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Aus magnetisierbarem Material bestehendes Bauelement Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauelement, welches aus kreissymmetrischen Formteilen aus magnetisierbarem Material besteht, insbesondere einen Topfspulenkern oder eine unter Verwendung eines solchen Kerns aufgebaute Topfkernspule. Der Zweck der Erfindung besteht darin, die ferromagne- tischen Formteile eines solchen Bauelementes derart zu gestalten, dass die Spule die optimalen elektrischen Eigenschaften in Verbindung mit einer besonders vorteilhaften Konstruktionsform in bezug auf kleinstmöglichen Raumaufwand erreicht werden.
Es sind zahlreiche Ausführungsformen von so- genannten Schalen- oder Topfkernspulen bekannt, bei denen es grundsätzlich darauf ankommt, das äussere Spulenfeld, also den Weg der eine Spule umschliessenden Kraftlinien möglichst vollständig durch das Kernmaterial zu führen, wodurch die Induktivität einer solchen Spule annähernd auf den GI-fachen Wert gesteigert und gleichzeitig eine entsprechende Abschirmung erreicht werden kann.
Zur Abstimmung des genauen Induktivitätswertes dienen bekanntlich Mittelkerne, die nach Art einer Schraube in das Innere des Topfkernes eingeführt werden und dabei entweder einen Luftspalt kurzschliessen oder die Induktivität dadurch erhöhen, dass sie selbst eine Permeabilität besitzen, die wesentlich höher ist als diejenige des übrigen Kernmaterials. Ausserdem sind Abstimmvor- richtungen bekannt, bei denen ein schmaler Streifen durch einen Luftspalt gezogen wird, wobei dieser Streifen eine ferromagnetische Belegung zunehmender Stärke trägt, die dadurch den Luftspalt in zunehmendem Masse magnetisch kurzschliesst.
Die erreichbare Induktivitätsänderung ist zwar bei diesen Verfahren verhältnismässig gross, jedoch ist die Einhaltung der Toleranzen für den Luftspalt, der bekanntlich dadurch entsteht, dass die Formteile der Spule beim Aneinanderlegen oder beim Zusammen- bau nur ausserhalb des Wickelraumes dicht anliegen, jedoch in der Spulenachse einen vorgegebenen Abstand freilassen, nur schwer einzuhalten. Ferner sind solche Formteile einer Topf- oder Schalenkernspule verhältnismässig schwer miteinander zu befestigen bzw. in einem Gerät anzubringen, ohne dass bei Erschütterungen oder infolge thermischer Veränderungen zugleich auch die relative Lage der Spulenteile zueinander verändert wird.
Die Induktivität einer solchen Spule lässt sich deshalb in der Praxis nur unter Schwierigkeiten auf dem geforderten Wert über längere Zeiträume genau einhalten. Neben dem Aufwand an Befestigungsmitteln besteht ferner der Nachteil, dass die bekannten Topfkernspulen verhältnismässig komplizierte Formteile besitzen. Diese Teile gehen leicht durch die bei ihrer Befestigung auftretenden Verspannungen zu Bruch. Geschieht dies nach dem Einbau durch Erschütterungen des fertigen Gerätes, dann sind Störungen an übertragungseigen- schaften die Folge, die sich bekanntlich schwer lokalisieren oder an Ort und Stelle beheben lassen.
Die vorliegende Erfindung richtet sich nun darauf, diese Schwierigkeiten und Nachteile zu beseitigen und zugleich eine Spule anzugeben, welche auch räumlich ausserordentlich günstige Eigenschaften hat.
Das erfindungsgemässe, aus kreissymmetrischen Formteilen aus magnetisierbarem Material bestehende Bauelement ist gekennzeichnet durch einen Wickelkörper in Gestalt einer Wickelrolle aus ferromagneti- schem Material, der zur Aufnahme einer Spulenwicklung dient und in eine eng anliegende ferro- magnetische Rohrhülse gleicher Länge eingeschoben ist, so dass er mit dieser einen geschlossenen Topfkern bildet.
Eine derart aufgebaute Spule hat eine stabile und reproduzierbare Induktivität.
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Dabei wird vorzugsweise der die Spulenwicklung tragende Wickelkörper in seiner Achse durchbohrt und in diese Bohrung ein kleiner Stab aus höher permeablem Material eingeführt, der zur Abstimmung des Induktivitätswertes dient und so die Einhaltung genauer Einstellwerte gestattet.
Das vorgeschlagene Bauelement hat in seiner bevorzugten Form den mechanischen Vorzug, aus zwei einfachen axialsymmetrischen Teilen zu bestehen, die sich infolgedessen besonders für eine Massenfertigung grosser Stückzahlen eignen. Dabei können diese Teile aus Materialstäben bzw. -röhren im Strangverfahren hergestellt werden, wobei aus dem gleichen Material auch Topfspulenkerne verschiedener Länge gefertigt und mit demselben Werkzeug Kernteile anderer Durchmesser aus entsprechendem Strangmaterial hergestellt werden können.
Für die seitliche Zuführung der Zuleitungsdrähte zwischen dem Wickelkörper und der umgebenden Hülse können in einfacher Weise kleine Ausnehmun- Qen am äusseren Umfang des Wickelkörpers vorgesehen sein, so dass sich dieser Topfspulenkern für die Verwendung als Miniaturbauteil eignet. In einem praktischen Ausführungsbeispiel beträgt der Raumbedarf für eine vollständige Spule mit mehr als hundert Windungen aus 5 X 0,05-Hochfrequenzlitze und mit einer einstellbaren Induktivität von 200-500 pH, beispielsweise nur den dritten Teil eines Kubikzentimeters.
Bei der vorgeschlagenen Spule lassen sich die bekannten Schwierigkeiten zur Befestigung und Montage dadurch beseitigen, dass die beiden Kernteile an verhältnismässig grossen Flächen aneinander anliegen und dabei in einfacher Weise durch Verkleben befestigt sind.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die mit der Befestigung des eigentlichen Spulenkörpers verbundenen Schwierigkeiten überhaupt entfallen, weil der Wickelkörper aus ferromagnetischem Material selbst als Spulenkörper ausgebildet ist und entweder direkt oder unter Beilage einer Isolierfolie gewickelt werden kann. Die Lage der Wicklung ist dadurch festgelegt, und der zur Verfügung stehende Wickelraum lässt sich vollständig ausnutzen.
Die fertige Spuleneinheit lässt sich vorteilhaft mit Hilfe einer gegebenenfalls konischen Pressstoffhülse unmittelbar in eine entsprechende Bohrung in der Montageplatte stecken und in dieser Stellung durch Verkleben befestigen.
Diese Spule und ihre Befestigung erfordern also ganz besonders wenig Raum, so d'ass sie sich bevorzugt als Bauelement in mehrkreisigen Filteranordnungen eignet. Dabei lassen sich ohne weiteres beispielsweise zwölf Spulen zusammen mit den zugehörigen Kapazitäten durch Vergiessen mit einer isolierenden Vergussmasse zu einem ausserordentlich kleinen, elektrisch hochwertigen und mechanisch stabilen Baustein vereinigen. Durch das Vergiessen ist ausserdem eine hohe Sicherheit gegen äussere Einflüsse geschaffen. Für die genannte Verwendung eignet sich insbesondere auch eine längliche Bauform der Topfspulkerne.
Neben den schon geschilderten mechanischen Vorzügen werden bei den vorgeschlagenen Topfkernspulen zugleich auch die optimalen magnetischen Eigenschaften realisiert. Dadurch, dass die Verbindungsstelle zwischen dem Wickelkörper und der äusseren Hülse an der Stelle grössten Querschnittes des ferromagnetischen Flussweges angeordnet ist, wird der bei einer solchen mechanischen Verbindungsstelle unvermeidbare Luftspalt in seiner Wirkung auf ein Mindestmass herabgesetzt bzw. weitgehend durch magnetische Kurzschlüsse des Kernmaterials unwirksam gemacht. Zudem lässt sich der zylindrische Aussendurchmesser des Wickelkörpers besonders gut auf eine glatte Oberfläche bearbeiten, so dass an der Verbindung mit der eng anliegenden Hülse praktisch keine Einschnürung des magnetischen Kraftlinienfeldes stattfindet.
Der Abstimmkern der vorgeschlagenen Spule kann entweder nach erfolgter Feinabstimmung festgelegt oder auch nach dem Vergiessen beliebig nachstellbar sein. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, entsprechende Gewindegänge beim Vergiessen, also in der Vergussmasse selbst freizulassen, die zur Führung einer den Abstimmkern tragenden Schraube dienen. Der gedrängte Aufbau der vorgeschlagenen Topfkernspulen gestattet ferner eine gleichzeitige Variation mehrerer Abstimmkreise, wobei die zugehörigen Kerne gemeinsam an einer verschiebbaren Führungsleiste- oder -platte befestigt sind.
In der Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein vollständiger Ferritspulenkern, bestehend aus dem Wickelkörper 1, der Hülse 2 und dem Abstimmkern 3 im Massstab 5 : 1 dargestellt.
Fig. 2 zeigt diesen Spulenkern von der Seite gesehen mit den Ausnehmungen 4 und 5 für die Durchführungen der Spulenzuleitungen. Fig. 3 stellt eine vollständige Spule in natürlicher Grösse dar.
Fig. 4 zeigt als Ausführungsbeispiel für die Anwendung der Erfindung ein Bandpassfilter vor dem Vergiessen, das aus zwölf Einzelkreisen besteht. In Fig. 4a sind mit 6 die Spulen, mit 7 die Kreis- und mit 8 die Kopplungskapazitäten bezeichnet. Die einzelnen Abstimm:einheiten sind dabei durch Trennwände voneinander getrennt. Die Spulen 6, die in dieser Figur schematisch dargestellt sind, entsprechen der Darstellung in Fig. 2. Sie liegen parallel zueinander.
Die zugehörigen Abstimmkreise lassen sich entweder einzeln einstellen, oder zum Zwecke einer Variation des Durchlassbereiches gemeinsam mit Hilfe einer nicht dargestellten Führungsplatte bei sämtlichen Spulen zugleich variieren.
In Fig.4b ist dieses Ausführungsbeispiel, von der Seite gesehen, dargestellt. Durch den mittleren Teil ist eine Linie geführt, die den Zusammenbau dieses Filters aus der Vielzahl einzeln abgeschirmter und in sich geschlossener Spuleneinheiten, reihenweise nebeneinander andeutet.
Diese Darstellung demonstriert den Raumbedarf eines hochwertigen 12kreisi-
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gen Filters in natürlicher Grösse, das zunächst unter Freilassung der für die Variationsabstimmung dienenden Stellen zur Aufnahme der Abstimmkerne vergossen und nach erfolgter Feinabstimmung unter Einschluss dieser Variationskerne vollständig mit Verguss- masse geschlossen und gegen äussere Einflüsse aller Art unempfindlich gemacht wird.
Ein derartiges Filter ist besonders für den Empfängerbau bei tragbaren Funkgeräten geeignet. Es lassen sich jedoch mit der vorgeschlagenen Spulenform auf allen Gebieten der Nachrichten- und Mess- technik ausserordentlich stabile Bauteile herstellen, wobei die elektrischen und mechanischen Eigenschaften dieser Bauform auch dann erhalten bleiben, wenn deren Bemessung wesentlich von der des angegebenen Ausführungsbeispiels abweicht. Zur Aufnahme grö- sserer Leistungen bzw. zur Herstellung grösserer In- duktivitäten wird man entsprechend grössere Ausführungsformen wählen.