DE1514485C - Elektrische Schalenkernspule mit temperaturunabhängiger Abgleichvorrichtung - Google Patents
Elektrische Schalenkernspule mit temperaturunabhängiger AbgleichvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalenkernspule mit temperaturunabhängiger Abgleichvorrichtung,
deren Induktivitätswert sich bei Temperaturschwankungen möglichst nicht ändert.
Es sind Abgleichvorrichtungen für Schalenkerne
bekannt, bei denen in der Mittelbutzendurchbrechung des Schalenkerns ein ferromagnetischer Abgleichkcrn
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 mit einer Gewindespindel versehen ist. Diese Gewindespindel wird in einer Hülse geführt,
die ein Innengewinde aufweist und an einem linde 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 Tnduktivitätswerte noch nicht in genügendem Maße
erreicht wird und daß infolge tier Verwendung von Metall die Gefahr einer Verluststeigerung besteht.
Durch das deutsche Gebrauchsmuster L 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 Schalenkernhälfte entspricht. Ausschließlich die im Luftspalt der
Schalenkernspule angeordnete Scheibe, also nicht der Gewindeteil, ist hierbei mit den benachbarten Stirnflächen
der Schalenkcrnhälften 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 zugrunde, 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 Herstellungsgriinden 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-
3 4
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 Δα=α'—α=α{οί,—οί^}. rungen des Abgleichkernes in der Größenordnung io Dabei entspricht a2 dem thermischen Ausdehnungsvon etwa 0,01 mm sehr störend für die Induktivitäts- koeffizienten des Kunststoffgewindedorns und /X1 dem konstanz aus. thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Schalen-Zweckmäßigerweise steht der Abgleichkern über kernmaterials.
des Schalenkerns in der Luftspaltnähe außerordent- Die Änderung der Spuleninduktivität entspricht lieh gering ist, wirken sich bereits geringe Lageände- dann der Abstandsdifferenz Δα=α'—α=α{οί,—οί^}. rungen des Abgleichkernes in der Größenordnung io Dabei entspricht a2 dem thermischen Ausdehnungsvon etwa 0,01 mm sehr störend für die Induktivitäts- koeffizienten des Kunststoffgewindedorns und /X1 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 Fig. 2 dargestellt ist. Der Abgleichkern3α aus
eingeklebte Hülse und der Schalenkern bei Tempe- Ferrit ist als Gewindeschraube ausgebildet und in
raturänderungen nur noch geringfügig verspannt 20 einer Kunststoffhülse la 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
hälfte erfolgt vorteilhafterweise durch Verkleben. Klebestelle 6 α und der. Abgleichkernlagerung ver-Damit
die Klebestelle nicht zu groß ist und Klebstoff 25 bleibt lediglich ein mittlerer Abstand von Ä a, 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 Fig. 1 dient zur besseren bettet ist. Der mittlere Abstand der Einbettungsstelle
Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden des ferromagnetischen Abgleichkernes zur Halterung
Prinzips. des Gewindedoms 2 b in der Hülse 4 b beträgt a2. Der
In der Fig. 1 ist schematisch ein Ausschnitt aus 40 mittlere Abstand zwischen der Klebestelle 6b der
einem Mittelbutzen eines zweigeteilten Schalenkerns Hülse Ab am Schalenkern und der Halterungsstelle
Ia1Ib 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- 5° 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 Kunststoff dorn 2 c eingebettet. Der mittlere Abstand
oder weniger abgelenkt werden. Unter der Voraus- zwischen der Befestigungsstelle 6 c und der Lagesetzung,
daß der ferromagnetische Abgleichkern 3 rungsstelle beträgt av 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 a.z.
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
festigungssteile mit dem Abgleichkern 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 α4 gleich dem Verhältnis der Differenz zwischen
dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Hülse a4 und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten
des Schalenkernmaterials A1 und der Differenz zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten
des Kunststoffdornes a2 und dem thermischen
Ausdehnungskoeffizienten des Schalenkernmaterials Oc1 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 a2laA gleich dem Verhältnis
der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Hülse 4
zum Kunststoffdorn 2 c gewählt ist.
In den F i g. 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 Kunststoff dorn 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)
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, dad.urch 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 nichtmagnetischt'in 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, napfartige Vertiefungen ausgebildet sind,
in denen sich das Klebemittel befindet.
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