CH113444A - Induktanzvorrichtung. - Google Patents

Description

      Induktanzvorrichtung.       Die vorliegende Erfindung     betrifft    eine In  duktanzvorrichtung ohne bewegliche Teile,  die wenigstens eine stromführende Wicklung  enthält, welche in einem ringförmig ge  schlossenen Hohlraume eines aus     ferromagne-          tischem    Material bestehenden Körpers einge  schlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass  der genannte Körper einen veränderlichen  Querschnitt des magnetischen Stromkreises  und eine so geformte äussere Begrenzungs  fläche besitzt,     daft    bei stromdurchflossener  Wicklung praktisch gesprochen keine magne  tischen Kraftlinien durch diese Begrenzungs  fläche austreten.  



  In der beiliegenden Zeichnung ist ein  Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen  standes, nämlich eine     Induktanzspule    zur Be  lastung von Fernsprechleitungen dargestellt.  Darin zeigt die     Fig.    1 einen Hauptquerschnitt  und     Fig.    2 einen Grundriss der     Induktanz=     spule. Die     Fig.    3 veranschaulicht die durch  eine     stromdurchflossene    Wicklung von ge  ringem Querschnitte in einem unbegrenzten  homogenen und     isotropen    Medium von kon  stanter     Permeabilität    erzeugten magnetischen  Kraftlinien und die dazu gehörigen Kurven    gleichen magnetischen Potentials.

   Die     Fig.    4  ist eine Variante der     Fig.    1.  



  Wie die     Fig.    1 und 2 zeigen, ist die  aus zwei genau gleichen Hälften bestehende  Drahtwicklung 7 vom zweiteiligen Mantel  8 vollständig eingeschlossen. Der letztere ist  aus zwei genau aufeinander passenden Ringen  9 und 10, deren Querschnitte den beiden  Hälften eines Ovals entsprechen, zusammen  gesetzt. Die ebenen Flächen der Ringe 9  und 10 weisen kreisförmige Rinnen zum  Einlegen der Drahtwicklung 7 auf. Für die  Ringe 9 und 10 kann beliebiges     ferromagne-          tisches    Material von homogenem     Aussehen     und     vernachlässigbaren        Wirbelstromverlusten     verwendet werden.

   Immerhin hat sich dafür  bis jetzt ein aus gepresstem Pulver von  weichem Eisen bestehender Körper am besten  bewährt.  



  Aus den     Fig.    1 und 2 (siehe die punk  tierten Kreise 11 und 12, sowie die ausge  zogenen Kreise 13 und 14) lässt sich ent  nehmen, dass in der Gegend des äussern Ring  umfanges viel mehr magnetisches Material  vorhanden ist, als in der Gegend des     innern     Ringumfanges. Diese Materialverteilung ist      allerdings in bezug auf die     Induktanzeinheiten     nicht die sparsamste.

   Sie hat jedoch den  grossen Vorteil die Streuung magnetischer  Kraftlinien ausserhalb des Mantels und das  dadurch verursachte Nebensprechen zwischen       nebeneinanderliegenden    Spulen auf ein Mini  mum zu vermindern, beziehungsweise letzteres  praktisch vollständig aufzuheben,     wenn    eine  nach     Fig.    1 hergestellte Spule gegen benach  barte Spulen in der gebräuchlichen Weise  durch Zwischenlagen aus starkem Metallblech  magnetisch abgeschirmt wird. In den Zwischen  lagen treten dabei nur ganz geringe Wirbel  ströme auf.

   Dies wird dadurch erreicht,     dass,     bei der gewählten Mantelform, praktisch ge  sprochen, keine magnetischen Kraftlinien aus  der äussern Begrenzungsfläche des Mantels  austreten.'  Die Zweckmässigkeit der dargestellten  Verteilung des magnetischen Materials tun  den Wicklungsquerschnitt herum ist     leichter     zu verstehen, wenn man die bei elektro  magnetischer Erregung des die Wicklung  bei abgenommenem Mantel umgebenden Luft  raumes entstehenden magnetischen Kraftlinien  und die ihnen entsprechenden Niveaukurven  gleichen magnetischen Potentials in Betracht  zieht, wie sie in     Fig.    3 dargestellt sind. In  dieser bedeuten 15 und 16 die beiden Quer  schnitte der Drahtwicklung. Einige der er  zeugten Kraftlinien sind durch die Kurven  17, 18, 19, 20 und 21 angedeutet.

   Die  Niveaukurven verbinden die beiden Quer  schnitte 15 und 16. Zwischen je zwei be  nachbarten Niveaukurven besteht die gleiche  Potentialdifferenz. Zieht man nun eine hohl  ringförmige Kraftröhre in Betracht, deren  äussere Oberfläche durch Kraftlinien 21 und  deren innere Oberfläche analog durch Kraft  linien 20 gebildet wird, so ist der darin zerr,  Erzeugung der magnetischen Induktion er  forderliche Betrag der magnetischere Kraft  selbstverständlich überall gleich dein von  der stromdurchflossenen Wicklung gelieferten  Werte, da im Luftraum die Kraft und die  Induktion durch praktisch denselben Zahlen  wert dargestellt sind und dieselbe Richtung  besitzen.

   Da bei Ausfüllung des Innenraumes    der     hohlringförmigen    Kraftröhre     durch    ein  homogenes und     isotropes    Medium vor kon  stanter     Permeabilität    die Induktion überall  in der Röhre dieselbe Richtung behält und  proportional der magnetischen Kraft bleibt  und daher auch keine magnetischen Bele  gungen entstehen, so bleibt jene Gleichheit  auch in diesem Falle bestehen.

   Ausserhalb  des Mantels aus     ferromagnetischem    Material  besteht nur dasjenige magnetische Feld,  welches auch in     Abwesenheit    des Mantels  vorhanden wäre. während bei anderer Gestalt  des Mantels magnetische Belegungen und  daher ein     zusätzliches    magnetisches Feld auf  treten     würden.    Man kann dieses Resultat  auch so deuten, dass das     grösste    magnetische  Potentialgefälle vom elektrischen Strom an  derjenigen Stelle erzeugt wird, wo der mag  netische Widerstand des Mantels am grössten  ist und dass aus diesem Grunde die Kraft  linien nicht das Bestreben haben ans dem  Mantel auszutreten.

   Wird nun für den     LTrn-          riss    des Querschnittes des Mantels die Ge  stalt der Kraftlinie 21 zugrunde gelegt und  ist der für die     Drahtwicklung    erforderliche  Raum im     Verhältnisse    zum Rauminhalte des       Mantels    so gering, dass er, ausser Betracht  fallen kann, so     kann    man auch     einen    so     ge-          forrnten    Mantel zum Einbetten der     Wicklung     verwenden, ohne die Bildung eines magne  tischen Streufeldes ausserhalb der Spule be  fürchten     zri    müssen.  



  Ein einfaches Verfahren zur     Bestimmung     des     Querschnittumrisses    für den     magnetischen     Mantel besteht darin, dass man für die  Drahtwicklung für sich allein, ohne Mantel,  beispielsweise unter Verwendung von Gleich  strom     passender        (lrössenordnung,    die magne  tischen Kraftlinien ermittelt, sie     entsprechend          Fig.    3 aufzeichnet, und eine nicht zu nahe       beire        Wicklungsquerschnitte    liegende Kraft  linie als     Ürierih    für den Mantelquerschnitt  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  Mantel und dass an dieser Stelle der     magrre-          tisehe    Widerstand für die Kraftlinien     grösser         ist, als im übrigen Teile des Mantelquer  schnittes. Es kann daher zweckmässig sein,  den Umriss des letzteren dort zu erweitern,  wo ohne eine solche Erweiterung eine Wider  standsvermehrung eintreten würde, insbe  sondere an den inneren Kanten der Wicklung,  wo auch die Kraftlinien am     meisten    zusammen  gedrängt sind. Ein solcher Fall ist in     Fig.    4  dargestellt.

   Der Wicklungsquerschnitt ist er  heblich grösser als in     Fig.    1 und kann daher  gegenüber dem Mantelquerschnitt nicht mehr  vernachlässigt werden. Die punktierte Kurve  22 entspricht einer Kraftlinie, wie sie von  der stromdurchflossenen Wicklung im freien  Luftraume (siehe die Ausführungen zu     Fig.    3)  erzeugt wird. Der ausgezogene Umriss 23,  welcher annähernd den gleichen Flächeninhalt  besitzt wie 22, verläuft in der Gegend der  Innenkanten der Wicklung, also dort, wo  der Abstand zwischen der Kurve 22 und  der Wicklung am kleinsten ist, ausserhalb  der eben     genannten    Kurve.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Induktanzvorrichtung ohne bewegliche Teile, die wenigstens eine stromführende Wicklung enthält, welche in einem ringförmig geschlos senen Hohlraume eines aus ferromagnetischem Material bestehenden Körpers eingeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Körper einen veränderlichen Querschnitt des magnetischen Stromkreises und eine so ge formte äussere Begrenzungsfläche besitzt, dass bei stromdurchflossener Wicklung praktisch gesprochen keine magnetischen Kraftlinien durch die Begrenzungsfläche austreten.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Induktanzvorrichtung nach Patentanspruch, bei welcher der Querschnitt des Wicklungs raumes im Verhältnisse zum Querschnitt des magnetischen Körpers sehr gering ist, da- durch gekennzeichnet, dass jeder senkrecht zum Stromflusse in der Wicklung aufge nommene Querschnitt dieses Körpers einen Umriss aufweist, welcher der Lage, der Form und der Grösse nach einer von der stromdurchflossenen Wicklung in einem sie umgebenden Medium -von unendlicher Ausdehnung und von konstanter Perme- abilität erzeugten magnetischen Kraftlinie angenähert entspricht.

   2. Induktanzvorrichtung nach Patentanspruch, bei welcher der Querschnitt des Wicklungs raumes im Verhältnisse zum Querschnitt des magnetischen Körpers nicht gering ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Umriss jedes senkrecht zum Stromflusse in der Wicklung aufgenommenen Querschnittes dieses Körpers von einer von der strom durchflossenen Wicklung in einem sie um gebenden Medium von unendlicher Aus dehnung und von konstanter Permeabilität erzeugten Kraftlinie von gleichem Flächen inhalte wie der Umriss, in dem Sinne ab weicht, dass an denjenigen Stellen, wo der Abstand zwischen dem' Querschnitte des Wicklungsraumes und dem Umrisse der magnetischen Kraftlinie am geringsten ist,

   zur Verminderung des magnetischen Wider standes an den betreffenden Stellen der Umriss des magnetischen Körpers ausserhalb der genannten magnetischen Kraftlinie ver läuft. 3. Induktanzvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des magnetischen Körpers aus gepresstem Eisenpulver besteht.