DE1438461A1 - Elektromagnetische Spule - Google Patents

Description

"Elektromagnetische Spule"

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Spule für Transformator-Wicklungen u. dgl. mit einem elektrischen Leiter, der spiralig in voneinander isolierten Windungen zu einem zylindrischen Körper gewickelt däb, wobei die Windungen selbst oder deren Zwischenräume ein Material hoher magnetischer Permeabilität enthalten.

Bekannte Ausführungsformen dieser Art weisen verschiedene Nach teile auf. Der Aufwand zur Bildung eines magnetischen Kreises ist vielfach verhältnismäßig groß. Meist müssen zudem Kupferspulen verwendet werden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Ausführungsformen zu vermeiden. Insbesondere sollen elektromagnetische Spulen durch Entfallen des separaten magnetisierbaren Körpers kompakter, leichter und einfacher gestaltet werden, wobei gleichzeitig angestrebt wird, daß die magnetischen Kraftlinien die Leiterwindungen noch intensiver durchdringen als dies bei bekannten Anordnungen der Fall ist.

Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Stirnflächen des Körpers über nahezu ihre gesamte Breite an. gekrümmte Kernstücke angeschlossen sind, die damit angenähert den gleichen Querschnitt wie der Körper haben und ggf. unter Zwischenschaltung von Isolierschichten sowie eines weiteren derartigen Körpers einen praktisch geschlossenen Kreis bilden, dessen Kraftlinienfluß in Richtung der Achse des zylindrischen Körpers verläuft.

In einer speziellen Ausführungsform besteht der Leiter aus Magnetband, das eine nicht-leitende Außenschicht aufweist oder zusammen mit einem daran anliegenden Isolierband zur Spirale gewickelt ist. Ist die Leitfähigkeit des Magnetbandes für bestimmte Zwecke zu gering, so kann zusammen mit diesem als eigentlicher Leiter ein hochleitendes Metallband mit zur Spirale gewickelt sein.

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Magnetisch permeable Bänder der oben geschilderten Art · können aus handelsüblichem"magnetischen Bandmaterial, z.B. bei einer Dicke von 0,02 - 0,5 mm, hergestellt und zweckmäßig so breit geschnitten sein, daß der für den durchzuleitenden Strom notwendige Leitungsquerschnitt erhalten wird. Passende Werkstoffe sind kornorientierter Siliziumstahl oder ITickel-Eisen-Legierungen (möglicherweise mit zusätzlichen, anderen Metallen) mit einem 50- bis 80%igen Gewichts anteil an Nickel. Verschiedene derartige Bänder können, falls gewünscht, voneinander isoliert übereinandergelegt sein, um induktiv gekoppeltte, aber galvanisch getrennte Stromkreise zu bilden. Das Band kann auch an einem oder mehreren Zwischenpunkten seiner Spirale zur Verbindung mit einem Spartransformator-Stromkreis angezapft sein.

In der Zeichnung sind einige als Beispiel dienende Ausführungsformen der Erfindung dargestellt:

Es zeigen:

!"ig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Spule, ]?ig. 2 einen lotrechten Querschnitt nach der Linie

II - II der S¹Ig. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer entsprechend lig. 1

und 2 aufgebauten Verbundspule,

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"Fig. 4 einen Transformator mit zwei Verbundspulen

entsprechend Fig. 3,
Fig. 5 einen Querschnitt, durch einen zusammengesetzten

Streifen, der zur "Verwendung in einer Spule

gemäß Fig. 3 oder 4 geeignet ist.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Spule 20 dargestellt, die aus einem spiralförmig gewickelten, flachen Band 321 besteht, das aus zwei aufeinanderliegenden Schichten 321', 321"' zusammengesetzt ist. Die Schicht 321' besteht aus magnetisch permeablem, elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise aus Eisen oder aus einer eisenhaltigen Legierung, das genügend dick ist, um den von einer geeigneten, nicht gezeichneten Stromquelle kommenden elektrischen Strom durch die Spule über äußere und innere Leitungsenden 323 a bzw. 323 b gut hindurchleiten zu können. Die Schicht 321' ' besteht aus di- _: elektrischem Material, z.B. Polystyrol. An eine Anzapfstelle der Schicht 321' ist eine weitere Leitung 323c angeschlossen. DJe Windungen des Bandes 321 können miteinander verklebt sein,: um die zylindrische Form des Spulenkörpers 320 sicherzustellen.

Die Spule 320 erzeugt ein stetiges oder wechselndes mag- : ; netisches Feld, je nach Art des durch sie gehenden Stromes, _:- dessen Richtung mit der Achse ihres zylindrischen Körpers ·,

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zusammenfällt. Wenn Wechselstrom an zwei der Leitungen angelegt wird, erhält man eine nach oben oder unten abgestufte Sekundärspannung zwischen einer dieser Leitungen und der dritten Leitung, wobei die Spule als Einspulentransformator wirkt. Die Anzahl der Anzapfungen und Leitungsenden kann selbstverständlcih auch höher gewählt werden. Ebenso können auch zwei oder mehr Spiralbänder wie das Band 321 isoliert, überlappt oder nebeneinander gelegt vorgesehen sein, um als galvanisch voneinander getrennte Transformatorwicklungen zu wirken.

Fig. 3 zeigt die Nebeneinanderanordnung zweier Spulen 320' und 320·', die jeweils der Spule 320 in den Fig. 1 und ähnlich und in Bezug zueinander in umgekehrten Richtungen gewickelt sind. Eine dünne Isolierschicht 324- trennt die Bänder der beiden Spulen voneinander. Die äußeren Leitungsenden 323a¹, 323a¹¹ sind miteinander in Reihe geschaltet, so daß sich der Fluß durch die Spulen verstärkt, wenn diese von einer Stromquelle gespeist werden, die an ihre inneren Leitungsenden 323b¹, 323b¹¹ angeschlossen ist.

In Fig. 4 sind zwei Spulenkörper 120 und 220 vorgesehen, die jeweils die allgemeine Form besitzen, wie sie Fig. 3 zeigt. Die Teile 120' und 120¹· sowie 220¹ und 220" jedes Körpers sind jedoch mit ihren inneren Leitungsenden 123 a und 223 a

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verbunden, die,wie gezeigt, in entsprechende Isolierschichten 124·, 224 aus hochpermeablem Material, z.B. Gerriten, eingehüllt sind. Zwei C-förmige permeable Kernstücke 325', 325'' greifen an gegenüberliegenden Stirnflächen der beiden zylindrischen Spulenkörper an, um einen geschlossenen Weg für den magnetischen Fluß zu bilden. Diese Kernstücke können an den Spulen mittels eines isolierenden Klebstoffes oder unter Zwischenlage einer dielektrischen Schicht nach Art der Schicht 324· in Pig. 3 an den Spulen befestigt sein, um eine galvanische Trennung zwischen all diesen Spulen zu bewirken. Eine Wechselstromquelle 326 ist, wie gezeigt, mit den freien Leitungsenden des Spulenkörpers 120 verbunden, während die entsprechenden Leitungen des Körpers 220 mit einer Last 327 verbunden sind. Die Anordnung laut Fig. 4- kann als Transformator, als Drosselspule mit sättigungsfähigem Kern oder für ähnliche Zwecke verwendet werden.

Fig. 5 zeigt, wie ein Band 321a, das zur Verwendung am Spulenkörper nach den Fig. 1 bis 4- ansteiles eines Bandes 321 geeignet ist, auch aus einer permeablen Mittelschicht 32Ή, einer dielektrischen Außenschicht 321a¹' und einer hochleitenden, gegenüberliegenden Außenschicht 321a¹ " (z.B. aus Kupfer) für erhöhte Leistung zusammengesetzt sein kann. Es wurde auch gefunden, daß Streifen aus magnetisierbaren

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Legierungen nach dem Glühen eine äußere Oberfläche von einer so niedrigen elektrischen Leitfähigkeit "besitzen, daß eine besondere Isolierschicht entlang der magnetischen Schicht in vielen Fällen überflüssig ist, so daß die Spule dann sogar aus einem einheitlichen Band gewickelt, d.h. homogen sein kann.

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Claims (3)

14384b Patentansprüche

1. Elektromagnetische Spule für Transformatorwicklungen und dgl. mit einem elektrischen Leiter, der spiralig in voneinander isolierten Windungen zu einem zylindrischen Körper gewickelt ist, wobei die Windungen selbst oder deren Zwischenräume ein Material hoher magnetischer Permeabilität enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen des Körpers über nahezu ihre gesamte Breite an gekrümmte Kernstücke angeschlossen sind, die damit angenähert den gleichen Querschnitt wie/ler Körper haben und-ggf. unter Zwischenschaltung von Isolierschichten sowie eines weiteren derartigen Körpers einen praktisch geschlossenen Kreis bilden, dessen Kraftlinienfluß in Richtung der Achse des zylindrischen Körpers verläuft.

2. Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter aus Magnetband besteht, das eine nichtleitende Außenschicht aufweist oder zusammen mit einem daran anliegenden Isolierband zur Spirale gewickelt ist.

3. Spule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß .' neben dem Magnetband bzw. dem Isolierband auch noch ein

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hochleitendes Metallband mit zur Spirale gewickelt ist.

Spule nach Anspruch 1,2 oder'3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Spartransformatorenwirkung

sowie

das innere und das äußere Ende der Spirale/eine mittlere Anzapfung davon an entsprechende Zuleitungen angeschlossen sind, wobei zwei von diesen Zuleitungen an eine Wechselstromquelle angeschaltet sind.

Spule nach einem der Ansprüche 1-4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper in zwei axial durch einea Spalt getrennte Hälften geteilt ist und durch den Spalt eine an die inneren Enden beider Hälften angeschlossene Zuleitung herausgeführt ist, wobei der Spalt mit magnetisch permeablem Material ausgefüllt ist.

Dl?.-Ing. Jooß Dipl.-Ing. Gramm n_r/_zo Patentanwälte

B 4· Nr. 139/68 (§ 46 PAO)

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