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Mehrteiliger ferromagnetischer Mehrfachkern für elektrische Spulen
Die Erfindung betrifft einen mehrteiligen ferromagnetischen Mehrfachkern für mehrere,
untereinander weitgehend entkoppelte, elektrische Spulen.
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In der Nachrichtentechnik wird die Miniaturisierung verschiedener
Einrichtungen und die Zusammenfassung mehrerer einzelner elektrischer Bauelemente
zu einer Einheit angestrebt. So werden unter anderem auch elektrische Spulen geringer
Abmessungen gefordert, die sich durch eine hohe Wirksamkeit auszeichnen.
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Die Miniaturisierung der elektrischen Spulen ist auf zweierlei Art
erzielbar: Die eine Möglichkeit besteht in der Verringerung der geometrischen Abmessungen
des magnetisierbaren Kernes, was jedoch eine hohe Permeabilität und eine hohe Qualität
des magnetisierbaren Materials voraussetzt, um die Erhöhung der Verluste, des Temperaturkoeffizienten,
der Alterungseffekte u. dgl. zu vermeiden. Die Grenzen der Miniaturisierung sind
in diesem Fall daher durch die Eigenschaften des magnetisierbaren Kerns festgelegt.
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Die zweite Möglichkeit besteht in einer einfachen und rationellen
Gestaltung des Spulenaufbaues und der zum Zusammenhalten der Spulenteile und zur
Befestigung der Spulen auf der gedruckten Schaltungsplatte oder Grundplatte erforderlichen
Halterungen. Mit abnehmender Größe des magnetisierbaren Kerns nimmt nämlich das
Verhältnis des Raumbedarfs der Halterung zum Spulengesamtvolumen zu, weshalb die
Reduzierung des Volumens der Spulenhalterung eine wirtschaftliche Möglichkeit der
Miniaturisierung derjenigen Einrichtungen, wie z. B. Filter, bildet, die aus mehreren
Spulen zusammengesetzt sind. Die Grenze der Miniaturisierung ist hierbei durch die
Größe des Spulenkerns bestimmt. Für die Miniaturisierung von elektrischen Spulen
bzw. elektrischen Nachrichteneinrichtungen allgemein ist es daher sehr wesentlich,
den Spulenaufbau zu vereinfachen und ein ausgezeichnetes magnetisches Material sowie
topf- bzw. schalenartige Kerne geringer Abmessungen zu verwenden, welche die Spulenwicklungen
nahezu vollständig umhüllen.
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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen mehrteiligen
ferromagnetischen Mehrfachkern für mehrere elektrische Spulen zu schaffen, der sich
durch einen geringen Raumbedarf und nur wenige Einzelteile auszeichnet, wobei der
Abgleich der einzelnen Spulen in einfacher Weise durchführbar und die Halterungsmöglichkeit
wenig aufwendig ist und die benachbarten elektrischen Spulen weitgehend elektromagnetisch
voneinander entkoppelt sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe besitzt ein mehrteiliger ferromagnetischer
Mehrfachkern für mehrere, untereinander weitgehend entkoppelte, elektrische Spulen,
deren Wicklungen in Ausnehmungen von Kernteilen angeordnet und nahezu vollständig
von ferromagnetischem Material umgeben sind, wobei ein Kernteil Ausnehmungen für
mehr als eine Spulenwicklung aufweist, erfindungsgemäß einen für alle Spulen gemeinsamen
quaderförmigen Hauptkern mit topfartigen Ausnehmungen für die vollständige Aufnahme
je einer Spulenwicklung, wobei die Achsen benachbarter Ausnehmungen jeweils um 90°
gegeneinander gedreht sind, und je eine flache ferromagnetische Platte zum Schließen
des `magnetischen Kreises um jede Ausnehmung.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Mehrfachkerns wird nicht
nur dessen Herstellung vereinfacht, sondern auch die Zusammenstellung der einzelnen
Kernteile erleichtert und unter Wahrung einer
großen Wirksamkeit
der einzelnen Spulen der Raumbedarf von Mehrfachspulenanordnungen verkleinert. Die
Befestigung dieser Anordnung auf einer Grundplatte od. dgl. bereitet keine Schwierigkeiten.
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An dieser Stelle sei erwähnt, daß aus mehreren Teilen zusammengesetzte
Kerneinheiten bekannt sind (s. deutsches Gebrauchsmuster 1766 196), die jeweils
zur Aufnahme einer Spuleneinheit dienen. Falls Mehrfachspuleneinheiten unter Verwendung
der vorgenannten Kerneinheiten aufgebaut werden sollen, ist dies nur unter Benutzung
der einzelnen Kerneinheiten und jeweils getrennter Halterung derselben auf beispielsweise
einer Grundplatte möglich. Hierbei werden zur Reduzierung der Kopplung zwischen
den Kerneinheiten die einzelnen Einheiten durch Trennwände voneinander abgeschirmt.
Diese bekannten Kerneinheiten besitzen einen relativ großen Raumbedarf, wobei die
Halterung zusätzlich erhebliche Schwierigkeiten bereitet und eine beträchtliche
Anzahl von Einzelteilen erfordert.
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Nachstehend ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
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In der Zeichnung ist ein für alle Spulen gemeinsamer quaderförmiger
Hauptkern 10 mit topfartigen Ausnehmungen 11,12,13 dargestellt, die jeweils
für die vollständige Aufnahme je einer in der Zeichnung nicht dargestellten Spulenwicklung
dienen. Die Achsen benachbarter Ausnehmungen 11, 12 bzw. 12, 13 sind jeweils um
90° gegeneinander gedreht, so daß die elektromagnetische Kopplung zwischen den benachbarten
Spulen sehr klein ist. Parallel zu den Achsen der in einer Reihe nebeneinander angeordneten
Ausnehmungen 11,12,13 verlaufen Durchbrechungen 14,14',15,15',16,16', die an den
Stellen geringster Wandstärke zwischen den Ausnehmungen und der Hauptkernaußenwand
angeordnet sind und zur Durchführung der Stromanschlußelemente verwendbar sind.
Zur Schließung des magnetischen Kreises um jede Ausnehmung 11, 12 bzw.
13 sind mit Durchbrechungen 20, 21 bzw. 22 ausgebildete ferromagnetische-Platten
17,18 bzw. 19 vorgesehen, die vorzugsweise aus dem gleichen Material
wie der Hauptkern gefertigt und an zwei Seiten des Hauptkerns 10 befestigt
sind. Zur Halterung der Platten 17,
18 bzw.19 dienen Abdeckplatten
26,27 aus nichtmagnetischem Material, die auf die mit den Ausnehmungen 11,12
bzw. 13 versehenen Flächen des Hauptkerns 10 aufgebracht sind.
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Durch die Durchbrechungen 20,21 bzw. 22 der Platten 17,18 und 19 sind
jeweils mit einem Innengewinde ausgebildete Ansatzstücke 23, 24 bzw.
25 geführt. Diese Ansatzstücke können wie die Abdeckplatten 26,27
aus nichtmagnetisierbarem Material bestehen. Die Abmessungen eines jeden Teiles
sind so gewählt, daß die Platte 17 und die Abdeckplatte 26 bei ihrem Ineinandergreifen
eine ebene Oberfläche gegen die Seite des Hauptkerns 10 hin bilden. Die Platten
18 und 19 sind in die Abdeckplatte 27 eingelassen. Im mittleren Randteil der Abdeckplatte
27 ist ein Einschnitt 28 angeordnet, um das Herausführen der Spulendrahtenden aus
dem Mehrfachkern zu erleichtern. Zur Kontaktierung der Spulendrahtenden mit einer
gedruckten Schaltungsplatte sind am Abdeckplattenrand angeordnete Anschlußstifte
29 vorgesehen. Die Anschlußstifte 29 sind in Aussparungen der gedruckten Schaltungsplatte
steckbar. Die gegebenenfalls erforderliche Einstellung der Induktivität erfolgt
durch Abgleichkerne 30 bis 32, die jeweils in die durch Pfeile angedeuteten Öffnungen
eingesetzt werden. Die Feineinstellung der Induktivität erfolgt durch Einschrauben
der Kerne.
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Der in der Zeichnung dargestellte Mehrfachkern ist quaderförmig ausgebildet,
weshalb auch der Raumbedarf eines eventuell erforderlichen Spulenhalters verringert
und vor allem die Bauteildichte wesentlich erhöht werden kann. Die elektromagnetische
Kopplung bereitet trotz der Vielzahl der zu einem Block zusammengefaßten Kernteile
keine Schwierigkeiten, da die benachbarten Kernteile jeweils um 90° versetzt sind
und der magnetische Widerstand über die Durchbrechungen 15,15', die in der Mitte
des Mehrfachkerns ausgebildet sind, im Verhältnis zu einem Kern bei parallelem Achsenverlauf
ziemlich groß ist. Messungen haben ergeben, daß die elektromagnetische Kopplung
zwischen benachbarten Spuleneinheiten bei einer Hauptspaltlänge von etwa 0,1 mm
in Mehrfachkernen mit vier Kernteilen und den Abmessungen 14 - 14 - 56 mm nur etwa
0,0003 zu 0,001 11/o beträgt. Zwischen magnetisierbaren Mehrfachkernen mit ausschließlich
parallelen Achsen bei einer Hauptspaltlänge von ebenfalls etwa 0,1 mm beträgt die
elektromagnetische Kopplung etwa 0,01%. Die Kernteile sind also überraschenderweise
praktisch völlig unabhängig voneinander, obgleich sie sich in einem gemeinsamen
Hauptkern 10 befinden.
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Wie vorstehend im einzelnen ausgeführt, läßt sich durch den Vorschlag
nach der Erfindung -eine elektrische Spule mit geringen Abmessungen, hoher Wirksamkeit
und großer Wirtschaftlichkeit herstellen. Ihre Anwendung kann auf zahlreichen Gebieten,
wie z. B. in Filtern und anderen Netzwerken, erfolgen.