DE1059964B

DE1059964B - Steuerbare nichtlineare Drosselspule

Info

Publication number: DE1059964B
Application number: DEK28272A
Authority: DE
Inventors: Shintaro Oshima
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1955-03-12
Filing date: 1956-03-05
Publication date: 1959-06-25
Also published as: GB817398A

Description

DEUTSCHES

Die vorliegende Erfindung betrifft eine nichtlineare Drosselspule, bei welcher der Wert der Reaktanz durch Änderung der Permeabilität des magnetischen Kernes der Drosselspule gesteuert werden kann.

Im allgemeinen besitzen die nichtlinearen Drosselspulen bzw. magnetischen Verstärker außer einer Drosselspule auch eine Steuerspule, und der Reaktanzwert kann durch Änderung der Permeabilität μ des magnetischen Kernes dadurch verändert werden, daß der Strom der Steuerspule gesteuert wird.

Es kann jedoch vorkommen, daß der durch den Steuerstrom erzeugte magnetische Fluß über die genannte Drosselspule wirkt. In solchen gesteuerten Drosselspulen darf der Strom der Steuerspule keine Spannung in der Drosselspule induzieren, damit die Steuerung mit großer Geschwindigkeit erfolgen kann und damit die für die Steuerung nötige Energie so klein als möglich gehalten werden kann. Die bisher verwendeten Maßnahmen konnten jedoch diesen Ansprüchen nicht vollständig genügen. Zum Beispiel, es wird eine nichtlineare Drosselspule gemäß Fig. 1 allgemein verwendet, in welcher der durch die Steuerwicklung durchfließende Strom in zwei Drosselwicklungen zwei einander vernichtende Spannungen induziert. Da es praktisch unmöglich ist, die zwei Drosselwicklungen genau gleich zu machen, und weil die Unsymmetrie der Form und der Luftspalt bei der Kontsruktion einer solchen Drosselspule nicht vermieden werden können, kommen die genannten zwei induzierten Spannungen stark zum Vorschein.

Die Wicklungen weisen anderseits eine große Zahl von Windungen auf, so daß ihre Impedanz groß ist, und die Steuerung kann nicht mit großer Geschwindigkeit erfolgen. Die Permeabilität μ des magnetischen Kernes wird dadurch verändert, daß der ganze magnetische Kern gesättigt wird, was zu hohen Hystereseverlusten führt, und die zur Steuerung benötigte Energie ist groß. Dies sind die Nachteile, welche mit der Verwendung der bisher bekannten steuerbaren nichtlinearen Drosselspulen verbunden sind. TJm diese ungünstigen Wirkungen vermeiden zu können, ist die steuerbare nichtlineare Drosselspule gemäß der vorliegenden Erfindung so konstruiert, daß die Steuerwicklung aus mindestens einem durch eine Bohrung im magnetischen Kreise geführten Leiter besteht, und daß die Steuerwicklung so angeordnet ist, daß die von dem durch jede der genannten Wicklungen fließenden Strom erzeugten magnetischen Flüsse winkelrecht zueinander verlaufen. Dadurch wird erreicht, daß der durch die Steuerwicklung fließende Strom keine Spannung in der Drosselwicklung induziert. An Stelle einer Steuerwicklung, welche mehrere Windungen aufweist, durchquert ein Draht ein Loch in einem Teil des magnetischen Kernes, so daß die Steuerbare niditlineare Drosselspule

Anmelder:

Kokusai Denshin Denwa Co. Ltd.,
Tokio

Vertreter: Dr.-Ing. A. Schulze, Patentanwalt,
Berlin-Wilmersdorf, Jenaer Str. 13/14

Beanspruchte Priorität:
Japan vom 12. März 1955

Shintaro Oshima, Tokio,
ist als Erfinder genannt worden

Impedanz der Steuerwicklung reduziert ist, und die Steuerung kann mit großer Geschwindigkeit erfolgen. Da die Permeabilität μ nur eines Teiles des Kernes verändert wird, ist es möglich, die für die Steuerung nötige Energie klein zu halten, weil die Hystereseverluste kleiner sind.

Aufgabe der Erfindung ist also die Herstellung von nichtlinearen Drosselspulen, bei welchen die durch den in der Steuerwicklung fließenden Strom in der Drosselwicklung induzierte Spannung sehr klein ist, die Steuerung mit großer Geschwindigkeit erfolgen kann und die verbrauchte Energie klein ist.

An Hand der Zeichnungen wird nun die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer bisher verwendeten Vorrichtung zur Änderung der Permeabilität von magnetischen Materialien;

Fig. 2, 3A bis 3D und 4 stellen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Drosselspule dar, und

Fig. 5 A und 5 B zeigen den Längs- bzw. Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.

Mit Bezug auf Fig. 1 enthält die bisher verwendete Vorrichtung die auf einem magnetischen Kern D in entgegengesetztem Sinne gewickelten Drosselwicklungen L₁ und L₂ und die Steuerwicklung Lμ. Der durch die Steuerwicklung Lμ durchfließende Strom ίμ erzeugt im magnetischen Kern D einen magnetischen Fluß Φ μ, welcher in den Drossel wicklungen L₁ und L₂ Spannungen induziert, die einander vernichten, so daß an den Ausgangsklemmen 1 und 2 der Vorrichtung keine Spannung erscheint. Da es prak-

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Claims

tisch unmöglich ist, die Wicklungen L1 und L2 genau gleich zu machen, ist die gänzliche Herabsetzung der durch den Fluß Φμ induzierten Spannung unmöglich. Erfindungsgemäß wird die vollkommene Elimination der induzierten Spannung dadurch erzielt, daß der durch den Steuerstrom ίμ zur Veränderung der Permeabilität/i des magnetischen Stoffes erzeugte magnetische Fluß Φμ und der durch die Drosselwicklung erzeugte magnetische Fluß Φ quer zueinander gerichtet werden. Gemäß Fig. 2 wird der zylindrische magnetische Kern D mit einem axialen Loch durchgebohrt. Ein Draht W ist in dieses Loch hineingeführt und wird durch den Steuerstrom i μ zur Veränderung der Permeabilität μ des Kernes D durchgeflossen. Eine Wicklung L, deren Windungen quer zur Längsachse liegen, wird auf den Kern D gewickelt. Der durch den Steuerstrom ϊμ erzeugte Fluß Φ μ ist dann zu der zur Längsachse senkrechten Ebene parallel, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Der durch den Strom i der Wicklung L erzeugte Fluß Φ ist dagegen parallel zur Längsachse. Die beiden magnetischen Flüsse Φμ und Φ verlaufen daher quer zueinander, so daß der Strom i, der nur in Abhängigkeit von den Schwankungen der Permeabilität μ veränderlich sein muß, der Wirkung des Flusses Φμ entzogen und der obenerwähnte Nachteil der bekannten Vorrichtungen vermieden werden kann. Fig. 3A bis 3D zeigen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, bei welchen der Rückleiter des Steuerstromes ίμ benutzt wird. Dies bedeutet, daß der vom Steuerstrom ίμ erzeugte Fluß ausgeglichen und die Energiebestrahlung im Raum vermieden wird, so daß der erwähnte Nachteil überwunden werden kann. Die Konstruktion nach Fig. 3 A wird in dem Fall verwendet, wo der magnetische Fluß im Teil des Kernes, auf welchem die Wicklung L gewickelt wird, gesättigt werden muß, während die Ausführungsform nach Fig. 3 B in dem Fall benutzt wird, wo die Wirkung des magnetischen Flusses Φμ streng vermieden werden muß. Die beiden Wicklungen L1 und L2 sind in entgegengesetztem Sinne gewickelt. Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 3 C und 3 D werden ebenfalls verwendet, wenn der magnetische Fluß im magnetischen Kern außerhalb des Teiles, auf welchem die Wicklung L angebracht ist, gesättigt werden muß. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3D wird benutzt, wenn es gewünscht wird, die Sättigung des Kernes auf einen kleinen Teil desselben zu konzentrieren. Bei den in Fig. 3 A bis 3 C dargestellten Ausführungsbeispielen liegt der Steuerdraht W parallel zur Ebene, welche durch den geschlossenen Kreis des Kernes D bestimmt ist, während bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3D der Steuerdraht W senkrecht zu dieser Ebene liegt. Fig. 4 zeigt die Anwendung der Erfindung auf einen veränderlichen Kopplungstransformator, welcher beispielsweise durch Änderung des Kopplungskoeffizienten als Torkreis wirken kann. In der Zeitdauer, während der Steuerstrom ίμ nicht durch den Draht W fließt, werden die Primär- und die Sekundärwicklung L1 und L2 elektromagnetisch gekoppelt. In der Zeitdauer, während der Strom ίμ durch den Draht W fließt und daher der magnetische Fluß des gewickelten Teiles des Kernes D gesättigt wird, sind dagegen die Wicklungen L1 und L2 nicht gekoppelt. Fig. 5 zeigt eine Konstruktion, bei welcher der Drosselkern D topfförmig ist. Die ganze Drosselwicklung L wird dort durch den magnetischen Kern vollkommen umfaßt. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß jede Streuung des magnetischen Flusses vermieden werden kann. Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen fließt der steuernde Strömt μ nur durch einen bzw. zwei Leiter hindurch. Es können jedoch auch mehr als zwei Leiter für den Strom i μ benutzt werden. Wie oben gesagt, sind erfindungsgemäß der durch den steuernden Strom ίμ zur Veränderung der Permeabilität μ des Drosselkernes D erzeugte magnetische Fluß Φμ und der durch den Strom i der Drosselwicklung verursachte magnetische Fluß Φ quer zueinander gerichtet. Bei Änderung des Wertes des Steuergleichstroms ίμ wird keine Wirkung auf den Strömt der Drosselwicklung ausgeübt, so daß sich der Strom i nur in Abhängigkeit von der Änderung der Permeabilität μ ändert. Es ergibt sich daraus, daß die dargestellten Vorrichtungen einfache, betriebssichere und nichtlineare Drosselspulen bilden, welche in den Fällen verwendet werden können, wo ein Schwingungsstromkreis eine veränderliche Induktivität, einen veränderlichen Kopplungstransformator oder einen parametrisch erregten Oszillator enthalten muß. Patentansprüche:

1. Steuerbare nichtlineare Drosselspule, bestehend aus einem magnetischen Kern, einer Drosselwicklung, welche auf diesem Kern angebracht ist, und aus einer Steuerwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwicklung aus mindestens einem durch eine Bohrung im magnetischen Kreise geführten Leiter besteht und daß die Steuerwicklung so angeordnet ist, daß die von dem durch jede der genannten Wicklungen fließenden Strom erzeugten magnetischen Flüsse winkelrecht zueinander verlaufen.

2. Steuerbare nichtlineare Drosselspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselwicklung quer zu dem genannten Leiter gewickelt wird.

3. Steuerbare nichtlmeare Drosselspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kern einen geschlossenen magnetischen Kreis bildet.

4. Steuerbare nichtlineare Drosselspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einen geschlossenen magnetischen Kreis bildende Kern topfförmig ist und die Drosselwicklung vollkommen umfaßt.

5. Steuerbare nichtlineare Drosselspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einen geschlossenen magnetischen Kreis bildende Kern einen äußeren Teil der Drosselwicklung umfaßt.

6. Steuerbare nichtlineare Drosselspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Rückleiter der Steuerwicklung wirkender Steuerleiter durch den einen geschlossenen magnetischen Kreis bildenden Kern geführt wird und die Permeabilität eines Teiles des geschlossenen magnetischen Kreises steuert.

7. Steuerbare nichtlineare Drosselspule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene des Steuerleiters und die Ebene des geschlossenen magnetischen Kreises des Kernes winkelrecht zueinander liegen.

8. Steuerbare nichtlineare Drosselspule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die