher Form wie die durch die anderen Strahlen erzeugten Raster ergibt.

Im US-Patent 3 430 099 der General Electric Company Erfinder Robert B. Ashley - mit dem Titel "Vereinfachtes Ablenksystem für eine mehrstrahlige Kathodenstrahlfarbferasehbildröhre" ist ein Ablenksystem bei einer Farbfernsehbildröhre beschrieben, das ein Ablenkjoch verwendet, welches ein optimal inhomogenes Ablenkfeld für eine mehrere Strahlen in einer Linie aufweisende Kathodenstrahlfarbfernsehbildröhre erzeugt. Das Ablenksystem gemäß diesem Patent ist in erster Linie für einen maximalen Bildablenkwinkel von etwa 70° ausgelegt. Unter dem maximalen Bildablenkwinkel ist der Maximalwinkel zu verstehen, um den ein Elektronenstrahl durch sein Ablenksystem beim Aufzeichnen eines auf der Vorderseite der Fernsehbildröhre wiederzugebenden Bildes abgelenkt wird. Auf diese Weise 1st der Winkel zwischen den extremsten oder äußersten Bahnen eines Elektronenstrahls in bezug auf das Zentrum des Ab- _v lenkjochs definiert als maximaler Ablenkwinkel. Beispielsweise schließen die am weitesten oben verlaufende Bahn und die am weitesten unten verlaufende Bahn eines Elektronenstrahls den maximalen vertikalen Bildablenkwinkel ein, d.h. er ist hierdurch definiert. Bas vorgenannte US-Patent betrifft ein Ablenksystem mit einem maximalen vertikalen Bildablenkwinkel der Größenordnung von 70°.

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ORlGINAL JNSPECTQD

Es let erwähnenswert, daß der maximale Bildablenkwinkel einer Bildröhre weltgehend die gesamten Konstruktionsparameter des Ablenksystems einer Bildröhre, wie dessen Größe, Energieverbrauch etc., beeinflußt, damit ein gegebener Bildbereich von einwandfreier Qualität an der Vorderseite der Röhre sich ergibt. Um bei einem Fernsehgerät bei gegebener Tiefe zwischen Vorder- und Rückseite den Bildbereich zu vergrößern, ist es erforderlich, Fernsehbildröhren zu verwenden, die ein Ablenksystem mit einem größeren Maximalbildablenkwinkel haben. Dies ist der Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung.

Die Erfindung betrifft ein neues und verbessertes Ablenkjoch mit größerem Bildablenkwinkel zur Erzeugung optimal ungleichförmiger Ablenkfelder für mehrstrahlige Kathodenetrahlfarbfernsehbildröhren.

Das Joch gemäß der Erfindung verwendet zur Anpassung an den größeren Bildablenkwinkel toroidförmig gewickelte Wicklungen, die über einen wesentlichen Teil des Jochumfange doppelt gewickelt sind.

Weiterhin weist das Ablenkjoch gemäß der Erfindung mit den vorgenannten Charakteristika Horizontal- und Vertikalablenkwicklungen auf, die N Wicklungssegmente umfassen, wobei N eine Zahl größer zwei ist und wobei zwischen jedem Wicklungssegment rückführende elektrische. Verbindungen zurück zu einem doppelt gewickelten Wicklungssegment vorhanden sind, wobei die Potentialunterschiede zwischen benachbarten, doppelt gewickelten Windungen der gleichen Wicklungefunktlon auf ein praktisch größtmögliches Haß vermindert sind.

In Ausführung der Erfindung wird ein Weitwinkelablenkjoch bei mehrstrahligen Kathodenetrahlfarbfernsehbildröhren

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ORiOiMAt INSPECTED

vorgeschlagen. Sie Kathodenstrahlröhre weist hierbei drei in einer Linie angeordnete Elektronenkanonen auf, die so angeordnet sind, daß sie mehrere planparallele Elektronenetrahlen erzeugen, die auf den Bildschirm der Elektronenröhre auftreffen und dort ein Raeter gegebener Farbe erzeugen. Das Joch 1st so ausgebildet, daß es zwischen den Kanonen und dem Bildschirm angeordnet werden kann. Es weist einen hohlen, quasisrlindrlsohen Spulenkörper auf, durch den die Elektronenetrahlen hindurchgehen. Sie Vertikalwicklung wird auf dem Spulenkörper gebildet von toroidförmig gewickelten Windungen in einer ersten Verteilung, die ein Hauptfeld erzeugen, das die Elektronenstrahlen in vertikaler Richtung ablenken. Die Horizontalwicklung auf dem Spulenkörper wird durch toroidförmig gewickelte Windungen in einer zweiten Verteilung gebildet, die ein Hauptfeld erzeugen, das die Elektronenstrahlen in horizontaler Richtung ablenkt. Sowohl die Horizontal- als auch die Vertikalwicklungen beinhalten zusätzliche toroidförmig gewickelte Windungen, die Flußkomponenten erzeugen, die zu den Vertikal- und Horizontalhauptfeldern quer und entgegengerichtet verlaufen. Die horizontalen und vertikalen Quer- und GegenfluBkomponenten wirken mit den Vertikal- und Horizontalhauptfeldern so zusammen, daß sich innerhalb des Jochs optimal ungleichförmige Kräfte ergeben, die auf die Strahlen wirken und bewirken, daß jeder Strahl ein krummliniges oder kissenförmiges Raster erzeugt, das von geometrisch gleicher Form ist wie die Raster, die die anderen Strahlen erzeugen. Die Vertikal- und Horizontalwicklungen mit ihren zusätzlichen toroidförmig gewickelten Windungen sind über einen wesentlichen Teil des Umfange des quasizylindrisehen Spulenkörper doppelt gewickelt, so daß die Doppelwindungen mehr als 50 $ der ümfangsfläche

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des quasizylindrischen Spulenkörpers, vorzugsweise in der Größenordnung von 85 $> dieser Umfangsflache, einnehmen.

Die Vertikalwicklung und ihre zusätzlichen Toroidwindungen bestehen aus N Wicklungssegmenten, wobei N eine Zahl größer zwei ist und wobei zwischen jedem Wicklungssegment rückführend elektrische Verbindungen zurück zu einem doppelt gewickelten Wicklungssegment vorhanden sind, wobei Potentialunterschiede zwischen benachbarten |

doppelt gewickelten Windungen der gleichen Wicklungsfunktion zur Reduzierung horizontaler und vertikaler Streufelder auf das praktisch größtmögliche Maß vermindert sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verteilung der Vertikalwicklung des neuen und verbesserten Weitwlnkelablenkjochs im wesentlichen definiert durch eine Gleichung der Form Yy = 92,25 sin 0 + 7,83 sin (3 0) + 1,94 sin (5 0) + 1,97 sin (9 0) + 1,70 sin (13 0) +1,04 sin (17 0) + ..., wobei Yy einen Prozentsatz der Gesamtzahl der Vertikalwindungen in einem

Quadranten des Ablenkjochs und 0 einen im Ohrzeigersinn (

von der Vertikalachse des Jochs ansteigenden Winkel darstellt. Die Verteilung der Horizontalwicklung ist im wesentlichen definiert durch eine Gleichung der Form Y₁₁ = 104,35 sin Q + 7,92 sin (3 ö) + 2,91 sin (5 Θ) + 2,49 sin (7 9) + 2,23 sin (11 Θ) + 1,16 sin (19 Θ) + ..., wobei Ytt einen Prozentsatz der Gesamtzahl der Horizontalwindungen in einem Quadranten des Ablenkjochs und θ einen im Uhrzeigersinn von der Horizontalachse des Ablenkjochs ansteigenden Winkel darstellt.

Ein Ausführungebeispiel der Erfindung wird anhand der

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Zeichnungen näher erläutert. Bei den Zeichnungen sind gleiche Teile jeweils mit den gleichen Bezugsziffern be· zeichnet.

Pig. 1 zeigt einen Querschnitt auf ein Weitwinkelablenkjoch gemäß der Erfindung und stellt die Lage der Wicklungen dar. Der Schlüssel der Wicklungsanordnung befindet sich an der rechten unteren Ecke der Pig. 1.

Pig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen hohlen, quasizylindrischen Spulenkörper als Teil des Jochs gemäß der Erfindung.

Pig. 3 ist eine graphische Darstellung der Verteilung der Vertikalwicklung nach Pig. 1.

Pig. 4 ist eine graphische Darstellung der Verteilung der Horizontalwicklung nach Pig. 1.

Pig. 5 zeigt ein Schaltschema, gemäß welchem die verschiedenen WicklungsSegmente, welche die Vertikalwicklung und zusätzliche toroidförmig gewickelte Windungen zur Erzeugung von Korrekturquer- und -gegenfeldern umfassen, elektrisch geschaltet sind.

Pig. 6 zeigt in einem Schaltschema die elektrischen Verbindungen der Wicklungssegmente untereinander, wobei die Wicklungssegmente die Horizontalwicklung und ihre zusätzlichen toroidförmig gewickelten Windungen zur Erzeugung von Quer- und Gegenfeldern umfassen.

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Bas vorerwähnte US-Patent 3 43Q 099 beschreibt ein Ab lenksystem für eine mehrstrahlige Katnodenetrahlfarbfernsehbildröhre, wobei ein Ablenkjoch verwendet wird, das ein optimal ungleichförmiges, d.h. inhomogenes Feld durch die Verwendung verschiedener Wicklungsverteilungen für die Horizontal- und Vertikalwicklungen erzeugt. Durch ⁴He Verwendung eines solchen Ablenkjochs werden drei Raster erzeugt, bei denen die parabolischen Konvergenzfehler eliminiert sind. Die Easter bedürfen lediglich einer Korrektur der Größe, d.h. des Formats. Die Größenkorrektur ist leicht dadurch zu erreichen,daß der sägezahnförmige Ablenkstrom, der zur .Erregung des Ablenkjochs dient, durch ein Vorablenksystem fließt, um eine starke Deckung der durch die drei Elektronenstrahlen erzeugten Raster zu erhalten, ohne daß die Notwendigkeit der Speisung des Ablenkjochs mit Erregerströmen von kom plex dynamisch konvergenter Wellenform besteht. Das Ablenkjoch für große Ablenkwinkel gemäß der Erfindung ist bestimmt für die Anwendung bei mehrstrahligen Kathoden- strahlfarbröhren (plural, in-line beam, color, cathode ray tube) mit drei in einer Linie angeordneten Elektronenkanonen, die sich im Hals der Kathodenstrahlröhre befinden und so angeordnet sind, daß drei getrennte planparallele Elektronenstrahlen auf den Bildschirm an der Stirnseite der Röhre gerichtet sfnd, um dort ein Farbfernsehbild zu erzeugen. Die drei planparallelen Elektrorienstrahlen werden durch das einen großen Ablenkwinkel ergebende, optimal ungleichförmige Ablenkfeld, das vom Ablenkjoch erzeugt wird, abgelenkt, um drei sich überlagernde, verschiedenfarbige Raster an der Stirnseite der Röhre zu erzeugen.

Das ein optimal ungleichförmiges Ablenkfeld erzeugende Ablenkjoch weist Horizontal- und Vertikalablenkwicklungen auf, die eine solche Verteilung haben, daß ein optimal

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inhomogenes magnetisches Ablenkfeld im Joch erzeugt wird, durch welches die parabelförmlgen Konvergenzfehler eliminiert werden, die sonst bei der Verwendung eines Jochs mit homogenem, d.h. gleichförmigem Feld auftreten würden. Durch die Verwendung eines solchen Ablenkjochs sind komplexe, dynamische Konvergenzeignale nicht erforderlich. Es ist lediglich eine einfache Format- oder Größenkorrektur der durch die beiden äußersten Elektronenkanonen erzeugten Easter notwendig. Zu diesem Zweck sind um den Hals der Farbbildröhre zwischen den Elektronenkanonen und dem Ablenkjoch Korrekturbauteile für die vertikale und horizontale statische Konvergenz und Größe vorgesehen. Die Größenkorrekturwicklung der vertikalen statischen Konvergenz- und Größenkorrekturbaueinheit ist elektrisch in Serie geschaltet mit der Vertikalablenkwicklung des Jochs und wird gespeist vom Ausgangs-' erregerstrom der Vertikalendstufe dee Fernsehempfängers. Durch diese Anordnung wird zur Speisung der Vertlkalgrößenkorrekturwicklung der vertikalen statischen Konvergenz- und Größenkorrektureinheit lediglich der einfache, sägezahnförmige Ablenkstrom benötigt, der von der Vertikalendstufe durch die Vertikalwieklung des Ablenkjochs fließt. In ähnlicher Weite ist die Größenkorrekturwicklung der horizontalen !tätlichen Konvergenz- und Größenkorrektureinheit elektrisch in Serie geschaltet mit der Horizontalablenkwicklung dee Ablenkjoche und erregt wird durch die Horizontalendstufe des Fernsehempfängers. Auf diese Weite fließt der eägezahnfurmige Ablenkstrom der Horizontalendetufe des Empfängers durch die Horieontalableakeptfliy des Ablenk j ochs und auch durch die HorizontalgrOeenkorrekturwicklung der horizontalen statischem Konvergenz- find Größenkorrektureinheit. Obwohl die besonderen vertikalen und horizontalen statischen Konvergenz- und Größenkorrekturein- - ' \ heiten gemäß dem US-Patent 3 430 099 viner Anpassung

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für den Gebrauch mit dem Weitwinkelablenkjoch gemäß der ^-~ vorliegenden Erfindung bedürfen, liegt eine solche Anpassung im Können eines Durchschnittsfachmanns.

Die Wirkungsweise des Gesamtablenksystems unter Verwendung eines Ablenkjochs gemäß der Erfindung, das ein einen großen Ablenkwinkel ergebendes, optimal ungleichförmiges Ablenkfeld erzeugt, ist folgende. Das Weitwinkelablenkjoch erzeugt ein optimal inhomogenes Ablenkfeld, dem eigen ist, daß die parabolischen Konvergenzfehler korrigiert werden, indem jeder Elektro- . I nenstrahl ein krummliniges oder kissenförmiges Easter ausführt, das über die gesamte Bildebene an der Vorderseite der Kathodenstrahlröhre ein krummliniges Rechteck bildet. Die drei kissenförmigen Easter, die auf diese Weise erzeugt werden, weisen wohl geometrisch die gleiche Form auf, es wurde jedoch gefunden, daß sie in ihrer Größe leicht variieren. Aus diesem Grund werden die das Ablenkjoch speisenden sägezahnförmigen Ablenkströme auch zur Speisung der Größenablenkwicklungen der horizontalen und vertikalen statischen Konvergenz- und Größenkorrekturbaueinheiten verwendet, um eine

starke Deckung der drei Easter über die Bildebene an I

der Frontseite der Kathodenstrahlröhre zu erreichen. Im speziellen arbeitet die Anordnung durch Hinzufügen von Quer- und Gegenflußkomponenten zu den sonst im wesentlichen gleichförmigen Vertikal - und Horizontalablenkfeldern, wobei ein resultierendes Ablenkfeld erzielt wird, welches die vorerwähnten unerwünschten parabelförmigen Konvergenzfehler korrigiert. Um die Quer- und Gegenflußkomponenten au erzeugen, sind zusätzlich weitere Korrekturwicklungen sowohl in die Horizontal-, als auch in die Vertikalwiokluijgen eingefügt. Diese Korrekturwicklungen befinden sich an kritisch plazierten Stellen am Umfang eines Toroidspulenkörpers von quasi-

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zylindrischer Form, wobei die Vertikal- und Horizontalwicklungen und ihre beigeordneten zusätzlichen Korrekturwicklungen toroidförmig um den Spulenkörper gewickelt sind. Wegen einer geeigneten und leichten Fertigung sind die Vertikalwicklungen und die beigeordneten Korrekturwindungen kombiniert zu einer Vertikalwicklungsverteilung, wie sie der Fig. 1 der Zeichnungen zu entnehmen ist. Die Horizontalwicklung und ihre beigeordneten Korrekturwindungen sind ebenfalls zu einer zufc sammengesetzten Horizontalwicklungsverteilung kombiniert, wie sie in Fig. 1 der Zeichnungen gezeigt ist. Die Kombination der Vertikal- und Horizontalablenkspulen mit ihren beigeordneten Korrekturwicklungswindungen zu separaten zusammengesetzten Wicklungsverteilungen ermöglicht es, das Ablenkjoch in einfacher Weise auf einen einzigen Spulenkörper zu wickeln, wodurch die Notwendigkeit diskreter, separater Korrekturwicklungen, die die gleiche Wirkung ergeben, entfällt.

In Fig. 1 der Zeichnungen sind die Vertikal- und Horizontalwicklungsverteilungen toroidförmig auf einen Ferritspulenkörper 111 gewickelt. Der Spulenkörper W zeigt im wesentlichen eine baumstumpfförmig konische, quasizylindrische Form, die am besten der Fig. 2 der Zeichnungen zu entnehmen ist. Um die Darstellung zu vereinfachen, ist nur der Teil der Wicklungswindungen, die an der Innenfläche des Spulenkörpers 111 liegen, in Fig. 1 gezeigt. Es ist verständlich, daß diese Teile der Windungen sich in Nähe der drei planparallelen Elektronenstrahlen befinden, die das Zentrum des Spulenkörpers durchlaufen, und die deshalb die größte ' Wirkung auf die Elektronenstrahlen haben.

Die Verteilung der zusammengesetzten Horizontalwicklung

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ist am besten in Pig. 1 gezeigt. Sie beginnt beim Anschluß 121, der mit Anfang Wicklung "A" bezeichnet ist. .Sie ist fortschreitend toroidförmig im Gegenuhrzeigersinn gewickelt, wenn man das Joch von der Rückseite, d.h. vom engeren, schmaleren Ende her betrachtet. Die Wicklung A 1st im Gegenuhrzeigersinn entlang des Umfange des Kerns Ms zum Anschluß 122 gewickelt, der als Ende Wicklung "A" bezeichnet ist. Diese ^MA"-Wicklung ist das erste Wicklungesegment der Verteilung der zusammengesetzten Horizontalwicklung. Es ist mittels einer rücklaufenden Verbindungeleitung 141 mit einem Anschluß 123 verbunden, der als Anfang Wicklung "C" bezeichnet ist. Hierbei sei angemerkt, daß die C-Wicklung gebildet wird durch doppelt gewickelte Windungen und fortschreitend im Gegenuhrzeigersinn gewickelt ist bis zum Anschluß 124» der mit Ende Wicklung "G" bezeichnet ist. Das Wicklungssegment A und das zurückführend angeschlossene, doppelt gewickelte Wicklungseegment C bilden eine Hälfte der Verteilung der zusammengesetzten Horizontalwicklung. Die verbleibende Hälfte umfaßt ein Wicklungssegment D mit dem An-Bchlußpunkt 125, bezeichnet mit Ende Wicklung "D", der direkt elektrisch mit dem Anschlußpunkt 124 der Wicklung "C" verbunden let. Ee eel vermerkt, daß, obwohl die elektrische Verbindung in der Darstellung über das Zentrum dee Spulenkörpers 111 läuft, dies nur zur Vereinfachung der Darstellung erfolgt ist. Die elektrische Verbindung verläuft außerhalb des Ablenkjochs, so daß sich keine störenden Einflüsse auf daβ innerhalb des Spulenkörpers erzeugte optimal ungleichförmige Ablenkfeld ergeben.

Sie Wicklung D umfaßt fortschreitend im Uhrzeigersinn doppelt gewickelte Windungen bis zum Anschlußpunkt 126, der mit Anfang Wicklung "D" bezeichnet ist. Der An-

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schlußpunkt 126 ist rückführen«! über den Leiter 142 mit dem Anschlußpunkt 127 verbunden, der mit Ende Wicklung "B" bezeichnet ist. Die Wicklung ^wBⁿ ist fortschreitend toroldförmig im Uhrzeigersinn bis zum Anschlußpunkt 128 gewickelt, bezeichnet mit Anfang Wicklung "B", der gleichzeitig den Ausgangeanschluß der zusammengesetzten Horizontalwicklung darstellt. Die Wicklungesegmente A, C, D und B bilden auf diese Weise die zusammengesetzte Hörizontalwicklungsverteilung und beinhalten die Korrekturwicklungen zur Erzeugung eines optimal inhomogenen Ablenkfeldes im Ablenkjoch.

In gleicher Weise umfaßt der erste Teil der Verteilung der zusammengesetzten Vertikalwicklung eine E-Wicklung, deren Anschluß 129, mit Ende Wicklung "E" bezeichnet, den Eingangeanschluß der zusammengesetzten Vertikalwicklung darstellt. Die Wicklung E ist fortlaufend toroidförmig im Uhrzeigersinn bis zum Anschluß 130 gewickelt, der mit Anfang Wicklung "E" bezeichnet ist. Der Anschluß 130 ist zurückführend über einen Leiter .143 angeschlossen an den Anschluß 131» der mit Ende Wicklung Gr bezeichnet let. Die Wicklung G ist doppelt, toroidförmig, im Uhrzeigersinn gewickelt bis zum Anschluß 132, der mit Anfang Wicklung Q bezeichnet ist. Es sei vermerkt, daß die zwei Wicklungssegmente E und G die obere Hälfte der zueammengeeetzten Vertikalwicklungsverteilung sind, die ale untere Hälfte noch die unteren Wieklungseegmente H und T umfaßt. Dm die beiden Hälften miteinander zu verbinden, let der Anschlußpunkt 132 direkt angeschlossen an den Anschluß 133, der mit Anfang Wicklung H bezeichnet let. Die Wicklung H ist ein doppelt toroidförmig gewickelte« Segment, welches eich im Oegenuhrzeigersinn ble sum Anschluß 134 erstreckt, der mit Ende Wicklung "H" bezeichnet ist. Dieser ist

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liber einen zurückführenden leiter 144 mit dem Anschluß 135 verbunden, der. jmit Anfang Wicklung "P" bezeichnet ist. Das Wicklungssegment P ist fortschreitend toroidförmig im G-egenuhrzeigersinn bis zum Anschluß 136 gewickelt, der mit Ende Wicklung ¹¹P" bezeichnet ist und gleichzeitig als Ausgangsanschluß der zusammengesetzten ersten Vertikalwicklungsverteilung dient.

In Verbindung mit Pig. 1 sei angemerkt, daß die verschiedenen Bezeichnungen Anfang Windung A, Ende Windung A, Anfang Windung B usw. die körperlichen Anfangs- und Endpunkte eines jeden Wicklungssegments A bis H bezeichnen, die bei der Herstellung alle in gleicher Richtung auf den Spulenkörper gewickelt wurden. Der Schlüssel zur Identifizierung jedes Wicklungssegments ist in der unteren rechten Ecke der Pig. 1 dargestellt und zeigt die Polge, in welcher die verschiedenen WicklungsSegmente während der Herstellung des Jochs auf den Spulenkörper 111 gewickelt werden. Die folg« der Anschlußpunkte (121-122), (123-124) usw. zeigt die bevorsügte Art der Zusammenschaltung der verschiedenen Wioklungssegmente A bis D und E bis H zur Bildung der entsprechenden zusammengesetzten Horizontal- und Vertikalwicklungen. Wie die Pig. 1 am besten zeigt, sind die zusammengesetzten Vertikal- und Horizontalwicklungen über einen wesentlichen Teil des Umfangs des Spulenkörpers 111 doppelt, d.h. bifilar, gewickelt, wobei die Zahl der doppelt gewickelten Windungen mehr als fünfzig Prozent der Umfangsfläche des Spulenkörpers umfaßt und zirka fünfundachtzig (85 $>) Prozent des Umfangs beträgt.

Es ist erkennbar, daß ein wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung darin besteht, daß für die zusammengesetzte Vertikal- und Horizontalablenkwicklungen vereohiedene erste und zweite Wicklungeverteilungen vor-

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gesehen sind. Jede dieser Verteilungen unterscheidet sich bedeutsam von der Verteilung bei bekannten Ablenkjochen, bei denen ein im wesentlichen homogenes Ablenkfeld erreicht wird und unterscheidet sich ebenso beträchtlich von der Verteilung, die beim US-Patent 3 430 099 verwendet wird. Die bevorzugte Verteilung der zusammengesetzten Vertikal- und Horizontalwicklungen ist in Fig. 3 und 4 der Zeichnungen dargestellt.

Pig. 3 zeigt eine normierte graphische Darstellung der Verteilung der zusammengesetzten Vertikalwicklung in einem einzigen Quadranten der Gesamtwicklung nach Fig. 1. In Fig. 3 stellt die Y-Achse den Prozentsatz der Gesamtzahl der Vertikalwindungen im dritten Quadranten dar (der den Anfang der Wicklungssegmente H und F und das Ende der Wicklungssegmente A und C umgibt), während die X-Achse einen Winkel 0 darstellt, der im Uhrzeigersinn von der Vertikalachse durch das Zentrum des Jochs ansteigt. Der Ort bestimmter einzelner Windungen ist dargestellt durch Kreise, durch welche die in Fig. 3 gezeigte Kurve gezogen ist. Demgemäß stellt die Kurve die Lage jeder Windung im Quadranten dar. Unter der Annahme, daß pro Quadrant im Joch nach Fig. 1 66 vertikale Windungen verwendet werden, dann sind fünfzig Prozent dieser Windungen in einem Winkel 0 des Quadranten von etwa 38 Grad angeordnet. Demgemäß befindet sich die 33. Windung bei einem Quadrantwinkel von 38°. Die Verteilung der Vertikalwicklung in den verbleibenden drei Quadranten sind Spiegelbilder derjenigen des dritten Quadranten.

Die Verteilung der zusammengesetzten Vertikalwicklung /

kann durch eine Fourier-Eeihe der nachstehenden Form dargestellt werden:

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Y_v = A_ysin (0) + BvSin 3(0) + G_ysin (5 0) + D_ysin (7 0)

+ E_ysin (9 0) + P_v ^sin (¹¹ 0) ⁺ & ^ ^ (15 0) + ...

wobei die Koeffizienten folgende Werte haben:

A_v = 92,25

B_v = 7,83

C_v = 1,94

E_v = 1,97

G₇= 1,70 %

I_v = 1,04

Fig. 4 der Zeichnungen zeigt eine normierte graphische Darstellung der Verteilung der zusammengesetzten Horizontalwicklung nach Fig. 1. In Fig. 4 stellt die Y-Achse den Prozentanteil der Gesamtzahl der Horizontalwindungen im zweiten Quadranten der Fig. 1 dar (der das Ende der Wicklungssegmente G und E und den Anfang der Wicklungssegmente C und A umgibt), während die X-Achse einen Winkel β darstellt, der von e'iner horizontalen Achse durch das Zentrum des Jochs aus im Uhrzeigersinn ansteigt. Ebenfalls 1st der Ort bestimmter Einzelwindungen dargestellt durch Kreise, durch welche die Kurve ' gezogen ist. Somit stellt die Kurve die Lage jeder Windung innerhalb des Quadranten dar. Wird beispielsweise vorausgesetzt, daß zur Bildung jedes Quadranten 52 Horizontalwindungen verwendet werden, dann sind 26 oder 50 f> dieser Windungen In einem Winkelbereich θ des Quadranten von 23° angeordnet. Demnach befindet sich die 26« Windung bei einem Quadrantwinkel von 23°. Die Verteilung der zusammengesetzten Horizontalwicklung in den verbleibenden drei Quadranten ist ein Spiegelbild derjenigen des zweiten Quadranten.

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Die Verteilungskurve der" Horizontalwicklung gemäß Pig. kann durch eine Fourier-Reihe der Formel

Y_H = AjjSin (Q) + BjjSin (3 ©) + CgSin (5 β) _H = AjjSin (Q) + Bjj

+ D_Rein (7 Θ) + EjjSin (9 Θ) + FgSin (11 Θ)

sin (13 ö) + HjjSin (15 θ) + IgSin (17 O) (19 β) + ...

dargestellt werden, wobei die Koeffizienten folgende Werfc\ te aufweisen:

AH =	104,35
BH =	7,92
0H =	2,91
DH =	2,49
PH =	2,23
JH =	1,16

Sie obenstehenden Gleichungen führen ausgewertet zu einem Wert (Zy, Zg) sin 51 [(#), (O) ] , jedoch wurden alle Koeffizienten mit einem Wert unter ein Prozent aus Gründen der Vereinfachung listenmäßig nicht aufgeführt.

Es sei vermerkt, daß als ein Ergebnis der obigen Wicklungsverteilung ein wesentlicher Teil der Wicklungen doppelt gewickelte Windungen umfaßt, bei denen eine Windung über einer anderen liegt. Die Verwendung dieser großen Zahl von Doppelwicklungen 1st notwendig wegen des größeren Bildablenkwinkels des Jochs und der Notwendigkeit, den Energiebedarf des Aufbaus zu verringern. Durch Verwendung eines größeren Teils von Doppelwicklungen ist das Verhältnis von Induktivität zu Widerstand (L/R} des Jochs wesentlich vergrößert, so daß es möglich ist, die Spannung» bei welcher eine, das Joch

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verwendende Bildröhre "betrieben wird, zu erhöhen. Da der Energieverbrauch einer Fernsehbildröhre annähernd mit dem Sinus des Ablenkwinkels wächst, ermöglicht die erhöhte Zahl der doppelt gewickelten Windungen das Anlegen einer erhöhten Röhrenspannung ohne eine starke Erhöhung des Stromes, der zur Speisung des Ablenksystems durch die Endstufen des Fernsehempfängers benötigt wird. Zusätzlich hat die Röhre mit einem größeren Bildablenkwinkel einen Schirmbildradius, der unterschiedlich ist zu demjenigen einer Röhre mit kleinerem Bildablenkwinkel und dieses Charakteristikum erfordert weiterhin eine unterschiedliche Wicklungsverteilung zwischen den beiden Typen von Ablenksystemen.

In einem Ausführungsbeispiel des in Fig. 1 gezeigten Ablenkjochs mit weitem Ablenkwinkel sind die zusammengesetzten Vertikal- und Horizontalwicklungen in acht verschiedenen Wicklungssegmenten A - H gewickelt aus einem isolierten Magnetdraht der Nr. 25 der AWG-Brahtlehre (0,4547 mm 0) auf einen Ferritspulenkörper von allgemein baumstumpfförmig konischer, quasizylindrischer Form, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist und nachstehend noch näher beschrieben wird. Die doppelt gewickelten Windungen umfassen ungefähr 85 # der Umfangsflache des Spulenkörpers und haben die vorerwähnte Verteilung. Das Joch wurde entwickelt für den Betrieb mit einem Kathodenstrahlröhrenablenksystem, das mit 22 Kilovolt arbeitet im Vergleich zu 15 Kilovolt beim Ablenksystem von Ashley, beschrieben in der US-Anmeldung 574 411. So betrieben, zeigt die Horizontalablenkwicklung einen induktiven Blindwiderstand von ungefähr 2 Millihenry und benötigt 3,7 Ampdre Spitzenstrom (von Spitze zu Spitze gemessen) als Horizontalablenkstrom. Hiergegen beträgt bei der 70° Röhre von Ashley der induktive

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Blindwiderstand rund 800 Mikrohenry und als Strom zur Erregung der Horizontalablenkung werden 5 Amp. von Spitze zu Spitze benötigt.

Fig. 2 der Zeichnungen zeigt einen Längsschnitt durch den quasizylindrischen Spulenkörper 111, der, wie die Fig. 2 zeigt, von im wesentlichen baumstumpfförmigkonischer Gestalt ist. Der Spulenkörper 111 ist aus Ferrit gefertigt und hat eine axiale Länge von 44,45 mm. Das Ende des Spulenkörpers mit dem großen Durchmesser hat einen Außendurchmesser von 90,4 mm (3,56^W) und einen Innendurchmesser von 81,8 mm (3,22 "). Das Ende mit dem kleineren Durchmesser weist einen Außendurchmesser von 58,43 mm (2,3") und einen Innendurchmesser von 45,75 mm (1,8") auf. Die Innenfläche des Spulenkörpers zwischen dem Ende mit großem und dem Ende mit kleinem Durchmesser erweitert sich innen entlang einer Kreisbahn in Richtung der Längsachse des Spulenkörpers, wobei die Kreisbahn definiert ist durch einen Radius von 127,25 mm (5,01 "), dessen Zentrumskreis 38,6 mm (1,52 ^w) auf 137,15 mm (5,4 ") vom Ende des Spulenkörpers mit dem kleineren Durchmesser entfernt liegt. Vorzugsweise sind die Endflächen des Ferritspulenkörpers 111 gekerbt, oder mit einem gekerbten Endaufsatz versehen, um die verschiedenen Windungen des Ablenkjochs an ihrem gewünschten Ort in Übereinstimmung mit den oben erwähnten Verteilungen der ersten und zweiten Wicklungen zu halten.

Die Fig. 5 und 6 der Zeichnungen zeigen schematisch die elektrischen Schaltschemas der zusammengesetzten Vertikal- bzw. Horizontalwicklungen. Die Figuren verdeutlichen die Art, in welcher die entsprechenden Wicklungssegmente, die die Zusammengesetzen Vertikal- und

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Horizontalwicklungen bilden, im Ablenkjoch elektrisch miteinander verbunden sind. Die zwei Stromkreise, die in Fig. 5 und 6 gezeigt sind, können durch die Horizontal- und Vertikalendstufen der Ablenkschaltung eines Fernsehempfängers erregt werden, wie dies z.B. in Fig. 12 des US-Patentes 3 .430 099 gezeigt ist. Obwohl wegen der Anpassung an das unterschiedliche L/R-Verhältnis des vorliegenden Jochs und der höheren Betriebsspannung bei der Schaltung von Ashley bestimmte Änderungen durch zuführen sind, ist diese Schaltung ausreichend zufriedenstellend, um eine Anpassung>an das Ablenkjoch gemäß der Erfindung zu ermöglichen.

Die Art, in welcher die Hauptvertikal- und Haupthorizontalablenkfelder mit ihren entsprechenden Korrekturquer- und Korrekturgegenfeldern zusammenarbeiten, um die erforderlichen Korrekturkräfte auf die planparallelen Elektronenstrahlen auszuüben, damit die ihnen eigenen parabolischen Fehler beseitigt werden, ist ziemlich komplex und nicht leicht zu ersehen, da diese Kräfte von Punkt zu Punkt im Feld entlang der Längsachse des Jochs differieren und mit der Zeit variieren. Das Zusammenwirken ist am besten anhand des in Fig. 1 im ersten Quadranten gezeigten Vektordiagramms zu erklären. Es sei vorausgesetzt, daß ein Elektronenstrahl 211, der sich irgendwo im ersten Quadranten befindet, auf die Papierebene gerichtet ist. Das Hauptvertikalfeld Bjgy und das Haupthorizontalfeld B^ erBeugen das resultierende Hauptfeld B^. Es ist verständlich, daß das Horizontalfeld sich mit der horizontalen Zeilenabtastgeschwindigkeit und das Vertikalfeld sich mit der Feldgeschwindigkeit ändern. Aue der Vektorgleichung SxV = F" ergibt sich, daß die durch das Hauptfeld erzeugte Kraft, die auf den

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Elektronenstrahl wirkt, mit dem Vektor F^ zu bezeichnen ist. In gleicher Weise kann das durch die Windungen der Vertikalkorrekturwicklung erzeugte Korrekturfeld B„y aufgelöst werden in eine Komponente B_CMy, in Phase mit dem vertikalen Hauptfeld, und in eine Komponente Bqyq, quer zu dem vertikalen Hauptfeld. Weiterhin ergibt das von den Windungen der Horizontalkorrekturwioklung erzeugte Feld ein Korrekturfeld B_CH, das in eine Gegenkomponente B_CHM und eine Querkomponente 3Wq zerlegt werden kann. Als Resultat ergibt sioh ein p resultierendes Korrekturfeld B_Qß. Das Korrekturfeld erzeugt auf den Elektronenstrahl eine Kraft Fq, die in Verbindung mit der durch das Hauptfeld erzeugten Kraft F„ eine resultierende Kraft F₁, ergibt. 'Auf diese Weise wirken auf die planparallelen Elektronenetrahlen Korrekturkräfte, die die parabelförmigen Fehler, die den Ablenksystem mit homogenen Feldern zu eigen sind, ellminieren.

Es 1st klar, daß das in Fig. 1 gezeigte Vektordiagramm einen Zustand darstellt, der nur für einen einzigen • Elektronenstrahl zu einem bestimmten Zeitpunkt und an ^ einer bestimmten Stelle In axialer Richtung innerhalb ' " des Ablenkjochs existiert und dieser Zustand nur an einer bestimmten winkelmäSigen Lage innerhalb des ersten Quadranten vorhanden ist. Hieraus ist zu ersehen, daß die gesamten Korrekturkräfte, die auf Jeden der Elektronenstrahlen während ihres Durchgangs durch das Ablenkjoch wirken, das Linienintegral der Kräfte sind, die an jedem Punkt entlang der Bahn des Strahle in axialer Richtung vorhanden sind. Das Linienintegral unterscheidet sich notwendigerweise für jeden der einzelnen planparallelen Elektronenstrahlen, da die

Bahn eines jeden Strahls durch das Joch unterschiedlich ist.

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INSPECTED

Aue der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß die vorliegende Erfindung ein neues und verbessertes Ablenkjoch mit einem größeren Ablenkwinkel umfaßt, das optimal inhomogene Ablenkfelder für mehrere in einer linie verlaufende Strahlen aufweisende Kathodenstrahlfarbfernsehbildröhren. Damit das neue Joch einen großen Bildablenkwinkel möglich macht, sind die toroidförmig gewickelten Windungen des Jochs über einen wesentlichen Teil des Umfangs des Jochs doppelt gewickelt und umfassen näherungsweise 85 $ dieses Umfangs. Dies war zur Schaffung eines großen Bildablenkwinkels in einer gegebenen Größeneinheit erforderlich, wobei sich ein größeres l/R-Verhältnis ergibt, welches ermöglicht, das Joch in einem Ablenksystem bei beträchtlich höheren Betriebsspannungen zu betreiben.

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Claims (10)

Patentansprüche Q,

1./Ablenkjoch für große Ablenkwinkel bei einer mehrstrahligen Kathodenstrahlröhre mit einer Elektronenkanonenanordnung zur Erzeugung mehrerer auf einem Bildschirm auftreffender planparalleler Elektronen-

Bl strahlen, die dort ein Raster einer gegebenen Farbe ergeben, wobei das Joch zwischen der Elektronenkanonenanordnung und dem Bildschirm im Bereich der Bahn der Elektronenstrahlen angeordnet ist und wobei das Joch einen quasizylindrischen Spulenkörper aufweist, durch den die Elektronenstrahlen hindurch gehen, sowie eine Vertikalwicklung besitzt, die auf den Spulenkörper mit toroidförmig gewickelten Windungen in einer ersten Verteilung aufgewickelt ist, die ein Hauptfeld erzeugt, das die Elektronenstrahlen in einer vertikalen Richtung ablenkt und weiterhin eine Horizontalwicklung aufweist, die auf den Spulenkörper mit toroidförmig gewickelten Win-

w düngen in einer zweiten Verteilung aufgewickelt ist, die ein Hauptfeld erzeugt, das die Elektronenstrahlen in horizontaler Richtung ableni.:::, wobei die Vertikalwicklung zusätzliche toroid.förrsig gewickelte Windungen umfaßt, die FlußkompGnenten quer und entgegen dem vertikalen Hauptfeld erzeugen und wobei die Horizontalwicklung ebenfalls zusätzliche toroidförmig gewickelte Windungen aufweist, die Flußkomponenten quer und entgegen dem horizontalen Hauptfeld ergeben, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen und vertikalen Quer- und G-egenflußkomponenten mit den horizontalen und vertikalen Haupt

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£eidern zusammenwirken und im Joch inhomogene, auf die Elektronenstrahlen wirkende Kräfte erzeugen, die bewirken, daß jeder Elektronenstrahl ein krummlinigrrechtwinkliges Raeter von im wesentliche!), geometrisch gleicher Form wie die von den anderen Strahlen erzeugten Haster bildet und daß die Vertikal- und Horizontalwicklungen und ihre zusätzlichen toroidförmig gewickelten Windungen über einen wesentlichen Teil des Umfange des quasizylindrischen Spulenkörper s doppelt gewickelt sind.

2, Ablenkjoch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als .50 # der Ümfangsflache des quasizylindrischen Spulenkörpers mit doppelt gewickelten Windungen bewickelt ist.

3. Ablenkjoch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 85 # des Umfange des quasizylindrischen Spulenkörpers mit doppelt gewickelten Windungen bewickelt 1st.

4· Ablenkjoch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Yertikalwicklung mit ihren zusätzlichen toroidförmig gewickelten Windungen H Wicklungssegment« umfassen, wobei N eine Zahl größer zwei ist und wobei zwischen jedem Wicklungssegment rückführende elektrische Verbindungen zurück zu einem doppelt gewickelten Wicklungssegment vorhanden sind, wobei Potentialunterschiede zwischen benachbarten doppelt gewickelten Windungen der gleichen Wicklungsfvanktion zur Reduzierung horizontaler, vertikal©? Streumgen auf das praktisch größtmögliche Maß vermindert sind.

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■ ■ ι;

5. Ablenkjoch naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle, quasizylindrlsohe Spulenkörper eine la wesentlichen baumetumpfförmig-koniflohe Gestalt mit einer axialen Länge τοη 44,45 mm (1,75") aufweist, wobei das Ende mit dem großen Durchmesser einen Außendurchmesser von 90,4 mm (3,56") und! einen Innendurchmesser von 81,8 mm (3,22") und das Aide mit dem kleinen Durchmesser einen AuBendurchmesser von

58,43 mm (2,3") und einen Innendurchmesser τοη |- 45,75 mm (1,8") hat und wobei die Innenfläche des Spulenkörpers zwischen den beiden.Enden entlang, einer Kreisbahn längs der Längsachse des Spulenkörper naoh innen sich erweitert, wobei die Kreisbahn τοη einem Badius τοη etwa 127,25 mm (5*01*) gebildet wird, dessen Zentrumskrels 38,6 mm (1,52") auf 137,15 m« (5,4") vom Ende des Spulenkörper« mit dem kleinen Durchmesser entfernt 1st.

6. Ablenkjoch naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wicklungsrerteilung im wesentlichen durch eine Gleichung der Vorm Ty = 92,25 sin 0 +

' 7,83 sin (3 0) + 1,94 sin (5 0) + 1,97 sin (9 0) + 1,70 sin (13 0) + 1,04 sin (17 0) + ... definiert 1st, wobei Ty einen Prozentsatz der Gesamtzahl de* Tertikaiwindungen in einem Quadranten des Ablenkjoche und 0 einen im Uhrzeigersinn τοη der Vertikalachse des Jochs ansteigenden Winkel darstellt, und daß die zweite Vlcklungsrerteilung im wesentlichen definiert ist durch eine Gleichung der Form T« * 104,35 sin O + 7,92 sin (3 Q) + 2,91 sin (5 9) + 2,49 sin (7 ö) + 2,23 sin (11 Θ) + 1,16 sin (19 0) + ..·, wobei Yg einen Prozentsatz der Gesamtzahl der Horizontalwindungen in einem Quadranten des Ablenkjochs und 0 einen im Uhrzeigersinn von der

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QRIGiNAL INSPECTED

Horizontalachse des Ablenk j ochs ansteigenden Winkel darstellt. . .

7. Ablenkjoch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalwicklung mit ihren zusätzlichen toroidförmig gewickelten Windungen N Wicklungssegmente umfassen, wobei N eine Zahl größer zwei ist und wobei zwischen jedem Wicklungssegment rückführende elektrische Verbindungen zurück zu einem doppelt gewickelten Wicklungssegment vorhanden sind, wobei Potential- i| unterschiede zwischen benachbarten doppelt gewickelten Windungen der gleichen Wicklungsfunktion zur Reduzierung horizontaler, vertikaler Streuungen auf das praktisch größtmögliche Maß vermindert sind.

8. Ablenkjoch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle, quasizylindrische Spulenkörper eine im wesentlichen baumstumpfförmig-konisehe Gestalt mit einer axialen länge von 44_S45 mm (1,75") aufweist, wobei das Ende mit dem großen Durchmesser einen Außendurchmesser von 90,4 mm (3,56") und

einen Innendurchmesser von 81,8 mm (3,22") und das I

Ende mit dem kleinen Durchmesser einen Außendurchmesser von 58,43 mm (2,3") und einen Innendurchmesser von 45,75 mm (1,8") hat und wobei die Innenfläche des Spulenkörpers zwischen den beiden Enden entlang einer Kreisbahn längs der längsachse des Spulenkörpers sach innen sich erweitert, wobei die Kreisbahn von einem Radius von etwa 127,25 mm (5,01 ") gebildet wird, dessen Zentrumskreie 38,6 mm (1,52") auf 137,15 mm (5,4") vom Ende des Spulenkörpers mit dem kleinen Durchmesser entfernt ist.

9* Ablenkjooh nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß asaähernd 85 $> des Umfange des quasizylindri-

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sehen Spulenkörper mit doppelt gewickelten Windungen bewickelt ist.

10. Ablenkjoch nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wicklungsverteilung insgesamt 67 Windungen pro Quadranten und die zweite Wicklungsverteilung insgesamt 52 Windungen pro Quadranten umfaßt.

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