DE1514505B2 - Abgleichvorrichtung für eine elektrische Schalenkernspule - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgleichvorrichtung für eine elektrische Schalenkernspule. Derartige Spulen bestehen jeweils aus einer oder mehreren Wicklungen, die in den Aussparungen eines Schalenkernes angeordnet sind, der die Wicklung beinahe vollständig umschließt. Sie weisen lediglich sogenannte Drahtausführungsfenster auf, durch die die Wicklungsenden nach außerhalb des Schalenkernes geführt sind. Der Innenbutzen des Schalenkernes ist mit einer axialen Durchbrechung versehen, in der ein ferromagnetischer Abgleichkern zum Abgleichen der Spuleninduktivität verschiebbar angeordnet ist. Zur Verbesserung der elektromagnetischen Eigenschaften derartiger Spulen ist der Innenbutzen mit einem Luftspalt versehen. Der ferromagnetische Abgleichkern ist in der Nähe dieses Luftspaltes gelagert, so daß er den magnetischen Fluß je nach seiner Lage zum Luftspalt mehr oder weniger auszulenken vermag und dadurch bereits bei geringfügigen Lageveränderungen zu einer beträchtlichen Veränderung der Spuleninduktivität führt.

Der ferromagnetische Abgleichkern der bisher bekannten Abgleichvorrichtungen dieser Art ist entweder selbst mit einem Außengewinde versehen oder mit einem zusätzlichen Element verbunden, das ein Innenoder Außengewinde aufweist, so daß die axiale Verschiebung des Kernes durch Ein- oder Ausschrauben des Schraubantriebes erfolgt. Dieser Schraubantrieb gestattet im Unterschied zu den früher ohne Schraubantrieb ausgestatteten, lediglich axial verschiebbar geführten Abgleichelementen eine feinfühlige Abgleichung. Demzufolge benutzt die Fachwelt praktisch nur noch derartige mit Schraubantrieb ausgestattete Abgleichvorrichtungen.

Ein Beispiel einer derartigen, bereits bekannten Abgleichvorrichtung für elektrische Schalenkernspule^ wie sie ähnlich auch dem älteren Patent 12 79 239 zu

ίο entnehmen ist, zeigt F i g. 1. Der Übersichtlichkeit halber ist die Spulenwicklung nicht mit dargestellt. Der aus zwei ferromagnetischen, insbesondere aus Ferrit bestehenden Schalenkernteilen la und \b zusammengesetzte Schalenkern weist in seiner Innenbutzendurchbrechung 2 eine mit einem Innengewinde 3 versehene Hülse 4 auf, die in der Regel aus Kunststoff besteht. Von der Innenbutzendurchbrechung 2 her ist der Gewindeansatz 5 eines Kunststoffdornes 6 in das Innengewinde 3 der Hülse 4 eingeschraubt. Auf den beispielsweise aus Polymethylenoxid bestehenden Kunststoffdorn 6 ist ein rohrförmiger, ferromagnetischer Abgleichkern 7 aus Ferrit aufgesetzt. Der Kunststoffdorn weist überdies an einer Stirnseite des Abgleichkernes 7 Vorsprünge 8 auf, die an der Innenwandung der Schalenkerndurchbrechung 2 anliegen und den ferromagnetischen Abgleichkern 7 in der Durchbrechung des Innenbutzens zentrieren. Außerdem ist die Stirnseite des Kunststoffdornes 6 mit einem stegförmigen Ansatz 9 versehen, auf den ein zum Verdrehen des Kunststoffdornes benötigter Schlüssel aufgesetzt werden kann.

Es hat sich gezeigt, daß die Drehbewegung des Abgleichkernes mit einem beachtlichen Nachteil verbunden ist, der insbesondere bei den im Zuge der Miniaturisierung entwickelten kleinen Bauelementen in Erscheinung tritt. Während des Abgleichens wird nicht, wie eigentlich erwünscht, eine weitgehend gleichmäßige Abgleichkurve erzielt, d. h. die Induktivität ändert sich nicht annähernd linear mit dem Ein- oder Ausschrauben des Abgleichkernes mehr oder weniger stark. Die Abgleichkurve weist vielmehr in der Regel sinusförmig über dem Drehwinkel verlaufende Abweichungen auf, wie dies beispielsweise in der F i g. 2 für zwei Abgleichvorrichtungen der bekannten Art dargestellt ist. Diese Abgleichschwierigkeiten werden, wie durch umfangreiche Untersuchungen festgestellt wurde, dadurch hervorgerufen, daß die Achsen der beiden Schalenkernteile nicht immer genau miteinander übereinstimmen, daß andererseits die Innenwandung der Innenbutzendurchbrechung nicht genau rotationssymmetrisch ausgebildet ist, daß ferner der Abgleichkern nicht genau rotationssymmetrisch ausgebildet ist, und daß schließlich der Abgleichkern nicht genau zentriert in der Innenbutzendurchbrechung geführt wird. Das für ein zügiges Verdrehen erforderliche Gewindespiel zwisehen Kunststoffgewindeansatz und Gewindehülse fördert dieses nachteilige Verhalten. Bei den außerordentlich kleinen Abmessungen in der Größenordnung von wenigen Millimetern für die Außendurchmesser der Abgleichkerne und die Innendurchmesser der Innenbutzendurchbrechungen führen bereits geringe Abweichungen von der genau zentrierten Lage des Abgleichkernes und der beiden Schalenkernteile sowie geringe Abweichungen von der genauen Rotationssymmetrie der Bohrungen und Abgleichkernes zu erheblichen Abgleichschwierigkeiten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile in einfacher Weise zu beseitigen und zusätzlich die temperaturbedingten Induktivitätsänderun-

gen weitgehend auszuschließen.

Bei einer Abgleichvorrichtung für eine elektrische Schalenkernspule mit einem Luftspalt im Kerninnenbutzen, bestehend aus einem rohrförmigen ferromagnetischen Abgleichkern, der auf einem in der Kernbutzendurchbrechung zentrierten Kunststoffkörper angeordnet und mit Hilfe eines Schraubantriebes axial verstellbar ist, und aus einer am äußeren Ende der Kernbutzendurchbrechung eingesetzten Hülse, in der ein axialer Dornansatz des Kunststoffkörpers geführt wird, sieht die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe vor, daß der Abgleichkern durch formschlüssige Verbindung zwischen der Hülse und dem in ihr axial geführten axialen Dornansatz gegen Verdrehen gesichert und mit Hilfe eines von außen ansetzbaren Abgleichschlüssels, dessen Gewinde mit einem entsprechenden Gewinde eines axialen Dornansatzes des Kunststoffkörpers zusammenwirkt, axial verstellbar ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Abgleichvorrichtung sieht vor, daß der axiale Dornansatz drei- oder vierkantig ausgebildet, mit einem Innengewinde versehen und in einer entsprechenden Durchbrechung der Hülse axial geführt ist, und daß der Abgleichschlüssel ein Außengewinde aufweist.

Zweckmäßig ist auch, daß der Kunststoffkörper einen mit einem Außengewinde versehenen zweiten axialen Dornansatz an seinem dem in der Hülse drehgesichert geführten ersten Dornansatz gegenüberliegenden Ende trägt, und daß der Abgleichschlüssel ein Innengewinde aufweist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den F ig. 3 bis 13 dargestellt.

Der Deutlichkeit halber ist in F i g. 3 lediglich ein Ausschnitt aus einer Abgleichvorrichtung für eine elektrische Schalenkernspule dargestellt, wobei diese Figur die Anfangsstellung der Abgleichvorrichtung zeigt, in der eine minimale Induktivität eingestellt ist. Der auf den Kunststoffdorn 16 aufgesetzte ferromagnetische Abgleichkern 17 befindet sich relativ weit weg vom Luftspalt 10, der die beiden Schalenkernteile la und \b im Innenbutzen trennt. Die beiden die Stirnseiten des Abgleichkernes 17 überragenden, lappenförmigen Vorsprünge 18 des Kunststoffdornes 16 dienen zur zügigen Verschiebung des Abgleichelements sowie zur sicheren und genauen Zentrierung desselben in der Innenbutzendurchbrechung 2. Der Kunststoffdorn 16 ist an einer Stirnseite mit einem Dornansatz 15 versehen, der äußerlich eine Vierkantform und im Innern ein Innengewinde 20 aufweist. Zur drehgesicherten axialen Führung des Abgleichelements ist in die Schalenkerndurchbrechung von einer Schalenkernstirnseite her eine mit einer dem vierkantförmigen Dornansatz 15 entsprechenden quadratischen Durchbrechung 13 versehene Kunststoffhülse 14 eingesetzt, die an ihrem aus dem Schalenkern herausragenden Ende ein Außengewinde 21 besitzt. Die entgegengesetzte Stirnseite des Kunststoffdornes 16 ist mit einer schlitzartigen Aussparung 19 versehen, in die beispielsweise das Ende eines Schraubenziehers eingesetzt werden kann, um beim Einschieben des Abgleichelements in die Innenbutzendurchbrechung das vierkantige Ansatzstück 15 in die richtige Lage zum Einsatz in die Kunststoffhülse 14 zu bringen. Der Abgleichkern 17 wird beim Abgleichen mit Hilfe des Abgleichschlüssels, der in F i g. 5 im einzelnen dargestellt ist, in Pfeilrichtung in die Hülse 14 hineingezogen. Der Abgleichkern 17 gelangt dabei immer weiter in den Luftspaltbereich hinein, bis er gemäß F i g. 4 seine Endstellung erreicht hat, in der eine maximale Induktivität gemessen werden kann. Der ferromagnetische Abgleichkern 17 ist dabei symmetrisch zum Luftspalt 10 angeordnet.

In F i g. 5 ist ein Ausführungsbeispiel des bei der Abgleichvorrichtung gemäß der Erfindung benutzten Abgleichschlüssels dargestellt. Der Deutlichkeit halber ist der Dornansatz 15, der mittels seines Innengewindes 20 mit dem Außengewinde eines Gewindebolzens 22 des Abgleichschlüssels 23 verschraubt ist, nicht dargestellt. Der Abgleichschlüssel 23 weist anschließend an den Gewindebolzen 22 einen Ansatz 25 größeren Durchmessers auf, der in einer Aussparung 26 einer Schlüsselhülse 27 abgestützt wird. Die Schlüsselhülse 27 ist an einem Ende mit einem Innengewinde 28 versehen, so daß sie auf das Außengewinde 21 der Kunststoffhülse 14 aufgeschraubt werden kann. Der Abgleichschlüssel 23 ist ferner mit einer Nut und einem darin befindlichen Sprengring 24 versehen, um die axiale Verschiebbarkeit in der Schlüsselhülse 27 nach einer Seite zu begrenzen.

Der Abgleich wird dadurch vorgenommen, daß zunächst das Ende des Gewindebolzens 22 an das gemäß F i g. 3 in der Anfangsstellung befindliche Ende des Dornansatzes 15 herangeführt und mit seinem Außengewinde mit dem Innengewinde 20 dieses Dornansatzes verschraubt sowie die Schlüsselhülse 27 auf die Hülse 14 aufgeschraubt wird. Bei weiterer Drehbewegung des Abgleichschlüssels 23 wird das Außengewinde des Gewindebolzens 22 immer mehr mit dem Innengewinde 20 des Dornansatzes 15 verschraubt und der ferromagnetische Abgleichkern 17 immer weiter in Richtung zum Luftspaltbereich befördert, bis er die Endstellung gemäß F i g. 4 erreicht hat. Die Lagerung des Gewindebolzens in der Schlüsselhülse 27 wirkt als Drehgelenk. Von da aus kann der Abgleichkern in Pfeilrichtung wieder in die Anfangsstellung zurückgeführt werden. Nach dem Abgleich wird die Schlüsselhülse 27 von dem Außengewinde 21 abgeschraubt und der Abgleichschlüssel aus der Hülse 14 und aus dem Dornansatz 15 herausgeführt.

In F i g. 6 sind zwei Abgleichkurven dargestellt, die bei zwei Abgleichvorrichtungen nach der Erfindung gemessen wurden. Aus diesen Abgleichkurven geht der erhebliche Vorteil gegenüber der bisher bekannten, lediglich durch Schraubantrieb bei gleichzeitiger Drehbewegung des Abgleichelements vorgenommenen Abgleichung hervor, die Abgleichkurven beispielsweise nach Art der F i g. 2 ergeben. Die zusätzliche Verwendung eines Abgleichschlüssels ist nicht als Nachteil anzusehen, da derselbe nicht für jede einzelne Schalenkernspule ständig zur Verfügung stehen muß, sondern nur einmal zum Abgleichen benutzt wird, ebenso wie dies bisher bei Verwendung eines Schraubenziehers der Fall war.

Die F i g. 7 bis 9 zeigen das Abgleichelement gemäß F i g. 3 und 4 im einzelnen, wobei F i g. 7 einen Schnitt, F i g. 8 die eine Stirnansicht und F i g. 9 die andere Stirnansicht mit schlitzförmiger Aussparung 19 wiedergibt.

Die in F i g. 3 bis 5 dargestellte Hülse 14, die beispielsweise aus einem Polycarbonat besteht, ist im einzelnen in Fig. 10 in Seitenansicht und in Fig. 11 in Aufsicht gezeigt. Die Fig. 12 und 13 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Abgleichvorrichtung nach der Erfindung, wobei in F i g. 12 ein Ausschnitt aus einer Abgleichvorrichtung dargestellt ist, bei dem sich der ferromagnetische Abgleichkern 37 in der Maximalstellung symmetrisch zum Luftspalt 10 befindet. Der ferromagnetische Abgleichkern 37 ist ebenfalls rohr-

förmig ausgebildet und auf einem Kunststoffdorn angeordnet. Beidseitig des Abgleichkernes 37 ist der Kunststoffdorn mit sternförmig angeordneten und in F i g. 13 in Aufsicht dargestellten Vorsprüngen 38 versehen. An der einen Seite weist der Kunststoffdorn einen vierkantigen Dornansatz 35 auf, der in einer entsprechend durchbrochenen Hülse 34 verschiebbar gelagert ist. An der anderen Seite weist der Kunststoffdorn einen Dornansatz 30 mit einem Außengewinde auf, auf den der mit einem Innengewinde 32 versehene Abgleichschlüssel 33 aufgeschraubt ist. Ein Hineinziehen des Abgleichelements in Richtung zum Abgleichschlüssel erfolgt in einfacher Weise dadurch, daß der Abgleichschlüssel 33 auf die Stirnfläche des Schalenkernteils 1 b beim Drehen abgestützt wird. Soll das Abgleichelement in der entgegengesetzten Richtung bewegt werden, dann ist ein Druck auf den Abgleichschlüssel

33 in dieser Richtung erforderlich, damit sich dieser nicht von der Schalenkernstirnseite abhebt.

Es wurde festgestellt, daß neben der wesentlichen Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Abgleichkurve gemäß F i g. 6 auch eine bedeutende Verminderung der Temperaturabhängigkeit der Induktivität bei Verwendung der erfindungsgemäßen Ausbildung der Abgleichvorrichtung erreichbar ist. Ist beispielsweise ein Schalenkern mit einem Außendurchmesser von 14 mm und einer Höhe von 8 mm mit einer Abgleichvorrichtung gemäß F i g. 1 ausgerüstet, dann wird ein Temperaturkoeffizient der Induktivität von 80.10~⁶/°C gemessen. Bei Verwendung des gleichen Abgleichkernmaterials, jedoch Ausbildung der Abgleichvorrichtung in der erfindungsgemäßen Weise, ist der Temperaturkoeffizient der Induktivität um den Faktor 4 auf 20.10-⁶/°C vermindert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Abgleichvorrichtung für eine elektrische Schalenkernspule mit einem Luftspalt im Kerninnenbutzen, bestehend aus einem rohrförmigen ferromagnetischen Abgleichkern, der auf einem in der Kernbutzendurchbrechung zentrierten Kunststoffkörper angeordnet und mit Hilfe eines Schraubantriebs axial verstellbar ist, und aus einer am äußeren Ende der Kernbutzendurchbrechung eingesetzten Hülse, in der ein axialer Dornansatz des Kunststoffkörpers geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleichkern (17 bzw. 37) durch formschlüssige Verbindung zwischen der Hülse (14 bzw. 34) und dem in ihr axial geführten axialen Dornansatz (15 bzw. 35) gegen Verdrehen gesichert und mit Hilfe eines von außen ansetzbaren Abgleichschlüssels (23 bzw. 33), dessen Gewinde (22 bzw. 32) mit einem entsprechenden Gewinde (20 bzw. 30) eines axialen Dornansatzes (15 bzw. 30) des Kunststoffkörpers zusammenwirkt, axial verstellbar ist.

2. Abgleichvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Dornansatz (15) drei- oder vierkantig ausgebildet, mit einem Innengewinde (20) versehen und in einer entsprechenden Durchbrechung (13) der Hülse (14) axial geführt ist, und daß der Abgleichschlüssel (23) ein Außengewinde (22) aufweist.

3. Abgleichvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffkörper einen mit einem Außengewinde versehenen zweiten axialen Dornansatz (30) an seinem dem in der Hülse (34) drehgesichert geführten ersten Dornansatz (35) gegenüberliegenden Ende trägt, und daß der Abgleichschlüssel (33) ein Innengewinde (32) aufweist.