DE1246122B

DE1246122B - Streufeldarme Anordnung aus elektrischen Spulen

Info

Publication number: DE1246122B
Application number: DE1960S0068693
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Kaiserswerth; Manfred Ortloff
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-05-27
Filing date: 1960-05-27
Publication date: 1967-08-03

Description

Streufeldarme Anordnung aus elektrischen Spulen Beim Aufbau von elektrischen Spulen mit oder ohne Spulenkernen treten elektromagnetische Streufelder auf. Obwohl diese Streufelder bei Spulenanordnungen mit geeigneten Spulenkernen weitgehend vermindert werden können, fallen auch diese bei besonderen Verwendungszwecken dieser Spulenanordnungen noch erheblich ins Gewicht.
Man hat deshalb verschiedene Möglichkeiten wahrgenommen, um die magnetischen Streufelder möglichst weitgehend in ihrer Wirkung auf andere elektrische Bauteile zu vermindern. So ist es bereits bekannt, Spulen oder Spulenanordnungen in Gehäusen unterzubringen, die die Eigenschaften haben, die Streufelder durch ihre gute Leitfähigkeit kurzzuschließen, so daß diese nicht weiter außerhalb dieser abgeschirmten Anordnung auftreten. Diese Abschirmvorrichtungen werden vorteilhaft aus Metall, z. B. Eisen oder Kupferblech, angefertigt.
Der Nachteil solcher Anordnungen besteht darin, daß die Aufwendungen für eine solche Art der Streufeldverminderung sehr beträchtlich sind, Ein zusätzlicher Raumbedarf, zusätzlicher Materialaufwand und unter Umständen andere nachteilige Eigenschaften, wie z. B. ein permanentes oder fremd induziertes Magnetfeld, die diese Abschirmungen hervorrufen, sind in vielen Fällen unerwünscht.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist das magnetische Streufeld im Außenraum einer elektrischen Spulenanordnung nach dem Hauptpatent dadurch weitgehend reduziert, daß die Spulen als Ringkernspulen mit magnetisierbaren Ringkernen ausgebildet und nebeneinander in Richtung der gemeinsamen Rotationsachse der Ringkerne angeordnet sind.
Es sind zwar bereits Spulenänordnungen mit Ringkernen bekannt, deren Rötätionsachsen-parallel verlaufen oder zusammenfallen. Diese werden jedoch zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Elektrolytbädern verwendet und müssen daher eine völlig andere, geradezu entgegengesetzte Aufgabe lösen, da im Außenraum erhebliche Streufelder erforderlich sind.
Der Gegenstand des Hauptpatentes wendet dagegen das Mehrfach-Ringkernspulenprinzip unter Abwandlung zur Schaffung einer streufeldarmen Spulenanordnung an.
Die vorliegende Erfindung stellt eine weitere Verbesserung des Gegenstandes des Hauptpatentes dar. Die Streufelder jener elektrischen Spulenanordnung sollen noch besser kompensiert werden, ohne daß besonders aufwendige metallische Abschirmvorrichtungen vorgesehen werden müssen.
Bei einer solchen Anordnung aus elektrischen Spulen sind gemäß der Erfindung die axialen Feldkomponenten durch Umpolen und gegebenenfalls durch axiale Verschiebung einer oder mehrerer Ringkernspulen und die radialen Feldkomponenten duich gegenseitiges Verdrehen der Ringkernspulen um eine Achse kompensiert. Durch diese Anordnung ist es möglich, noch eine Feinkompensation störender magnetischer Reststreufelder zu erzielen.
Es hat sich gezeigt, daß durch Fabrikationsunterschiede, z, B. durch Inhomogenitäten im Kernmaterial und/oder durch Wicklungsunterschiede, gleichartig aufgebaute Ringkerndrosseln unterschiedliche magnetische Streufelder aufweisen. Die Streufelder können selbst dann noch unterschiedlich sein, wenn die Drosseln sich äußerlich nicht voneinander unterscheiden. Die Ausbildung von Streufeldern wird zudem noch verstärkt, wenn der Kern, weil die Wick . Jung in Kammern unterteilt ist, nicht gleichmäßig magnetisiert wird.
Die magnetischen Streufelder unterscheiden sich nicht nur in ihrer Richtung, sondern auch in ihrer Größe. Es sind daher stets ein oder auch mehrere beliebige, im Raum liegende magnetische Vektoren vorhanden, die zwar nach der Lehre des Hauptpatentes weitestgehend kompensiert sind, für extreme Anforderungen jedoch nicht immer vollständig genügend. Die Feinkompensation dieser Vektoren, d. h. die Restkompensation, erfolgt in zwei Stufen, wobei die axialen Feldkomponenten der Drosseln durch Änderung der äußeren Anschaltung (Änderung der Stromrichtung in einer oder mehreren Spulen) auf die kleinsten möglichen Werte gebracht und die radialen Feldkomponenten durch Verdrehen einer oder mehreren Drosseln gegenüber der anderen beseitigt ,sind.
Ist es durch diese Maßnahme noch nicht möglich, das Streufeld in dem gewünschten Umfang zu vermindern, so wird, wie dies an sich bei Transformatoren bereits bekannt ist, in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, zur Kompensation dieser äußeren Reststreufelder die elektrische Spulenanordnung mit ein oder mehreren zusätzlichen, vom Arbeitsstrom oder einem diesem proportionalen Strom durchflossenen Stromschleifen zu versehen, die derart um oder an die Spulen gelegt sind, daß sie einen der Hauptstreufeldrichtung entgegengesetzt gerichteten magnetischen Feldvektor erzeugen. Die zusätzlichen Stromschleifen können beispielsweise auf den Ringkernen verschiebbar angeordnet sein. In weiterer Ausbildung des Gegenstandes nach der Erfindung können diese zusätzlichen, an die Spulen gelegten Stromschleifen auch dreh- und verschiebbar sein. Die durch diese zusätzlichen Stromschleifen erzeugten magnetischen Feldvektoren werden nach vorheriger Messung der unsymmetrischen Komponenten der Ringkernspulen entsprechend eingestellt, um das gesamte Streufeld außerhalb der Spulenanordnung extrem klein zu halten.
In den F i g. 1 bis 3 sind einige Beispiele der Erfindung angegeben.
F i g. 1 stellt eine Spulenanordnung mit zwei Ringkernspulen 1 und 2 dar. Diese Ringkernspulen sind durch Kammertrennwände 51 und 52 kapazitätsarm aufgebaut. Nach dem koaxial angeordneten Einbau dieser Ringkernspulen auf einer Haltevorrichtung 4 wurde das durch die Asymmetrie der Ringkernspulen hervorgerufene Reststreufeld durch Verdrehen einer der beiden Ringkernspulen gegen die andere vermindert. Die Hauptstreufeldvektoren beider Spulen sind zur Kompensation derselben antiparallel gerichtet. Zur weiteren Kompensation der magnetischen Streufelder ist eine aus mehreren Windungen bestehende Stromschleife 3 auf einem dreh- und verschiebbar gelagerten (8) Trägerkörper 7 derart angeordnet, daß das äußere Streufeld ein Minimum wird. Diese Stromschleife wird, wie die Ringkernspulen, vom Arbeitsstrom durchflossen. Die Stromanschlüsse 6 a und 6 b sind auf dem Haltekörper 4 angeordnet.
F i g. 2 zeigt eine aus zwei Ringkernspulen 1 und 2 bestehende Spulenanordnung, bei der die Ringkernspulen nicht gegeneinander verdreht sind, sondern bei denen Stromschleifen 1 a und 2 a über beiden Ringkernwicklungen verschiebbar angeordnet und so weit gegeneinander verschoben sind, daß beim Durchfluß eines dem eigentlichen Arbeitsstrom proportionalen Stromes ein Minimum des äußeren magnetischen Streufeldes auftritt.
F i g. 3 stellt .die in der F i g. 2 gezeigte Spulenanordnung in der Seitenansicht dar. Die Ringkernspule 1 ist, wie die nicht sichtbare Ringkernspule 2, auf einem Haltekörper 4 befestigt. Die Kompensationsstromschleife 1 a ist auf einem Drehbügel 7 angebracht, der um den Drehpunkt 8 zur Kompensation der magnetischen Streufelder gedreht werden kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Anordnung aus elektrischen Spulen, deren magnetische Feldstärken und gegenseitige Entfernungen nach Richtung und Betrag derart gewählt sind, daß das magnetische Streufeld im Außenraum wenigstens annähernd verschwindet, und bei der die Spulen als Ringkernspulen mit magnetisierbaren Ringkernen ausgebildet und nebeneinander in Richtung der gemeinsamen Rotationsachse der Ringkerne angeordnet sind, nach Patent 1163448, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die axialen Feldkomponenten durch Umpolen und gegebenenfalls durch axiale Verschiebung einer oder mehrerer Ringkernspulen (1, 2) und die radialen Feldkomponenten durch gegenseitiges Verdrehen der Ringkernspulen (1, 2) um ihre -Achse kompensiert sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere zusätzliche, vom Arbeitsstrom oder einem diesem proportionalen Strom durchflossene Stromschleifen (1 a, 2 a, 3) derart um- oder an die -Spulen (1,>2) gelegt sind, daß sie einen der Hauptstreufeldrichtung entgegengesetzt gerichteten magnetischen Feldvektor erzeugen.
3. , Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Stromschleifen (1 a, 2 a) auf den Ringkernen verschiebbar angeordnet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen an die Spulen (1, 2) gelegten Stromschleifen (3) drehbar und verschiebbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 473 227, 436 458, 896 248, 382 058; französische-Patentschrift Nr. 1205 414; USA.-Patentschriften Nr. 1608 560, 2 542 057.