DE1564213A1 - Wicklungsanordnung fuer Spulenwicklungen mit gebrochenen Windungszahlen - Google Patents

Description

Dipl.-Ing.Heinz Olaessen

Patentanwalt
Stuttgart~W,Rotebühlstr.70

ISB/Heg.3531 u.
W.F.Glover-23

INTERMATIONAI STANDARD ELECTRIC CORPORATION, lew Xork

"Wicklungsanordnung für Spulenwicklungen mit gebrochenen Windungszahlen''

Die Priorität der Anmeldung Nr.54589/65 vom 23.12.1965 in Großbritannien wird in Anspruch genommen.

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Wickelanordnung für Spulenwicklungen mit nicht ganzzahligen Wiiictoigszahlen, insbesondere solchen mit sehr kleinen Windungszahlen und vorzugsweise solchen für Schalenkernspulen.

Wenn auf Schalenkerne Wicklungen mit aehr geringen Windungazahlen, insbesondere mit Windungszahlen um den Wert 1 herum, aufgebracht werden müssen, so mußte bisher versucht werden, einen Kern derartigen Permeabilitätswertes zu finden, daß sich bei Realisierung der benötigten Induktivitäten eine ganzzahlige Windungszahl ergab. Wenn sich dieses nicht erreichen läßt, auf den Kern also Wicklungen mit einer geringen, nicht ganzzahligen Windungszahl aufgebracht werden müssen, so ergibt sich eine ungleichmäßige Verteilung des magnetischen Flusses in dem Kernmaterial, was dazu führt, daß es nur schwer möglich ist,in dem Kern stabile und definierte magnetische Flußverhältnisae zu erzielen. Eine solche Spule weist dann starke fertigungsmäßige Steuerungen ihres Induktivitätswertes auf.

Das erste Verfahren zwingt dazu, eine verhältnismäßig große

16.12.1966 009816/0687

Dr.Le/Ro -2-

ISE/Reg.3551 -2-

Typenanzahl von Schalenkernen mit unterschiedlicher Ringkernpermeabilität des magnetischen Materials und unterschiedlichen Luftspaltgrößen zur entsprechend feinen Abstufung der geseheerten Permeabilität einzusetzen. Die Anwendung des zweiten Verfahrens führt in der Praxis zu keinen befriedigenden Ergebniesen*

Es wäre deshalb für solche Spulen eine Wicklungsanordnung er strebenswert, bei der sich auch bei niedrigen nicht ganzzahligen Windungszahlen eine gleichmäßige Verteilung des magnetischen llusses über den ganzen Schalenkern erzielen läßjft, ohne daß man gezwungen ist, dabei durch entsprechende Kernmaterial- und/oder Lufts"paltwahl auf die nächst höhere bzw. niedrigere ganzzahlige Windungszahl auszuweichen. Eine solche Anordnung wäre besonders für das ßebiet hoher Frequenzen vorteilhaft.

Diese Aufgabe wird bei einer Wiekelanordnung für Spulenwicklungen f5 mit nicht ganzzahligen Wicklungszahlen, insbesondere solchen mit sehr kleinen Wicklungszahlen und vorzugsweise solchen für Sehalenkernspulen, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der M/Ei te Teil einer ganzen Windung, wobei ΐϊ und H ganze, keinen gemeinsamen ganzzahligen faktor enthaltende Zahlen sind, dadurch relaisiert wird, daß N-Teil-Wicklungen gleichen Wicklungssinnes, von denen jede Teil-Wicklung von dem U/S Teil des gesamten magnetischen Spulenflusses durchsetzt wird, parallelgeHchaltet werden und daß diese

sind.

diese Teilwicklungen jeweils gegeneinander um M/N . 360 versetzt

AD ORIGiNAL

ISVReg.3531 - 3 -

Sie Erfindung soll nun anhand der Figuren eingehend beschrieben werden. Bs zeigen dabei:

<. Fig. 1. .,4 verschiedene Bealisationsmoglichkeiten von Wicklungen

mit einer Windungszahl

Fig*5 einen Schnitt durch einen Topfkern für solche Vicklungen;

Fig.6 eine perspektivische Darstellung einer Spule mit einer Windungszahl v1.

Um das benutzte Irinzip der Realisierung von Wicklungen mit einer Windungszahl _v<£ 1 klar darzustellen, ist in den Figuren 1...4 allein eine Aufsicht auf dieWicklung bildenden Iieiterteile dargestellt. Der magnetische Topfkern ist dabei nicht dargestellt und es. muß deshalb dazu angenommen werden, daß der Verlauf der : magnetischen Feldlinien senkrecht zur" Papierebene verläuft und gleichmäßig über die in ihrem Umfang einen Kreis bildenden Leiterteile verteilt ist. ' -

J±e in l'if.,.! dargestellte Wicklung setzt sich zusaiimeii aus zwei ; Teilvickluiigen, voi. ,ionen jede die Iloiifi^uration eines Halbkrei- •3er, auf v/eist.' 3ie ^o i^äb^rlie.-eiiüGn 'feil'./icklun^ßenden 3 bzv.

ZQ 4 sind an die Klommen 5 bau. 6 gelegt«, 5s int .eraiciitlich, daii die beiden ieilv/iclclungen sueinaiiuer parallel liefen und-'daB jede Teilwicklung von der Hälfte des gesaiiten ua^iietischen I?luBüeiJ durchsetzt \vird, so da3 in ilir auch nur die Hälfte d.ir iJpamiung induziert \i±v£i, die in einer ganzen 7/inii.ung induziert v/erden \rarde. Die in äj'i^;! dargestellte 'Jicklung hat also eine halbe ,,"induiig. Jar-Jtrorri in den kreisföri^igeii Teilen der ,vic>lungsiLillften flie..χ in gleicher Richtung, vähreüd der «trorn in den raüi-.l verl^Ui.'c--e:i benachbarten ./ioklun^sende,! 5 uiiu 4 ge^eneina^icr gei^iciiT'it it;t,- so diiii- diese radial verlaufe^aeu i.'iclclun_{-.rseiiaeii -^ -ine In iulctivitüt;3erhöhung der 'iclclun^; lie-r- - -vorrufen.

eine ,,XcJrI^u₁ . ^i ·; 1/5 ,iiia^n^ realisiert weruen soll, so :-.-dr..-:i L?»il .1 j.:^."c;5:i c Viruli :l^e3 ehaltet, aaö jede.

Tischen. £-

ve. eins,u

OO 9 8 1 67 0 6 8 7. _ßAD

ISE/Reg.3531 - 4 -

Auch, hier ist der Stromfluß in den kreisförmigen Teilen gleichgerichtet, jedoch in den benachbarten radial verlaufenden Wicklungsenden gegeneinander.

Eine Wicklung, mit 2/3 bindung wird aus drei Teilwicklungen gebildet, von denen jede von zwei Dritteln des gesamten magnetischen Flusses durchsetzt wird. Eine solche Wicklung ist in Pig.3 dargestellt, aus der zu ersehen ist, daß über den Umfang der Wicklung verteilt jeweils zwei Teilwicklungsteile gleichzeitig nebeneinander liegen. Als letztes Beispiel ist in Fig.4 eine Wicklung i.iit einer 3/4 Windung gezeigt.

Aus den obigen Beispielen können ganz allgemein für Wicklungen mit einem Bruchteil einer Windung folgende Aussagen gemacht werden.

Wenn M/lT die gewünschte Wicklung mit dem Bruchteil einer Windung ist, ist IT die Anzahl der parallel zu schaltenden Teilwicklungen. Jede Teilwicklung wird durch den H/Nten Teil des Gesamtflusses durchsetzt. Der Öffnungswinkel des Kreissegments jeder Teilwicklung beträgt ·· ' , wobei dann M die Anzahl der am Wicklungsumfang jeweils nebeneinander liegenden Teilwicklungsleiterteile ist.

Bisher sind nur wicklungen beschrieben worden, die nur weniger als 1 Windung aufweisen. Es können aber nach der gleichen Methode auch .iicklungen mit über 1 liegenden gebrochenen Windungszahl en realisiert werden. Zum Beispiel hat eine Wicklung von 1 1/4 Windungen«5/4 Windungen, 4 Teilwicklungen, von denen jede von H/1I des Gesamtflusses = 5/4 durchsetzt wird. An ihrem Umfang liegen dabei jeweils 5 Teilwicklungsleiterteile nebeneinander.

Pur Hochfrequenz kann zwar eine wicklung mit einem Bruchteil einer iindung ohne ferromagnetisches Eeimmaterial realisiert werden, wenn mit einer anderen Wicklung ein hinreichend fester Kopplungsfaktor hergestellt werden kann. In den meisten Fällen wird aber wohl ein ferromagnetislies Kernmaterial mit oder ohne Luftspalt zum Einsatz können. /

00 8816/0687 bad

156Λ213

•IS:B/Reg.3531 -5-

In der Hoehfrequenztechnik wird sehr häufig der in !"ig.5 dargestellte Topfkern oder Schalenkern verwendet. Er besteht aus zwei Halbschalen 9 und 10, die mit den Flächen 11 aneinanderstoßen. Die Halbschalen weisen einen Mittelbutzen 13 auf, zwischen denen sich nach UbereiiÄLegen der Halbschalen ein luftspalt 14 befindet, der üblicherweise zur Stabilisation der magnetischen Verhältnisse dient. Ein oder beide Mittelbutzen weisen eine zentrale Bohrung auf. Um die Mittelbutzen 1§ herum befindet sich ein Hohlraum 12, 8.er die Wicklung aufnimmt.

Zweckmäßigerweise wird eine solche Wicklung mit einem Bruchteil einer Windung koaxial zu den Mittelbutzen 13 in dem Hohlraum 12 in Höhe der zueinander zugekehrten Flächen der Mittelbutzen angebracht, wobei die Zuleitungen zuder Wicklung durch die Bohrung in einem Mittelbutzen erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel für eine im Luftspalt einer Topfkernspule gehalterte Wicklung ist in Fig.6 dargestellt. Die Figur zeigt einen scheibenförmigen Spulenkörper 16 aus Isoliermaterial. Sein Durchmesser entspricht eta dem Durchmesser der Mittelbutzen 13 und seine otärke dem Luftspalt zwischen den Mittelbutzen. In seiner Umfangsflache ist eine Hut zur Aufnahme der Teilwicklungen angebracht, ferner befinden sich am Umfang auf beiden Scheibenseiten Einkerbungen 18 und 18', die um 360/N Grad gegeneinander versetzt sind. Der Körper waäst eine Mittelbohrung 19 auf.

Zum Herstellen der Wicklung werden Ή Drähte an einem Ende miteinander verdrillt und dieser Strang (20) duroh die Mittenbohrung (19) geführt. Darauf wird jeder Einzeldraht zu einer der Einkerbungen (18) auf der einen Scheibenseite geführt und in der Nut gleichsinnig bis zu einer um §.360° versetzten Einkerbung (18¹) auf der anderen Scheibenseite gewickelt· Die einzelnen Teilwioklungsenden (21) werden radial zur Scheibeiiitte geführt und zum ··- Rückleltungsstrang (22) miteinander verdrillt, der prallel zu dem Strang 20 geführt wird. Die beiden ZuIeitungsstrangβ (20,22) werden durch die Bohrung 15 im Mittelbutzen geführt und mit einer Schaltung oder anderen im Hohlraum 12 untergebrachten Wicklungen verbunden. - . .

0Q9816/ö$Ö? ^{! BAD}

ISE/Reg.3531 ' - 6 -

Die beschriebene Realisierung einer Wicklung mit dem Bruchteil einer Windung ist nicht beschränkt auf das vorher beschriebene Anwendungsbetspiel. So braucht die Zuführung der Wicklungsanschlüsse nicht in der Wicklungsmitte zu erfolgen, sondern sie kann auch am Wicklungsumfang vorgenommen werden. Auch braucht der Hittelstutzen des Topfkernes keinen Luftspalt aufzuweisen, sondern die Anschlüsse der Teilwicklungen können auch durch entsprechend angeordnete Durchbrüche im Kernmantel herausgeführt werden.

6 Patentansprüche
1 Zeichn., 6 Fig.

I ^BAD

009816/068?

Claims (1)

156Ϊ7Τ3

'■ISS/Reg. 3531, - 7 -

Patentansprüche

Wickelanordnung für Spulenwicklungen mit nicht ganzzahligen Wicklungszahlen, insbesondere solchen mit sehr kleinen Wicklungszahlen und vorzugsweise solchen für Schalenkernspulen, dadurch gekennzeichnet, daß der M/Nte Teil einer ganzen Windung, wobei M und H ganze, keinen gemeinsamen ganzzahligen Paktor enthaltende Zahlen sind, dadurch realisiert wird, daß N-Teil-Wicklungen gleichen WicklungsSinnes, von denen jede Teil-Wicklung von dem ΪΊ/ΙΊ Teil des gesamten magnetischen Spulenflusses durchsetzt wird, parallelgeschaltet werden und daß diese Teilwicklungen jeweils gegeneinander um M/N.360° versetzt sind.

Wickelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hierbei das Wicklungsende der einen Teilwicklung mit dem räumlieh unmittelbar benachbarten Wicklungsanfang der anderen Teilwicklung dicht nebeneinander, bevorzugt miteinander, verdrillt geführt werden, so daß diese jaifänge und linden zur Induktivitätsbildung selbst nicht beitragen, da die in ihnen fließenden Ströme untereinander wertgleich, aber entgegengesetzt gerichtet sind· .

Vicklungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausführung der Teilwicklungsenden und —Anfänge durch einen zwischen den Hittelbutzen dee Schalenkerns befindlichen Luftspalt und eine mindestens in einem Hittelbutzen angebrachte zentrale Bohrung erfolgt.

Wicklungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ;_vusführung der Teilwicklungsenden und -Anfänge durch entsprechende in der äußeren Sclialenkernwandung angebrachte Durchbrüohe erfolgt.

Wicklungsanordnung nach ijispruch 1 und 2 sowie 3 «»4, dadurch gekennzeichnet, daß aie Teilwicklungen auf einen scheibenförmigen ¥ic:clungiiträger aufgebracht sind. " _ --.-^

005816/0687 bad ordinal

ISl/Reg.3531 - ' 8 -

6. Wicklungsanordnung nach ^jispruch 5, dadurch ,^kennzeichnet, datf der scheibenförmige vficlclungsträger im Luftspalt zwischen den LittelTDutzen des Schalenkerns gehalten ist.

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