AT102188B - Induktionsvorrichtung. - Google Patents

Description

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  Induktionsvorrichtung. 



   Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die in dem Patent Nr.   98 552   dargestellte Art von
Induktanzspulen, bei welchen die Drahtwicklung allseitig von einem aus magnetischem Material be- stehenden Körper, dem sogenannten Magnetkern, umgeben ist. 



   Die Vorteile der Erfindung gegenüber andern Konstruktionen bestehen namentlich darin, dass bei stromdurchflossener Drahtwicklung die magnetische Kraftlinienstreuung ausserhalb der Induktanz- spule und demzufolge auch die mit ihr verknüpfte Wirbelstrombildung in leitenden Umhüllungen und benachbarten Leitern verschwindend gering wird. Damit zusammenhängend wird   natürlich   auch die
Erhöhung des Effektivwiderstandes der Drahtwicklung verschwindend klein und der Wirkungsgrad der Induktanzspule entsprechend höher. 



  Im weiteren unterscheidet sich die Erfindung von andern Konstruktionen auch noch dadurch, dass die ringförmige Drahtwicklung in einem   dem Wicklungsquerschnitte entsprechenden Hohlraume   eines aus zwei Ringen zusammengesetzten Eisenringes von ovalem   Gesamtquerschnitte   vollständig eingeschlossen ist. Dadurch wird die von der stromdurchflossenen Wicklung bewirkte Kraftlinienbildung möglichst auf das Innere des   Magnetkerns beschränkt   und die Streuung von magnetischen Kraftlinien um denselben herum auf ein Minimum herabgemindert.

   Zu diesem Zwecke erhält der Magnetkern eine solche Querschnittsform, dass bei stromdurchflossener Wicklung das durch den Strom auf der Oberfläche des Kerns erzeugte elektromagnetische Potential an allen Stellen gleich gross ist, wie die zur Überwindung des magnetischen Widerstandes erforderliche Potentialdifferenz, oder, in andern Worten ausgedrückt, dass die äussere Oberfläche des Kerns an allen Stellen in bezug auf alle ausserhalb derselben befindlichen
Punkte das gleiche magnetische Potential aufweist. Dies ist dadurch erreichbar, dass für jede erzeugte
Kraftlinie der Querschnitt des aus homogenem magnetischen Material hergestellten Kerns von Punkt zu Punkt richtig bemessen wird.

   Dabei ergibt sieh dann für den Querschnittsumriss des Magnetkern eine Kurve, welche angenähert einer durch die stromdurchflossene Wicklung erzeugten Kraftlinie ent- spricht, oder, mit andern Worten ausgedrückt, eine Oberfläche des ringförmigen Magnetkern, welche angenähert einer durch den Strom in der Wicklung erzeugten ringförmigen   Kraftlinienrohre   entspricht. 



   Betreffend den dieser Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform der Erfindung, d. h. einer Induktanzspule für belastete Fernsprechleitungen beigefügten Zeichnungen, wird bemerkt, dass die
Fig. 1 einen Hauptquerschnitt und Fig. 2 einen Grundriss derselben darstellt. Die Fig. 3 enthält die durch die stromdurchflossene Wicklung erzeugten elektromagnetischen Kraftlinien sowie die   Niveaukurven   gleichen Potentiales. Die Fig. 4 ist eine abgeänderte Form der in Fig. 1 und 2 abgebildeten Induktanzspule. 



   Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist die Drahtwicklung 7 vom zweiteiligen Magnetkern 8 vollständig eingeschlossen. Der letztere ist aus den beiden genau aufeinander passenden Ringen 9 und 10, deren
Querschnitte den beiden'Hälften eines Ovales entsprechen, zusammengesetzt. In den ebenen Flächen der Ringe 9 und 10 sind kreisförmige Rinnen zum Einlegen der Drahtwicklung 7 angebracht. Für die Ringe 9 und 10 kann beliebiges magnetisches Material verwendet werden. Immerhin hat sich bis jetzt pulverisiertes weiches Eisen am besten bewährt. 



   Aus den Fg. 1 und 2 (s. die punktierte Kreise 11 und 12 sowie die ausgezogenen Kreise   13 und 14)   
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 Induktanzeinheiten nicht die sparsamste. Sie hat jedoch den grossen Vorteil, die Streuung   magnetischer   Kraftlinien ausserhalb des   Magnetkerns   und das dadurch verursachte Nebensprechen zwischen nebeneinander liegenden Spulen auf ein   Minimum   zu vermindern. Ferner wird bei den nach Fig. 1 konstruierten Spulen, wenn sie in magnetisch abschirmende Buchsen eingeschlossen werden, die Ausbildung von Wirbelströmen in den letzteren und die dadurch verursachte Vermehrung des Effektivwiderstandes der Spulen herabgemindert. 



   Die Verteilung des magnetischen Materials um den Wiellungsquerschnitt herum ist leichter zu verstehen, wenn man die bei elektromagnetischer Erregung des die   kernlose Wicklung umgebenden     Luftraumes entstellenden magnetischen Kraftlininien   und die ihnen entsprechenden   Niveaukurven   gleichen magnetischen Potentials in Betracht zieht. wie sie in Fig. 3 dargestellt sind. In dieser bedeuten 15 und 18 die beiden Querschnitte der Drahtwicklung. Einige der erzeugten Kraftlinien sind durch die 
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 Zwischen je   zwei benachbarten Niveaukurven   besteht die gleiche Potentialdifferenz.

   Zieht man nun eine Kraftröhre in Betracht, deren äussere Oberflache durch die um die ganze Wicklung herum vorhandenen   Kraftlinien 21 und   deren innere Oberfläche analog durch die Kraftlinien 20 gebildet wird, so ist der darin zur Erzeugung des magnetischen Potentials erforderliche Betrag an elektrischer Energie an allen Stellen der Röhre genau gleich demjenigen Aufwande an magnetischem Potential, welcher   zur'Überwindung   des magnetischen Widerstandes und zur Erzeugung der Kraftliniendichte erforderlich ist.

   Wird nun für den Umriss des Querschnittes des Magnetkerns die Gestalt der   Kraftlinie 21 zugrunde gele   und 
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 dass er ausser Betracht fallen kann, so kann der so geformte   Magnetkern   zum Einbetten der Wicklung verwendet werden, ohne die Bildung eines   magnetischen Streufeldes ausserhalb   der Spule befürchten zu müssen. Soll eine solche Induktanzsapule mit ihrem Kern in einer magnetisch abschirmenden Blechbüchse untergebracht werden, welche enge an den Magnetkern anschliesst, können magnetische Kraftlinien aus dem Kern in die   Büchse übertreten und zu Wirbelströmen Anlass   geben.

   Dieser Einfluss könnte aber dadurch vermieden werden, dass man den   Umriss   des   Querschnittes   einer   magnetischen   Kraft- 
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 hoher Permeabilität, z. B. etwa 30-50, hergestellt und zwischen Kern und Büchse ein ordentlicher Zwischenraum freigelassen, so wird die   Streuungs-und   die   Wirbelstromwirknag   sehr gering ausfallen. 



   Ein einfaches Verfahren zur   Bestimmung   des Querschnittsumrisses für den Magnetkern besteht darin, dass man für die kernlose   Drahtwieklung unter Verwendung von Gleichstrom   passender Grössenordnung die magnetischen Kraftlinien ermittelt, nach Fig. 3 aufzeichnet und eine nicht zu nahe beim Wieklungsquerschnitte liegende Kraftlinie als Umriss für den   Kernquersehnitt   auswählt.

   Immerhin ist dabei daran zu denken, dass der für die Unterbringung der Wicklung'7 in Fig. 1 beanspruchte Raum eine andere Permeabilität aufweist, als der Magnetkern, dass an dieser Stelle der magnetische Widerstand für die Kraftlinien grösser ist als im übrigen Teil des Kernquerschnittes, und dass daher der   Umriss   des letzteren ganz besonders an solchen Stellen zu erweitern ist, wo diese Widerstandsvermehrung am nachteiligsten wirkt, d. h. an den inneren Wicklungskanten, wo auch die Kraftlinien   am meisten zusammen-   gedrängt sind. Ein solcher Fall ist in Fig. 4 dargestellt. Der   Wicklungsquerschnitt   ist erheblich grösser als in Fig. 1 und kann daher gegenüber dem Kernquerschnitt   nicht mehr vernachlässigt   werden.

   Die punktierte Kurve 22 entspricht einer Kraftlinie, welche von einer kernlosen Drahtwicklung von geringem Querschnitt (s. Fig. 3) erzeugt wird und nach welcher der Kernquerschnitt zu ermitteln ist. Die ausgezogene Kurve   28   zeigt jedoch den mit Rücksicht auf den grossen   Wieklllngsqllerschnitt   abgeänderten Umriss   23,   welcher an den inneren Kanten desselben   vergrössert   ist. 



   In ähnlicher Weise ist der Umriss des   Kernqllerschnittes   zu korrigieren, wenn der Einfluss von 
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Es ist einleuchtend, dass das soeben beschriebene Verfahren zur Bestimmung des Kernquerschnittes und seines Umrisses sowie auch die nachfolgenden Patentansprüche nicht nur für Induktanzspulen (Belastungsspulen und Drosselspulen) mit einer einzigen Drahtwicklung, sondern auch sinngemäss für Induktanzspulen mit mehreren   räumlich   und elektrisch voneinander getrennten Drahtwicklungen Geltung haben. 



   PATENT-ANSPRÜCHE : 
1. Induktionsvorrichtung, bestehend aus einer   Drahtwieklung   und aus einem aus homogenem mangetischen Material hergestellten Magnetkern nach Patent Nr.   98552, dadurch gekennzeichnet.   dass sein Querschnittsumriss einer von der stromdurchflossenen   Drahtwieklung   erzeugten magnetischen Kraftlinie entspricht und dass seine äussere   Oberfläche   in bezug auf ausser ihr befindliche Punkte angenähert gleiche magnetische Potentiale aufweist.

Claims (1)

1. 2. Induktanzspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Magnetkern so geformt ist, dass seine Oberfläche an allen Stellen in bezug auf ausser ihr gelegene Punkte angenähert das nämliche magnetische Potential aufweist. <Desc/Clms Page number 3> EMI3.1 der stromdurchflossenen Wicklung in einem sie umgebenden Medium von unendlicher Ausdehnung und von konstanter Permeabilität erzeugten magnetischen Kraftlinie angenähert entspricht.

   4. Induktanzspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Magnetkernes am äusseren Kernumfange beträchtlich grosser ist als am inneren Kernumfange.

   5. Induktanzspule nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das homogene Material des Magnetkerns aus gepresstem Eisenpulver besteht. EMI3.2 Drahtwicklungsumfange aufgenommenen Querschnitte die Wandstärke des Hohlraumes von der minimalen Dicke auf dem inneren Kernumfange bis zur maximalen Dicke auf dem äusseren Kernumfange nach und nach grösser wird.

   7. Induktanzspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser der eingebetteten Drahtwicklung vom mittleren Kerndurchmesser verschieden ist.

   8. Induktanzspule nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser der eingebetteten Drahtwicklung geringer ist als der mittlere Kerndurchmesser.

   9. Induktanzspule nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächeninhalt des magnetischen Materials des Kernquerschnittes der Fläche angenähert entspricht, die von einer durch die stromdurchflossene Drahtwicklung erzeugten Kraftlinie umschlossen wird.

   10. Induktanzspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächeninhalt des magnetsehen Materials des Kernquerschnittes demjenigen entspricht, der von einer magnetischen Kraftlinie umschlossen wird, welche von der stromdurchflossenen Drahtwicklung in einem sie umsebenden Medium vonunendlicher Ausdehung und von konstanter Permeabilität erzeugt wird, und dass nur der äussere Kerndurchmesser etwas geringer gehalten wird, als er nach dieser Bedingung sein sollte, um den Einfluss der Unterbringung der Wicklung auf die Permeabilität des Raumes an dieser Stelle auf den Kraftlinienverlauf zu beseitigen.

   11. Induktanzspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umriss des Magnetkern- querschnittes möglichst derjenigen Form einer magnetischen Kraftlinie entspricht, welche von einer in ein ? r abschirmenden Büchse eingeschlossenen und stromdurchflossenen Drahtwicklung erzeugt wird.