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Abgleichvorrichtung für Schalenkernspulen und Verfahren zur Herstellung
einer derartigen Vorrichtung Die Erfindung betrifft eine Abgleichvorrichtung für
Schalenkernspulen, mit deren Hilfe die Induktivität der Schalenkernspule innerhalb
eines Abgleichbereiches verändert werden kann:. Schalenkernspulen bestehen aus einem
zweiteiligen Schalenkern, der den die Spulenwicklung tragenden Spulenkörper vollständig
umschließt. Der magnetische Weg verläuft außerhalb der Spulenwicklung im magnetischen
Kern und wird innerhalb der Wicklung durch einen Mittelsteg in der Regel mit zylindrischer
Form geschlossen. Im Mittelsteg ist der Schalenkern an der Trennstelle im allgemeinen
etwas kürzer ausgebildet als an den äußeren Wandteilen. Auf diese Weise wird ein
Luftspalt gebildet, so daß in Abhängigkeit von der Größe dieses Luftspaltes der
Kern die gewünschte Scherung erfährt. Der Mittelsteg weist eine Durchbrechung auf,
die von der einen Stirnseite der einen Kernhälfte durch den gesamten Kern, d. h.
durch beide Kernhälften hindurch, bis zur anderen Stirnseite der anderen Kernhälfte
verläuft. Diese Durchbrechung verläuft im allgemeinen in der Kernachse.
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Zum Abgleichen der Spuleninduktivität von Schalenkernspulen ist bereits
die Verwendung eines ferromagnetischen Röhrchens bekannt, das im Bereich des Schalenkernluftspaltes
innerhalb der axialen Durchbrechung des Kernmittelsteges verschiebbar angeordnet
ist. Im Zuge der Miniaturisierung derartiger elektrischer Bauelemente ergeben sich
große Schwierigkeiten, um einerseits das ferromagnetische Röhrchen leicht und ohne
allzu großen Aufwand in der Mittelbutzendurchbrechung zu verschieben, um andererseits
ein selbsttätiges Verlagern des Röhrchens bei Erschütterungen zu vermeiden und um
schließlich eine gute Abgleichcharakteristik zur Verfügung zu haben.
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Diese Schwierigkeiten wurden bisher in nur unzufriedenstellender Weise
behoben. So ist es beispielsweise bekannt (deutsches Gebrauchsmuster 1732 085),
ein
ferromagnetisches Röhrchen auf einen Kunststoffdorn aufzusetzen, wobei der Kunststoffdorn
als Dornabschluß eine schneideähnlich ausgebildete Verdikkung aufweist, mit deren
Hilfe der Dorn mit dem Abgleichkern über seinem ein Außengewinde aufweisenden Teil
in einer als Führung dienenden Gewindebuchse verstellt werden kann. Als sogenannte
Kernbremse dienen spitzenartige Teile am Dornabschluß, die sich beim Eindrehen des
Dornabschlusses in die Mittelstegdurchbrechung verformen. Der Dornabschluß dient
dadurch gleichzeitig als Zentrierungsorgan für das ferromagnetische Röhrchen im
Mittelbutzen.
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Es hat sich gezeigt, daß die oben angegebenen Schwierigkeiten durch
eine derartige Abgleichvorrichtung noch nicht befriedigend behebbar sind. Da zwischen
dem Außengewinde tragenden Teil des Dornes und der Gewindebuchse in der Regel ein
gewisses Gewindespiel vorhanden ist, muß der Durchmesser des insbesondere aus Ferrit
hergestellten ferromagnetischen Röhrchens beträchtlich kleiner gewählt werden als
der Durchmesser der Mittelstegdurchbrechung. Andernfalls würde beim Verstellen des
Dornes das Röhrchen an manchen Stellen an die Mittelstegwandung anstoßen und dadurch
zu einer unerwünschten Verteilung des magnetischen Flusses, führen, die nicht nur
zu undefinierten Induktivitätswerten, sondern infolge der irrhomogenen Flußdichte
auch zu einer Vergrößerung der Verluste führt. Aus diesem Grunde kann der Röhrchendurchmesser
gegenüber dem Durchbrechungsdurchmesser nur relativ klein gewählt werden, so daß
die Abgleicheharakteristik in nicht zufriedenstellender Weise verläuft.
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Wird dagegen das Gewindespiel soweit wie möglich unterdrückt, dann
ist eine einigermaßen leichte Verstellung des abgleichenden Elementes nicht möglich.
Bei der insbesondere für Miniaturbauelemente erforderlichen Dimensionierung des
abgleichenden Elementes von beispielsweise einem Durchmesser des Ferritröhrchens
von etwa 4 mm und einem Durchmesser des Gewindedornes von 1 bis 2 mm führt ein strenger
Lauf des Gewindes zu Zerstörungen des in der Regel aus. Kunststoff bestehenden Gewindedornes.
Dies kann ebenfalls nicht eine zufriedenstellende Lösung darstellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgleichvorrichtung
von Schalenkernspulen zu schaffen, welche die vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten
ausschließt. Gleichzeitig soll die Abgleichvorrichtung keine hohen Herstellungskosten
verursachen
und aus möglichst wenigen und einfachen Einzelteilen
bestehen.
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Eine Abgleichvorrichtung für Schalenkernspulen, bei der ein ferromagnetisches
Röhrchen auf einem Dorn aus nicht magnetisierbarem Material zwischen einem Bandansatz
und einem den Röhrchendurchmesser überragenden und an der Wandung der Kernmittelstegdurchbrechung
anliegenden Domabschluß angeordnet ist und bei der der Dorn einen mit Außengewinde
versehenen Ansatzteil aufweist, der beim Verstellen der Vorrichtung in einer Gewindehülse
geführt wird, die in eine Durchbrechung des Kernmittelsteges eingesetzt ist, zeichnet
sich erfindungsgemäß durch .die folgenden Merkmale aus: a) Der Dornabschluß ist
kronenförmig ausgebildet und weist federnde Elemente auf, deren äußerste, von Röhrchen
abgewandte Enden an den Wandungen der Mittelstegdurchbrechung des Kernes anliegen;
b) die federnden Elemente des Dornabschlusses weisen keilförmige Rippen an den äußeren
an der Wandung der Mittelstegdurchbrechung des Kernes anliegenden Teilen derart
auf, daß sich die dem Röhrchen zugewandten Spitzen gegenüber den dem Röhrchen abgewandten
Spitzen der keilförmigen Rippen näher an der Dornachse befinden; c) der Bandansatz
liegt ebenfalls an der Wandung der Mittelstegdurchbrechung des Kernes an; d) die
an der Wandung der Mittelstegdurchbrechung des Kernes anliegenden Teile des Bandansatzes
sind lappenförmig, rippenförmig od. ä. ausgebildet.
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Durch diese Vorrichtung ist es möglich, den Abgleich bei Miniaturbauelementen
exakt und erschütterungssicher ohne Zerstörungsgefahr der Abgleichelemente durchzuführen.
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Durch den erfindungsgemäßen Bandansatz und Dornabschluß erfolgt eine
genaue Zentrierung des Gewindedornes und damit des auf diesem befestigten Ferritröhrchens,
so daß der Sicherheitsabstand zwischen Ferritröhrchen und Mittelsteg außerordentlich
gering, z. B. nur wenige zehntel Millimeter breit, gewählt werden kann. Der Abgleichbereich
wird dadurch bedeutend vergrößert, ohne daß die Gefahr einer sprunghaften Induktivitätszu-
oder -abnahme bei einem plötzlichen unbeabsichtigten Anliegen des Ferritröhrchens
an der Mittelstegwandung erfolgt. Das Ferritrährchen wird in bekannter Weise durch
Verdrehen des Gewindedornes, dessen Gewindeansatz in eine Hülse eingedreht ist,
verschoben. Die Hülse ist in die Mittelstegdurchbrechung eingesetzt.
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Die keilförmigen Rippen der federnden Elemente des Dornabschlusses
gleichen fertigungsbedingte Toleranzen der Schalenkerndurchbrechung und des Ferritröhrchens
aus, wobei sie sich beim Eindrehen des Abgleichkerns mehr oder weniger verformen.
Ihre kleinen Reibungsflächen ergeben in Verbindung mit den fedenden Eigenschaften
der DornabschIußsegmente einen gleichmäßigen zügigen Gang beim Abgleichen und einen
erschütterungsfesten Sitz im abgeglichenen Zustand.
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Die erfindungsgemäße Gestaltung des Bandansatzes wirkt sich auch vorteilhaft
bei der Herstellung der Abgleichvorrichtung;aus.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Abgleichvorrxphtung
der erfindungsgemäßen Art besteht darin",däß das Ferritröhrchen in eine Spritzvorrichtung
eingesetzt und der Gewindedorn mit allen seinen Teilen, d. h. auch dem Bandansatz
und dem Dornabschluß, in einem Spritzvorgang bei gleichzeitiger Justierung des Ferritröhrchens
hergestellt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich nicht nur durch niedrige
Kosten aus. Es führt darüber hinaus zu einem sicheren und festen Sitz des Ferritröhrchens
auf dem Gewindedorn. Durch die erfindungsgemäße sternförmige Gestaltung des Bandansatzes
wird der Ferritkern in der Spritzform in der gewünschten Lage fixiert.
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In den F i g. 1 bis 7 sind Beispiele für die Erfindung angegeben.
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In der F i g. 1 ist eine erfindungsgemäße Abgleichvorrichtung bei
einer aus zwei Kernhälften la und lb und einer auf dem Spulenkörper 2 angelegten
Spulenwicklung 3 bestehenden Schalenkernspule dargestellt. Dabei ist der Schalenkern
im Mittelsteg durch einen Luftspalt 4 geschert.
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In der Mittelstegdurchbrechung 5 ist von einer Stirnseite eine Innengewinde
tragende Hülse 6 eingepreßt. Diese Hülse 6 besteht aus Kunststoff. Der Gewindedorn
7 mit einem Schlitz 8 zum Einsetzen eines Abgleichwerkzeuges, z. B. eines Schraubenziehers,
wird in die Gewindehülse 6 mit dem gewindetragenden Teil 9 eingedreht. Der Gewindedorn
7 weist einen Bandansatz 10 sowie einen kronenförmigen Dornabschluß 11 auf, zwischen
dem ein Ferritröhrchen 12- eingeklemmt ist. Das Ferritröhrchen 12 hat beispielsweise
einen Außendurchmesser von 5,2-0,4 mm bei einem Innendurchmesser der Mittelstegdurchbrechung
von 5,5-I-0,2 mm. Der Bandansatz 10 sowie der kronenförmige Dornabschluß 11 an den
federnden Segmenten 13 weisen einen Durchmesser auf, der dem Durchmesser der Mittelstegdurchbrechung
entspricht. An den federnden Segmenten 13 des Dornabschlusses sind keilförmige Rippen
14 angebracht, die einen zügigen Gang und erschütterungsfesten Sitz der Abgleichvorrichtung
beim Einschrauben ergeben. Der Durchmesser am Umfangskreis der keilförmigen Rippen
14 ist etwas größer als der - Durchmesser der Mittelstegdurchbrechung, so daß diese
Rippen infolge der federnden Wirkung der Dornabschlußsegmente 13 satt an der Mittelstegwandung
anliegen. In dieser Darstellung befindet sich der Dornabschluß noch außerhalb der
Schalenkerndurchbrechung.
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In der F i g. 2 ist im Schnitt und in den F i g. 3 und 4 in der Aufsicht
ein erfindungsgemäßer Abgleichdorn dargestellt. Dieser Dorn 7 besteht aus einem
thermoplastischen Kunststoff, irrbesondere dem unter dem Warenzeichen »Delrin« bekannten
-Pölymethylenoxyd. Das Ferritröhrehen 12 ist zwischen dem sternförmig ausgebildeten
Bandansatz 10 und dem Dornabschluß mit den federnden Segmenten 13 und den
keilförmigen Rippen 14 eingeklemmt.
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Dieses Einklemmen erfolgt unmittelbar beim Her= stellen des Gewindedorns
7 im Spritzverfahren. Der Bandansatz 10 weist lappenförmige Ansatzstücke 15 auf,
die beim Einschrauben der Abgleichvorrichtung in die Schalenkerndurchbrechung an
dieser anliegen. Der Schlitz 8 am Dornabschluß dient dem Einsatz des Schraubenziehers.
Der gewindetragende Teil 9 wird beim Abgleichen in die Gewindehülse eingedreht,
die beispielsweise in den F i g. 5 und 6 dargestellt ist.
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Die Gewindehülse 6 gemäß den F i g. 5 und 6 ist aus Polycarbonat hergestellt
und weist axial verlaufende
Rippen 16 an denjenigen Teilen der
Außenwandung auf, die in die Mittelstegdurchbrechung eingesetzt sind. Auf diese
Weise wird ein sicherer und fester Sitz der Gewindehülse in der Schalenkerndurchbrechung
gewährleistet.
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In der F i g. 7 ist als Beispiel die Veränderung der Induktivität
der erfindungsgemäßen Abgleichvorrichtung bei einer Schalenspule im Vergleich zu
einer bekannten Vorrichtung angegeben. Auf der Abszisse sind die Umdrehungen der
Abgleichschraube und auf der Ordinate ist das Verhältnis der Induktivitätsdifferenz
A L zur minimalen Induktivität in Prozenten aufgetragen. Die erfindungsgemäße Abgleichvorrichtung
ist bei einem Schalenkern aus hochpermeablem Ferrit (,u" > 1000) mit einem
Außendurchmesser von 26 mm und einer Schalenkernhöhe von 16 mm bei einem magnetischen
Leitwert von AL = 600 und 800 dargestellt. Der Durchmesser der Kerndurchbrechung
beträgt 5,5-I-0,2 mm. Der Durchmesser des Ferritröhrchens der erfindungsgemäßen
Abgleichvorrichtung beträgt 5,2-0,04 mm. Für diese erfindungsgemäßeAbgleichvorrichtung
werdenAbgleichkurven a und ß erreicht.
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Bei Verwendung einer bekannten Abgleichvorrichtung mit demselben Schalenkern
und einem Ferritröhrchendurchmesser von 4,5-0,2 mm werden die Kurven y und
d gemessen.