DE1514496A1 - Abgleichvorrichtung bei einer Ferrit-Schalenkern-Spule mit Luftspalt - Google Patents

Description

• Ibgleichvorrichtung bei einer Ferrit-(#chalenkern-L Stule mit LuftsDalt Die Erfindung bezL-lit sich auf eine Abgleichvorrichtung von elektrischen Spulen, die mit mit luftspalt versehenen Ferritschalenkernen ausgerUstet sind.
• Derartige Schalenkerne sind im allgemeinen zweiteilig ausgetD C2 bildet. Sie weisen einen sogenannten Innenbutzen auf, Dieoer Innenbutzen ist an der Sto2stelle entweder an einem der beiden Kernteile oder an beiden Kernteilen verkürztg so d'aß an dieser Stelle der magnetische Fluß keinen magnetischen Werkstoff vor-

  findet, sondern über diesen Luftspalt hin,.-.,ec zum anderen Kern--

  -teil übertritt. Durch Anordnung eines ferrommagnetischen Ab

  gleichkerns in der Nähe dieses Luftspaltes innerhalb einer

  durch die Innenbatzen gefiihrten '_urchbrechun.-, -#.#;erden die

  .,a-notischen Feldlinien r-ehr oder #.veniger aus ihrer von einem

  -chalenkernteil direkt über den Luftspalt in den anderen Scha-

  lenkernteil verlaufenden Normalrichtung abgelenkt- S',ic durch-

  cetzen dann teilweise dIcn ferromagnetischen i'Ibgleichkert-i. Durch

  Veränderung der Lage dieses Abglei-chkernes in der Luftspalt-

  nähe kann dafür gesorgt werdeng daß die magnetischen Feldlinien

  :-ehr oder vieniger stark abgelenkt #,-"erden. Infolgedessen änderu

  sich die Induktivität der Schalenkernsnule.

  Um eine definierte Führung des Abgleichkernes Zu erzielen, ist

  der ,1bgleichkern entweder mit-einem Außengewinde versehen, das

  in der mit Innengewinde versehenen Innenbutzendurchbrechung fre--

  CD rD

  führt ist, oder der 4"&bgleichkern weist einen S-'chaft auf, der

  mit -#u2engeviinde oder mit Vorsprüngen versehen ist, in die

  sich das innengewinde einer Gewindebuchse einzuschneiden ver-

  :rag. Diese.Gewindebuchse ist z-:,3. in den Innenbutzen eingesetzt.

  Durch Verdrehen des Abgleichkernelementes wird der Abgleich-

  kn-rn axial innerhalb ler Innenbutzendurchbrechung be"",eg#t,

  Im Zuge der Miniaturisierung elektrischer Bauele-",ente be-

  reitet die Ausbildung und Anordnung derartiger !ibgleichvor-

  richtungen große-Schwierigkeiten. Einerseits muß daf,*,*r g esorgt

  %",er-,'en, daß das Induktivitätsverhältnis zwischen !Minimal- und

  re:lativ cr,o#'2.#list und c ih . Abgleich-en "mit einfachen.

  en-d'ereri# its muß dafür Sorge

  Kanni# z 01

  laP2-(3ic beim Abglei-ch cingestellte Induktivi--

  tJ,'t nicht Temperäturünderungen oder d:(i:r,--

  ,glclchefi vo-r'ähd("r t vird. Die Abgleichvorrichtung muß d--her

  leiüli-ü ih de:i, 'LrnenbutztiidLir#hbrechung gefUhrt #,.,erden-kUi,.nen,-

  Aine Lap-everi#nft-

  ru,#ig,des#:"#bg.IO'ici-ike-r-ncs f"Urir-ei!.-#Därüber 'hiii,-lus- i-s#- #ds erfor-

  Urlich, dan;., beim kein Zerbrc-

  rälativ höhe i-Infor-

  -an -die der Abgleicl vorri c htungen gei3tell-L.,-

  Um die--en Forderinigen 1--11echnung -zu tragen, --ind bereits 2-chalen-

  kc-,rr,sl-,u,1(--n b-ekan-iit" bei denen ein riiio,#fUrinilyer Abgleichkern-aus

  Ferrit. -aur eineri,Torn Kunststoff ist. Der Kunst--

  sioffdorn v;eis,t an der einen Seite. des

  tun,-eri auf, ih die beispiels#ieis-c das- schneidenförmige Ende

  eines Schraubenziehers einras'ten ]#-ann-#- Dic -and.ere Dorn,seite

  i',it--schaf-tförm-ig ausgebildet und. #-"eist entv#"eder -(#iri Außenge-

  winde auf oder ist mit' axial-verlaufenden TordpriUngen verneheh,

  in di.e..sich ffias Growinie Ier Gewindebuchse ei,nncisc.hne*id#n Vermag,«

  sobald- der AbFleichkern mit :dem De#T-n in, die AbgleiC-Illag'(" g'e-

  br,#cht. wird. AIs Führung dierit eine G-criinc.lebuchse aus Kunststoff,

  ic, von.einer 2c!-ialc-nl-,crnseite-in die Iniic-nbutzr:,ndur elb Arechung

  ein.7c--etzt ist. Derb ist etwas

  gerinf--,er als der Dairchm.csser dcr- Ihnenbutzenduirchbrechuing- n Durch

  Usj zlibhe 2 wird d-aft'r-lürgd g ät ragei-ir -daß der Abgleich-

  kern möglichst-genau in der Innenbutzendurchbrechung zentriert ist, so daß der Abgleichkern nicht an der Innenbutzenwand.ung "zihstößt. Diese zentrierenden Mittel müssen ausreichend elastisch sein, damit das Abgleichelement zügig bewegt verden kann und dcnnoch erschütterungefest bleibt@ Aus diesem Grunde sLnd die Z entrierenden Mittel ebenfalls im allgemeinen aus Kunststoff hergestellt. Sie stellen unter Umständen Teile des Kunststoffdornes selbst dar.
• Der Nachteil derartiger Schalenkernspulen besteht darin, daß sich die Spuleniftduktivität ohne Verdrehen des Dornem und trotz erschütterungefreier Anordnung ändert-, sobald größere Temperaturschwankungenauftreten. Es war daher erforderlich, diese temperaturbeding.ten Induktivitätsschwankungen durch zusätzliche Kompensationsbauelemente zu kompensieren. Die Kompensationsbau-,elemente weisen einen gl'eichen, aber dem Temperaturkoeffizienten der Schalenkernspule enegengesetzten Temperaturkoeffizienten auf. Derartige Kompensationsmaßnahmen sind jedoch relativ aufwendig und verteuern eine.derarti ge Abgleichanordnung relativ stark. Zudem erfordern sie einen zusätzlichen Rauinbedarf$ der bei Miniaturbauelementen höchst unerviUnscht ist.
• Der Erfindung liegt daher die lufgabe zugrunde, diese Nachteile zu verme ideng um ohne zusätzlichen Raumbedarf zu einer praktis-ch temperaturkonstanten Abgleichanordnung zu gelangen, die zud cm eine leichte.Bedienbarkeit gestattet und erschütterungsfest gelagert ist. Die Erfindung besteht dariny daß die Gewindebuchse nicht aus Kunststoff, sondern aus Metall-mit einem thermischen Ausdehnungs koeffizienten von 2b.10-6 / o C besteht und die Gewindebuchse bis in die Nähe des Luftspältes, aber nicht bis an den Luftspaltheran in die Innenbutzendurchbrechung eingesetzt ist. Der Abstand zwischen der Stirnseite der Geviindebuchse und dem luftspalt beträgt etwa 0,5 mm.-Als Buchsenmaterial zeichnet sich Messin'g, Kupfer, Neusilber und legierter Stahl sehr vorteilhaft aus, da diese Materialien neben dem erforderlichen Temperaturkooffizienten auch leicht bearbeitbar sind.
• Die vorliegende Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutzeg daß die starken Induktivitätsänderungen bei Temperaturänderu-ngen im wesentlichen durch eine automatische Lageveränderung des Abgleichkerne in der Luftspaltnähe veranlaßt werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Verwendung von Kunststoff für den Abgleichdorn und die Gewindebuchse zu derartigen temperaturbedingten Nachteilen führt. Da.der thermische Ausdehnungskoeffizient der üblichen für diesen-Zweck verwendeten Kunststoffe, die in der Regel nach der Spritztechnik hergestellt werden, ca. 50 100.10-6/0 C beträgt, während der thermische Ausdehnungekoeffizient der Ferritwerkstoffe etwa io.io-6/o(3 beträgtp verändert sich der.Abstand von einer Schalenkernstirnseite bis zum luftspalt weit'weniger als der Abstand vo . n-der aus Kunststoff bestehenden Gewindebuchse bis zum ferromaSnetischen.Abgleichring. Die Lage des ferromagnetischen Abg#eichrInges bezüglich des Zuftspeltös wird daher recht empfindlich verändert, so daß der magnetische Widerstand der Schalenkernanordnung ebenfalls eine Xnderung erfährt, die zu der oben beschriebenen Induktivitätsänderung führt. Dieser Erkenntnis Rechnung tragend soll diese unterschiedliche Abstandsänderung so weit wie möglich vermindert werden. Wird erfindungsgemäß von der Verwendung von Kunststoff für die Geviindebuchse abgesehen und Idetall mit einem Auadehnungekoeffizienten von 1.- 20."10-6 / 0 C verwendet und gleichzeitig dafür .orge getrageng daß sich diese Metallgewindebuchoe bis in die Nähe'des Luftspaltes erstreckt., ohne an diesen direkt anzustoßen, dann kann als Dornmaterial nach wie vor Kunststoff verwendet werdeng ohne daß dessen bedeutend höherer Auddehnungskoeffizient noch zu merklicheng temperaturbedingten Induktivitätsänderungen Anlaß geben kann. Die Lagerstelle zwischen Dornschaft und Metallgewindebuchse ist dann nur noch wenig vom luftspalt entfernt, Von der Verwendung von Metallteilen in der Innenbutzendurchbrechung hat man bisher abgesehen, weil man der Ansicht warg daß derartige Metallteile zu einer erheblichen Erhöhung der Verluste einer derartigen Spulenanordnung führen. Es ist lediglich bekannt, in der Innenbutzendurchbrechung von-einer Schalenkernstimseite her einen Gewindezapfen aus Messing einzusetzen, der allerdings gegenüber der Innenbutzendurchbrechung einen außerordentlich kleinen Durchmesser aufweist und sehr weit vom Luftspalt entfernt endet. Der Kunststoffdorn ist bei dieser bekannten Auagestaltung mit einem Gewindeloch verseheng so daß der Kunstatoffdorn auf den Gewindezapfen aufgesehraubt werden kann. Bei den außerordentlich kleinen Abmessungen des Gewindezapfens besteht die Gefahr, daß dieser bei mehrmaliger Abgleichung abbricht. Infolge des geringeren Torsionswiderstandes wird der Abgleichvorgang erschwert. Zudem ist der Abstand zwischen Luftspalt und der Verbindungsstelle des Dorninnengewindes mit dem Gewindezapfen noch relativ groß, so daß die Aufgabe der Erfindung nicht erfolgreich gelöst werden konnte. Um eine sichere, zügige und trotzdem leicht zu bewerkstelli--ende Drehbewegung der Abgleichvorrichtung vornehmen zu kön-C> nen, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, den Abgleichkern in an sich bekannter Weise als Ring auf einen Dorn aus Kunststoff aufzuziehen und den Dorn an einer Seite mit eincm mit längsripppn versehenen Schaft Und an der anderen Eeite mit wulstartigen Vorsprüngen zu versehen, die sich in unmittelbarer Nachbarschaft des ferromagnetischen Ringkerns befinden-und den Kern im Mittelbutzen genau zentrieren. Die vulstartige Ausbildung der Vorsprünge bietet die Gewähr, daß eine gute Zentrierung erfolgt, ohne daß große Flächen zwischen Dorn und Innenwandung des Kernes in Berührung stehen, die das Abgleichen erschweren wUrden.
• Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Figuren 4 verwiesen, die Beispiele fUr die Erfindung darstellen. In der Figur 1 ist eine erfindungcgemüße Abgleichvorrichtung bei einer aus zwei Ferritschalenkernteilen la und lb zusammenr.eselzten Spule dargestellt. Am Innenbutzen 2 sind die Kernteile durch einen Luftspalt 3 getrennt. In der Innenbutzendurchbrechung ist von einer '-'-'-chalenkei,nstirnseite her eine Geivindebuchse 4 aus M'essing eingcsetzt. Der Schalenkernaußendurchmesser beträgt beispielsweise etwa 5,8 mm und die Höhe des Schalenkerns etwa 3,3 mm. Uer Abstand a von der Stirnseite des Gewindebuchsenochaffes bis zun. Luftspalt beü;jgt etwa a = 0,4 mm. Wird ein größerer Schalenkern mit einem Außendurchmesser von 9,3 mm und einer HUlie von 5,4 mm benutzt, dann sollte der Abstand a etwa 0,8 mm betragen. Die Größe des Abstandes richtet sich C-..lso nuch der Größe dcs N.#chalenkernes. In die Innenbutzendurchbrechurly ist ein illbgleichdorn eingeführt, auf den ein Ferritring 5 aufj,c.-ogcn ist. An der Stirnseite des Ferritringes 5 befinden sich wulstartige Vorsprünge 69 die an der Innenbutzenviar.-dung entlange"leiten. Außerdem ist der Kunststoffdorn stirnoeitig mit einer schlitzartigen Aussparung 7 versehen, in lie das schneidenförmige Ende eines Schraubenziehers beim Ab- gleichen eingeSetzt werden kann. Der rorn ist am entgegengesetzten Elnde schaftartig (6) ausgebildet. Auf dem Schaftumfang sind minftstens drei axial verlaufende Vorsprünge 9 angeordnet, in die sich beim EinfUhren des schaftartigen Dornansatzes in die Gcviiniebuchse 4 ein Gewinde einsschneidet. Die Spulenwicklung 10, die nuf einem Wickelkörper 11 aufgewickelt istt befindet sich in der Kernaussparung 12. In der dargestellten Lage befindet sich der Abgleichringkern etwa symmetrisch zum Luftspalt. In dieser Lage wird maximale Spuleninduktivität erreicht. Wird der Abgleichkern mit dem Kunststoffdorn aus dieser Lage herausgedreht und nimmt beispielsweise die mit unterbrochenen Linien gekennzeichnete Lage "Ilin" ein, dann wird der 1-,Iinimalviert der Spuleninduktivität erreicht. Das schaftförmige Ende des Dornes greift in dieser Lage gerade noch so weit in die Gewindebuchse 4 ein, daß eine ausreichende Führung gewährleistet isL. Die dargcstellte ,lusführungsform der Erfindung weist den weiteren Vorteil aufg daß die Abgleichelemente kaum einen zusätzlichen Raumbedarf über Cen Raumbedarf des eigentlichen Schalenkernes hinaus erfordern. In der Lage "blin" ragt der Kunststoffdorn kaum über Jie Stirnseite des Schalenkernes hinaus. In der Figur 2 ist eine Aufsicht auf den Kunststoffdorn in Richtung A dargestellt. Daraus ist erkennbar, daß das schaftartige tornansatzstück 8 drei axial verlaufende Vorsprünge 9 aufweist. Den größten Durchmesser des rornes nehmen die wulstartl*Uen Vorsprünge 6 eing die zur Zentrierung des Kernes dienen.
• In der Figur 3 ist eine Aufsicht auf den Kunststoffdorn in Richtung B dargestellt.
• In Fig. 4 ist ein Schnitt durch das Abgleichelement dargentellt. Uer Kunststoffdorn weist axial verIntufende VorsprÜnge cowie einen wulstförmigen Vorsprung 6 auf. Außerdem ist der Kunststoffdorn stirnseitig mit einer Aussparung 7 versehen. Der ringfUrmige Abgleichkern 5 aus Ferrit ist zur festen Verankerung auf den Kunststoffdorn von den KunststoffteLlen umspritzt.

Claims (5)

1. P a t c n t-a-n-s-i) r U c li e i.
2. Abgl(-ichvorrichtung bei einer Ferrit-Schalenkernspule mit 1,uf't,-palt, die sich im Innenbutzen des Schalenkorns befindet und in dercn Nähe innerhalb der Innenbutzendurchbrechung ein ferromagnetischer Kern als Abgleichmittel dadurch axial bewegbar angeordnet ist, daß dessen Geviindeansatz in einer in der InnenbutZlendurchbrechung eingesetzten Gewindebuchse gefUhrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebuchse aus 1-Jetall mit einem thermischen Ausdelinungskoeffizienten von 1 -- 20.10- 6 /OC besteht und der Buchsonschaft bis in die Uähe des Luftspnltes, aber nicht bis an den Luftspalt heran, in die Innenbutzendurchbrechung eingesetzt ist.
3. Abgle# chvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichn daP. die Buchse auc Messing bestellt. #'il-,!,lrichvori,-iclitutit", nijeh Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, 'hP die Buchse aus Kupfer besteht.
4. 4. JU)gleichvorrichtung nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, #lie Buchse aus legiertem Stahl besteht. 5. Abgleichvorrichtung nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse aus Neusilber bcsteht. C. Abgleichvorrichtung nach einem der vorhergehenden AnsprUche, ri,-z-Itircli gekennzeichnet, daß die Stirnseite der Buchse etwa 094 - 0,8 mm vom Luftspalt entfernt angeordnet ist.
5. Abgleichvorrichtung nach einem.der vorhergehenden Ansprüchee dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleichkern als Ring auf einem Dorn aus Kunststoff aufgezogen ist, und daß der Dorn an einer Seite einen mit Längsrippen versehenen Schaft und an der anderen Seite wulstartige VorsprUnge aufweist, die den Kern im Llittelbutz6n zentrieren.