DE1033795B - Anordnung zur magnetischen Ablenkung des Elektronenstrahls von Kathodenstrahlroehren, insbesondere fuer Fernsehzwecke - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur magnetischen Ablenkung des Elektronenstrahles von Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Fernsehzwecke, die einen kreisringförmigen Jochring aus ferromagnetischem Material sowie einen Ablenkspulensatz für die Horizontalablenkung und einen Ablenkspulensatz für die Vertikalablenkung enthält und bei der wenigstens der Spulensatz für eine Ablenkrichtung, vorzugsweise der für die Vertikalablenkung, aus Toroidspulen besteht, deren jede durchgehend gewickelt ist und aus mehreren Lagen besteht.

Zur magnetischen Ablenkung des Elektronenstrahls von Kathodenstrahlröhren für Fernsehzwecke werden heute vielfach Ablenkanordnungen verwendet, bei denen innerhalb eines kreisringförmigen, den Elektronenstrahl umschließenden Jochringes aus ferromagnetischem Material zwei einander diametral gegenüberliegende Sattelspulen zur Ablenkung des Strahls in horizontaler Richtung angeordnet sind, und bei denen zur Ablenkung des Strahls in vertikaler Richtung Toroidspulen verwendet werden, die auf den Jochring gewickelt oder auf diesen aufgeschoben sind.

Ein bekanntes Ausführungsbeispiel einer solchen Ablenkanordnung ist in Abb. 1 dargestellt. Der gestrichelt angedeutete Hals 15 der Kathodenstrahlröhre ist umgeben von dem kreisringförmigen Jochring 16 aus ferromagnetischem Material. Zwischen dem Jochring 16 und dem Röhrenhals 15 befinden sich zwei zur Horizontalablenkung benutzte, in der vertikalen Zeichnungsachse 17 diametral gegenüberliegende Sattelspulen 18 und 19, deren Längsleiterbündel, die parallel zur elektronenoptischen Achse verlaufen, hier im Schnitt gezeichnet sind. Die dem Betrachter zugewandten Stirnleiterbündel sind nicht dargestellt, während die vom Betrachter abgewandten Stirnleiterbündel außerhalb des Jochringes sichtbar sind. Auf dem Jochring 16 befinden sich ferner zwei in der vertikalen Zeichnungsachse 17 diametral gegenüberliegende Toroidspulen 20 und 21, die zur Vertikalablenkung dienen.

Wie aus den Schnittflächen der Längsleiterbündel der Sattelspulen ersichtlich ist, sind hier sogenannte Kosinus-Sattelspulen gezeichnet, deren Besonderheit bekanntlich darin besteht, daß die gesamte Windungszahl eines jeden Längsleiterbündels über den Azimutalwinkel, den das Längsleiterbündel bestreicht, nach einer Kosinusfunktion verteilt ist. Diese Kosinusspulen werden heute weitgehend verwendet, weil sie eine besonders gute Randschärfe des Rasters bei gleichzeitig guter Rastergeometrie ergeben. Da die Längsleiterbündel solcher Kosinus-Sattelspulen sich über einen Azimutalwinkel von nahezu 90° erstrecken, ist es zur Erzielung einer ausreichenden Wickelbreite für die Toroidspulen erforderlich, daß letztere die

Anordnung
zur magnetischen Ablenkung

des Elektronenstrahls

von Kathodenstrahlröhren,

insbesondere für Fernsehzwecke

Anmelder:

Graetz Kommandit-Gesellschaft,
Altena (Westf.), Westiger Str. 172

Günter Haupt und Rudo Fälker, Altena (Westf.),
sind als Erfinder genannt worden

Längsleiterbündel der Sattelspulen um einen gewissen Winkel überlappen.

Grundsätzlich läßt sich die vorstehend beschriebene Ablenkanordnung auch aufbauen unter Verwendung normaler Sattelspulen, bei denen die Windungen der Längsleiterbündel nicht kosinusförmig verteilt sind. Da sich die Längsleiterbündel solcher normalen Sattelspulen aus elektronenoptischen Gründen im allgemeinen über einen wesentlich kleineren Azimutalwinkel erstrecken, als dies bei Kosinusspulen der Fall ist, bleibt bei einer normalen Sattelspule zwischen den beiden Längsleiterbündeln genügend Platz frei zur Unterbringung der entsprechenden Toroidspule, so daß sich hier die Überlappung zwischen den Toroidspulen und den Längsleiterbündeln der Sattelspulen erübrigt.

Unabhängig von der Art der zur Horizontalablenkung verwendeten Sattelspulen gibt es für die zur Vertikalablenkung benutzten Toroidspulen zwei bekannte Ausführungsformen. Eine davon ist in Abb. 2 schematisch dargestellt. Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine Toroidspule der Form, wie sie auch in Abb. 1 angedeutet ist, und enthält nur eine Hälfte des Jochringes 16 und eine Toroidspule 20. Wie aus der Schnittfläche ersichtlich ist, besteht die Spule aus mehreren Lagen, wobei sich sämtliche Lagen über den von der gesamten Spule eingenommenen Azimutalwinkel erstrecken. Dadurch ist die Wickelhöhe der Spule konstant.

Die zweite bekannte Ausführungsform einer Toroidspule zur Vertikalablenkung ist in Abb. 3 schematisch dargestellt. Auch hier ist ein Schnitt durch eine auf den Jochring 16 gewickelte Spule 20

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wünscht, die ohne jeden Handgriff durchgehend maschinell gewickelt werden kann und gleichzeitig frei von Partialschwingungen ist.

Das wird erreicht, wenn erfindungsgemäß jede der 5 Lagen einer Toroidspule sich über einen Azimutal winkel erstreckt, der kleiner ist als der von der gesamten Spule eingenommene Azimutalwinkel, und wenn ferner das arithmetische Mittel aller Azimutalwinkel, die von der ersten, dritten und jeder weiteren

gezeichnet. Die verschiedenen Lagen dieser Spule erstrecken sich jedoch nicht über den gleichen Azimutalwinkel, sondern nur die erste, dem Jochring am nächsten gelegene Lage nimmt den gesamten Winkel der Spule ein, und jede weitere Lage ist gegenüber der vorhergehenden symmetrisch verkürzt, so daß die letzte Lage nur noch einen relativ kleinen Winkel einnimmt. Die Wickelhöhe der Spule ist dadurch nicht konstant, sondern nimmt, von der azimutalen Mitte

ausgehend, nach beiden Seiten symmetrisch ab. Durch io Lage ungeradzahliger Ordnung eingenommen sind,

entsprechende Bemessung der Beträge, um die die verschieden ist vom arithmetischen Mittel aller Azi-

verschiedenen Lagen verkürzt werden, läßt sich eine mutalwinkel, die von der zweiten, vierten und jeder

annähernd kosinusförmige \^rerteilung der Windungen weiteren Lage geradzahliger Ordnung eingenommen

erreichen. Solche annähernd kosinusförmigen Toroid- sind. Dabei sind die Lagen ohne Unterbrechung spulen bieten den gleichen Vorteil wie Kosinus-Sattel- 15 durchgehend zu wickeln, so daß, ähnlich wie bei einer

spulen, nämlich eine Verbesserung der Randschärfe gewöhnlichen Lagenspule, die Lagen geradzahliger

des Rasters bei gleichzeitig guter Rastergeometrie. Ordnung in entgegengesetzter azimutaler Richtung

Für die zweckmäßige Ausgestaltung der Vertikal- fortschreiten wie die Lagen ungeradzahliger Ordnung,

ablenkspulen ist die Tatsache von entscheidender Be- wobei dann das Ende einer jeden Lage gleichzeitig deutung, daß das magnetische Kraftfeld der Hori- 20 den Anfang der nächsten Lage darstellt. Zur näheren

zontalablenkspulen, das die Vertikalablenkspulen zu- Erläuterung der beschriebenen Anordnung werden

mindest teilweise mit durchsetzt, Wicklungsteile der nachfolgend verschiedene Ausführungsbeispiele von

Vertikalablenkspulen zu Partialschwingungen anregt. Toroidspulen gegeben.

Zur Vermeidung dieser Partialschwingungen, die Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Abb. 5 sich als unerwünschte vertikale Ablenkung des Elek- 25 schematisch dargestellt. Die Abbildung zeigt einen tronenstrahls störend bemerkbar machen, dient ein Schnitt durch eine Toroidspule, die auf eine Jochringbekanntes Verfahren zum Wickeln der Toroidspulen, hälfte 16 aufgewickelt ist. Dabei sind der besseren bei dem der Draht vom Ende einer jeden Lage in ge- Übersicht halber jeweils die Schnittflächen der Winrader Linie zum Anfang der nächsten Lage zurück- düngen, die zu einer Lage gehören, durch eine Linie geführt wird. Dieses Wickelverfahren wird durch 3° miteinander verbunden. Die Lagen sind in der Reihen-Abb. 4 veranschaulicht. Die Zeichnung zeigt in per- folge, wie sie gewickelt werden, numeriert. Alle spektivischer Darstellung eine Jochringhälfte 16, auf Lagen erstrecken sich über einen Azimutalwinkel, der der sich die erste Lage einer Toroidspule befindet. kleiner ist als der von der gesamten Spule einge-Vom Anfang dieser Lage, der mit Al bezeichnet ist, nommene Azimutalwinkel. Weiterhin sind die Lagen, verläuft die Wicklung stetig fortschreitend (in der 35 vom Anfangt der Spule ausgehend, so angeordnet, Abbildung von links nach rechts) bis zum Lagenende, daß die Lagen ungeradzahliger Ordnung in entgegendas mit E1 bezeichnet ist. Von hier aus ist der Draht gesetzter azimutaler Richtung fortschreiten wie die in gerader Linie nach links zurückgeschlagen bis zu Lagen geradzahliger Ordnung, erstere in der Abdem mit A2 bezeichneten Punkt, wo die zweite Lage bildung von links nach rechts, letztere von rechts nach beginnt. Diese und alle weiteren Lagen, die in Abb. 4 40 links.

der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind, Die Tatsache, daß das arithmetische Mittel aller von verlaufen in der gleichen azimutalen Richtung fort- Lagen ungeradzahliger Ordnung eingenommenen Azischreitend wie die erste Lage, und vom Ende einer mutalwinkel verschieden ist vom arithmetischen Mittel jeden Lage ist der Draht in gerader Linie zum An- aller von Lagen geradzahliger Ordnung eingenommefang der nächsten Lage zurückgeschlagen. Dadurch 45 nen Azimutalwinkel, ist bei dem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich das Wickelverfahren von einer nach Abb. 5 in besonders einfacher Weise dadurch genormalen Lagenwicklung, bei der bekanntlich das geben, daß alle von Lagen ungeradzahliger Ordnung Ende einer Lage gleichzeitig den Anfang der nächsten eingenommenen Azimutalwinkel einander gleich sind Lage darstellt, wodurch die Lagen abwechselnd in und gleichzeitig größer als die von Lagen geradentgegengesetzter Richtung fortschreiten. Diese nor- 50 zahliger Ordnung eingenommenen Azimutalwinkel, male Lagenwicklung ist für die vorstehend beschriebe- wobei letztere ebenfalls einander gleich sind, nen Toroidspulen nicht brauchbar, weil sie zu starke In Abb. 6 ist das Wickelschema der Spule nach Partialschwingungen ergibt. Abb. 5 dargestellt. Auf dem horizontalen Maßstab ist Das beschriebene Wickelverfahren mit gerad- der von d-er gesamten Spule eingenommene Azimutallinigem Drahtrückschlag nach jeder Lage, das — wie 55 winkel aufgetragen, dessen Winkelhalbierende mit 0° bekannt — bei der Herstellung von Toroidablenk- bezeichnet ist. In Übereinstimmung mit den Winkelspulen weitgehend angewendet wird, hat den Nachteil, angaben in Abb. 5 erstreckt sich die Spule also von daß der Draht am Anfang und am Ende jeder Lage —60 bis +60°. Sämtliche Lagen ungeradzahliger befestigt werden muß, beispielsweise durch Abbinden Ordnung, die vom Anfang A in Richtung Ende E mit einem Faden. Dadurch ist es notwendig» daß die 60 fortschreiten, nehmen einen Azimutalwinkel von 30° Maschine, auf der die Spule ge\vickelt wird, nach dem ein, und sämtliche Lagen geradzahliger Ordnung, die Ende einer Lage stillgesetzt wird. Darauf müssen die in Richtung auf den Anfang A zurückschreiten, benötigen Handgriffe durchgeführt werden, und erst streichen einen Winkel von 15°. Es ergibt sich damit dann kann die Maschine zum Wickeln der folgenden eine Spule mit annähernd konstanter Wicklungs-Lage wieder in Gang gesetzt werden. Da dieser Vor- 65 höhe, die bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften gang sich nach jeder Lage wiederholt, beträgt die zur der bekannten Spule nach Abb. 2 entspricht. Durchführung aller Handgriffe an einer Spule er- Die Festlegung der Anzahl der Lagen und der Aziforderliche Zeit weit mehr als die Hälfte der zur mutalwinkelbeträge, über die sich die verschiedenen Fertigstellung der gesamten Spule benötigte Zeit. Für Lagen erstrecken, erfolgt in der Praxis empirisch, und die rationelle Massenfertigung ist daher eine Spule er- 70 zwar so, daß die Spule keine störenden Partial-

schwingungen ausführt. Die Zahlenwerte in Abb. 5 und 6 sind lediglich zur Erläuterung angegeben.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird durch das Wickelschema nach Abb. 7 veranschaulicht. Die dort dargestellte Wicklung unterscheidet sich von der nach Abb. 5 und 6 lediglich dadurch, daß in der Nähe der azimutalen Spulenmitte, die mit 0° bezeichnet ist, das Verhältnis der von zwei aufeinanderfolgenden Lagen eingenommenen Azimutalwinkelbeträge ein anderes ist als in der Nähe des Anfangs A und des Endes E der Spule. Beispielsweise beträgt bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 7 in der Nähe des Anfangs und des Endes der Spule der Azimutalwinkel einer Lage ungeradzahliger Ordnung 20° und der einer benachbarten Lage geradzahliger Ordnung 10°. Das Verhältnis dieser beiden Winkel zueinander beträgt demnach 2:1 bzw. 1:2. Dagegen erstreckt sich in der Nähe der azimutalen Spulenmitte eine Lage ungeradzahliger Ordnung über einen Winkel von 30° und eine benachbarte Lage geradzahliger Ordnung über einen Winkel von 20°, so daß das Verhältnis dieser beiden Winkel 3:2 bzw. 2:3 beträgt.

Dadurch wird erreicht, daß sich in der Nähe der Spulenmitte mehr Lagen gegenseitig überlappen, als dies an den Rändern der Spule der Fall ist. Beispielsweise schneidet die in Abb. 7 in der Nähe des Anfangs eingezeichnete Gerade 22 drei Lagen, während die in der Nähe der Spulenmitte eingezeichnete Gerade 23 fünf Lagen schneidet.

Bei einer solchen Toroidspule bewirkt also eine Variation des Verhältnisses der Azimutalwinkel zweier aufeinanderfolgender Lagen eine Variation der Wicklungshöhe. Auf diese Weise ist es möglich, die Windungen innerhalb des Azimutalwinkels der gesamten Spule annähernd nach einer Kosinusfunktion zu verteilen und so Toroidspulen herzustellen, die bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften der bekannten Spule nach Abb. 3 entsprechen.

Die empirische Festlegung der für eine Toroidspule mit annähernd kosinusförmiger Windungsverteilung erforderlichen Lagenzahl sowie der für die verschiedenen Lagen erforderlichen Azimutalwinkelbeträge, deren Werte in Abb. 7 nur als Beispiel genannt sind, erfolgt nach zwei Gesichtspunkten, und zwar so, daß einerseits die Windungsverteilung optimale Randschärfe und Geometrie des Rasters ergibt und daß andererseits die Spule keine störenden Partialschwingungen ausführt. Dabei ergibt sich infolge der vielfältigen Variationsmöglichkeiten für jeden Fall, der von praktischer Bedeutung ist, eine bezüglich beider Gesichtspunkte zufriedenstellende Lösung.

Eine weitere Ausführungsform der Toroidspule entsteht dadurch, daß bei den Lagen geradzahliger Ordnung der Draht mit einer anderen Steigung gewickelt wird als bei den Lagen ungeradzahliger Ordnung. Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist für sämtliche Lagen die gleiche Steigung vorausgesetzt, weil dies auch bei gewöhnlichen Lagenwicklungen allgemein der Fall ist. Werden bei der Spule nun die Lagen geradzahliger und ungeradzahliger Ordnung mit verschiedenen Steigungen gewickelt, was bei sämtlichen Ausführungsformen der Spule möglich ist, so ergibt sich dadurch eine größere Freizügigkeit bei der Festlegung des für die jeweili- 6g gen Erfordernisse optimalen Wickelschemas.

Die Anwendung der beschriebenen Toroidspulen ist nicht auf Ablenkanordnungen beschränkt, bei denen die Ablenkung in horizontaler Richtung mittels Sattelspulen vorgenommen wird, wenn auch das Schwergewicht der praktischen Bedeutung bei solchen Anordnungen liegt. Beispielsweise können derart gewickelte Toroidspulen auch Verwendung finden in Ablenkanordnungen, bei denen die Ablenkung in beiden Richtungen mittels Toroidspulen erfolgt. Eine solche Anordnung ist in Abb. 8 schematisch dargestellt. Auf dem Jochring 16 befinden sich zwei Toroidspulen 18 und 19 .für die Horizontalablenkung und zwei weitere Toroidspulen 20 und 21 für die Vertikalablenkung. Eine solche Ablenkanordnung kann je nach den praktischen Erfordernissen entweder mit den beschriebenen Spulen für die eine Ablenkrichtung und mit bekannten Spulen für die andere Ablenkrichtung ausgerüstet werden, oder es können für beide Ablenkrichtungen die beschriebenen Spulen verwendet werden.

Eine unter Anwendung des Erfindungsgedankens aufgebaute Toroidspule unterscheidet sich in jedem Falle von den bekannten Spulen dadurch, daß jede ihrer Lagen einen Azimutalwinkel bestreicht, der kleiner ist als der von der gesamten Spule eingenommene Azimutalwinkel und daß das arithmetische Mittel aller Azimutalwinkelbeträge, die von Lagen ungeradzahliger Ordnung eingenommen werden, verschieden ist vom arithmetischen Mittel aller Azimutalwinkelbeträge, die von Lagen geradzahliger Ordnung eingenommen werden. Durch Ausnutzung diese Prinzips der Erfindung ist es möglich, Toroidablenkspulen zu wickeln, die frei von Partialschwingungen sind und dennoch keine Drahtsprünge enthalten, so daß solche Spulen in einem Arbeitsgang maschinell gewickelt werden können, ohne daß der Wickelvorgang zur Durchführung von Handgriffen unterbrochen werden muß.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur magnetischen Ablenkung des Elektronenstrahls von Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Fernsehzwecke, die einen kreisringförmigen Jochring aus ferromagnetische«! Material sowie einen Ablenkspulensatz für die Horizontalablenkung und einen Ablenkspulensatz für die Vertikalablenkung enthält und bei der wenigstens der Spulensatz für eine Ablenkrichtung, vorzugsweise der für die Vertikalablenkung, aus Toroidspulen besteht, deren jede durchgehend gewickelt ist und aus mehreren Lagen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Lagen einer Toroidspule sich über einen kleineren Azimutalwinkel erstreckt als die gesamte Spule, und daß ferner das arithmetische Mittel aller Azimutalwinkelbeträge, die von der ersten, dritten und jeder weiteren Lage ungeradzahliger Ordnung eingenommen sind, verschieden ist vom arithmetischen Mittel aller Azimutalwinkelbeträge, die von der zweiten, vierten und jeder weiteren Lage geradzahliger Ordnung eingenommen sind.

2. Ablenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Azimutalwinkelbeträge, die von den Lagen ungeradzahliger Ordnung einer Toroidspule eingenommen sind, untereinander gleich sind und daß alle Azimutalwinkelbeträge, die von den Lagen geradzahliger Ordnung eingenommen werden, untereinander gleich sind.

3. Ablenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Azimutalwinkelbeträge, die von zwei aufeinanderfolgenden Lagen einer Toroidspule eingenommen sind, im Bereiche des von der gesamten Spule eingenommenen Azimutalwinkels nicht konstant ist.

4. Ablenkanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Azimutalwinkelbeträge, die von zwei aufeinanderfolgenden Lagen einer Toroidspule eingenommen werden, im Bereiche des von der gesamten Spule eingenommenen Azimutalwinkels so variiert ist, daß sich für die Spule eine Windungsverteilung

ergibt, die annähernd nach einer Kosinusfunktion verläuft.

5. Ablenkanordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen geradzahliger Ordnung einer Toroidspule mit einer anderen Steigung gewickelt sind als die Lagen ungeradzahliger Ordnung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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