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Scheibenförmige Spule zur Hochspannungsgewinnung aus dem Ausgangsübertrager
der Horizontal-Ablenkschaltung Die Erfindung bezieht sich auf eineHochspannungsspule
für den Ausgangsübertrager einer Horizontal-Ablenkschaltung, der bei Geräten der
Fernsehtechnik bekanntlich dazu dient, in Verbindung mit einer Treiberröhre einen
Sägezahnstrom zu erzeugen, der einer Ablenkanordnung zugeführt wird, die die Ablenkung
des Elektronenstrahls einer Kathodenstrahlröhre in horizontaler Richtung bewirkt.
Dabei tritt während des Sägezahnrücklaufs eine Halbschwingung des Übertragers infolge
Eigenresonanz auf, die allgemein zur Gewinnung der N achbeschleunigungspannung für
die Kathodenstrahlröhre ausgenutzt wird. Zu dem Zweck wird diese Halbschwingung
mit Hilfe einer Hochspannungspule auf einen genügend hohen Spannungswert herauftransformiert
und gleichgerichtet.
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Für die konstruktive Ausgestaltung der Hochspannungsspule gibt es
verschiedene bekannte Beispiele. Eines davon ist in Abb. 1 schematisch dargestellt.
Die Abbildung zeigt eine übliche Wicklung mit zylindrischen Lagen, in einem diametralen
Schnitt gezeichnet. Auf einem Spulenrohr 1, das den Träger der Wicklung bildet und
in das bei der Montage der Übertragerkern eingefügt wird, befindet sich eine erste
Lage 2 der aus isoliertem Draht bestehenden Wicklung. Auf die Lage 2 folgt eine
Lagenisolation 3, die vorzugsweise aus Papier oder einer Kunststoff-Folie besteht.
Sodann folgt die nächste Lage der Wicklung und eine weitere Lägenisolation, und
so fort.
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Bekanntlich muß bei einer solchen zylinderförmigen Lagenwicklung die
Durchschlagsfestigkeit jeder Lagenisolation für die Spannung einer vollen Lage bemessen
sein. Die Lagenspannung nimmt aber bei praktisch ausgeführten Spulen ganz beträchtliche
Werte an. Darin besteht der Nachteil einer derartigen Lagenwicklung, denn eine Hochspannungsspule
ist um so betriebssicherer, je geringer die Spannungsbeanspruchung der einzelnen
Isolationen ist, dies um so mehr, als auch die besten Isolationsmaterialien nie
ganz frei von Fehlerstellen sind.
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Es ist ein Wicklungsaufbau für Hochspannungsspulen bekanntgeworden,
der diesen Nachteil vermeidet, indem an Stelle der Lagenisolation eine Windungsisolation
angewendet wird. Eine derartige scheibenförmige Wicklung ist in Abb.2 schematisch
dargestellt. Auf dem Spulenrohr 1 befindet sich die erste Windung 4 der Wicklung.
Darauf folgt eine Windungsisolation 5. Es folgen weiter abwechselnd je eine weitere
Windung und eine Windungsisolation.
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Wie die Abbildung zeigt, sind die einzelnen Windungen in horizontaler
Richtung zickzackförmig gegeneinander versetzt. Dies ist aus konstruktiven Gründen
notwendig, weil anderenfalls alle Windungen übereinanderliegen würden und ein mechanisch
völlig unstabiles Gebilde entstände. Durch das Ausführungsbeispiel nach Abb.2 wird
ein beträchtlicher Gewinn an Betriebssicherheit dadurch erzielt, daß jede Isolation
nur noch für die Spannung einer einzelnen Windung bemessen zu sein braucht. Damit
spielen auch Fehlerstellen in der Isolation praktisch keine Rolle mehr. denn die
Spannung an einer einzelnen Windung ist so gering, daß das Isolationsmaterial auch
an einer Fehlerduelle noch ausreichend standhält.
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Die Hochspannungspule nach Abb. 2 besitzt jedoch fertigungstechnische
-Nachteile, die darin bestehen, daß Draht und Isolierfolie gleichzeitig kontinuierlich
in die Wickelmaschine einlaufen müssen. Gleichzeitig muß noch der Draht in horizontaler
Richtung hin und her bewegt werden. Dies erfordert Spezial-Wickelinaschinen mit
hohem technischem Aufwand und stellt auch an die Geschicklichkeit des Bedienungspersonals
erhöhte Anforderungen. Außerdem ist der Materialverbrauch relativ hoch, weil Draht
und Folie in gleicher Länge benötigt werden.
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Es sei bemerkt, daß noch weitere Ausführungsformen von Spulen mit
'Windungsisolation bekanntgeworden sind, die allerdings für Hochspannungszwecke
nicht in Frage kommen. Bei der ersten handelt es sich um eine aus profiliertem Blankdraht
frei tragend gewickelte Spule. wobei die Profilierung so gewählt ist. da.P an den
einander zugewandten Flächen benachbarter Windungen jeweils zwei oder mehr Nuten
einander gegenüberstehen. Zwischen die Windungen wird ein 1-"olierstoffstreifen
fortlaufend mit eingewickelt. der @,e inerseits so profiliert ist, daß er in die
Nuten des Profildrahtes eingreift und somit fest zwischen den Windungen der Spule
sitzt.
Die sich auf diese Wise ergebende Spule ist jedoch wegen
der zur Anbringurrg des- Profils notwendigen beträchtlichen Drahtstärke nur für
Anwendungen geeignet, bei denen große Ströme eine Spule mit wenigen Windungen durchfließen.
Wollte man nach diesem Verfahren eine Hochspannungsspule mit der notwendigen hohen
@@ iridungszalil wickeln, so würde deren Voliiinen untragbar groß werden.
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Außerdem kann diese Spule nur eitilagig ausgeführt werden, denn bei
mehreren Lägen entfällt der Vorteil der Windungsisolation. Bei einer einlagigen
Spule liegt aber an einem Ende die volle Hochspannung zwischen Wicklung und Kern.
was isolationstechnisch kaum zu beherrschen ist. Diese Spule ist also für Hochspannungszwecke
ungeeignet.
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Bei der zweiten bekannten Ausführungsform einer Spule mit @@'indungsisolation
handelt es sich uni eine gedruckte Spule, die so hergestellt wird, daß zunächst
auf ein großes Isolierfaltblatt einzelne Windungen nebeneinander aufgedruckt «-erden
und daß dieses Blatt dann so zusammengefaltet und -gepreßt wird, daß sich ein kompaktes
Gebilde ergibt, bei dem die die einzelnen Windungen tragenden Flächen parallel zueinander
stehen.
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Da auch bei dieser gedruckten Spule alle (hingen nebeneinanderstehen.
die Spule also ihrem Prinzip nach einlagig ist, ergibt sich auch hier der Nachteil,
daß an einem Spulenende die volle Spannung zwischen Wicklung und Kern steht. Daher
ist auch diese Spule für Hochspannungszwecke wegen der kaum zu beherrschenden Isolationsprobleme
nicht gut geeignet. Außerdem würde die Spule bei der für Hochspannungszwecke erforderlichen
hohen Windungszahl infolge der vielen nebeneinanderstehenden Falthlattflächen so
breit, daß sie sich auf einem ferromagnetischen Kern der für Horizontal-Ausgangsübertrager
üblichen Bauart nicht mehr unterbringen ließe.
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Sowohl die bekannte Spule aus profiliertem BlanktIralit wie auch die
vorstehend beschriebene gedruckte Spule sind keine scheibenförmigen Spulen. Im Gegensatz
dazu ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine scheibenförmige Hochspannungsspule,
die die gleichen Vorteile besitzt wie die Ausführung nach Abb. 2. aber deren Nachteile
weitgehend vermeidet.
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Gemäß der Erfindung, die im folgenden beschrieben wird. wird vorgeschlagen.
die scheibenförmige Spule aus einer Folie zu wickeln, wie sie in Abb. 3 dargestellt
ist. Diese Abbildung zeigt eine Isolierstoff-Folie 6, die auf einer Seite in Längsrichtung
mit einem elektrisch leitenden Belag 7 versehen ist. Ein solcher Belag kann beispielsweise
durch Aufdampfen eines metallischen Niederschlages hergestellt werden. Wird aus
einer solchen Folie eine Spule gewickelt, so ergibt sich ein scheibenförmiger Wicklungsaufbau
gcniäß Abb. -I. Das Spulenrohr 1 trägt als unterste Windung die Folie 6 mit dein
darauf befindlichen leitenden Belag 7. Durch einfaches Aufwickeln der l#olie ergibt
sich damit der aus der Abbildung ersichtliche Wicklungsaufbau, in dein der leitende
Belag einer Windung durch die daraufliegende Folie abgedeckt und gegen den nächstfolgenden
Belag isoliert ist. Die scheibenförmige Spule besitzt also eine Windungsisolation
und damit die gleichen Vorteile wie die bekannte Spule nach Abb. ?. d. h. eine geringe
elektrische Sii.uniungslieaiisprucliung der Isolation und folglich eine hohe Betriebssicherheit.
Die fertigungstechnischen Nachteile der bekannten Spule sind jedoch behoben, denn
das bloße Aufwickeln einer einzigen Folie ist mit den einfachsten Vorrichtungen
rationell durchzuführen. Der bei der Spule nach Abb. 2 zusätzlich zur Folie erforderliche
Draht ist durch den Metallbelag ersetzt. Der Materialverbrauch und damit die Kosten
für die erfindungsgemäße Spule sind somit geringer.
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Es ergibt sich aber noch ein weiterer Vorteil, der darauf beruht,
daß die Dicke des leitenden Belages infolge seiner relativ großen Breite außerordentlich
gering gehalten werden kann. Dadurch ergibt sich nämlich bei gleicher Windungszahl
ein viel geringerer Spulenaußendurchmesser als bei Verwendung von Draht. Dieser
zusätzliche Vorteil ist wesentlich, weil dadurch ein größerer Sicherheitsabstand
zwischen dem äußeren Spulenumfang und der Umgebung der Spule entsteht, was wiederum
eine Erhöhung der Betriebssicherheit des Ausgangsübertragers der Horizontal-Ablenkschaltung
mit sich bringt.
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Die sehr geringe Dicke des leitenden Belages bei der rrfindungsgemäßen
Spule wirkt sich weiter darin vorteilhaft aus, daß zwischen den einzelnen Windungen
<ler Isolierstoff-Folie keine nennenswerten Hohlräume mehr auftreten. Die Windungen
der Folie liegen also praktisch auf der ganzen Fläche fest aufeinander. Dadurch
ergibt sich der Vorteil. daß ein Sprühen nach Art des Corona-Effektes an den Spulenseitenflächen
praktisch nicht mehr auftritt, auch wenn die Spule nicht. wie bisher vielfach üblich,
als Ganzes mit Lack oder Harz getränkt wird. Das feste Aufeinanderliegen der Folienwindungen
erhöht außerdem die mechanische Festigkeit der Spule.
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Im übrigen kann auch bei der erfindungsgemäßen Spule noch zusätzlich
die an sich bekannte Technik des Verschweißens der Spulenseitenflächen angewendet
werden. Dazu muß natürlich eine Folie aus thermoplastischem Kunststoff verwendet
werden. Es ergibt sich dann eine hermetisch abgeschlossene Spule von außerordentlich
hoher elektrischer und mechanischer Stabilität.
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Die optimale Auslegung eines Horizontal-Ausgangsübertragers mit Hochspannungsgewinnung
verlangt bekanntlich eine ganz bestimmte Abstimmung der Eigenresonanz der Wicklung.
Dazu ist es oft erwünscht, die Eigenkapazität der Hochspannungsspule möglichst klein
zu halten. Durch eine geeignete Formgeltung des leitenden Belages kann die erfindungsgemäße
Spule in dieser Hinsicht noch verbessert «erden.
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Dazu wird vorgeschlagen, die Spule aus einer Folie nach Abb. 5 herzustellen.
Hier ist der leitende Belag 8 auf der Isolierstoff-Folie 6 nicht geradlinig verlaufend
angebracht, sondern in Form einer Wellenlinie, derart, daß der Abstand des leitenden
Belages von den Folienrändern periodisch schwankt. Wird nun beispielsweise die Länge
einer solchen Periode, d. h. das in Abb. 5 mit I_ bezeichnete Maß, wesentlich größer
gewählt als der maximal vorkommende Windungsumfang, und wird eine solche Folie zu
einer Spule gewickelt, so ergibt sich ein Wicklungsaufbau nach Abb.6. Wie dort ersichtlich,
sind die einzelnen Windungen des leitenden Belages 8 zickzackförmig gegeneinander
versetzt. Dadurch stehen sich die leitenden Beläge zweier aufeinanderfolgender Windungen
nicht mehr mit ihrer vollen Fläche gegenüber, und die Eigenkapazität der Spule ist
erheblich reduziert.
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Natürlich ist der Verlauf der zickzackförmigen Versetzung nicht ganz
regelmäßig, weil das Maß T_ in Abb. 5 an allen Stellen der Folie das gleiche ist,
der Windungsumfang der Spule dagegen nach außen hin zunimmt. Diese Tatsache ist
aber von untergeordneter Bedeutung: in jedem Falle wird durch die beschriebene Maßnahme
eine erhebliche Kapazitätsverminderung erreicht.
Selbstverständlich
kann auch das Maß L in Abb. 5 nicht konstant, sondern mit wachsendem Spulenumfang
zunehmend gewählt werden. Dann entsteht jedoch der Nachteil, daß die Folie nicht
mehr als endloses Band beliebig aufgewickelt werden kann.
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Im übrigen kann die Wahl des Maßes L ganz beliebig getroffen werden,
beispielsweise so, daß sich der jeweils gewünschte Wert der Spuleneigenkapazität
ergibt.
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Die Erfindung kann noch die verschiedensten Abwandlungen erfahren:
sie ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Beispielsweise kann das Spulenrohr 1 den jeweiligen konstruktiven Gegebenheiten
entsprechend abgewandelt werden, oder es kann der äußere Umfang der Spule mit einer
zusätzlichen Umhüllung beliebiger Art versehen werden. Schließlich gibt es die vielfältigsten
Möglichkeiten für die Ausgestaltung von etwa vorzusehenden Zugentlastungen, die
die Zuleitungen zum Anfang und zum Ende der Spule abfangen.
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Die Erfindung gibt eine scheibenförmige Hochspannungsspule an, deren
Vorteile gegenüber den bekannten Ausführungsformen insbesondere in einer wesentlich
einfacheren und wirtschaftlicheren Herstellung, geringeren äußeren Abmessungen und
einer höheren Betriebssicherheit bestehen.