DE1514485B2 - Elektrische schalenkernspule mit temperaturunabhaengiger abgleichvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalenkernspule mit temperaturunabhängiger Abgleichvorrichtung, deren Induktiyitätswert, sich bei Temperatur-Schwankungen möglichst nicht ändert.

Es sind Abgleichvorrichtungen für Schalenkerne bekannt, bei denen in der Mittelbutzendurchbrechung des Schalenkerns ein ferromagnetischer Abgleichkern in Luftspaltnähe mittels eines Verschiebungsorgans, insbesondere eines Schraubantriebs, axial verschiebbar angeordnet ist. Der Schraubantrieb ist in einer in der Innenbutzendurchbrechung am Schalenkern befestigten Hülse aus insbesondere Kunststoff gehaltert. So ist nach einer bereits bekannten Ausführungsform der ferromagnetische Abgleichkern als Ring ausgebildet und auf einem" "Kunststoffdorn aufgesetzt, der an einem Ende jnit einer Gewindespindel versehen ist. Diese Gewindespindel wird in einer Hülse geführt, die ein Innengewinde aufweist und an einem Ende der Schalenkerndurchbrechung in dieser befestigt ist. Es ist auch bekannt, zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen die Hülse derart federnd auszubilden, daß sie trotz geringer Abweichungen des Durchmessers der Innenbutzendurchbrechung fest in der Innenbutzendurchbrechung eingesetzt werden kann.

Es hat sich gezeigt, daß bei derartigen Schalenkernanordnungen, deren Induktivität mittels Abgleichorganen abgeglichen werden kann, bei Temperaturänderungen diese Induktivität ebenfalls geändert wird. Dieser Nachteil ist insbesondere bei denjenigen elektrischen Bauelementen dieser Art von Bedeutung, die in einem großen Temperaturintervall konstante Eigenschaften aufweisen sollen.

Zur Beseitigung dieses Nachteils hat man auf eine Hülse aus Kunststoff verzichtet und an deren Stelle eine Platte aus Messing auf die Schalenkernstirnseite aufgeklebt und diese Platte mit einem mit Gewinde versehenen Messingbolzen verbunden, der in die Schalenkerndurchbrechung hineinragt. Der Kunststoffdorn, auf dem sich der Abgleichkern befindet, wurde dabei mit einem Innengewinde versehen, so daß dieser auf dem Gewindebolzen aufgeschraubt werden kann. Der Nachteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß die Temperaturkonstanz der Induktivitätswerte noch nicht in genügendem Maße erreicht wird und daß infolge der Verwendung von Metall die Gefahr einer Verluststeigerung besteht. Durch das deutsche Gebrauchsmuster 1 815 974 ist eine Abgleichvorrichtung für elektrische Schalenkernspulen bekannt, die zur Halterung des Abgleichkernes eine im Luftspalt des Mittelbutzens angebrachte Scheibe aus Isolierstoff vorsieht. Diese Scheibe ist einstückig mit einem mittig angeordneten und mit einem Innengewinde ausgebildeten Gewindeteil verbunden, dessen Außendurchmesser etwa der lichten Weite der Durchbrechung der Schalenkemhälfte entspricht. Ausschließlich die im Luftspalt der Schalenkernspule angeordnete Scheibe, also nicht der Gewindeteil, ist hierbei mit den benachbarten Stirnflächen der Schalenkernhälften durch Druck oder durch Kleben fest verbunden. Ist die Scheibe durch Druck im Luftspalt gehalten, so kann sie, bedingt durch ihren im Vergleich zum Schalenkernwerkstoff Ferrrit sehr hohen Ausdehnungskoeffizienten, bei starken Temperaturänderungen, wie sie im Betrieb häufig auftreten, den Schalenkern sprengen oder, falls sie nur mit den benachbarten Schalenkernhälften verklebt ist, zum Abheben der aufeinanderliegenden äußeren Stirnflächen der beiden Schalenkernhälften führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

gründe, eine elektrische Schalenkernspule mit temperaturunabhängiger Abgleichvorrichtung zu schaffen, die die Nachteile der vorerwähnten Abgleichvorrichtung vermeidet.

Bei einer elektrischen Schalenkernspule mit temperaturunabhängiger Abgleichvorrichtung, die in Luftspaltnähe der Mittelbutzendurchbrechung des Schalenkerns einen ferromagnetischen Abgleichkern aufweist, der mittel- oder unmittelbar mit wenigstens einem Teil der Innenwandung einer mit dem Schalenkern verbundenen Hülse aus nichtmagnetischem Material in Schraubverbindung steht, sieht die Erfindung zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe vor, daß die Hülse ausschließlich mit ihrem in Luftspaltnähe befindlichen Bereich an der Innenwandung der Mittelbutzendurchbrechung einer Schalenkernhälfte befestigt ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die insbesondere aus Herstellungsgründen für die Hülse und das Verschiebungsorgan verwendeten Kunststoffe einen bedeutend größeren Ausdehnungskoeffizienten besitzen als das Ferritmaterial des Schalenkerns und Abgleichkerns. Da die Befestigung der Hülse in der Regel an der Stirnseite des Schalenkerns innerhalb oder außerhalb der Schalenkerndurchbrechung erfolgt, wirken sich diese stark unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten insofern nach-

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teilig aus, als sich die Kunststoffteile bedeutend ringeren Ausdehnungskoeffizienten als das Kunststärker auszudehnen vermögen als die Ferritteile. Stoffmaterial besitzt. Insofern verschiebt sich der Ab-Der Abgleichkern wird daher bei Temperaturände- gleichkern 3, so daß bei dieser Temperaturerhöhung rungen aus seiner vorher festgelegten Lage in Luft- der Abstand größer wird und etwa der Strecke a' spaltnähe verschoben. Insbesondere bei Miniatur- ' 5 entspricht. Der Abgleichkern ist dann in der mit bauelementen dieser Art, bei denen der Abstand unterbrochenen Linien dargestellten Lage angeordnet, zwischen dem Abgleichkern und dem Mittelbutzen so daß die Spuleninduktivität vermindert wird,
des Schalenkerns in der Luftspaltnähe außerordent- Die Änderung der Spuleninduktivität entspricht lieh gering ist, wirken sich bereits geringe Lageände- dann der Abstandsdifferenz Δ α=α'—α=α (α, — Oi₁). rungen des Abgleichkernes in der Größenordnung ίο Dabei entspricht α₂ dem thermischen Ausdehnungsvon etwa 0,01 mm sehr störend für die Induktivitäts- koeffizienten des Kunststoffgewindedorns und Ol₁ dem konstanz aus. thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Schalen-Zweckmäßigerweise steht der Abgleichkern über kernmaterials.

einen Dorn aus nichtmagnetischem Material mit Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, wenigstens einem Teil der Innenwandung der Hülse 15 diese Induktivitätsänderung bei Temperaturänderung in Schraubverbindung. zu vermindern, kann in sehr einfacher Weise durch Es ist vorteilhaft, wenn die Hülse in der Nähe der eine Maßnahme gelöst werden, die beispielsweise in Befestigungsstelle federnd ausgebildet ist, so daß die der F i g. 2 dargestellt ist. Der Abgleichkern 3 α aus eingeklebte Hülse und der Schalenkern bei Tempe- Ferrit ist als Gewindeschraube ausgebildet und in raturänderungen nur noch geringfügig verspannt 20 einer Kunststoffhülse 2 a gelagert. Diese Kunststoffwerden, hülse ist in unmittelbarer Nachbarschaft des Luft-Die Befestigung der Hülse an der Innenwandung Spaltes 5 an der Innenwandung des einen Mittelder Mittelbutzendurchbrechung einer Schalenkern- butzens durch Kleben 6 a befestigt. Zwischen der half te erfolgt vorteilhafterweise durch Verkleben. Klebestelle 6 a und der. Abgleichkernlagerung ver-Damit die Klebestelle nicht zu groß ist und Klebstoff 25 bleibt lediglich ein mittlerer Abstand von Δ α, der nicht an unerwünschten Stellen der Schalenkern- praktisch zu vernachlässigen ist. Infolgedessen wird wandung oder der Hülse verbleibt und somit zu un- durch diese erfindungsgemäße Anordnung auch prakerwünschten Verspannungen führen kann, wird in tisch keine Abgleichkernverschiebung bei einer Temweiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, in peraturerhöhung stattfinden.

den Hülsenteilen, die an der Schalenkernwandung 30 Da die Verwendung eines mit Außengewinde veranliegen, napfartige Vertiefungen auszubilden, in sehenen Abgleichkernes gewisse Schwierigkeiten bedenen sich das Klebemittel befindet. Diese Vertie- reiten kann, werden, wie in den folgenden Figuren fungen wirken nach dem Festkleben als räumlich als Beispiel dargestellt, andere Ausbildungen der Erdefinierte Verankerungen. findung vorteilhafter sein. So ist in der F i g. 3 eine Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen 35 erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, bei der der die in den F i g. 2 bis 10 dargestellten Ausführungs- Abgleichkern 3 b in einen Kunststoffdorn 2 b eingebeispiele der Erfindung. Die F i g. 1 dient zur besseren bettet ist. Der mittlere Abstand der Einbettungsstelle Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden des ferromagnetischen Abgleichkernes zur Halterung Prinzips. des Gewindedorns 2 b in der Hülse 4 b beträgt a₂. Der In der F i g. 1 ist schematisch ein Ausschnitt aus 4° mittlere Abstand zwischen der Klebestelle 6 b der einem Mittelbutzen eines zweigeteilten Schalenkerns Hülse 4 b am Schalenkern und der Halterungsstelle la, Ib mit einer Abgleichvorrichtung der bisher be- beträgt a₄. Da die Differenz zwischen beiden Abstänkannten Art dargestellt. Auf einem Gewindebolzen 2 den ebenfalls praktisch zu vernachlässigen ist, kann aus Kunststoff ist ein aus Ferrit bestehender ferro- sich der unterschiedliche Ausdehnungskoeffizient magnetischer Abgleichkern 3 aufgezogen. Zur Halte- 45 zwischen Ferrit und Kunststoff praktisch nicht ausrung dient eine ebenfalls aus Kunststoff bestehende wirken.

Hülse 4, die in eine Durchbrechung des Innenbutzens Da in manchen Fällen die in F i g. 3 dargestellte eingesetzt und an der Innenwandung dieser Durch- Ausbildung der Erfindung deshalb nicht vorteilhaft brechung vorzugsweise festgeklebt ist. Die Schalen- angewandt werden kann, weil der Durchmesser des kernteile sind durch einen Luftspalt 5 im Innen- 50 Abgleichkernes zu klein ist, wird von einer Verbinbutzen getrennt. Der ferromagnetische Abgleichkern dung der Hülse in unmittelbarer Nachbarschaft des wird in der Nähe dieses Luftspaltes angeordnet, so Abgleichkernes in Luftspaltnähe unter Umständen daß eine Änderung seiner Lage zu einer Änderung abgesehen und, beispielsweise nach F i g. 4, die Hülse des magnetischen Kernwiderstandes führt, da die 4 c an einer anderen Stelle in der Nähe des Luftmagnetischen Feldlinien, die von einem Kernteil la 55 Spaltes befestigt. Bei dieser Ausbildungsform ist der zum anderen Kernteil 1 b über den Luftspalt führen, ferromagnetische Abgleichkern 3 c ebenfalls in einem von dem ferromagnetischen Abgleichkern 3 mehr Kunststoffdorn 2 c eingebettet. Der mittlere Abstand oder weniger abgelenkt werden. Unter der Voraus- zwischen der Befestigungsstelle 6 c und der Lagesetzung, daß der ferromagnetische Abgleichkem 3 rungsstelle beträgt a_v der Abstand zwischen der Einmit dem Kunststoffgewindebolzen 2 an seiner Stirn- 60 bettung des ferromagnetischen Abgleichkernes 3 c im seite verbunden ist, wird der Abstand zwischen die- Kunststoffdorn 2 c und der Lagerungsstelle beträgt a₂. ser Verbindungsstelle und der Halterungsstelle des Die Differenz dieser beiden Abstände kann nicht Gewindebolzens in der Hülse 4 mit α bezeichnet. Bei mehr vernachlässigt werden, so daß gemäß der wei-Erhöhung der Temperatur ist die Ausdehnung des teren Ausbildung der Erfindung eine diesen beiden Gewindebolzens 2 von der Halterungsstelle zur Be- 65 Abständen entsprechende Auswahl der Werkstoffe festigungsstelle mit dem Abgleichkem größer als für die Hülse 4 c und den Abgleichdorn 2 c getroffen die Ausdehnung des entsprechenden Schalenkern- wird. Die Abstandsänderung Δ α wird dann Null, abschnitts, da das Kernmaterial einen bedeutend ge- wenn das Verhältnis des Abstandes a₂ zum Ab-

stand a_i gleich dem Verhältnis der Differenz zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Hülse a₄ und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Schalenkernmaterials X₁ und der Differenz zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kunststoffdornes <x₂ und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Schalenkernmaterials (X₁ gewählt wird. Da die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Kunststoffen in der Regel um mindestens etwa ein Vierfaches größer sind als die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Ferrit, genügt es in vielen Fällen, wenn das oben beschriebene Abstandsverhältnis α₂/α₄ gleich dem Verhältnis der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Hülse 4 zum Kunststoff dorn 2 c gewählt ist.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer geeigneten Hülse 4d im einzelnen im Schnitt und in der Vorderansicht dargestellt. Bei einem Durchbrechungsquerschnitt von beispielsweise 5,6 mm ist es vorteilhaft, das Gewinde der Hülse als M-3-Gewinde auszubilden. Der Durchmesser der Gewindehülse im uneingeklemmten Zustand entspricht etwa 6 mm, so daß beim Einsetzen dieser Hülse in die Schalenkerndurchbrechung die federnde Wölbung der Hülse ausgenutzt werden kann.

In der F i g. 7 ist eine andere Ausbildung der Erfindung als Beispiel dargestellt, bei dem der Abgleichkern 3e ebenfalls ringförmig ausgebildet und auf dem Kunststoffdorn 2 e angeordnet ist, der ebenfalls durch kronenförmig angeordnete Lappen 8 an der Innenbutzenwandung entlangzugleiten vermag. Die Hülse 4 e dient zur schraubbaren Lagerung des Verstellorgans 2 e; sie ist an den Stellen 6 e mit der Innenwandung des Schalenkernes durch Kleben verbunden. Bei dieser Ausbildung wurden die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Hülse 4 e und des Verstellorgans 2 e in der oben näher beschriebenen Weise einander angepaßt. In den F i g. 8 und 9 ist die Hülse 4 e im Schnitt und in der Vorderansicht dargestellt. Die federnden Hülsenenden sind mit napfförmigen Vertiefungen 9 versehen, die vor dem Einsetzen dieser Hülse in die Schalenkerndurchbrechung mit Klebstoff gefüllt werden, so daß nach dem Erhärten des Klebstoffes nicht die gesamte, mit dem Schalenkern in Berührung stehende Fläche der Hülse von Klebstoff bedeckt ist.

In der F i g. 10 ist ein Ausschnitt aus einer derartigen Hülsenverbindung dargestellt, bei der eine napfartige Vertiefung 9 zur Aufnahme des Klebstoffes dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche·

1. Elektrische Schalenkernspule mit temperaturunabhängiger Abgleichvorrichtung, die in Luftspaltnähe der Mittelbutzendurchbrechung des Schalenkerns einen ferromagnetischen Abgleichkern aufweist, der mittel- oder unmittelbar mit wenigstens einem Teil der Innenwandung einer mit dem Schalenkern verbundenen Hülse aus nichtmagnetischem Material in Schraubverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse ausschließlich mit ihrem in Luftspaltnähe befindlichen Bereich an der Innenwandung der Mittelbutzendurchbrechung einer Schalenkernhälfte befestigt ist.

2. Elektrische Schalenkernspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleichkern über einen Dorn aus nichtmagnetischem Material mit wenigstens einem Teil der Innenwandung der Hülse in Schraubverbindung steht.

3. Elektrische Schalenkernspule nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse in der Nähe der Befestigungsstelle federnd ausgebildet ist.

4. Elektrische Schalenkernspule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse am Schalenkern mit Klebemittel befestigt ist.

5. Elektrische Schalenkernspule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Hülsenteilen, die an der Schalenkernwandung anliegen, napf artige Vertiefungen ausgebildet sind, in denen sich das Klebemittel befindet.