-
Magnetischer Kern für Spulen Die Erfindung befaßt sich mit einem magnetischen
Kern für Spulen der Nachrichten- und Hochfrequenztechnik mit im wesentlichen geschlossenem
magnetischem Kreis. Der Kern besteht aus einem oder mehreren die Wicklung(en) tragenden,
vorzugsweise zylindrischen Kernteilen, einen diese Teile umgebenden hohlzylindrischen
Mantel und diesen Hohlzylinder abschließenden Teilen. Solche Kerne werden z. B.
für Spulen der Nachrichtenübertragungstechnik, insbesondere für Filterspulen, verwendet.
Die Induktivität dieser Spulen kann durch Scherung des magnetischen Kreises des
Kernes mittels Luftspalte eingestellt werden. Je größer der Luftspalt, d. h. der
Abstand zwischen den beiden den Luftspalt begrenzenden Flächen ist, desto größer
wird der magnetische Widerstand des Kreises, und dadurch verringert sich die Induktivität
der Spule. Will man jedoch nur eine geringe Scherung, also nur sehr kleine Luftspalte
haben, so bereitet es Schwierigkeiten, die Werte der Spule konstant zu halten. Verkleinert
sich nämlich der Abstand zwischen den einen engen Luftspalt begrenzenden Kernteilen,
so verringert sich der magnetische Widerstand des Kreises sehr stark, und entsprechend
steigt die Induktivität der Spule weit mehr als linear an. Deshalb werden bereits
bei geringen Änderungen eines kleinen Luftspaltes, z. B. infolge Wärmeausdehnung,
starke Änderungen der Werte der Spule, insbesondere der Induktivität, eintreten,
was sehr nachteilig ist.
-
Es ist auch ein magnetisierbarer Kern für Spulen bekannt, der aus
mehreren zylindrischen Kernteilen, einem diese Teile umgebenden hohlzylindrischen
Mantel und diesen hohlzylindrischen Mantel abschließenden Kernteilen besteht und
bei dem zwischen den inneren Kernteilen und den äußeren Kernteilen mehrere Luftspalte
vorgesehen und die inneren Kernteile zu den äußeren Kernteilen hin verbreitert sind.
Bei diesem Kern sind die inneren Kernteile gegeneinander beweglich, damit die integrale
Permeabilität des Gesamtkernes geändert werden kann. Die Beweglichkeit der inneren
Kernteile hat zur Folge, daß in Abhängigkeit von der Lage der inneren Kernteile
die Luftspalte zwischen ihnen und den äußeren Kernteilen verhältnismäßig groß werden
können. Hierdurch sind aber die Verluste dieses Kernes zwangläufig verhältnismäßig
groß.
-
Erfindungsgemäß wird daher ausgegangen von einem magnetischen Kern
für Spulen der Nachrichten-und Hochfrequenztechnik mit im wesentlichen geschlossenem
magnetischem Kreis, der aus einem oder mehreren die Wicklung(en) tragenden, vorzugsweise
zylindrischen Kernteilen, einem diese Teile umgebenden hohlzylindrischen Mantel
und diesen Hohlzylinder abschließenden Kernteilen besteht, wobei zwischen den die
Wicklung tragenden und den als Abschluß dienenden Kernteilen undioder zwischen den
die Wicklung tragenden Kernteilen selbst ein oder mehrere Spalte, insbesondere Luftspalte,
vorgesehen sind und die die Wicklung tragenden Kernteile zu jedem der Luftspalte
hin verbreitert sind, und dieser Kern wird dadurch erfindungsgemäß gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen den die Wicklung tragenden Kernteilen und dem Mantel groß
gegenüber der Breite der genannten Spalte ist.
-
Die erfindungsgemäße Ausbildung hat zur Folge, daß die Streuung in
den Spalten nicht zu beachtlichen Verlusten führt. Die für die Scherung zu beachtende
Regel, daß`2 beim gescherten Kern =Z beim ungescherten Kern ist, gilt nämlich nur
bei Vernachlässigung der Streuung. Nur wenn die Streuung vernachlässigbar ist, wirkt
sich also eine Herabsetzung der wirksamen Permeabilität quadratisch auf die Herabsetzung
der Verluste aus.
-
Für den Fall, daß man ohne Verbreiterung einen Luftspalt mit einer
Stärke von 0,1 mm zur Erreichung eines bestimmten Wertes benötigt, so kann man durch
die Verbreiterung der Kernteile zum Luftspalt hin auf den doppelten Durchmesser
den Luftspalt um das Vierfache, also auf 0,4 mm, vergrößern. Eventuelle Änderungen
dieses vergrößerten Luftspaltes haben auf die Spulenwerte weit geringeren Einfluß
als bei einem kleineren Luftspalt. Diesen Vorteil weist schon der bekannte Kern,
dessen Innenseiten zu den Luftspalten hin verbreitert sind, auf.
-
Die Verbreiterung der Kernteile zum Luftspalt hin geschieht am zweckmäßigsten
dadurch, daß die die Wicklungen tragenden Kernteile an den Enden mit
flanschförmigen,
vorzugsweise kegelstumpfförmigen Verbreiterungen versehen sind.
-
Zwischen dem die Kernteile umgebenden Mantel und den abschließenden
Teilen soll kein Luftspalt bestehen, d. h., diese Teile. stillen direkt aufeinanderliegen,
also nur durch Sfößfugen getrennt sein. Um eine mögliche Änderung der Breite der
Stoßfugen z. B. durch Ausdehnung des die Teile verbindenden Klebers zu vermeiden,
werden die Abschlußteile gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in den Hohlraum
des Zylinders derart eingesetzt, daß die innere zylindrische Mantelfläche sie unmittelbar
an ihrer Stoßkante überragt (das Einsetzen von solchen Kernteilen derart, daß äußere
Teile des Mantels sie überragen, ist an sich bekannt). Der Austritt des Streuflusses
in den Außenraum-wird dadurch vermindert; Änderungen der Lage - z. B. eine exzentrische
Lage - der Abschlußteile in dem Mantel haben auf den magnetischen Widerstand des
Kreises in erster Näherung - wie auch bei den in bekannter Weise eingesetzten Kernteilen
- keinen Einfluß, da eine Verbreiterung der Stoßfuge auf einer Seite eine Verengung
der Stoßfuge auf der gegenüberliegenden Seite zur Folge hat.
-
Die Verbreiterung der Kernteile zum Luftspalt hin soll, wie oben ausgeführt,
erreichen, daß die Flußdichte am Luftspalt geringer wird. Über den Querschnitt des
Luftspaltes, also senkrecht zur Flußrichtung, soll jedoch die Flußdichte konstant
sein, d. h., es soll im Mittelpunkt des z. B. zylindrischen, die Wicklung tragenden
Kernteiles dieselbe Flußdichte herrschen wie am äußeren Rand der Verbreiterungen.
Um dies sicher zu gewährleisten, schlägt die Erfindung weiterhin vor, daß die den
verbreiterten Kernteilen gegenüberliegenden Teile, z. B. die Abschlußteile, zum
Mittelpunkt hin abnehmende Dicke haben, wie dies z. B. bei ähnlich aufgebauten Schalenkernen
ohne vergrößerten Luftspaltquerschnitt bereits bekannt ist. Hierdurch wird erreicht,
daß der Fluß zum Mittelpunkt der Abschlußteile hin abnimmt, d. h. gleichmäßig aus
den Abschlußteilen austritt und über den Luftspalt in die verbreiterten, die Wicklung
tragenden Teile eintritt.
-
Es ist auch möglich, den Kern gemäß der Erfindung in an sich bekannter
Weise so auszubilden, daß der (die) die Wicklung(en) tragende(n) Kernteil(e) und
ein (die) Abschlußteil(e) aus jeweils einem Stück bestehen.
-
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung
dargestellt, aus denen nähere Einzelheiten der Erfindung hervorgehen.
-
Fig. 1 zeigt einen Kern in der üblichen Anordnung, bei dem der zylindrische
Kernteil d, auf den die Wicklung d aufgebracht ist, mit dieser in einem zylindrischen
Mantel b untergebracht ist und Platten c den Mantel abschließen. Zwischen dem die
Wicklung tragenden Kernteil a und den Abschlußplatten c befinden sich Luftspalte
e. Für einen gewünschten Wert der Induktivität der Spule müssen diese Luftspalte
gegebenenfalls sehr geringe Breite haben, was, wie oben ausgeführt, zu Schwierigkeiten
bezüglich der Einhaltung der Konstanzforderung führt.
-
Durch die in Fig.2 dargestellte Anordnung ist dieser Nachteil -dadurch
überwunden, daß der die Wicklung tragende Kernteil a an den beiden Enden flanschartige
Verbreiterungen f aufweist. Durch diese Verbreiterungen wird der Ouerschnitt der
Luftspalte vergrößert, so daß unter gleichen Bedingungen wie bei der Anordnung nach
Fig. 1 die Luftspalte mit grUerer Breite ausgeführt werden können. Fig. 3 zeigt
eine Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der eine Abschlußplatte und
der die Wicklung tragende Kernteil aus einem Stück g bestehen.
-
In Fig.4 ist eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung
dargestellt, bei der sich zwischen zwei die Wicklungen tragenden Kernteilen ein
Luftspalt befindet. Zu diesem Luftspalt hin sind die Kernteile verbreitert. Die
Kernteile bilden mit den Abschlußplatten jeweils gemeinsame Körper"-.
-
Um über den Luftspalt eine gleichmäßige Flußdichte zu erreichen, weisen
bei den Anordnungen nach den Fig. 5 bis 7 die Abschlußplatten h zum Mittelpunkt
abnehmende Dicke auf. Bei der Anordnung nach Fig. 5 geschieht dies durch eine einseitige
kegelige Ausnehmung in der Abschlußplatte. Bei der Anordnung nach Fig. 6 ist die
Abschlußplatte zum Mittelpunkt zusätzlich ausgewölbt, und die Stirnfläche der gegenüberliegenden
Verbreiterung f des Kernteiles a ist mit einer entsprechenden kegelförmigen Ausnehmung
versehen. Bei der Anordnung nach der Fig. 7 ist die Verbreiterung f des Kernteiles
a zum Luftspalt hin kegelstumpfförmig abgesetzt, und die gegenüberliegende
Abschlußplatte h weist eine entsprechende Ausnehmung auf.
-
Die Kernanordnungen nach der Erfindung müssen so ausgebildet sein,
daß die Scherung zwischen den die Wicklungen tragenden Kernteilen und den -,Ilbschlußteilen
liegt und nicht etwa zwischen den die Wicklungen tragenden Kernteilen und dem sie
umgebenden Hohlzylinder. Deshalb muß der Abstand zwischen den die Wicklung tragenden
Kernteilen und dem Mantel groß gegenüber dem Luftspalt zwischen Wicklung tragenden
Kernteilen und Abschlußteilen sein.
-
Durch entsprechende Einstellung der Abschlußteile gegenüber den die
Wicklung tragenden Kernteilen kann die gewünschte Induktivität der Spule erhalten
werden. Ist noch ein Feinabgleich der Induktivität notwendig, so kann dies in an
sich bekannter Weise, z. B. durch Eindrehen von Abgleichkernen in die Luftspalte,
erfolgen.