DE667796C

DE667796C - Hochfrequenzspule

Info

Publication number: DE667796C
Application number: DEA66884D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Robert Goldschmidt
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1932-08-17
Filing date: 1932-08-17
Publication date: 1938-11-19

Description

Hochfrequenzspule Hochfrequenzspulen wurden bisher vorwiegend als Luftspulen oder auf Kerne mit nichtgeschlossenem Eisenweg, d. h. bei denen der Eisenweg infolge der Verwendung von Isoliermaterial unterbrochen ist, gewickelt, wie z. B. auf Kerne aus Eisenpulver. Die Verwendung von Kernen mit geschlossenem Eisenweg erwies sich als völlig unmöglich, da die Kerne, die bisher dafür zur Verfügung standen, stets nichtlineare Verzerrungen solcher Größe hervorrufen, daß eine Verwendung für die Zwecke der Hochfrequenztechnik auch dann nicht in Frage kommt, wenn durch sehr weit getriebene Unterteilung des Eisens die Schwierigkeiten hinsichtlich der Wirbelstrombildung behoben sind. Diese nichtlinearen Verzerrungen sind bekanntlich um so größer, je größer bei einem Kern der Hysteresefaktor ist, wobei h die Hysteresekonstante nach J o rd a n (ENT Band i, Heft i) bedeutet und po die Anfangspermeabilität.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß Kerne mit geschlossenem Eisenweg, wie sie im Hauptpatent beschrieben sind, für die Zwecke der Hochfrequenztechnik verwendbar sind, ohne daß nichtlineare Verzerrungen unzulässiger Größe auftreten. Gegenstand der Erfindung ist demzufolge eine Hochfrequenzspule, welche einen Magnetkern mit geschlossenem Eisenweg nachdem Hauptpatent enthält. Diese Kerne sind zwar wie alle magnetischen Materialien nicht völlig hysteresefrei, jedoch läßt sich der Hysteresefaktor so. weit erniedrigen, daß die noch verbleibenden nichtlinearen Verzerrungen die Verwendung von Kernen mit geschlossenem Eisenweg nicht mehr ausschließen. ZweckmWigwählt man den Hysteresefaktor Ein solcher Wert läßt sich bei Kernen nach dem Hauptpatent ohne weiteres erreichen, während die vorher üblichen magnetischen Materialien wesentlich höhere Werte ergeben, wie die folgende Tabelle zeigt:

h

v@o

Siliciumblech .................. 90

Permalloy ..................... 55

Kerne nach dem Hauptpatent .. a-3

Die Verwendung von Kernen mit geschlossenem Eisenweg, vorzugsweise Ringkernen, für die Zwecke der Hochfrequenztechnik bringt in mehrfacher Hinsicht erhebliche Vorteile. In ersterLinie kann dadurch dieStreuung auf einen Bruchteil der bei Luftspulen oder Spulen auf Kernen mit nichtgeschlossenem Eisenweg vorhandenen herabgesetzt werden. Ferner bedingt die größere Permeabilität eine geringere Windungszahl und damit eine ,g4@, ringere Eigenkapazität der Spulen, was Gera für Hochfrequenzspulen von außerord#izr.er licher Wichtigkeit ist.
Um nun darüber hinaus die Wicklungskapazität so niedrig wie möglich zu halten, werden gemäß der weiteren Erfindung die Spulen als Einlagenspulen ausgeführt, so daß die Wicklungskapazität im wesentlichen nur aus der Kapazität zwischen der ersten und der letzten Windung besteht, unter der Voraussetzung, daß durch geeignete Aufpolsterung auf dem Kern die Kapazität gegen diesen vernachlässigbar klein gemacht wird. ~Der Beweis hierfür läßt sich sehr einfach r@liren. Betrachtet man eine einlagige Ringmit n Windungen, zwischen denen jeweils die Kapazität C besteht (Abb. i), so läßt sich die zwischen den Aderenden a und b bestehende Kapazität auffassen als eine Parallelschaltung der Kapazität C zwischen der ersten und letzten Windung und der Hintereinanderschaltungsämtlicher n-i Kapazitäten von Windung zu Windung. Die resultierende Wicklungskapazität C", beträgt daher Diese Wicklungskapazität kann nun gemäß der weiteren Erfindung durch Unterteilen der Wicklung und geeignete Anordnung der einzelnen Teile noch erheblich verringert werden. Teilt man nämlich die Wicklung in p Wicklungsteile auf und trifft die Anordnung auf dem Kern und die Schaltung so, daß zwischen Anfang und Ende der Gesamtspule nicht mehr die Wicklungskapazität C, sondern an deren Stelle p hintereinandergeschaltete Wicklungskapazitäten liegen, so ergibt sich für die resultierende Wicklungskapazität Die Annäherung gilt unter der Voraussetzung, daß p < n ist, also beispielsweise p = 8 Abschnitte und zt = ioo Windungen. Eine weitergehende Unterteilung ergibt nur noch in beschränktem Umfang eine Verbesserung, da sich dann der Einfluß der Kapazität der Zuleitungsdrähte nur noch schwer -ausschalten läßt. Vernachlässigt man diesen Einfluß, so ergibt sich als Optimum für die Unterteilung p = nl2, wie eine einfache Rechnung zeigt.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Spulen gemäß der Erfindung dargestellt, an Hand deren die erfindungsgemäße Schaltung im einzelnen erläutert wird.
Abb. i zeigt eine einlagige Ringkernspule mit st Windungen. Anfang und Ende liegen auf dem Kern benachbart, so daß das Ersatzschaltbild Abb. i a gilt. Die Eigenkapazität dieser Spule ist, wie oben nachgewiesen, ungefähr gleich der Kapazität C zwischen zwei aufeinanderfolgenden Windungen. In Abb. 2 ist dieselbe Ringspule dargestellt, jedoch ist die Wicklung in p = 2 Teile aufgeteilt, die mit entgegengesetztem Wicklungssinn aufgebracht sind. Die erste Windung der Gesamtspule ist nun nicht mehr der letzten Windung der Gesamtspule räumlich benachbart, sondern der ersten Windung der zweiten Wicklungshälfte, während die letzte Windung der Gesamtspule der letzten Windung der ersten Wicklungshälfte räumlich benachbart ist. Es ergibt sich somit das Ersatzschaltbild der Abb. 2 a. "Zwischen Anfang und Ende liegt an Stelle der Kapazität C jetzt die Hintereinanderschaltung von p (nämlich 2) Kapazitäten C und parallel zu jeder von beiden eine Kapazität gleich der Serienschaltung Windungskapaziäten. Die resultierende Eigenkapazität ergibt sich daraus dann zu ungefähr In Abb. 3 ist,die Aufteilung der Gesamtwicklung eines Ringkernes in p gleich 8 Teilwicklungen dargestellt. Die Einzelwicklungen sind wie bei der Anordnung der Abb. 2 mit entgegengesetztem Wicklungsinn aufgebracht und außerdem, von. der ersten Teilwicklung aus betrachtet, abwechselnd auf der rechten und linken Kernhälfte angeordnet. Dadurch wird erreicht, daß jeweils die letzte Windung jeder Teilwicklung der ersten Windung der übernächsten Teilwicklung räumlich benachbart sind. Daraus ergibt sich für die Kapazitätsverhältnisse das Ersatzschaltbild nach Abb. 3 a. Zwischen Anfang und Ende liegt jetzt an Stelle der Kapazität C die Serienschaltung von p = 8 Kapazitäten C und parallel zu jeder einzelnen die Serienschaltung Windungskapazitäten. Die resultierende Eigenkapazität ergibt sich dann entsprechend zu ungefähr C%8.
Als Kerne für die Spulen können in gleicher Weise Blech-, Draht- und Bandkerne Verwendung finden. Die Kerngestaltung wird in erster Linie mit Rücksicht auf die Wirbelstromverluste ausgeführt, und zwar in möglichst feiner Unterteilung. Unter Umständen kann es natürlich auch zweckmäßig sein, dem Kernmaterial in bekannter Weise in kleinen Mengen widerstandserhöhende Zusätze zuzufügen. Ferner können auch solche Kerne Verwendung finden, die ihrerseits wieder in bekannter Weise aus Teilkernen bestehen, die gegebenenfalls verschiedene magnetische und/oder elektrische und/oder thermische Eigenschaften haben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Hochfrequenzspule, gekennzeichnet durch die Verwendung von Magnetkernen mit geschlossenem Eisenweg nach Patent 632090.
2. Hochfrequenzspule nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß der Hysteresefaktor ihres Kerns < 3 ist.
3. Hochfrequenzspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als einlagige Ringkernspule ausgeführt ist. q..
Hochfrequenzspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Wicklung in zwei oder mehr Teilwicklungen unterteilt ist, die abwechselnd mit entgegengesetztem Wicklungssinn aufgebracht und so auf dem Kernumfang angeordnet sind, daß stets die letzte Windung einer Wicklung mit der ersten Windung der übernächsten Wicklung räumlich benachbart ist.
Hochfrequenzspule nach Anspruch 2 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Kern in an sich bekannter Weise aus zwei oder mehreren Einzelkernen besteht, die gegebenenfalls verschiedene magnetische und/oder elektrische und/oder thermische Eigenschaften haben.
6. Hochfrequenzspule nach Anspruch :2 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kernmaterial in bekannter Weise widerstandserhöhende Zusätze in kleinen Mengen zugefügt sind.