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Hochfrequenz-Induktionspule, deren Wicklung ortsfest auf einem magnetisierbaren Massekern angeordnet ist.
Es sind bereits für die Verwendung in der Hochfrequenztechnik Spulen vorgeschlagen worden, welche einen magnetisierbaren Kern besitzen, der aus Eisenpulverteilchen in Binde-und Isoliermitteln aufgebaut ist. Den Kernen der Spulen wurde Ringkernform gegeben oder aber die Form von Zylinderspulen.
Die Erfindung geht davon aus, dass Hochfrequenzspulen dieser Art noch nicht die günstigsten insbesondere in bezug auf Verluste und Zeitkonstante, waren.
Gemäss der Erfindung ist die wirksame Permeabilität der Anordnung unter Anwendung eines magnetisierbaren Kernes aus einem Werkstoff von hoher Ringkern-Permeabilität, insbesondere über 8, gegenüber dieser durch gedrängten Wicklungsaufbau und eine solche unmagnetisierbare Strecke im magnetischen Kreis wesentlich, etwa auf die Hälfte, herabgesetzt, dass der magnetisierbare Kern die Wicklung innen ausfüllt und sich mindestens an der einen oder beiden ihrer Stirnseiten nahe der Wicklung mit einem oder mehreren Fortsätzen erstreckt.
Es soll also nicht die Permeabilität, sondern vielmehr die wirksame Permeabilität herabgesetzt sein. Es wird nämlich unterschieden zwischen der Ringkern-oder Materialpermeabilität und der wirksamen Permeabilität. Beides sind Verhältniswerte. Die Ringkern-Permeabilität ist der Quotient aus der Induktivität einer auf einen geschlossenen Ringkern aus magnetisierbarem Material über seinen
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der gleichen Wicklung auf einem niehtmagnetisierbaren und nichtleitenden Kern bzw. ohne Kern.
Die wirksame Permeabilität ist der Quotient aus der Induktivität einer beliebigen auf einem magnetisierbaren Kern beliebiger Form aufgebrachten Wieklung und der Induktivität der gleichen Wicklung ohne Kern oder auf einem nichtmagnetisierbaren und nichtleitenden Kern.
Wird auf einen magnetisierbaren Ringkern, für dessen Werkstoff gemäss der obigen Erläuterung die Ringkern-Permeabilität ermittelt wurde, eine Wicklung in gedrängter Form aufgebracht, so dass sie sich nur über einen Teil des Ringumfanges erstreckt, so ergibt sich für die Induktivitäten der Wicklung mit und ohne magnetisierbaren Kern ein Verhältniswert, die wirksame Permeabilität, welcher kleiner ist als der Wert für die Ringkern-Permeabilität.
Bringt man anderseits eine Wicklung einmal zunächst auf einem geschlossenen magnetisier- baren Kern an und dann auf diesen Kern, nachdem man ihn durch einen Luftspalt unterbrochen hat, so ist die im Falle der Einfügung eines Luftspaltes in den Kern sich ergebende wirksame Permeabilität geringer. Diese geringere wirksame Permeabilität lässt sich so deuten, als ob durch die Einfügung des Luftspaltes und die damit am Kern entstehende Bildung freier magnetischer Pole die Magnetisierung des Kernes geringer wird oder mit einem Entmagnetisierungsfaktor behaftet ist bzw. eine gewisse Entmagnetisierung stattfindet. Diese kann man sich auch so vorstellen, als ob zwischen den genannten freien Polflächen in dem Kern eine Gegenmagnetisierung zu-der eigentlichen Magnetisierung vor sich geht.
Da nun nach den erläuterten praktischen Erscheinungen sowohl durch die Zusammendrängung der Wieklung auf dem Kern als auch durch die Einfügung einer Unterbrechung bzw. eines Luftspaltes
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in den Kern die wirksame Permeabilität herabgesetzt wird, es sich also in beiden Fällen um gleichartige Erscheinungen handelt, so darf auch in beiden Fällen von der Wirkung einer Entmagnetisierung durch die getroffenen Massnahmen gesprochen und auch eine analoge freie Polbildung durch die gedrängte Wicklungsanordnung angenommen werden, so dass also die beiden Massnahmen für die nach der Erfindung angestrebte Wirkung der Herabsetzung der wirksamen Permeabilität einander unterstützen.
Vorzugsweise wird die unmagnetisierbare Strecke, insbesondere Luftstrecke, in den Teil der Spulen verlegt, in dem die Feldstärke bei Luft nicht ihren Höchsbetrag besitzt.
Besonders günstige Ausführungsformen für die Hochfrequenzspulen nach der Erfindung besitzen Kerne, ähnlich denen der Kern : oder M'anteltypen von Transformatoren, deren Kraftlinienweg durch Luftstrecken unterbrochen ist. Solche Kerne besitzen vorzugsweise E-, C-, H-, T-, L-Form. Statt die Kerne mit etwa rechteckigem Querschnitt auszuführen, kann aus den oben angegebenen Formen durch Rotation um die Spulenachse eine Gruppe von weiteren Formen hergeleitet und verwendet werden, die sonach etwa die Form von Garnspulen, Pilzform oder die Form von Topfmagneten besitzt.
Die genannten Formen besitzen den Vorteil, dass sie aus einem Stück gepresst werden können und dennoch die Wicklung in einfacher Weise, sei es durch Aufschieben oder durch direktes Bewickeln, aufbringen lassen.
Es hat sich gezeigt, dass die Hochfrequenzspulen nach der Erfindung günstigere elektrische und magnetische Eigenschaften ergeben, als einerseits geschlossene Ringkernspulen und anderseits Zylinderspulen. Überraschenderweise wurde bei Versuchen zur Herstellung von Ringkernspulen mit Massekernen festgestellt, dass es nicht gleichgültig ist, in welcher Weise die Permeabilität durch Unterteilung des Eisenweges in dem Kern herabgesetzt wird.
Die Verluste von Spulen nach der Erfindung, bei denen die Permeabilität (z. B. 20) durch Einführung einer unmagnetischen Strecke im Kraftlinienweg (z. B. auf 5) herabgesetzt ist, sind bedeutend geringer als bei Spulen, bei denen die Permeabilität durch einen geschlossenen Massekern mit entsprechend geringem Eisengehalt auf denselben Betrag (z. B. 5) gebracht ist.
Für die Kernherstellung hat sieh als besonders günstig erwiesen, magnetisierbare Teilchen, insbesondere Eisenpulver, zusammen mit Isoliermaterial, z. B. in Pulverform unter hohen Drucken, zu pressen. Eisenpulver, welche durch Zersetzung von Eisenkarbonyl, insbesondere in harter Form gewonnen werden, haben sich als besonders geeignet für die Hoehfrequenzkerne erwiesen.
Die in den Kernen vorgesehenen Luftspalte dienen dazu, die in den Spulen'wirksame Permeabilität der Kerne wesentlich herabzusetzen. Es sind zwar bereits für Niederfrequenzzwecke Massekerne mit kleinen Luftspalten bekannt geworden, doch besassen die Luftspalte nur derart geringe Abmessungen, dass die Permeabilität nicht nennenswert beeinflusst wurde. Die Luftspalte dienten dort nur dazu, um in einem Bereich von etwa 5% die Induktivitätswerte der Spulen dieser Kerne abzu- ändern. Derart geringe Luftspalte können jedoch noch keinen merklichen Einfluss auf die Verluste der
Spule ausüben.
In den Fig. 1-7 sind schaubildlich einige Ausführungsformen der Spulen nach der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Spule, die einen E-förmigen Kern K besitzt, in den die Wicklungen W einge- schoben sind. In Fig. 2 ist eine Spule gezeigt, welche um einen C-bzw. U-förmigen Kern K direkt aufgebrachte Wicklungen W besitzt. In Fig. 3 ist eine Spule gezeigt, die einen H-förmigen Kern K hat, auf dessen Querteil die Wicklungen W aufgebracht sind. Es können mehrere Wicklungen auf einem
Kern untergebracht und durch Isolierplatten I getrennt sein. Die Isolierplatten können mit dem Wicklungsträger vereinigt aus zwei Teilen aufsteckbar ausgestaltet sein. Fig. 4 zeigt eine Hochfrequenz-
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gezeigten Spulen können Kerne besitzen mit etwa rechteckigem Querschnitt.
Durch rotationssymmetrische Ausgestaltung um die Spulenachse können daraus weitere Spulenformen abgeleitet werden, von denen eine in Fig. 6 schaubildlich gezeigt ist, die aus einem Kern K in Garnspulenform und einer Wicklung W besteht.
Die Wicklungen der Hochfrequenzspulen können in an sich bekannter Weise aus versilberte Drähten oder Hochfrequenzlitzen gebildet sein.
Um die Hoehfrequenzspulen in ihrer Abstimmung ändern zu können, können die Spulen in an sich bekannter Weise mit Kupferscheiben versehen werden, die das Streufeld der Spulen regeln. Es hat sich gezeigt, dass in noch viel günstigerer Weise durch Massekernscheiben das Streufeld geregelt werden kann, um die Induktivitäten abzustimmen. Nach weiterer Erfindung werden dementsprechend die Hochfrequenzspulen mit in ihrer Lage veränderlichen Massekernplatten baulich vereinigt derart, dass durch Annäherung der Platten in das Streufeld die Induktivität regelbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anordnung zeigt Fig. 7. Hier ist eine Hochfrequenzspule S gezeigt, an die ein Massekern Kin Scheibenform durch eine Schraube t verstellbar im Streufeld der Spule einstellbar ist. Die Spule und die Massekernscheiben werden von einem Kupfergehäuse umgeben, in dem das Schraubengewinde für die Verstellschraube befestigt ist.
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Der gemäss Fig. 7 benutzte Kern weist die an den Stirnseiten nahe der Wicklung sich erstreckenden Fortsätze auf. Das Spulenaggregat S dieser Figur entspricht einem solchen nach den Fig. 2 oder 3 der Zeichnung, ist jedoch gegenüber diesen Darstellungen um 90 um die Spulenachse gedreht wiedergegeben. Es erscheinen daher in Fig. 7 der Zeichnung der Kern K mit seiner in der Stellung nach den Fig. 2 bzw. 3 sich senkrecht zur Bildebene erstreckenden Dicke und die in Rede stehenden Fortsätze als Viereck an den beiden Enden des Kernes, wie es auch eindeutig aus der Darstellung zu entnehmen ist.
Die Hochfrequenzspulen nach der Erfindung können eine oder mehrere Wicklungen enthalten, die in an sich bekannter Weise durch Isolierplättchen getrennt sind. Die Spulen können als Transformatoren, als Abstimmspulen, als Verlängerungsspulen, als Spulen in Hochfrequenz-Filtersätzen, als Hochfrequenz-Drosselspulen in Sperrkreisen u. dgl. verwendet werden.
Wenn die Hochfrequenzspulen in Kupfergehäusen untergebracht werden, kann durch magnetisierbare Körper, z. B. Platten aus Massekern, zwischen Spule und Gehäuse das Übertreten von Kraftlinien in das Kupfergehäuse herabgesetzt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Hochfrequenz-Induktionsspule, deren Wicklung ortsfest auf einem magnetisierbaren Massekern angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Permeabilität der Anordnung unter Anwendung eines magnetisierbaren Kernes aus einem Werkstoff von hoher Ringkern-Permeabilität, insbesondere über 8, gegenüber dieser durch gedrängten Wicklungsaufbau und eine solche unmagnetisierbare Strecke im magnetischen Kreis wesentlich, etwa auf die Hälfte, herabgesetzt ist, dass der magnetisierbare Kern die Wicklung innen ausfüllt und sich mindetsens an der einen oder beiden ihrer Stirnseiten nahe der Wicklung mit einem oder mehreren Fortsätzen erstreckt.