DE3604579A1 - Energiespeichernde induktive wicklung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Wicklung, deren Windungen in funktionsbestimmender Weise von einem Magnetkreis umringt sind. Es handelt sich hier insbesondere um Magnetkreise, die weich- und oder oder hartmagnetische Jochteile sowie Luftspalten entlang einer Magnetfeldlinie aufweisen, wie man sie in Magneten, Motoren, Überträgern u.s.w. vorfindet. In speziellen Fällen (insbesondere Einsatz bei höheren Frequenzen) können jedoch magnetische Jochteile vollkommen entfallen, ohne daß die Wirkungsweise solcher Wicklungen im Prinzip beeinträchtigt wird.

Nach dem heutigen Stand der Technik gibt es zahlreiche ein- bzw. mehradrige Ausführungsvarianten induktiver Wicklungen, die das gemeinsame Merkmal aufweisen, daß die Wicklungsisolation ausschließlich dazu dient, die Windungen untereinander zu isolieren. Es ist außerdem bekannt, daß mit Hilfe von an der Wicklung angeschlossenen Kondensatoren Phasenverschiebungen und Resonanzwirkungen, ähnlich einem Schwingkreis, bzw. kurze Entladungsimpulse erzielbar sind.

Die Erzeugung magnetischer Felder bzw. mechanischer Arbeit durch Kondensatorentladung über Magnetspulen ist auch bekannt. Bekannt ist nach DOS 27 49 732 ebenfalls der Gedanke, mechanische Arbeit zur Betätigung eines Relais zu erzeugen durch die Entladung einer bifilar gewickelten Spule in sich selbst.

Wie aus der DOS 30 24 343 bekannt, gibt es auch Relaiswicklungen, die zur Bildung eines magnetischen Feldes Ströme ausnützen, die kapazitiven Ursprungs sind, wobei die Kapazität zwischen den Drahtwindungen der Relaiswicklung entsteht. Dafür ist die Wicklung bifilar ausgeführt, z.B. mit Hilfe von zwei gleichzeitig parallel gewickelten, voneinander isolierten Runddrähten. Der Nachteil dieser letzten Lösung besteht darin, daß die erreichbaren Kapazitätswerte gering sind, zumal die Kapazität zweier parallel nebeneinander liegender Drähte der Berechnung zugrunde gelegt wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden wird in der DOS 30 24 343 vorgeschlagen, Drähte kleineren Durchmessers zu verwenden, die aber erheblich teurer sind. Außerdem erreicht man mit solchen Wicklungsarten eine ungleichmäßige dielektrische Belastung der Wicklungsisolation.

Solange die Wicklung nicht getränkt ist, ergeben sich außerdem zwischen den einzelnen Windungen Lufträume, die bei höheren Spannungen Glimmentladungen hervorrufen können, deren Folge - wie von der Kondensatortechnik bekannt - Isolationsschäden sind.

Es zeigt sich also, daß diese Art der Erzeugung einer Kapazität innerhalb einer induktiven Wicklung zahlreiche Unzulänglichkeiten aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit Hilfe einer neuartigen Wickeldrahtbauart induktive Wicklungen und entsprechende Schaltungen vorzuführen, die in der Windungsisolation durch deren gleichmäßige dielektrische Belastung erhebliche Mengen Energie kapazitiven Ursprungs speichern kann, und Wege zu zeigen, wie man solche Wicklungen einsetzt, um Spule- Kondensator-Kombinationen zu ersetzen, bzw. Bauteile mit neuen Eigenschaften zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wicklungen mit Hilfe spezieller Wickeldrähte ausgeführt sind, die mindestens zwei Elektroden aufweisen, zwischen denen eine gleichmäßig starke, lückenfreie Isolation vorhanden ist, die in der Art eines Kondensators dielektrisch beansprucht wird. Es ist naheliegend, daß solche kapazitiven Wickeldrähte handhabungstechnische Merkmale aufweisen sollen, die die Ausführung magnetischer Wicklungen vorwiegend nach den bisherigen wickeltechnischen Verfahren gestatten. Es wird daher meistens eine runde Ausführungsform bevorzugt, die in allen Richtungen gleichermaßen biegbar ist und bis zu den untersten Abmessungen (0.01 mm⌀) realisierbar ist. Für größere, insbesondere rotationssymmetrische Wicklungen kann man zur Erzielung größerer Füllfaktoren auch eine rechteckige Ausführungsform einsetzen.

Die einfachste Ausführungsform eines kapazitiven Wickeldrahtes besteht nach Fig. 1 aus einem üblichen Runddraht aus Kupfer, Aluminium u.s.w. - auch Kernleiter 1 genannt - der eine gleichmäßige und lückenlose, konzentrische Isolation 2 trägt. Diese Isolation ist möglichst dünn und kann einschichtig oder mehrschichtig, aus gleichen oder verschiedenartigen Lagen bestehen mit dem Bestreben für eine gegebene dielektrische Festigkeit eine möglichst hohe relative dielektrische Konstante aufzuweisen. Für die Ausführung der Isolation kommen bekannte Verfahren wie Lackieren, Pulverlackieren, Umspinnen, Anodizieren u.s.w. in Frage.

Auf diese dielektrische Schicht wird mit Hilfe physikalischer oder chemischer Verfahren (Aufdampfen, Kathodenzerstäubung, chemische Abscheidung) eine dünne, möglichst gleichmäßige Schicht aufgetragen, die elektrisch leitfähig ist, auch Metallisierung 3 genannt, und die neben dem Kernleiter 1 eine zweite Kondensatorelektrode bildet. Der kapazitive Wickeldraht s. Fig. 1, ist also ein beliebig langer, dünner, konzentrischer Kondensator, dessen charakteristisches Merkmal es ist, daß die axiale elektrische Leitfähigkeit des Kernleiters 1 wesentlich höher ist als die Leitfähigkeit der Metallisierung 3.

Zweck diese Ausgestaltung ist es, Kurzschlußwindungswirkungen auf ein Mindestmaß zu reduzieren angesichts der Tatsache, daß infolge eines üblichen Wickelvorgangs die sich berührenden Außenmetallisierungen 3 geschlossene Kurzschlußwindungen darstellen.

Nach Fig. 2 besteht eine mit dem kapazitiven Wickeldraht gemäß Fig. 1 ausgeführte Spule 4 aus einem zusammenhängenden Wickel mehrerer (n) aneinanderliegender Windungen w 1 bis w n. Die Metallisierung 3 der sich berührenden Windungen bildet also einen geschlossenen Kreis, und an diesen wird eine elektrische Sammelkontaktierung 5 angebracht, die aus zwischen den Windungen eingelegten, dünnen Metallfolien besteht oder in der Form eines aufgespritzten metallischen Streifens ausgeführt ist. Diese letzte Art der Kontaktierung ist in der Kondensatortechnik bereits bekannt.

Eine einfache Art die Sammelkontaktierung 5 durchzuführen ist es, die Wände des Wickelraumes (Spulentragkörpers) in einer Weise mit Metall zu beschichten, die Kurzschlußströme verhindert und diese Beschichtung als elektrischen Anschluß zu benutzen.

Um insbesondere bei niedrigen Spannungen ausreichend hohe Längenkapazitätswerte zu erreichen, kann die Isolation 2 aus einer elektrochemisch erzeugten Formierschicht bestehen, wie bei Elektrolytkondensatoren üblich. In diesem Fall besteht der Kernleiter 1 aus Aluminium oder weist eine geschlossenen Aluminiumschicht auf, die anodisiert werden kann. Statt der Metallisierung 3 wird der Kernleiter 1 samt Aluminiumoxydschicht 2 von einem mit flüssigem oder festem Elektrolyt getränkten Abstandhalter umgeben. Dessen elektrische Leitfähigkeit ist gering, sodaß die Kurzschlußwindungswirkung schwach ist. Wenn der Kernleiter 1 als Anode fungiert, wird die elektrisch angeschlossene Kathode von zwischen den Windungen (Lagen) des vom Abstandhalter 3 umgebenen, isolierten Kernleiters 1 und 2 eingelegten Aluminiumstreifen gebildet, die der Sammelkontaktierung 5 in der Funktion ähnlich sind. Bei Wicklungen mit flüssigem Elektrolyt (ähnlich üblichen Elektrolytkondensatoren) kann der Abstandhalter 3 z.B. aus einer Umspinnung aus Baumwolle oder saugfähigem Papier bestehen, die erst nach dem Wickeln der Spule mit Elektrolyt getränkt wird. Es ist klar, daß die Notwendigkeit besteht, die getränkte Spule in einem ausreichend dichten Gehäuse unterzubringen, um das Austrocknen, Auslaufen oder die Verunreinigung des Elektrolyten zu verhindern. Die als Sammelkontaktierung 5 benutzten Aluminiumstreifen können in direktem Kontakt zum Spulenkörper stehen, der aus Aluminium gefertigt ist. Es besteht die prinzipielle Möglichkeit, auch temperaturbeständigere Wicklungen dieser Art mit festem Elektrolyten in der Art trockener Elektrolytkondensatoren zu bauen. Dabei wird der aus Glasfasern bestehende Abstandhalter von Anfang an mit dem festen Elektrolyten (MnO₂) versetzt. Die weiteren Fertigungsschritte der Spule ähneln denen eines trockenen Elektrolytkondensators. Der Einfachheit halber werden im Laufe der Beschreibung nur die Begriffe Isolation 2, Metallisierung 3 und Sammelkontaktierung 5 erwähnt, wobei man sinngemäß auch eine Durchführung mit diesen Elektrolytkondensatortechniken verstehen kann.

Eine Änderung des magnetischen Flusses Φ der Spule bewirkt, daß in den Kernleiterwindungen Spannungen induziert werden, die entsprechend der Windungszahl sich addieren, sodaß zwischen Anfang A und Ende B des Kernleiters 1 eine Spannung U = nU _w entsteht. Die gleiche Windungsspannung U _w entsteht auch in der elektrisch zu einem Kreis geschlossenen Metallisierung 3 des Wickeldrahtes, sodaß diese zu nachteiligen Kurzschlußströmen führt.

Für praktische Zwecke bei Netzfrequenzen können diese durch eine dünn aufgetragene Metallisierung 3 kleingehalten werden, so daß deren Wirkung zu vernachlässigen ist. Sollte dies bei höheren Frequenzen nicht zutreffen, ist es möglich, die Metallisierung 3 gezielt auf einen beliebigen Querschnitt I der Spule 4 zu unterbrechen. Dadurch wird die Kurzschlußwirkung aufgehoben. Dies wird möglich weil, ähnlich wie in einem selbstheilenden Kondensator, die dünne Metallisierung 3 durch eine elektrische Entladung örtlich entfernbar ist. Dieses "Ausbrennen" der Metallisierung 3 kann während des Wicklungsvorganges geschehen, wenn der Wickeldraht vor dem Aufspulen, s. Fig. 3, zwischen zwei ringförmigen Elektroden 6, 6′ geführt ist. Diese Elektroden, die auch in der Form von Schleifbürsten oder Kontaktrollen ausgeführt werden können, sind ständig in Kontakt mit der Metallisierung 3 des kapazitiven Wickeldrahtes nach Fig. 1.

Wird nun kurzzeitig am Anfang jeder Umdrehung der Welle 7 der Wickelmaschine an diese Elektroden eine geeignete Spannung gelegt, z.B. über einen von der Welle 7 gesteuerten Schalter 8, so führt diese zu der örtlichen Zerstörung der Metallisierung 3 durch Wärme bzw. durch Entladungseinwirkung. Wichtig ist dabei, die elektrische Entladung so zu steuern, daß die Isolation nicht beschädigt wird. Da diese metallisierungsfreien Abschnitte auf der Spule 4 sich in der gleichen Winkellage befinden, bewirken diese eine Unterbrechung des sonst geschlossenen Metallisierungsringes; dadurch werden Wirbelströme vermieden.

Mit ähnlichen elektrischen Entladungsverfahren ist es auch möglich, die Metallisierung des Wickeldrahtes auch am Anfang A bzw. am Ende B der Spule 4 nach Fig. 2 auf einer bestimmten Länge 1 zu entfernen. Dadurch lassen sich Entladungen zwischen den abisolierten Spulenanschlüssen A und B (Fig. 2) und der Metallisierung 3 vermeiden.

Technisch realisierbar sind auch andere Formen kapazitiver Wickeldrähte, die vorwiegend größeren Leiterquerschnitten vorbehalten bleiben.

Nach Fig. 4 ist eine Ausführungsform realisierbar, die einem konzentrischen Leiter ähnelt. Ein Kernleiter 1 ist von einer lückenlosen Isolationsschicht 2 umgeben, die wiederum von einem Mantelleiter 9 umgeben ist. Aus fertigungstechnischen Gründen kann dieser Mantelleiter eine oder mehrere Längsspalten aufweisen. Der Mantelleiter 9 hat einen Stromdurchgangsquerschnitt, der gleich oder unterschiedlich ist gegenüber dem des Kernleiters 1. Eine äußere Isolationsschicht 10 umgibt den Mantelleiter 9 und verhindert, daß sich dieser über benachbarten Windungen kurzschließt. Die Leiter 1 bzw. 9 bestehen aus Metall, z.B. aus Aluminium oder Weichkupfer.

Die Eigenschaften einer Isolation 2 ähneln denen eines Kondensators. Das Isolieren kann durch übliche Verfahren wie Lackieren, Ummanteln, Umspinnen usw. ausgeführt werden.

Eine besondere Variante in der Ausführung der Isolation 2, die besonders Anwendungen bei niedrigerer Spannung zugute kommt, ist die dem Elektrolyt-Kondensator ähnliche Ausführung. Dafür wird auf dem Kernleiter 1 bzw. dem Mantelleiter 9 oder auf beiden eine anodische Formierschicht aus Al₂O₃ gebildet. Diese Leiter bestehen dann aus Aluminium oder weisen eine anodisierbare Aluminiumschicht auf, und zwischen diesen beiden Leitern wird ein mit flüssigem oder festem Elektrolyt gefüllter Abstandhalter angebracht, wie beim Elektrolytkondensator. Durch diese bekannten Verfahren wird eine erheblich größere Kapazität erreicht. An die Isolation 10 als Windungsisolation werden geringere elektrische, jedoch höhere mechanische Anforderungen gestellt. Sie muß verhindern, daß der dünne Mantelleiter 9 sich während des Wickelvorgangs verformt. Die Isolation 10 muß bei der Ausführungsform mit flüssigem Elektrolyten dessen Auslaufen verhindern. Diese Isolation 10 kann aus einer Lackschicht wie bei üblichen Wickeldrähten oder aus einer einfachen bzw. lackierten Umspinnung bestehen.

Ein Wickeldraht mit zwei unabhängig voneinander schaltbaren Kapazitäten entsteht durch die dünne Beschichtung (ähnlich wie unter Fig. 1 beschrieben) des kapazitiven Wickeldrahtes nach Fig. 4. Zwischen dieser Metallisierung 3′ (links der Symmetrieachse strichpunktiert gezeichnet) und dem Mantelleiter 9 entsteht eine zusätzlich nutzbare Kapazität.

Elektrisch gesehen ähnlich dem Wickeldraht nach Fig. 4 ist das Wickelband nach Fig. 5 (Querschnitt). Dieses besteht aus zwei voneinander isolierten Flachdrähten oder Folien 11, 11′ gleicher Breite und gleicher oder unterschiedlicher Stärke, die in einer isolierenden Hülle 12 eingebettet sind.

Zwischen den zueinander gerichteten Flächen der Leiter 11, 11′ bildet sich eine Längenkapazität C. Durch die Aufstapelung der Wickellagen nach Fig. 5, ähnlich Backsteinen in einem Mauerwerk, entsteht zusätzlich zwischen den Außenflächen der Leiter 11, 11′, die zu nacheinander folgenden Lagen gehören, eine Kapazität C′, die wie C mit Ausnahme der ersten und der letzten Wickellage längenbezogen ist und sich zur Kapazität C addiert. Durch diese Bauform lassen sich über dem Breite-Stärke-Verhältnis der Leiter 11, 11′ leichter verschiedene Längenkapazitäten bilden. Außerdem werden durch die rechteckige Form des Leiters gute Wickelraumfüllfaktoren erreicht.

Eine bessere Ausnützung des Dielektrikums läßt sich durch den bandförmigen Wickelleiter nach Fig. 6 erreichen, der ähnlich wie Kondensatoren mit aufgedampften Schichten selbstheilende Eigenschaften aufweist. Dieser Wickelleiter besteht aus zwei nebeneinanderliegenden Flachdrähten 11 bzw. 11′, die in einer isolierenden Kunststoffmasse 12 eingebettet sind. Technologisch kann dies z.B. auf einfache Weise geschehen wenn die zwei Leiter 11, 11′ auf eine isolierende Folie geklebt und nachträglich von einer zweiten Isolierfolie abgedeckt werden. Auf einer Seite des so gebildeten Bandleiters wird durch physikalische (z.B. Aufdampfen) oder chemische Verfahren eine dünne Metallisierung 3″ aufgetragen. Wie von der Kondensatortechnik bekannt kann man Isolation und Metallisierung derart aufeinander abstimmen, daß Isolationsdurchschläge selbstheilend sind. Diese Eigenschaft kann auch im vorliegenden Fall benutzt werden.

Innerhalb einer Wicklung (s. Fig. 6) liegen die verschiedenen Lagen aufeinander, so daß die nichtmetallisierte Außenseite der einen Lage mit der Metallisierung 3″ der darauffolgenden Lage in Kontakt steht. Die gemeinsame Metallisierung 3″ bildet auf der jeweiligen Breite mit den Leitern 11, 11′ Längenkapazitäten C _l , C _r , die miteinander in der Reihe gekoppelt sind.

Dadurch liegt die Metallisierung 3″ als gemeinsame Elektrode zweier in Reihe geschalteter Kondensatoren auf einem mittleren Potential gegenüber der Potentiale der Leiter 11 bzw. 11′.

Über der nichtmetallisierten Seite des Bandleiters bilden sich mit der Metallisierung 3″ der benachbarten Lage zusätzliche Kapazitäten. Die Längenkapazität des so gebildeten und gewickelten Wickelbandes zwischen den Leitern 11, 11′ beträgt also bei gleicher Stärke der Isolation auf der metallisierten bzw. nichtmetallisierten Seite zirka das Doppelte der Kapazität des nicht gewickelten Wickelbandes.

Zwischen den Leitern 11, 11′ wird konstruktiv ein Abstand vorgesehen, der ein Mehrfaches der Flächenisolationsstärke beträgt. Auf diese Weise wird erreicht, daß Durchschläge zwischen diesen vermieden werden.

Eventuelle Durchschläge geschehen deswegen zwischen einem der Leiter 11, 11′ und der Metallisierung 3″, die an der Durchschlagstelle zerstört wird, ohne gravierende Konsequenzen für die Wicklung. So ist es möglich, ähnlich wie bei einem selbstheilenden Kondensator, höhere Volumenkapazitätswerte durch höhere Beanspruchung des Dielektrikums zu erreichen.

Um die Darstellung der elektrischen Vorgänge in einer kapazitiv speichernden Spule zu vereinfachen, muß gezeigt werden, daß die physikalisch-elektrischen Vorgänge, die sich in Wicklungen abspielen, grundsätzlich identisch sind, auch wenn die Wicklungen mit verschiedenen kapazitiven Wickeldrahtarten ausgeführt sind.

Die Unterschiede, die dabei auftreten, sind lediglich schaltungstechnischer Art. Eine Umsetzung der später beschriebenen Schaltungen für andere kapazitive Wickeldrahtarten ist daher aufgrund fachmännischen Wissens möglich.

Um die Wirkungsweise kapazitiv speichernder Spulen mit verschiedenen Kapazitivwickeldrahtarten zu erläutern, werden die grundsätzlichen Vorgänge Aufladen (bzw. Einspeisen eines Wechselstromes), Entladen (bzw. Entnahme eines Wechselstromes) und Umpolen für die 2 grundsätzlichen Kapazitivwickeldrahtarten erläutert.

Fig. 7a zeigt ausgestreckt eine Spule, die im Ursprungszustand wie die in Fig. 2 aussieht, also mit dem metallisierten Wickeldraht nach Fig. 1 gewickelt ist, wobei A der Anfang des Kernleiters 1 ist, B dessen Ende und 5 die allen gemeinsame Sammelkontaktierung 5 der Metallisierung 3.

Fig. 7b zeigt eine Spule, die mit dem Wickeldraht nach Fig. 4, 5 oder 6 gewickelt ist, wo, verglichen mit Fig. 7a, anstelle der Metallisierung 3 der Mantelleiter 9 bzw. der zweite Leiter (11′ Fig. 5 und 6) mit dem Anfang C bzw. dem Ende D vorhanden ist.

Nicht gezeichnet ist in Fig. 7a, b der magnetische Kern der Spulen als Träger eines magnetischen Flusses.

Aufgeladen wird nach Fig. 7a zwischen den Punkten A⁺ und 5-, wobei der magnetisch wirksame Strom durch den Kernleiter 1 in Richtung AB fließt. Im Falle einer Entladung zwischen A⁺ und 5 ^- fließt der Strom in umgekehrter Richtung von B nach A. Ein Umschaltkontakt 13 reicht für das Aufladen- Entladen. Ein Umpolen der magnetischen Vorgänge geschieht durch das Aufladen bzw. Entladen durch B⁺ statt A⁺, ohne die Polarität (-) der Sammelkontaktierung 5 zu ändern. Ein Umschaltkontakt 13′ reicht daher für die Umpolung der Vorgänge.

Zwischen einer Aufladung bzw. Entladung über A und B besteht nicht nur bezüglich der Stromfließrichtung ein Unterschied. Der zeitliche Verlauf der Stromstärke ist auch unterschiedlich weil die dem Kernleiterende B benachbarten Windungen infolge ihres größeren Umfanges mehr Energie speichern als die Anfangswindungen.

Nach Fig. 7b muß ein magnetisch wirksamer Aufladevorgang zwischen den Punkten A⁺ bzw. D ^- geschehen, damit durch den Kernleiter 1 bzw. Mantelleiter 9 der Strom in die gleiche Richtung (von A nach B bzw. C nach D) fließt. Man sieht, daß gegenüber Fig. 7a der Strom durch eine doppelte Anzahl von Windungen fließt, so daß bei gleicher Stromstärkeverteilung ein doppelt so starkes Magnetfeld entsteht. Eine Entladung zwischen A und D über dem Umschalter 13″ ruft gegenüber einer Aufladung entgegengesetzte Ströme (von B nach A bzw. D nach C) hervor, wodurch auch die magnetische Wirkung das andere Vorzeichen bekommt. Ein Umpolen des Aufladevorganges ist anders als unter Fig. 7a möglich (ohne die Stromquelle umzupolen), wenn die Einspeisung über die Punkte B⁺ bzw. C ^- erfolgt.

Dafür sind 2 Umschaltkontakte notwendig, und die magnetische Wirkung (vom Vorzeichen abgesehen) ist abweichend von dem Fall unter Fig. 7a gleich wie bei der Einspeisung über A⁺ bzw. D ^-, wenn die Längenwiderstände des Kernleiters 1 und des Mantelleiters 9 gleich sind.

Wenn man diese schaltungstechnischen Gegebenheiten berücksichtigt, ist es also im Prinzip möglich, bei gleicher Kapazität und magnetisch effektiver Windungszahl kapazitiv speichernde Spulen mit dem Wickeldraht nach Fig. 1 bzw. Fig. 4, 5 oder 6 zu bauen.

Bei gleichem Längenwiderstand des Kernleiters 1 bzw. des Mantelleiters 9 sind also statt 2n Windungen mit dem Wickeldraht nach Fig. 1 nur n Windungen des Wickeldrahtes nach Fig. 4 notwendig, wobei die Längenkapazität des letzteren doppelt so groß sein muß.

Der Wickeldraht nach Fig. 4 (linke Querschnittshälfte) mit dem Kernleiter 1, dem Mantelleiter 9 und der Metallisierung 3′ kann als Kombination der beiden vorhin betrachteten Fälle angenommen werden. Der kapazitive Strom im Mantelleiter 9 ist die Summe der kapazitiven Ströme, die zwischen diesen und dem Kernleiter 1, bzw. der Metallisierung 3′ entstehen. Es ist jederzeit möglich, den Kernleiter 1, den Mantelleiter 9 oder dessen Äquivalente 11, 11′ nach Fig. 5, bzw. Fig. 6, zusätzlich zum kapazitiven Strom mit einem rein induktiven Strom wie in einer herkömmlichen induktiven Wicklung zu belasten. Nach bekannten Regeln muß in diesem Fall der jeweilige Leiterquerschnitt ggr. vergrößert werden.

Zur einfacheren Analyse der elektromagnetischen Eigenschaften einer Spule 4 nach Fig. 2 wird diese in Fig. 8a mit losen Windungen dargestellt, bzw. in Fig. 8b symbolisch als Kondensator mit einer induktiv wirkenden Elektrode (Kernleiter 1). Zur Vereinfachung der Analyse werden die wichtigsten elektrischen Parameter als diskrete Größen jeweils in Bezug auf eine Windung betrachtet.

Nach Fig. 8, mit Bezug auf Fig. 1 und 2, erkennt man den Kernleiter 1, der am Anfang A, bzw. am Ende B, von der Isolation 2 (strichpunktiert gezeichnet) befreit ist. Die Metallisierung 3 ist auf jeder Windung (in Scheitellage Fig. 8a), wie bereits beschrieben, unterbrochen, jedoch steht die Metallisierung jeder Windung in elektrischem Kontakt mit der Sammelkontaktierung 5. Jede einzelne Windung (W 1-Wn) kann also als Kondensator betrachtet werden, dessen Kapazität proportional zur jeweiligen Windungslänge ist und sich nach der Formel für konzentrische Leitungen berechnen läßt. Die Metallisierung 3 der einzelnen Windungen befindet sich über der Sammelkontaktierung 5 stets auf demselben Potential; die Potentiallage der einzelnen Windungen untereinander ist dagegen von der Änderung des magnetischen Flusses abhängig, der die Spule durchdringt.

Bei einer definierten Änderung des magnetischen Flusses entsteht zwischen Anfang A und Ende B des Kernleiters 1 ein Spannungsunterschied der sich gleichmäßig auf alle Windungen verteilt, sodaß die Windungsspannung beträgt (Fig. 8c).

Wenn die Spannung zwischen dem Kernleiter 1 und der Sammelkontaktierung 5 vor Beginn der Änderung des magnetischen Flusses ϕ gleich Null war, teilt sich die Spannung U gegenüber der Sammelkontaktierung 5 in eine negative Komponente am Kernleiteranfang A und in eine positive Komponente am Kernleiterende B. Dies ist auf die Windungskapazitäten zurückzuführen, die bei der Spannungsentstehung aufgeladen werden. Dieser Aufladung der einzelnen Windungskapazitäten liegen jeweils Aufladeströme zugrunde, die zwischen dem Kernleiter 1 und der Metallisierung 3 für den jeweiligen Windungsbereich fließen. Die Größe dieser Ströme ist also von der jeweiligen Windungskapazität C _w , bzw. vom Spannungspegel der jeweiligen Windung gegenüber der Sammelkontaktierung 5 abhängig. Im Bereich der positiven, bzw. der negativen Spannung, weisen diese Ströme entgegengesetzte Richtungen auf, und weil die Spule keine äußere Verbindung hat und kein Strom nach außen fließen kann, ist auch die Summe der positiven und negativen auf kapazitive Weise hervorgerufenen Ströme gleich null.

Weil die Sammelkontaktierung 5 eine gemeinsame Kondensatorelektrode darstellt, erfolgt der Ausgleich dieser Ströme über den Kernleiter 1, der im Bereich der Windung, deren Spannung gleich null ist, die maximale Strombelastung erreicht.

Der Verlauf der kapazitiven Ströme zwischen Kernleiter und Metallisierung der jeweiligen Windung ist in Fig. 8d dargestellt, und die Strombelastung des Kernleiters 1 als Summe dieser Ströme ist in Fig. 8e abgebildet. Diese Ströme wirken der Änderung der Spannung an den einzelnen Windungskapazitäten und dadurch einer Magnetflußänderung entgegen.

Gelangt die Magnetflußänderung zum Stillstand, so neigen jetzt die wie vorher beschrieben entstandenen positiven und negativen Ladungen der Windungskapazitäten C _w sich gegenseitig über dem Kernleiter 1 zu neutralisieren.

Dies hat zur Folge, daß die in Fig. 8d und 8e dargestellten Ströme ihre Richtung umkehren, so daß durch den Kernleiter 1 jetzt ein Strom in entgegengesetzter Richtung fließt, der erneut ein Magnetfeld hervorruft.

Die wechselseitige Auf- Entladung der Windungskapazitäten einer Spule nach Fig. 2 in Zusammenhang mit der antagonistischen Änderung des Magnetflusses bewirkt ähnlich wie in einem herkömmlichen Schwingkreis eine elektromagnetische Schwingung, die durch Widerstands- und Ummagnetisierungsverluste gedämpft wird.

Diese Schwingung kann durch eine schnelle Änderung des magnetischen Flusses angeregt werden und hat, solange der Sättigungsbereich eines magnetischen Kernes der Spule 4 nicht erreicht ist, einen sinusförmigen Verlauf. Durch synchronisierte Energiezufuhr von außen in Form von elektrischer oder magnetischer Energie kann in bekannter Weise die Dämpfung dieser Schwingung kompensiert werden, wodurch wie in einem herkömmlichen Schwingkreis technisch nutzbare Schwingungen konstanter Amplitude aufrecht erhalten werden. Die Frequenz dieser Schwingung läßt sich durch aufwendigere Berchnungsverfahren anahand bekannter Formeln ermitteln, wenn jeder Windung ihre charakteristischen Größen (R-L-C) als diskrete Mengen zugrunde gelegt werden. Als Näherungsverfahren für die Praxis kann man die Frequenz eines herkömmlichen Schwingkreises in Betracht ziehen, der die gleiche Kernreluktanz und Wicklungsparameter aufweist, wobei man eine äußerliche Kapazität einsetzt, die etwa genau so groß ist wie die gesamte Kapazität zwischen Kernleiter 1 und Sammelkontaktierung 5. Die Eigenschwingfrequenz der induktiv-kapazitiven Spule 4 nach Fig. 2 ist in diesem Fall etwa 3 mal höher als die Eigenschwingfrequenz des herkömmlichen Schwingkreises.

Eine einfache Möglichkeit, die Frequenz dieser Schwingung etwa um den Faktor 2 zu reduzieren, zeigt die Fig. 9. Dabei wird die Sammelkontaktierung 5 der Wickeldrahtmetallisierung 3 mit dem Anfang A oder dem Ende B des Kernleiters 1 mit Hilfe eines Umschalters 13 verbunden. Dadurch verlagert sich die Maximalspannung U als Summe der Windungsspannungen U _w insgesamt zwischen der Sammelkontaktierung 5 und dem freien Ende des Kernleiters 1, wodurch alle Windungskapazitäten C _w mit einer Spannung gleichen Zeichens und insgesamt betrachtet auf einen höheren Spannungspegel aufgeladen werden. Dadurch ist die kapazitive Energiespeicherungsfähigkeit der Wicklung größer, was die Zeitkonstante des Schwingkreises verlängert. Die Fig. 9b zeigt den Spannungsverlauf entlang des Kernleiters 1.

Ein solcher Schwingkreis kann nicht nur wie der vorher beschriebene durch eine Magnetflußänderung zum Schwingen angeregt werden, sondern auch durch die Aufladung und anschließende Entladung der Windungskapazitäten. Dafür wird nach Fig. 9a der Kernleiteranfang A über dem Umschalter 13 am Pluspol einer Spannungsquelle angeschlossen. Schaltet man nach Aufladung der Wicklung nun den Kernleiteranfang A an die Sammelkontaktierung 5 (= Minuspol) an, so entladen sich die Windungskapazitäten über dem Kernleiter 1 und rufen einen Strom hervor, der seinen Maximalwert am Anfang A des Kernleiters 1 erreicht (Stromverlauf entlang dem Kernleiter 1, in Fig. 9c dargestellt). Ähnlich wie im vorher beschriebenen Fall entsteht auch hier eine gedämpfte Schwingung, deren Frequenz etwa 1,5 mal höher liegt als die Frequenz eines herkömmlichen Schwingkreises mit gleichen Spulenparametern, bzw. gleicher Kapazität. Eine zwischen dem Kernleiter 1 und der Sammelkontaktierung 5 aufgebaute Spannung kann auch über das Ende B des Kernleiters 1 entladen werden. Es entsteht wie im vorliegenden Fall eine Schwingung, deren Frequenz bei technisch üblichen Spulenabmessungen etwas höher liegt als im vorherigen Fall. (Anschluß an A) Dies ist mit der umgekehrten Verteilung der Windungskapazitäten entlang der Entladungsstrecke über dem Kernleiter 1 zu erklären. Die Windungskapazitäten, die proportional zu der Windungslänge sind, nehmen zwischen Kernleiteranfang A und Kernleiterende B zu. Gedämpfte Schwingungen treten auf nicht nur im Falle einer Entladung, sondern auch im Falle einer Aufladung über dem Anfang A oder über dem Ende B des Kernleiters 1. Die Schwingungen weisen gleiche Frequenzen wie im Falle einer Entladung auf. Voraussetzung dafür ist die Einschaltung an eine Stromquelle mit ausreichend niedriger Impedanz. Die beschriebenen Anordnungen sind in vielfacher und vorteilhafter Weise technisch nutzbar. Eine Spule 4 nach Fig. 2, insbesondere mit magnetischem Kern, kann herkömmliche Schwingkreise ersetzen, ohne daß ein Kondensator notwendig ist.

Eine zusätzliche Eigenschaft der Schwingkreise, die wie beschrieben mit kapazitivem Wickeldraht hergestellt sind, ist die Tatsache, daß mit Hilfe eines variablen Widerstandes die Schwingfrequenz sich im Verhältnis 2 : 1 ändern läßt.

Regt man in einem Schwingkreis wie in Fig. 9 Resonanzschwingungen an, und vergrößert den Widerstand zwischen Kernleiteranfang A und Sammelkontaktierung 5 von 0 auf unendlich, so vergrößert sich die Schwingfrequenz auf 200% der ursprünglichen. Die Schwingungsanregung, Energieeinspeisung für den Dämpfungsausgleich, bzw. die Abnahme eines Schwingsignals, kann sowohl über den Kernleiter 1 (als rein induktive Wicklung betrachtet) als auch in bekannter Weise über eine zusätzliche induktive Wicklung erfolgen.

Ein wichtiges Einsatzgebiet für kapazitiv speichernde Wicklungen wie in Fig. 2 ist die Magnettechnik. Hier wird die Aufladung - Entladung solcher Wicklungen in mechanische Arbeit umgesetzt. Es kann theoretisch wie praktisch nachgewiesen werden, daß bei gleichem Drahtdurchmesser, Isolationseigenschaften und Gesamtwindungszahl die Kapazität einer vom Stande der Technik bifilar gewickelten Spule 15-20 mal niedriger ist als die Kapazität der entsprechenden Spule nach Fig. 2. Dadurch ist die mit einer solchen Spule erreichbare mechanische Arbeit wesentlich größer, was den technischen Einsatz rechtfertigt.

Fig. 10a stellt eine Spule 4 nach Fig. 2 in vereinfachter, schematischer Weise dar. Dem Kernleiter 1 mit dem Anfang A einer (induktivitätsmäßig gesehenen) Spulenmittenanzapfung M und dem Ende B steht in der Art der Platte eines Kondensators die Sammelkontaktierung 5 der Metallisierung 3 gegenüber. Die Spule dient nach Fig. 10b z.B. als Wicklung 4 eines bekannten bistabilen Klappankermagnetsystems eines Relais. Der Klappanker 14 wird durch ein kurzes, starkes Magnetfeld vom Magnetkern 15 angezogen, wo er über Remanenzmagnetismus gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 16 haftenbleiben kann. Durch entgegengesetzte, in der Regel schwächere Magnetfelder kann der Remanenzmagnetismus im Kern 15 gelöscht werden, wodurch der Klappanker 14 in seine äußere Stellung zurückkehrt. Eine Spulenanordnung nach Fig. 10a kann in vielfältiger Weise bei geringstem Energieverbrauch die Magnetimpulse liefern, die zur Betätigung des Klappankers 14 dienen.

Eine erste Möglichkeit ist, die Plus- und Minuspole einer Stromquelle an den oberen Kontakt eines Umschalters 13 und an der Sammelkontaktierung 5 anzuschließen. Die Umschaltwippe des Schalters 13 ist mit dem Anfang A des Kernleiters 1 verbunden und der untere Kontakt mit der Sammelkontaktierung 5. Verbindet man den Kernleiter 1 mit dem Pluspol, so fließt ein Strom I _l durch die Spule, was ein entsprechendes Magnetfeld zur Folge hat. Die Stärke dieses Magnetfeldes kann durch einen Widerstand 17 begrenzt werden, wenn beabsichtigt wird, dieses als Entmagnetisierungsfeld zu benutzen.

Der aus der Energiequelle entnommene Strom ist dann gering, genügt aber, um das Abheben des Klappankers 14 unter Einwirkung der Feder 13 einzuleiten. Verbindet man jetzt die kapazitiv aufgeladene Wicklung über dem Umschalter 13 mit dem Minuspol (5), so fließt durch die Wicklung ein Strom I _r von rechts nach links. Dieser Strom bewirkt den Anzug des Klappankers 14 am Magnetkern 15 und dessen permanente Megnetisierung. Wenn es beabsichtigt ist, aus der Energiequelle extrem niedrige Ströme zu entnehmen, wird der Pluspol der Energiequelle über einen Widerstand 17′ an der Mittelanzapfung M des Kernleiters 1 angeschlossen. Der Widerstand 17′ ist so bemessen, daß die Wicklung zwischen 2 Entladungen sich ausreichend wieder aufladen kann. Für Relais und übliche Spannungspegel reichen üblicherweise dazu Widerstände im Megaohm-Bereich, so daß die entnommenen Ströme extrem niedrig sind und nach Aufladung der Spulenkapazität noch um Größenordnungen abnehmen. Die kapazitive Energie kann jetzt über dem Kernleiteranfang A oder Kernleiterende B zum Minuspol (5) mit Hilfe der Schalter 13 oder 8 entladen werden, wodurch entgegengesetzte Ströme I _l oder I _r entstehen. Mit Hilfe eines Widerstandes 17″ kann einer dieser Ströme soweit abgeschwächt werden, daß es zum Abheben des Klappankers 14 führt. Die stromstärkere Entladung über Kernleiteranfang A führt dementsprechend zum Anzug und anschließenden Festhalten des Klappankers 14. Die Schließung der Schalter 13 und 8 muß nur von kurzer Dauer sein, um ein Wiederaufladen der kapazitiven Wicklung zu gestatten. Es ist selbstverständlich, daß anstelle der mechanischen Schalter elektronische Schalteinrichtungen eingesetzt werden können. Auch wenn man beabsichtigt, anstelle eines bistabilen Magnetkreises einen monostabilen einzusetzen, ist eine kapazitiv speichernde Spule von Vorteil. Es wird ein Magnetkreis wie in Fig. 10b als Beispiel gegeben, wobei der Magnetkern 15 aus einem Material mit möglichst niedriger Remanenzinduktion besteht, sodaß der Klappanker 14 in stromlosem Zustand der Spule nicht haftenbleiben kann.

Nach Fig. 10c wird eine Schaltung ausgeführt, wobei der Kernleiter 1 durch einen Widerstand 17 mit Strom versorgt wird. Die Sammelkontaktierung 5 wird am Minuspol der Stromquelle angeschlossen. Der Anfang des Kernleiters 1 (A) kann über eine Gleichrichterdiode 18 und einen Schalter 8 mit dem Minuspol (5) verbunden werden. Der Widerstand 17 wird so gewählt, daß der durch den Kernleiter 1 zum Minuspol in stationärem Zustand fließende Strom den Klappanker 14 zuverlässig am Kern 15 angezogen halten kann, aber nicht imstande dazu ist, diesen anzuziehen. Dieser Strom und die dazugehörende Leistungsaufnahme sind bei üblichen Magnetsystemen beträchtlich niedriger als die Anzugsströme. In offenem Zustand des Schalters 8 lädt sich die Spule 4 bis zur Spannung U der Stromquelle auf. Schließt man nun den Schalter 8, so entlädt sich die kapazitiv gespeicherte Energie und verursacht einen Strom, der einen hohen Wert I _e erreicht, der imstande dazu ist, den Klappanker 14 anzuziehen. Die Diode 18 verhindert, daß als Folge möglicher Stromschwingungen der Strom im Kernleiter 1 sich umkehrt. Einmal die Entladung beendet, fließt durch den Kernleiter 1, der jetzt wie eine herkömmliche induktive Wicklung wirkt, ein Haltestrom von geringerem Wert I _r . Durch Öffnung des Schalters 8 wird dieser unterbrochen, der Klappanker 14 hebt ab, und die Spule wird wieder kapazitiv aufgeladen. Das im Anschluß an Fig. 10 bzw. beim Magnetkreis eines Relais Erwähnte gilt selbstverständlich auch für andere mono- oder bistabile Magnetkreisformen, die je nach Dimensionierung wesentlich größere Hubarbeit entwickeln können. Es ist also im Prinzip möglich, eine kapazitiv speichernde Wicklung in fast allen Arten von Relais, Schaltmagneten, Schaltventilen, Magnetbremsen, Magnetisierungsvorrichtungen u.s.w. einzusetzen.

Um einen solchen Einsatz korrekt durchzuführen muß das Schwingkreisverhalten solcher Wicklungen im Zusammenhang mit dem Magnetsystem betrachtet werden. Als Folge der Tatsache, daß die meisten Magnetantriebsysteme massive Jochteile aus Metall aufweisen, deren Ummagnetisierungsverluste groß sind, ist die Dämpfung der Schwingungen in der Regel hoch. Es ist wünschenswert, die Induktivität und Kapazitätswerte kapazitiv speichernder Wicklungen so auszuwählen, daß die mechanische Ansprechzeit des Antriebssystems etwa 0,4-0,8 der Schwingungsdauer beträgt. Dies verhindert Schwingungen des Arbeitsankers und vereinfacht die elektrische Schaltung. Die theoretische Bestimmung der Schwingungsdauer eines Magnetkreises mit kapazitiv speichernder Wicklung, mit einem beweglichen Anker versehen, ist aufgrund der zeitlich sich zum Zeitpunkt der Hubarbeit verändernden Reluktanz schwierig. Diese Bestimmung muß jedoch nicht sehr genau sein und die experimentelle Ermittlung der Schwingungsdauer ist für den industriellen Einsatz geeignet. Dafür wird der funktionsfähige Magnetkreis samt anzutreibender Last als Prototyp des jeweiligen Gegenstandes (Magnetantrieb, Magnetventil, Relais u.s.w.) aufgrund üblicher Verfahren gebaut mit einer herkömmlichen induktiven Wicklung für einen vorgegebenen Spannungspegel. Dieser Spannungspegel soll 20-80% niedriger sein als der Spannungspegel, an dem die später eingesetzte kapazitiv speichernde Wicklung arbeiten wird. Der höhere Spannungsüberschuß wird gewählt, wenn die Absicht besteht, ein schnelleres Ansprechen der Vorrichtung zu bewirken. Die mechanische, bzw. elektrische Bemessung der Wicklung erfolgt derart, damit später im Wickelraum eine kapazitiv speichernde Wicklung untergebracht werden kann, deren Kernleiter 1 ungefähr den gleichen ohmschen Widerstand hat. Gegenüber dem üblichen Wickeldraht weist der kapazitiv speichernde Wickeldraht nach Fig. 1 bei gleichem Längenwiderstand einen etwas größeren Außendurchmesser auf. Es werden jetzt Kondensatoren bis zum oben erwähnten höheren Spannungspegel aufgeladen und über eine Gleichrichterdiode durch die Magnetwicklung entladen, bis die niedrigste Kapazität gefunden ist, die eine zuverlässige Funktion der Vorrichtung gewährleistet. Dieser Entladungsvorgang wird mit Hilfe eines Oszillographen aufgenommen, ggf. auch ohne die Diode, die eine Stromumkehr in der Wicklung verhindern soll. Das Oszillogramm weist üblicherweise einen zeitlichen Verlauf des Entladestromes, wie in Fig. 10d abgebildet, auf. Die Zeitspanne t ₁ stellt die mechanische Ansprechzeit der angetriebenen Vorrichtung dar. T ₂ ist die Dauer der ersten positiven Entladeschwingung unter reellen Bedingungen (mit zeitlich veränderlicher Reluktanz des Magnetkreises als Folge der mechanischen Arbeit). Als Schwingungsdauer des Magnetsystems mit kapazitiv speichernder Wicklung wird nun eine Zeitspanne t gewählt, die zwischen t ₁ und t ₂ liegt. Um die Kapazität der Wicklung zu ermitteln, wird diese Zeitspanne um den Faktor 1,41 verlängert. Aufgrund der Formel T= 2f√LC wird die zuvor ermittelte Kapazität um den Faktor 2 vergrößert. Die nachträglich eingebaute kapazitiv speichernde Wicklung wird für diese vergrößerte Kapazität bemessen. Wenn infolge der Wicklungsparameter bei vorgegebenem Wicklungswiderstand und vorhandenem kapazitiv speicherndem Wickeldraht sich ein zu hoher Kapazitätswert ergibt, kann man die Wicklung in einen kapazitiv speichernden Teil und in einen rein induktiven Teil aufteilen, sodaß der kapazitiv speichernde Teil sich über dem induktiven Teil entladen kann. Bei ungenügender Längenkapazität des Wickeldrahtes kann man mehrere parallel geschaltete gleichzeitig gewickelte dünnere Drähte gleicher Art verwenden. Der zuvor ermittelte Kapazitätswert beinhaltet normalerweise einen Leistungsüberschuß.

Die Vorteile dieser Schaltungen sind die allgemein in der Impulstechnik bekannten, also hohe Energieeinsparungen (bis über 99%), erhöhte Leistungsfähigkeit und meistens vernachlässigbare Erwärmung der Spule. Gegenüber bekannten Impulstechniken haben energiespeichernde Wicklungen den Vorteil, daß hier die Impulslänge, bzw. die Impulsstärke nicht von außen durch zusätzliche Bauelemente bestimmt werden muß, sondern alleine durch die Eigenschaften der Spule entsteht. Weil die Spule sich in sich selbst entlädt, sind mit Ausnahme eines mechanischen oder elektronischen Schalters keine äußeren Mittel notwendig. Der Schalter kann innerhalb eines metallischen Magnetgehäuses untergebracht werden in einer Weise, die leicht als explosionssicher oder störungsneutral gegenüber benachbarten empfindlichen elektronischen Bausteinen zu gestalten ist. Weil die Aufladeströme kapazitiv speichernder Spulen extrem niedrig sein können, ist es auch leicht, die Zuleitungen zu diesen störungsneutral oder explosionssicher zu gestalten.

Aufgrund der kapazitiven Eigenschaften einer Spule 4 nach Fig. 2 sind zahlreiche Wechselstromanwendungen möglich. Diese betreffen insbesondere Hilfsphasenmotoren, Magnetantriebe, Blindleistungskompensation und Spannungsspitzenunterdrückung, Miniaturisierung von Magneten und Umwandlern.

Eine kapazitiv speichernde Spule, an Wechselstrom zwischen Kernleiter 1 und Sammelkontaktierung 5 angeschlossen, weist im Prinzip die Eigenschaften einer mit einem Kondensator in der Reihe geschalteten Induktivität. Der Strom, der durch den Kernleiter 1 fließt, und eine Wechselfeld hervorruft, ist kapazitiven Ursprungs und eilt der Spannung voraus. Der Strom als Summe aller kapazitiven Windungsströme ist wie nach Fig. 9c zum Kernleiterende B hin abnehmend; deswegen ist bei gleicher Induktivität und Kapazität das Wechselfeld einer kapazitiv speichernden Spule etwas schwächer als das einer gleichwertigen Spule in Reihe mit einem Kondensator geschaltet.

Wichtige Einsatzgebiete dieser Art von Schaltung sind neben magnetischen Netzspannungsstabilisatoren insbesondere Hilfsphasenmotoren, die ursprünglich als Betriebskondensatormotoren konzipiert waren. Fig. 11 stellt schematisch einen solchen Motor dar mit einer Hauptwicklung 19, 19′, die ans Netz angeschlossen ist. Die Hilfsphasenwicklung dieses Motors, die ursprünglich mit dem Betriebskondensator in Reihe geschaltet war, wurde in Fig. 11 mit einer zweigeteilten kapazitiv speichernden Wicklung 4, 4′ ausgestattet. Die Blindleistung eines Betriebskondensators nach der Formel P _B = U _c ² × 2 f × C berechnet läßt sich im Falle einer kapazitiv speichernden Spule aufgrund des ungleichmäßigen Spannungspegels einzelner Windungen nicht direkt auf die gesamte Wicklungskapazität anwenden. Die benötigte Blindleistung ist hier die Summe einzelner spannungsabhängig ermittelter Blindleistungsbeiträge aller Windungen oder Spulenabschnitte. Die zwischen dem Anfang des Kernleiters A und der Sammelkontaktierung 5 angelegte Netzspannung U steigt in Richtung des Kernleiterendes B der jeweiligen Windungszahl und magnetischen Durchflutung nach. Eine andere Motorschaltung ist aufgrund der Tatsache möglich, daß eine induktiv in bekannter Weise funktionierende Spule mit kapazitivem Wickeldraht gewickelt werden kann, wobei bei gleicher Windungszahl der Kernleiter 1 über Anfang A und Ende B wie eine herkömmliche Wicklung angeschlossen wird. Eine an der Sammelkontaktierung 5 angeschlossene Hilfsphasenwicklung wird dann in der Reihe mit der Spulenkapazität geschaltet, die zwischen Kernleiter 1 und Metallisierung 3 besteht. Auch hier müssen die unterschiedlichen Spannungspegel der Windungen, oder Spulenabschnitte in der Ermittlung der Blindleistungsbeiträge berücksichtigt werden. Eine solche Anschlußanordnung ist in Fig. 12 dargestellt. Die Hauptwicklungen 4 und 4′ werden mit kapazitivem Wickeldraht gewickelt und an das Netz angeschlossen. Die Hilfsphasenwicklungen 20, 20′ werden zwischen den Sammelkontaktierungen 5 der Hauptwicklungen 4 und 4′ und dem Netz angeschlossen. Es ist aus der Schaltung zu entnehmen, daß sich zu dem induktiven Strom der Hauptwicklung 4 oder 4′ Kapazitivströme der Hilfsphasenwicklungen 20, 20′ addieren, die dessen Phasenlage beeinflussen. Bereits bei gleichen Windungszahlen der Wicklungen 4 und 20 ist dieser Einfluß allerdings gering, sodaß brauchbare Motoren entstehen. Durch die Erhöhung der Windungszahlen der Hilfsphasenwicklungen 20, 20′ läßt sich dieser Einfluß noch reduzieren.

Es ist bei Bedarf auch möglich, sowohl die Hauptwicklungen 4, 4′ wie die Hilfsphasenwicklungen mit kapazitivem Wickeldraht auszuführen, sodaß eine Kombination der Schaltungen nach Fig. 11 und 12 entsteht. Schaltungen dieser Art sind auch für die Blindleistungskompensation leicht durchführbar und vorteilhaft. Wickelt man ingesamt oder teilweise die Vorschaltinduktivität 4 (Fig. 13) einer Leuchtstofflampe 21 mit kapazitivem Wickeldraht, so entsteht wie bereits beschrieben eine entlang der Wicklung verteilte Kapazität. Die Sammelkontaktierung 5 der Metallisierung 3 wird ans Netz angeschlossen, wo die Leuchtstoffröhre 21 bereits angeschlossen ist. Diese Schaltung bringt außer der Blindleistungskompensation auch eine Unterdrückung der von der Leuchtstoffröhre erzeugten Netzstörungen. Die verteilte Kapazität der energiespeichernden Spule 4 ist hier parallel zur Leuchtstoffröhre, bzw. zum Netzanschluß angeschlossen.

Mit kleineren Kapazitätswerten bei höherer Spannung kommen Vorschaltinduktivitäten aus, der Wicklungskapazität in der Reihe mit der Leuchtstofflampe geschaltet ist. Wie in Fig. 14 dargestellt wird an dem einen Netzleiter der Anfang A einer kapazitiv speichernden Spule angeschlossen, wobei das Ende B des Kernleiters 1 frei ist. Diese Wicklung befindet sich innerhalb eines üblichen, mit Luftspalten versehenen Blechpakets. Eine Leuchtstofflampe 21 ist zwischen der Sammelkontaktierung 5 und dem anderen Netzleiter angeschlossen. Durch die Reihenschaltung der Kapazität bedingt eilt der Strom der Spannung voraus, sodaß ein kapazitiver Blindstrom entsteht. Um diesen auszugleichen, kann, wie von herkömmlichen Duoschaltungen bekannt, parallel zum ersten eine zweite mit herkömmlichem induktivem Vorschaltgerät versehene Leuchte 21′ angeschlossen werden.

Bei Transformatoren, Drosseln und anderen ans Netz angeschlossenen Induktivitäten ist es leicht möglich, eine Wicklung in zwei Abschnitte zu unterteilen und diese mit kapazitivem Wickeldraht auszuführen. Dies ergibt zwei Sammelkontaktierungen 5, 5′ der Metallisierung 3, die, wie in Fig. 15 abgebildet, jeweils mit dem Anfang der ans Netz gekoppelten benachbarten Wicklung verbunden sind. Insbesondere bei unter Teillast arbeitenden Transformatoren führt dies zu einer Verringerung der verursachten induktiven Blindleistung. Besonders bei Kleintransformatoren kann man eine offene kapazitive Wicklung nach Fig. 16 einsetzen. Der mit kapazitivem Wickeldraht gewickelte Transformator weist das Verhalten eines in der Reihe mit einem Kondensator geschalteten Transformators auf und arbeitet normalerweise über erzwungene Schwingungen im Sättigungsbereich. Ein Kurzschluß in der in herkömmlicher Weise ausgeführten Sekundärwicklung führt zur Abnahme des Primärstromes und verhindert dadurch eine gefährliche Überhitzung. Darüber hinaus ergibt sich durch das Resonanzverhalten eine stabilisierende Wirkung auf die Sekundärspannung.

Es gibt Netzspannungsanwendungsfälle, wo der Miniaturisierung mancher Komponente (Transformatoren, Relais, Synchronmotoren, u.s.w.) durch die Abmessungen der Spulen Grenzen gesetzt sind. Bei kleineren Eisenquerschnitten verkleinern sich die Windungsspannungen; deswegen muß die Windungszahl wachsen. Die technisch erreichbare unterste Durchmessergrenze für Wickeldrähte liegt bei 0,01 mm, die wirtschaftlich noch vertretbare oft bei 0,05 mm ⌀. Um die Spule klein zu halten muß daher die Windungszahl in Grenzen gehalten werden, was entweder der Netzanschluß verbietet oder größere Eisenquerschnitte (größere Abmessungen) voraussetzt. Bei kleinen Bauteilen werden oft deswegen zusätzlich Vorschaltwiderstände oder Kondensatoren angewandt. Um dies zu vermeiden kann man direkt offene, mit kapazitivem Wickeldraht ausgeführte Wicklungen nach Fig. 16 einsetzen. Die erforderliche Ampère-Windungszahl wird dabei bei etwas höherem Strom kapazitiven Ursprungs mit kleineren Windungszahlen erreicht, ohne zusätzliche Bauteile zu benötigen. Die Vorteile der unter Wechselstromanwendungen beschriebenen Fälle sind durch den Ersatz von Kondensatoren oder durch zusätzliche Miniaturisierung eindeutig.

Erhebliche Fortschritte können mit Hilfe kapazitiv speichernder Wicklungen auch in der Wechselstrommagnettechnik (bei Magnetantrieben, Relais, Schützen, Magnetventilen u.s.w.) durch spezielle Schaltungen, die ein Wechselfeld und dadurch Wirbelstromverluste vermeiden, erreicht werden. Ein nach Fig. 17 mit Hilfe zweier Dioden in negative und positive Halbwellen zerlegter Wechselstrom produziert im Anschluß an eine kapazitive Wicklung erfindungsgemäßer Art ein Magnetfeld gleichbleibender Polarität und geringer Pulsation. Eine kapazitiv speichernde Wicklung 4 ist über die Sammelkontaktierung 5 an einen Netzleiter angeschlossen. Der Kernleiter 1 ist mit dem Anfang A an einer positiv gepolten Diode 18, mit dem Ende B an einer negativ gepolten Diode 18′ angeschlossen. Diese Dioden können direkt oder über einen Widerstand 17 bzw. einen Schalter 8 an den anderen Netzleiter angeschlossen werden. Sobald der Schalter 8 geöffnet wird, lädt sich die Wicklung positiv über den Widerstand 17 und die Diode 18 auf. Durch die Schließung des Schalters 8 und das Aufkommen einer negativen Halbwelle wird die Wicklung stoßartig entladen und dann negativ über die Diode 18′ wieder aufgeladen, sodaß ein starker Strom entlang dem Kernleiter 1 von A nach B fließt. Einer darauffolgenden positiven Halbwelle gelingt es wegen des Widerstandes 17 nur teilweise, die Ladung der Wicklung durch einen in der gleichen Richtung fließenden Strom umzupolen, sodaß die nächste negative Halbwelle einen geringeren Strom bewirkt. Es ist sichergestellt, daß bei der Schließung des Schalters 8 ein Stromstoß entsteht, dessen Energieinhalt vom Wert des Widerstandes 17 unabhängig ist. Der später fließende Strom besteht aus unsymmetrischen Halbwellen und ist vom Wert des Widerstandes 17 abhängig. Es ist ersichtlich, daß durch den Kernleiter 1 der Strom stets in der gleichen Richtung A B fließt und sogar zwischen zwei Halbwellen durch die Freilaufwirkung der Dioden 18 und 18′ aufrecht erhalten wird. Das Vibrieren eines Magnetankers ist dadurch verhindert, und es können einfachere nichtlamellierte Magnetkreisteile eingesetzt werden. Der Stoßstrom bei der Schließung des Schalters 8 bewirkt einen wirkungsvolleren Anzug eines Magnetankers, der von dem nachher fließenden Strom in bekannter Weise lediglich in Stellung gehalten werden muß. Der Stromverbrauch wird dadurch verringert. Wo eine solche Wirkung unerwünscht ist, können der Widerstand 17, bzw. der Schalter 8 überbrückt werden, sodaß Anfangs- bzw. Dauerstrom gleich sind.

Eine besonders vorteilhafte Schaltungsanordnung für Magnetantriebe mit permanentmagnetisierbarem Kern (bistabile Magnetantriebe), wie z.B. in Fig. 10b abgebildet, ist in Fig. 18 dargestellt. Eine Wechselstromquelle wird zwischen der Sammelkontaktierung 5 und einem Umschalter 13 angeschlossen. Über den Umschalter 13 kann die Wicklung 4 durch den Kernleiteranfang A positiv über eine Diode 18 oder negativ über die andere Diode 18′ (und ggf. einen Strombegrenzungswiderstand 17) aufgeladen werden. Die Umladung (Umpolung) über dem Umschalter 13 hat gegenüber einer einfachen Aufladung oder Entladung eine zweifache Wirkung. Aus der Schaltung sieht man, daß die Stromlaufrichtung sich beim Umschalten ändert, sodaß eine Aufmagnetisierung - Entmagnetisierung, bzw. Ummagnetisierung eines Magnetkernes stattfinden kann.

Aufgrund der kapazitiven Eigenschaften der anfangs beschriebenen Wickeldrähte sind auch verschiedene andere Wicklungen mit solchen Wickeldrähten nach Fig. 1, 4, 5, 6 ausgeführt dazu imstande, Energie zu speichern und dadurch Spannungsspitzen und Transienten zu unterdrücken. Abhängig vom Einsatzfall kann man dadurch Kondensatoren oder Entstörbausteine einsparen.

Die allgemeinen Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus den Anwendungsbeispielen ersichtlich: Schaffung kapazitiver Eigenschaften innerhalb einer Induktivität und dadurch Einsparung von Kondensatoren und Verbindungselementen zwischen Kondensatoren und Induktivitäten, allgemeine Materialeinsparung und Miniaturisierung. Darüber hinaus bringt der Einsatz solcher Wicklungen als Schwingkreise neue Eigenschaften, wie z.B. die Frequenzanpassung bis zum Verhältnis 2 : 1 alleine über eine Widerstandsänderung.

Claims (25)

1. Energiespeichernde induktive Wicklung aus mindestens zwei voneinander isolierten Elektroden bestehend, zwischen denen Energie kapazitiven Ursprungs gespeichert wird, die zur Erzeugung eines magnetischen Feldes mit Hilfe der Windungen dieser gleichen Wicklung eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mehreren Windungen eines mindestens zwei Elektroden besitzenden Wickelleiters besteht, der für die gleichzeitige Erfüllung einer kapazitiv speichernden und einer induktiven Funktion in der Art eines Längskondensators gebaut ist, wobei mindestens eine seiner Elektroden ähnlich einem Wickelleiter, eine in der Länge gemessene möglichst hohe Stromleitfähigkeit aufweist, wobei lückenfrei anliegend zwischen diesen Elektroden eine gleichmäßig starke Isolation vorhanden ist.

2. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Hilfe eines Wickelleiters realisiert ist, der einen insbesondere runden Kernleiter 1, umgeben von einer gleichmäßigen Isolation 2 aufweist, wobei über die Isolation 2 eine dünne, leitfähige, insbesondere metallische Schicht aufgetragen ist und daß diese Schicht, auch Metallisierung 3 genannt, allen Windungen des Kernleiters 1 als gemeinsame Kondensatorelektrode dient, wofür die Metallisierung jeder Windung elektrisch mit einer Sammelkontaktierung 5 verbunden ist und daß die Metallisierung 3 an jeder Windung eine Unterbrechung haben kann, deren Zweck es ist, die Entstehung von Kurzschlußströmen über anliegende Windungsmetallisierungen zu verhindern.

3. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation 2 des Wickelleiters nach Fig. 1 als eine anodische Formierschicht gebildet ist und daß die elektrisch leitfähige Schicht 3 aus einem Kondensatorelektrolyten besteht, der einen porösen, um den Kernleiter 1 samt Isolation 2 gewundenen Abstandhalter tränkt, wobei die aus Aluminium gefertigte Sammelkontaktierung 5 in der Art der Kathode eines Elektrolytkondensators an diesem Abstandhalter anliegt.

4. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung 3 der Isolation 2 örtlich gezielt durch elektrische Entladungen unterbrochen oder entfernt werden kann und daß diese Entfernung während des Wickelprozesses beispielsweise an der Drahtzufuhrvorrichtung einer Wickelmaschine über einen von der Welle 7 der Wickelmaschine gesteuerten Schalter 8 erfolgt, der eine Stromentladung zwischen zwei Schleifelektroden 6,6′ und die zu entfernende Metallisierung 3 verursacht.

5. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Hilfe eines Wickeldrahtes realisiert ist, der nach Fig. 4 einen insbesondere runden Kernleiter 1, umgeben von einer gleichmäßigen Isolation 2 und einem Mantelleiter 9, aufweist, der eine dem Kernleiter vergleichbare Längsleitfähigkeit hat und daß dieser konzentrische Aufbau von einer Windungsisolation 10 geschützt ist.

6. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem kapazitiven Wickelleiter ausgeführt ist, dessen Dielektrikum nach in der Elektrolytkondensatorentechnik bekannten Verfahren aus Aluminiumoxid gebildet ist.

7. Energiespeichernde induktive Wicklung nach den Ansprüchen 1 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einem Wickelleiter ausgeführt ist, der aus zwei übereinanderliegenden Flachdrähten 11, 11′ nach Fig. 5 mit annähernd gleicher, möglichst hoher Längsleitfähigkeit besteht, die von einer Dielektrikumschicht elektrisch isoliert sind, wobei dieser Verbund wiederum von einer gleich- oder verschiedenartigen Dielektrikumschicht umgeben ist.

8. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einem Wickelleiter ausgeführt ist, der aus zwei nebeneinanderliegenden Flachdrähten 11, 11′ nach Fig. 6 besteht, die von einer gleichmäßigen Isolation umgeben sind und daß dieser bandförmige Verbund auf der einen Breitseite mit einer dünnen Metallisierung 3″ versehen ist, die in Abstimmung mit der oben genannten Isolation 12 im Falle eines elektrischen Durchschlages zu einer von der Kondensatortechnik bekannten Selbstheilung des Durchschlagdefektes führt.

9. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einem Wickeldraht gewickelt ist, der zwei unabhängig voneinander schaltbare Kapazitäten besitzt und ähnlich wie der in Anspruch 5 erwähnte Wickeldraht beschaffen ist, wobei auf der äußeren Isolierschicht 10 eine dünne Metallisierung 3′ aufgetragen wird, die zusammen mit dem Mantelleiter 9 eine zusätzliche Kapazität bildet und daß diese Metallisierung 3′ wie unter Anspruch 2 erwähnt, an eine Sammelkontaktierung 5 angeschlossen ist und daß diese Metallisierung 3′ an einer Stelle auf dem Umfang jeder Windung elektrisch unterbrochen werden kann.

10. Energiespeichernde induktive Wicklung insbesondere mit einem magnetischen Kern nach Anspruch 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß sie als Schwingkreis eingesetzt wird.

11. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 10 als Schwingkreis eingesetzt, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Eigenschwingfrequenz stufenweise durch Schaltungen der Elektroden 1, 3, 3′, 3″, 5, 9, 11, 11′, untereinander und zwischen den erreichbaren Frequenzstufengrenzen auch stufenlos über variable Widerstände statt Strombrücken zwischen den oben genannten Elektroden veränderbar ist.

12. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 dadurch gekennzeichnet, daß dessen Leiter 1, 9, 11 oder 11′ durch beidseitigen Anschluß an einer Stromquelle wie eine herkömmliche induktive Wicklung zusätzlich zu der durch kapazitive Ströme hervorgerufenen Wirkung beansprucht werden können.

13. Energiespeichernde induktive Wicklung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9 als Spule für bistabile Magnetantriebe eingesetzt dadurch gekennzeichnet, daß diese für die Bildung in der Polarität entgegengesetzter kurzzeitiger Magnetfelder über die gleichen Anschlüsse zweier eine Kapazität bildende Leiter 1, 9, 11 und 3, 3′, 9, 11′ mit Hilfe eines Umschalters 13, Fig. 10a, diese Kapazität aufgeladen oder entladen werden kann, oder nach einer Aufladung z. B. über eine induktivitätsneutrale Mittenanzapfung M wechselweise mit Hilfe zweier Schalter 13 und 8 über dem Anfang A (C) oder Ende B (D) eines gleichen Leiters 1, 9, 11, 11′ entladen werden kann.

14. Energiespeichernde induktive Wicklung nach den Ansprüchen 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9 als Spule für monostabile Magnetantriebe eingesetzt, wobei nach der Schließung eines Steuerschalters 8 ein Stromimpuls gefolgt von einem niedrigeren Haltestrom entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromimpuls durch die Entladung der Spulenkapazität zustande kommt und daß der nachfolgende Haltestrom von außen wie bei herkömmlichen Spulen eingespeist wird.

15. Energiespeichernde induktive Wicklung nach den Ansprüchen 13 und 14 mit einer Schaltungsanordnung als kapazitive Entladungs- oder Aufladungswicklung für Magnetantriebe eingesetzt, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verhindern von unerwünschten Umkehrströmen als Folge des Eigenschwingverhaltens an geeigneten Stellen in der Schaltung Gleichrichterdioden eingesetzt werden.

16. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese über mindestens einen gewickelten Leiter 1, 9, 11 und eine Elektrode 3, 3′ (5) oder gewickelten Leiter 9, 11′, der kapazitiv zum erstgenannten Leiter 1, 9, 11 gekoppelt ist, an Wechselstrom angeschlossen wird und auf diese Weise einen Strom, bzw. magnetisches Wechselfeld hervorruft, die der Spannung vorauseilen, beispielsweise für die Kompensation induktiver Blindleistung oder wie in Fig. 11 als Hilfsphase für Wechselstrommotoren einsetzbar.

17. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9 dadurch gekennzeichnet, daß diese über mindestens zwei Anschlüsse A und B oder C und D eines gewickelten Leiters 1, 9, 11 in der Art einer herkömmlichen Wicklung an Wechselstrom angeschlossen ist, wobei mindestens eine zwischen dieser Wicklung und einer Elektrode 3, 3′ (5) oder gewickelten Leiter 9, 11′ gebildete Kapazität über Wechselstromanschluß mit einem der Spannung vorauseilenden Strom belastet ist und dadurch zur Blindleistungskompensation induktiven Ursprungs oder, wie in Fig. 12 abgebildet, als Blindleistungsquelle für eine Hilfsphase eines Motors einsetzbar ist.

18. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, daß sie nach Fig. 14 als Wicklung der Vorschaltdrossel einer Leuchtstoffleuchte 21 dient, wobei dessen Kapazität in der Reihe mit der oben genannten Leuchte geschaltet ist und daß die so gebildete Vorschaltdrossel- und Leuchteeinheit parallel zu einer zweiten Einehit geschaltet werden kann, die aus einer Leuchte 21′ in Reihe mit einer herkömmlichen Vorschaltdrossel besteht.

19. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, daß diese als Wicklung der Vorschaltdrossel einer Leuchtstofflampe dient, wobei mindestens ein gewickelter Leiter 1, 9, 11, 11′ in der Reihe mit der Leuchte geschaltet ist, wobei eine innerhalb der Wicklung gebildete, entlang dem vorgenannten Leiter verteilte Kapazität parallel zur Leuchte, bzw. dem Netzanschluß angeschlossen ist.

20. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 17 mit mindestens einem gewickelten Leiter, der in herkömmlicher Weise induktiv angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kompensation der Blindleistung, die durch diese Wicklung entsteht, die Kapazität eingesetzt wird, die zwischen dieser Wicklung und einer anderen Elektrode entsteht und daß beispielsweise nach Fig. 15 diese Wicklung 4, 4′ in zwei Abschnitte unterteilt ist, deren Sammelkontaktierungen 5, 5′ jeweils mit dem Anfang der ans Netz gekoppelten benachbarten Wicklungshälfte verbunden sind.

21. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 1 und 16, einsetzbar für Wechselstromanwendungen wie Transformatoren, Induktionsmotoren, Relais u.s.w. niedrigster Leistungsstufen, mit dem Zweck, deren Miniaturisierung zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die für den jeweiligen Magnetkreis benötigte Ampêrewindungszahl mit einer Wicklung nach Fig. 16 mit weniger Windungen bei höherem Strom kapazitiven Ursprungs erreicht wird, wofür der Wechselstrom(netz)anschluß über den Kernleiteranfang A, bzw. die Sammelkontaktierung 5 erfolgt.

22. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 2 und 3 und Schaltungsanordnung für an Wechselstrom angeschlossene monostabile Magnetantriebe, in denen ein Magnetfeld gleicher Polarität entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß nach Fig. 17 ein Leiter des Wechselstromanschlusses über einen Widerstand 17 und eine positiv gepolte Diode 18 an den Anfang A des Kernleiters 1 und über einen Steuerschalter 8 und eine negativ gepolte Diode 18′ an das Ende B des Kernleiters 1 angeschlossen ist und der andere Leiter an der Sammelkontaktierung 5 anliegt, wobei der Widerstand 17 oder der Schalter 8 überbrückt werden können und in diesem Fall die Steuerung über das Einschalten, Ausschalten des Wechselstromes erfolgt.

23. Energiespeichernde induktive Wicklung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9 und Schaltungsanordnung für impulsgesteuerte bistabile Magnetantriebe, dadurch gekennzeichnet, daß nach Fig. 18 an einen Anschluß A oder B des Kernleiters 1 zwei entgegen gepolte Dioden 18, 18′ angeschlossen sind, die wechselweise durch einen Umschalter 13 mit Wechselstrom versorgt werden können, wobei eine dieser Dioden 18, 18′ in der Reihe mit einem strombegrenzenden Widerstand 17 sich befinden kann und daß der andere Leiter des Wechselstromanschlusses an einer mit dem Kernleiter 1 kapazitiv gekoppelten Elektrode 5, 9 anliegt.

24. Energiespeichernde induktive Wicklung dadurch gekennzeichnet, daß sie anstelle üblicher induktiver Wicklungen zur Spannungsspitzenunterdrückung einsetzbar ist.

25. Energiespeichernde induktive Wicklung nach Anspruch 1 im Prinzip realisierbar mit einem Kernleiter 1, der zusammen mit einer elektrisch leitenden Schicht 3 eine längs verteilte Kapazität bildet, die über eine Sammelkontaktierung 5 und einen Kernleiter 1 elektrisch anschließbar ist, mit anwendungsbezogenen Schaltungsbeispielen nach den Ansprüchen 10-24, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einhaltung üblich fachmännischer, schaltungstechnischer Regeln bezüglich Verbindung von Induktivitäten, Kapazitäten und Widerständen die oben genannten Schaltungsbeispiele auch mit anderen kapazitiven Wickeldrahtarten, wie z.B. unter den Ansprüchen 3, 5, 6, 7, 8 und 9 beschrieben, realisierbar sind.