DE1088104B

DE1088104B - Coil arrangement for communication systems

Info

Publication number: DE1088104B
Application number: DES59633A
Authority: DE
Original assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Current assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Priority date: 1957-11-13
Filing date: 1958-08-29
Publication date: 1960-09-01

Description

Spulenanordnung für Nachrichtenanlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Spulenanordnung für Nachrichtenanlagen mit zwei Wicklungen, deren Gegeninduktivität durch Verdrehen eines die Kopplung zwischen den etwa scheibenförmigen, einen schmalen Luftspalt begrenzenden Wicklungsträgern beeinflussenden Teils stetig veränderlich ist.Coil assembly for communication systems The invention relates on a coil arrangement for communication systems with two windings, their mutual inductance by twisting one of the coupling between the approximately disc-shaped, a narrow one Air gap limiting winding carriers influencing part continuously variable is.

Bei bekannten Spulenanordnungen dieser Art sind die Spulen entweder als gewöhnliche Zylinderspulen ausgeführt und auf Massekernen angeordnet, zwischen deren Stirnseiten sich das die Kopplung beeinflussende Teil dreht, oder es handelt sich dabei um kreisringförmige Flachspulen. In beiden Fällen kann die Kopplung nur zwischen einen Mindestwert und einen Höchstwert verändert werden. Dagegen ist es bei diesen bekannten Spulenanordnungen unmöglich, die Kopplung bis auf den Wert Null herabzusetzen oder sogar das Vorzeichen der Kopplung umzukehren.In known coil arrangements of this type, the coils are either designed as ordinary solenoids and arranged on earth cores, between whose end faces the part influencing the coupling rotates, or it is are circular flat coils. In both cases the coupling can only can be changed between a minimum value and a maximum value. It is against it impossible with these known coil arrangements, the coupling down to the value Reduce zero or even reverse the sign of the coupling.

Von diesem Stand der Technik unterscheidet sich die erfindungsgemäße Spulenanordnung dadurch, dal3 jeder der Wicklungsträger eine Scheibe aus einem magnetischen, wirbelstromfreien Material ist, daß auf der dem Luftspalt zugewandten Seite der Scheibe wenigstens zwei sektorfärmige, durch Aufdrucken von nackten Flachleitern auf ein Isoliermaterial gebildete Spulen angeordnet sind, die die ganze Fläche dieser Seite einnehmen, und daß die Spulen so miteinander verbunden sind, daß sie von dem Strom in entgegengesetzten. Richtungen durchflossen werden.The one according to the invention differs from this prior art Coil arrangement in that each of the winding supports is a disk made of a magnetic, Eddy current-free material is that on the side facing the air gap Disc at least two sector-shaped, by printing bare flat conductors Coils formed on an insulating material are arranged covering the entire surface of this Occupy side, and that the coils are connected so that they are from the Current in opposite. Directions are flowed through.

Durch die sektorförmige Ausbildung der Spulen ist es möglich, die Kopplung zwischen dem Wert Null und einem Höchstwert oder auch zwischen einem negativen Wert und einem positiven Wert stetig zu verändern. Die Ausbildung der Wicklungen in Form von gedruckten Flachspulen auf scheibenfürrüigen Trägern aus magnetischem Material ergibt einen sehr kompackten Aufbau, wobei dennoch alle Vorteile eines eisengeschlossenen Magnetkreises gewahrt sind. Der magnetische Wirkungsgrad ist sehr gut, weil jede Windung vollständig in dem schmalere Luftspalt liegt und daher aktiv ist. Schließlich erlaubt das Herstellen von, Flachspulen in Form von gedruckten Wicklungen eine schnelle, einfache und billige Massenfertigung der Anordnung.Due to the sector-shaped design of the coils, it is possible to use the Coupling between the value zero and a maximum value or between a negative one Value and a positive value to change continuously. The formation of the windings in the form of printed flat coils on disc-shaped magnetic carriers Material results in a very compact structure, with all the advantages of one iron-closed magnetic circuit are maintained. The magnetic efficiency is very good because every turn lies completely in the narrower air gap and therefore is active. Finally, the production of flat coils in the form of printed Windings allow the assembly to be mass-produced quickly, easily, and cheaply.

je nachdem, wie die beiden Wicklungen angeschlossen werden, erhält man entweder einen Übertrager mit veränderlicher Übersetzung oder ein Variometer. Das die Kopplung beeinflussende drehbare Teil kann entweder einer der Wicklungsträger selbst sein, der dann um seine Achse drehbar ist, öder es kann hierfür ein Schirm mit sektorförmigen Flügeln drehbar in dem Luftspalt angeordnet sein.depending on how the two windings are connected either a transformer with variable ratio or a variometer. The rotatable part influencing the coupling can either be one of the winding supports be itself, which can then be rotated around its axis, or a screen can be used for this be rotatably arranged with sector-shaped wings in the air gap.

Beispielsweise Ausführungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines Gegeninduktivitätselements gemäß Tier Erfindung mit zwei flachen Solenodden., Fig. 2 eine Seitenansicht eines anderen Elements mit vier flachen Solenoiden, Fig. 3 ein Beispiel für einen diamagnetischen Schirm mit zwei Flügeln, Fig. 4 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Gegeninduktivität mit zwei scheibenartigen Elementen und Fig. 5 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Gegeninduktivität mit zwei scheibenartigen Elementen und einem dazwischen liegenden, Schirm.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. 1 shows a side view of a mutual inductance element according to FIG Invention with two flat solenodden., Fig. 2 is a side view of another Element with four flat solenoids, Fig. 3 an example of a diamagnetic Umbrella with two wings, Fig. 4 is a sectional view of an embodiment of a Mutual inductance with two disk-like elements and FIG. 5 is a sectional view an embodiment of a mutual inductance with two disk-like elements and an umbrella in between.

In Fig. 1 erkennt man eine Scheibe 1 aus Magnetmaterial, die beispielsweise durch spiraliges Aufwickeln eines dünnen magnetischen Eisen- oder Stahlblechs gebildet ist, wie durch die in den Schnittansichten von Fig. 4 und 5 gezeigte Lamellierung angedeutet ist. Diese Maßnahme soll die Bildung von Wirbelströmen verhindern. Wenigstens eine Seite der Scheibe ist geglättet, und mittels eines bekannten Verfahrens, beispielsweise eines der Verfahren zur Herstellung von »gedruckten Schaltungen«, sind zwei flache Solenoidspulen 2 und 3 auf dieser Seitegebildet. In der Zeichnung sind für jede Spule nur einige Windungen dargestellt, um die Darstellung nicht zu überladen. jede der Spulen. nimmt einen Sektor von 18ß° ein. Die Mitte der Scheibe ist bei 4 mit einer Ausnehmung für den späteren Zusammenbau der Vorrichtung versehen. Jede Windung besitzt dementsprechend einen Verlauf; der zwei Kreisbögen und zwei geradlinige Abschnitte enthält, wobei die geraden Abschnitte parallel zu den Radien liegen, die den von der .entsprechenden Spule eingenommenen Sektor -begrenzen. Die beiden.Solendide_ sind über eine Leitung 5 so verbunden, daß der von der Eingangsklemme E über dieLeitung 8 zugeführte Strom in dem Solenoid 2 in dem durch den Pfeil 6 definierten Sinn kreist und das Solenoid 3 in entgegengesetzter Richtung durchfließt, wie durch den Pfeile angedeutet ist, bevor er die Ausgangsklemme S über den Leiter 9 erreicht. Die Leiter 5, 8 und 9 können auf die Rückseite der Scheibe 1 aufgedruckt und dann mit den Spulen über leitende Durchbrüche oder über den Rand der Scheibe verbunden werden, oder bei einer anderen Ausführung können die Spulen auf einer dünnen dielektrischen Folie gebildet werden, wobei sich die Leiter auf der den Wicklungen abgewendeten Seite befinden, worauf die ganze Anordnung auf die Magnetscheibe aufgeklebt wird, die als Träger für das Element dient. Diese Maßnahmen sind auf dem Gebiet der gedruckten Schaltungen allgemein bekannt, so daß hier nicht näher darauf eingegangen zu werden braucht.In Fig. 1 can be seen a disc 1 made of magnetic material, for example formed by spirally winding a thin magnetic iron or steel sheet as by the lamination shown in the sectional views of Figs is indicated. This measure is intended to prevent the formation of eddy currents. At least one side of the disc is smoothed, and by means of a known method, for example One of the methods of making "printed circuit boards" are two flat ones Solenoid coils 2 and 3 formed on this side. In the drawing are for each Coil only shown a few turns in order not to overload the illustration. every of the coils. occupies a sector of 18ß °. The center of the disc is at 4 with provided a recess for the later assembly of the device. Every turn owns accordingly a course; of the two arcs and contains two straight sections, the straight sections parallel to the Radii lie which limit the sector occupied by the corresponding coil. The two.Solendide_ are connected via a line 5 in such a way that the from the input terminal E current supplied via the line 8 in the solenoid 2 in the one indicated by the arrow 6 defined sense and the solenoid 3 flows in the opposite direction, as indicated by the arrows, before he has the output terminal S over the conductor 9 reached. The conductors 5, 8 and 9 can be printed on the back of the pane 1 and then with the coils over conductive openings or over the edge of the disc be connected, or in another embodiment, the coils can be on a thin dielectric film can be formed, with the conductors on top of the windings facing away, whereupon the whole arrangement is glued to the magnetic disk that serves as a carrier for the element. These measures are in the field of the printed circuits are well known, so we will not go into further detail here needs to become.

Der Aufbau des Elements von Fig. 2 ist dann ohne weiteres- zu verstehen, da dieses Element sich von demjenigen von Fig. 1 nur dadurch unterscheidet, daß es vier statt zwei Solenoidwicklungen enthält. Jede der Flachspulen 11 bis 14 nimmt dann einen. Quadrant des Kranzes ein, und diese Solernoide sind miteinander und mit den. Klemmen E' und S' so in Serie geschaltet, daß die Ströme darin in den Richtungen fließen, die durch die Pfeile angedeutet sind. Die Leiter 18, 15, 16, 17 und 19 sind genauso ausgeführt wie die Leiter 5, 8 und 9 von Fig. 1. -Ein drittes Element, das nur bei einigen. Anordnungen verwendet wird, ist in Fig. 3 dargestellt, wobei seine Form derjenigen. des Elements von Fig. 2 ängepaßt ist, wie anschließend erläutert wird. Dieses dritte Element ist ein diamagnetischer Schirm, beispielsweisse aus Kupfer, der zwei Flügel 20 und 21 aufweist, die an einer Nabe 22 angebracht sind, deren Durchmesser etwa demjenigen des Ausschnitts 4 der Scheiben von Fig. 1 und 2 entspricht. Jeder Flügel deckt in dem hier betrachteten Fall im wesentlichen ,einen Quadranten, d. h. also die Fläche eines der Solenoaide in dem Element von Fig. 2.The structure of the element of FIG. 2 can then be readily understood, since this element differs from that of FIG. 1 only in that it contains four instead of two solenoid windings. Each of the flat coils 11 to 14 then takes one. Quadrant of the wreath, and these solernoids are with each other and with the. Terminals E ' and S' connected in series so that the currents therein flow in the directions indicated by the arrows. The conductors 18, 15, 16, 17 and 19 are made the same as the conductors 5, 8 and 9 of Fig. 1. -A third element, which is only used in some. Arrangements used is shown in Fig. 3, its shape being those. of the element of Fig. 2 is adapted, as will be explained below. This third element is a diamagnetic screen, for example made of copper, which has two wings 20 and 21 which are attached to a hub 22, the diameter of which corresponds approximately to that of the section 4 of the disks of FIGS. In the case considered here, each wing essentially covers one quadrant, that is to say the area of one of the solenoids in the element of FIG. 2.

Für verschiedene Anwendungen kann man die scheibenartigen Elemente mit einer größeren Zahl von Solenoidwicklungen versehen. Diese Zahl ist vorzugsweise stets geradzahlig, wobei natürlich jedes Solenoid eineu, Sektor bedeckt, dessen Öffnung entsprechend der Zahl der Salenoide begrenzt ist. Man kann dann gegebenenfalls Schirme bilden, bei der die Zahl der Flügel entsprechend erhöht ist, und zwar halb so groß wie die Zahl der Spulen in dem Element, das von den. Elementen, mit welchen er zusammenarbeitet, die größte Zahl von Spulen trägt (während das andere Element weniger Spulen besitzen kann).The disk-like elements can be used for various applications provided with a larger number of solenoid windings. This number is preferred always even, each solenoid naturally covering a sector of its Opening is limited according to the number of salenoids. You can then if necessary Form umbrellas in which the number of wings is increased accordingly, half of it as large as the number of coils in the element used by the. Elements with which he works together, carrying the greatest number of coils (while the other element may have fewer coils).

Unter Bezugnahme auf die Anordnung von Fig: 4 erkennt man zwei scheibenartige Elemente 23 und 24, die so angeordnet sind, daß zwischen, ihnen ein sehr schmaler ringförmiger Luftspalt besteht. Das Element 23 ist beispielsweise über eine Nabe 25 fest mit einer Welle 26 verbunden. Diese Welle wird durch ein Lager 27 in der Halbschale 29 und durch ein. Lager 29 in der Halbschale 30 getragen. An -der Halbschale 30 ist das Element 24 auf geeignete Weise befestigt. Die elektrischen Klemmen für- die vom beweglichen Element 23 getragenen Spülen sind an zwei um den Umfang laufende Ringe geführt, die beispielsweise auf den Umfang der Magnetscheibe aufgedruckt sind. Zwei Schleifer 33, die an der Schale 28 befestigt sind, gewährleisten. die elektrischen Verbindungen mit diesen Ringen 34#. Wenn der Winkelausschlag begrenzt ist, kann der von den Ringen bedeckte Bogen ebenfalls. begrenzt sein.With reference to the arrangement of FIG. 4, two disc-like ones can be seen Elements 23 and 24, which are arranged so that between them a very narrow there is an annular air gap. The element 23 is for example via a hub 25 firmly connected to a shaft 26. This shaft is supported by a bearing 27 in the Half-shell 29 and through a. Bearing 29 carried in the half-shell 30. On the half-shell 30, the element 24 is attached in a suitable manner. The electrical terminals for the sinks carried by the movable element 23 are on two circumferential sinks Guided rings that are printed, for example, on the circumference of the magnetic disk. Two grinders 33 attached to the shell 28 ensure. the electric Connections with these rings 34 #. If the angular deflection is limited, can the arch covered by the rings also. be limited.

Wenn angenommen, wird, daß jedes der Elemente 23 und 24 dieser Anordnung wie in Fig. 1 ausgeführt ist, wirkt die Anordnung wie ein Transformator mit einem zwischen, Eins und Null veränderlichen. Übersetzungsverhältnis. Wenn beispielsweise das Element 24 mit Wechselstrom über die durch den Behälter 30 geführten, Klemmen 31 gespeist wird, ist die Kopplung ein Maximum, wenn die Achsen 44 von Fig. 1 zusammenfallen, und das Übersetzungsverhältnis ist Eins. Wenn man die Welle 26 und damit das Element 23 verdreht, wird diese Koinzidenz gestört, und das Übersetzungsverhältnis nimmt ab, bis es dann Null wird, wenn die von dem Element 23 getragene Wicklung um 90° gegen, die vom Element 24 getragene Wicklung verschoben ist.Assuming that each of the elements 23 and 24 of this arrangement As shown in Fig. 1, the arrangement acts like a transformer with a between, one and zero mutable. Gear ratio. For example, if the element 24 with alternating current via the clamps passed through the container 30 31 is fed, the coupling is a maximum when the axes 44 of Fig. 1 coincide, and the gear ratio is one. If you have the shaft 26 and thus the element 23 twisted, this coincidence is disturbed and the gear ratio decreases until it then becomes zero when the winding carried by the element 23 has rotated 90 ° against, the winding carried by the element 24 is displaced.

Wenn nun angenommen wird, daß das Element 24 beispielsweise so wie das Element vor; Fig. 2 ausgeführt ist, während das Element 23 die Ausführung von Fig. 1 beibehält, oder umgekehrt, so. stellt die Anordnung eine veränderliche Gegenind,uktivität dar. Wenn die Wicklung 2 des einen Elements mit den Wicklungen 13 und 14 des anderen Elements und dementsprechend die Wicklung 3 mit den. Wicklungen 11 und 12 zusammenfällt, oder umgekehrt, ist die Kopplung Null; da sich die induzierten Flüsse aufheben. Wenn das Element 23 gegen das Element 24 um -3- 90° aus dieser Nullstellung verschoben wird, addieren sich die induzierten. Flüsse in der einen Richtung, während sie sich für eine .um - 90° verschobene Stellung in der entgegengesetzten Richtung addieren,, wobei die Vorzeichen natürlich willkürlich gewählt werden. Die Kopplung ändert sich also in der Tat zwischen zwei Gegeuinduktivitätswerten zu beiden Seiten um einen N ullwert.Assuming now that element 24 is, for example, such as the item before; Fig. 2 is executed, while the element 23 is the execution of Fig. 1 maintains, or vice versa, so. the arrangement represents a changeable opposition If the winding 2 of one element with the windings 13 and 14 of the other Elements and accordingly the winding 3 with the. Coils 11 and 12 coincide, or vice versa, the coupling is zero; since the induced flows cancel each other out. When the element 23 is shifted against the element 24 by -3- 90 ° from this zero position the induced add up. Rivers in one direction as they move for a position shifted by - 90 ° in the opposite direction, add ,, the signs being chosen arbitrarily, of course. The coupling changes so in fact between two counter inductance values on either side by one Zero value.

Bei der Anordnung von Fig. 5 sind die beiden. Spulenträgerelemente 34 und 35 an den Halbschalen. 36 und 37 befestigt, und sie schließen in ihrem Luftspalt einen Schirm 38 ein., der von der Welle 40 über die Nabe 39 getragen wird. Die Welle 40 geht durch die Lager 41 im Gehäuse. Das Element 34 kann beispielsweise die Ausführung vom Fig. 1 besitzen, während angenommen wird, daß das Element 35 die Ausführung von Fig. 2 besitzt, so daß der Schirm 38 die in Fig. 3 gezeigte Form hat. Wenn in diesem Fall die Achse 42 des Schirms mit den beiden Achsen 44 der Elemente 34 und 35 zusammenfällt, -wobei natürlich die Achsel, 44 unter sich zusammenfallen, so ist der Übertragungskoeffizient aus dem gleichen Grunde Null, wie bei der Anordnung von Fig. 4 für die Koinzidenz - der beiden Achsen der Elemente galt, von denen das eine nach Art von Fig. 2 und das andere nach Art von Fig. 1 ausgeführt war. Hier bleiben die Elemente 34 und 35 in. Bezug aufeinander fest stehen. Der Schirm dreht sich zur Veränderung des Übertragungskoeffizients, der ein Maximum wird, wenn die Achse 42 des Schirms tun 90° gegen seine Nullstellung verdreht ist. Jedoch wird -aus den. gleichen Gründen wie zuvor die an den Sekundärklemmen abgegriffene Spannung bei der einen 90°-Stellung des Schirms die entgegengesetzte Phasenlage wie bei der anderen 90'-Stellung besitzen.In the arrangement of FIG. 5, the two are. Coil carrier elements 34 and 35 on the half-shells. 36 and 37 attached, and they close in their air gap a screen 38 carried by the shaft 40 via the hub 39. The wave 40 goes through bearings 41 in the housing. The element 34 can for example be the execution of Fig. 1, while element 35 is assumed to be embodied of FIG. 2, so that the screen 38 has the shape shown in FIG. If in in this case the axis 42 of the screen with the two axes 44 of the elements 34 and 35 collapses, - whereby of course the armpits, 44 collapse under themselves, like this the transmission coefficient is zero for the same reason as in the arrangement of Fig. 4 for the coincidence of the two axes of the elements, of which the one in the manner of FIG. 2 and the other in the manner of FIG. 1 was carried out. here the elements 34 and 35 remain fixed in relation to one another. The screen turns to change the transmission coefficient, which becomes a maximum when the Axis 42 of the screen is rotated 90 ° against its zero position. However, will -from the. the same reasons as the voltage tapped at the secondary terminals before in the one 90 ° position of the screen the opposite phase position as in the other 90 'position.

Wenn Elemente mit größerer Anzahl von Sektorspulen verwendet werden, sind die - nutzbaren Aus--sChläge`-einfa,ch im gleichen Verhältnis verringert.' Aus den angegebenen Beispielen lassen sich alle Varianten für die praktische Ausführung der Erfindung ableiten.If elements with a larger number of sector coils are used, the usable cut-outs are simply reduced in the same proportion. the end The examples given can be used to identify all variants for practical implementation derive the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Coil arrangement for communication systems with two Windings whose. Mutual inductance by twisting one of the coupling between the approximately disc-shaped winding carriers that delimit a narrow air gap influencing part is constantly changing, characterized in that each the winding support is a disk made of a magnetic, eddy current-free material is that on the side of the disc facing the air gap at least two sector-shaped, coils formed by printing bare flat conductors on an insulating material are arranged, which occupy the entire area of this side, and that the coils so, interconnected, that they are drawn by the current in opposite directions are flowed through.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the coil conductors are formed directly on the magnetic material and that the Connections and connections for the coils on the back and the side surfaces of the magnetic disk are formed.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the coil conductors are formed on a thin, insulating film that the Connections and connections for the coils. on the back of the insulating film are formed and that the winding thus formed is isolated on the one facing the air gap Side of the magnetic disk is attached.

4. Arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the magnetic disk consists of a spiral wound magnetic sheet metal strip and that the side facing the air gap is used for applying the winding is smoothed.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that at least one of the winding supports is rotatable about its axis.

6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sector-shaped Coils are arranged in diametrically opposed pairs.

7th Arrangement according to Claim 6, characterized in that the coils of each pair are connected to one another in series in such a way that the current flows through them in opposite directions. B. Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that both windings contain the same number of pairs of sector-shaped coils. 9. Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that one of the windings contains a number of coil pairs which is a multiple of the number of coil pairs of the other winding. 10. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the two disc-shaped winding carriers are fixed with respect to each other and there, ß a screen with sector-shaped wings is rotatably arranged in the air gap. 11. Arrangement according to claim. 10, characterized in that one of the windings has a number of coil pairs which is a multiple of the number of coil pairs of the other winding, that the screen has a number of wings which is equal to half the number of coil pairs of the winding with the greater number of coil pairs, and that the shape of each wing is equal to the shape of the sector of one of the sector-shaped coils. 12. Arrangement according to claim 10 or 11, characterized in that the screen consists of diamagnetic material. Documents considered: German patent application N 1469 VIIIa / 21 a4 (published on June 25, 1953); Swiss Patent No. 260186; British Patent No. 714,286; USA. Patent No. 1571 405th; Book "Components of communications engineering", by Heinrich Nottebrock, Part III, 1st edition, in particular pp. 216 to 221.