DE1934762A1

DE1934762A1 - Induktive Wicklung mit ferromagnetischem Kreis

Info

Publication number: DE1934762A1
Application number: DE19691934762
Authority: DE
Inventors: Berg Leonardus Franciscus Den
Original assignee: BERG LEONARDUS FRANCISCUS VAN DEN
Current assignee: BERG LEONARDUS FRANCISCUS VAN DEN
Priority date: 1968-07-12
Filing date: 1969-07-09
Publication date: 1970-01-15
Also published as: FR2012907A1; CH495048A; NL6809947A; GB1267546A

Description

DR. HANS GÜNTHER KIONKA 62 WIESBADEN, den

PATENTANWALT 1 QO / TCO LUitsfroBe 17

I <J O H I D C. Telefon 372850

Neue Tel. Nr. 521135

Leonardus Franciscus van den Berg vB/Pl, Ki/Re.

Beethovenlaan 41

Heemstede (Niederlande)

Induktive Wicklung mit ferromagnetischein Kreis

Die Erfindung betrifft eine induktive Wicklung mit einem ferromagnetisehen Kreis. Solche Wicklungen finden z. B. Anwendung in Drosselspulen, Elektromagneten, Relais, Transformatoren, elektrischen Maschinen und elektrischen Messgeräten.

Bisher wurden die Wicklung und der ferromagnetische Kreis getrennt hergestellt, wobei der ferromagnetische Kreis beispielsweise durch die Aufstapelung einer Vielzahl magnetisierbarer Bleche erhalten wurde und die Wicklung beispielsweise durch das Aufwickeln eines isolierenden elektrisch leitenden Drahtes erzielt wurde. Die Herstellung ist dabei verhältnismässig kompliziert und wird insbesondere sehr schwierig, wenn die Wicklung sehr geringe Abmessungen haben soll, was jedoch für die Miniaturausbildung verschiedener elektrischer Produkte erwünscht ist.

Die Erfindung hat den Zweck, eine induktive Wicklung mit ferromagnetischem Kreis zu schaffen, die in äusserst einfacher Weise hergestellt werden kann und die erwünschtenfalls ohne Schwierigkeiten mit sehr geringen Abmessungen ausführbar ist.

Gemäss der Erfindung sind die Wicklung und der ferromagnetische Kreis zusammen gebildet durch die Aufwicklung eines elektrisch

909883/1554

Isolierenden magnetisierbar en Bandes, auf dem ein elektrisch leitendes Flächengebilde angeordnet ist.

-bare Das magnetisier ,Band kann in ähnlicher Weise hexgestellt werden wie die bekannten, für die Aufzeichnung von Informationen verwendeten Bänder, nämlich indem man in einem Band aus Isolierstoff oder in einer auf dieses Band angebrachten Schicht ein fein verteiltes magnetisierbares Material dispergiert. Bei den bekannten Bändern wird jedoch ein magnetisierbares Material mit einer möglichst hohen Koerzitivkraft angewendet, weil das durch die Aufzeichnung gebildete Magnetisierungsmuster auf unbestimmte Zeit aufrecht erhalten werden soll. Bei einer induktiven Wicklung der Art, auf welche sich die Erfindung bezieht, soll die Magnetisierung hingegen im allgemeinen in Abhängigkeit von dem in der Wicklung fliessenden Strom veränderlich sein. Das magnetisierbar e Band, aus dem die Wicklung gemäss der Erfindung hergestellt wird, erhält daher vorzugsweise ein magnetisierbares Material mit niedriger Koerzitivkraft.

Es wird bemerkt, dass in den sogenannten Dünn-Film-Speie he zn eine magnetisierbare Schicht verwendet wird, auf welche ein elektrisch leitendes Flächengebilde angebracht ist, damit man nach Wahl bestimmte Bereiche der Schicht in einen anderen Magnetisierungszustand bringen kann. Die Schicht enthält dabei gleichfalls ein magnetisierbares Material mit möglichst hoher Koerzitivkraft und ist ausserdem nicht aufwickelbar, weil sie im allgemeinen auf einen starren Träger, z. B. auf eine Glasplatte, angebracht wird.

Bei einer zweckmässigen Ausführungsform der Erfindung sind in dem Band öffnungen vorgesehen, die nach der Aufwicklung Umlaufkanäle zur Kühlung der Wicklung bilden.

Das leitende Flächengebilde kann in jeder gewünschten Weise auf

909883/1554

das magnetisierbar Band aufgebracht werden, z. B. durch Druck, Spritzen, Sintern oder Aufdampfen bzw. auf galvanischem Wege.

Die Gestalt des leitenden Flächengebildes ist von den gewünschten Eigenschaften der Wicklung abhängig. In der einfachsten Form besteht das Elächengebilde aus einer zusammenhängenden, durchlaufenden, leitenden Schicht, so dass man beim Aufwickeln eine flache spiralförmige Wicklung erhält. Im allgemeinen kann die Gestalt des Flächengebildes dadurch bestimmt werden, dass man eine Entwicklung in der Ebene der gewünschten Wicklung zeichnet.

Wicklungen für Spezialzwecke können deswegen bei Anwendung der Erfindung in besonders einfacher Weise hergestellt werden. Einige Beispiele solcher Wicklungen werden nachstehend erwähnt.

Ein erstes Beispiel ist ein Motor nach Faulhaber. Bei einem solchen Motor liegen die Windungen der Rotorwicklung in Ebenen, die in Bezug auf die Achse schräg gestellt sind. Bei Anwendung der Erfindung kann man diese Wicklung dadurch erhalten, dass man von einem magnetisierbaren Band mit einem zickzackförmigen leitenden Flächengebilde ausgeht.

Ein zweites Beispiel ist ein Schrittmotor, bei dem ein Polrad, das über den Umfang eine Reihe von Magnetpolen mit abwechselnd entgegengesetzter Polarität trägt, zwischen zwei Statorwicklungen drehbar ist, die je gleichfalls eine Reihe von Polen mit abwechselnd entgegengesetzter Polarität enthalten und die für jeden Schritt umgepolt werden. Bei Anwendung der Erfindung können die Statorwicklungen je durch das Aufwickeln eines magnetisierbaren Bandes erzielt werden, das ein meanderförmiges leitendes Flächengebilde aufweist.

Ein drittes Beispiel ist ein Elektromagnet mit geringer Streu-

909883/.1554

-A-

ung. Bei einem Elektromagneten mit einem Saugkern und mit einer normalen zylindrischen Wicklung kommt der Kern nach Einschaltung des Erregungsstromes infolge der Streuung nur langsam in Bewegung. Man hat bereits vorgeschlagen, diesen Nachteil zu beheben, indem man am Ende der Wicklung, nach dem sich der Kern hinbewegt, auf der Aussenseite eine grössere Wickellänge als in der Mitte anwendet, so dass der Wickelkörper eine konische Aussparung aufweist. Bei Anwendung der Erfindung kann eine Wicklung dieser Art durch das Aufwickeln eines magnetisiert«ren Bandes erhalten werden, bei dem das leitende Flächengebilde die Gestalt einer trapeziunförmigen Fläche hat.

Die Wicklung gemäss der Erfindung hat im allgemeinen nur geringe Verluste. Bei hohen Frequenzen können die Wirbelstromverluste auf einen Mindestwert erniedrigt werden, indem man ein Band mit einer ä us se rs t dünnen magnetisierbaren Schicht verwendet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der einige Ausftlhrungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert.

Die Figuren 1,2 und 3 zeigen einige Beispiele des leitenden Flächengebildes auf dem magnetisierbaren Band gemäss der Erfindung.

Figur 4 zeigt in Längsschnitt einen Elektromagneten mit geringer Streuung, dessen Wicklung durch Anwendung der Erfindung hergestellt ist.

Figur 5 enthält einige Kurven zur Erläuterung der Wirkung des Elektromagneten gemäss Figur 4.

Figur 6 zeigt das Band, aus dem die Wicklung für den Elektromagneten nach Figur 4 hergestellt ist.

Figur 7 zeigt perspektivisch die beiden Statoren eines Schritt -

909883/1554

motors, deren Wicklungen durch das Aufwickeln eines Bandes nach Figur 3 erhalten sind.

Figur 8 zeigt im Querschnitt ein Band, aus dem eine Wicklung gemäss der Erfindung hergestellt werden kann.

In den Figuren 1, 2 und 3 ist mit 1 ein magnet!sierbares Band bezeichnet, das in ähnlicher Weise hergestellt ist wie die bekannten, für die Aufzeichnung von Informationen verwendeten Bänder. Dazu hat man in dem Material des Bandes bzw. in einer auf das Band angebrachten Schicht ein fein verteiltes, magnetisierbares Material dispergiert. Bei den bekannten Bändern hat das magnetisierbar Material eine hohe Koerzitivkraft; in das Band 1 ist jedoch ein magnetisierbares Material mit niedriger Koerzitivkraft aufgenommen. Auf das Band 1 ist ein elektrisch leitendes Flächengebilde 2 angebracht, das bei den Bändern nach den Figuren 1 und 2 zickzackförmig und bei dem Band nach Figur 3 meanderförraig ist. Das Flächengebilde ist mit Verlängerungen

3 zur Herstellung der gewünschten elektrischen Verbindungen versehen.

Die Figur 4 zeigt einen Elektromagneten, dessen Wicklung dxrch das Aufwickeln eines Bandes mit der in der Figur 6 gezeigten Gestalt hergestellt ist. Bei dem Band nach Figur 6 besteht das leitende Flächengebilde aus einer zusammenhängenden Oberfläche

4 in der Gestalt eines Trapeziums. Indem man dieses Band von dem linken Ende her aufwickelt, erhält man die Wicklung 5 nach Figur 4, die auf der Aussenseite eine grössere Wickellänge als in der Mitte hat, so dass der Wickelkörper eine konische Aussparung aufweist. Mit 6 ist der Saugkern bezeichnet.

In der Figur 5 zeigt die Kurve 7 den Verlauf der auf den Kern ausgeübten Kraft in Abhängigkeit von der Verstellung bei Anwendung einer normalen zylindrischen Wicklung, während die Kurve 8 den Verlauf zeigt, der bei Anwendung der Wicklung 5

909883/1554

erzielt wird. Aus der Kurve 8 geht hervor, dass die auf den Kern ausgeübte Kraft über einen erheblichen Teil des Weges grosser als bei Anwendung einer zylindrischen Wicklung ist, so dass der Kern schneller verstellt wird, während die gleiche Kraft mit einer geringeren Anzahl von Ampe"rewi ndungen erhalten werden kann.

In der Figur 7 sind mit 9 und 10 die beiden Statoren eines Schrittmotors angedeutet, die durch das Aufwickeln des in der Figur 3 dargestellten Bandes mit einem meanderföxmigen leitenden Flächengebilde erzielt worden sind. Das Magnetfeld läuft über den Umfang der Statoren abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen. Zwischen den beiden Statoren befindet sich ein nicht gezeichnetes Polrad, dessen Umfang abwechselnd entgegengesetzte Magnetpole trägt. Durch die Umpolung der Statorwicklungen kann das Polrad jeweils um einen Schritt verstellt werden.

In der Figur 8 ist mit 11 ein Band aus Isolierstoff bezeichnet, das als Träger für das Gebilde gemäss der Erfindung dient. Auf das Band 11 ist eine Schicht 12 angebracht, in der ein fein verteiltes magnetisierbares Material mit niedriger Koerzitivkraft dispergiert ist. Auf der anderen Seite des Bandes 11 befindet sich das leitende Flächengebilde 13.

Es ist auch eine Ausführung möglich, bei welcher die Schicht 12, die das Band magnetisierbar macht, als Träger dient und die Schicht 11 einen nicht tragenden Isolator darstellt. Auch kann man das fein verteilte magnetisierbare Material in der Schicht 11 dispergieren, wobei die Schicht 12 lediglich als Isolator dient und eventuell auch fortgelassen werden kann.

909883/ 1 554

Claims

Patentansprüche; ^τ

Induktive Wicklung mit ferromagnetischem Kreis, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung und der ferromagnetische Kreis zusammen gebildet sind durch das Aufwickeln eines elektrisch isolierenden magnetisierbaren Bandes, das ein elektrisch leitendes Flächengebilde trägt.
2. Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band ein magnetisierbares Material mit nfedriger Koerzitivkraft enthält.
3. Wicklung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Band öffnungen vorgesehen sind, die nach dem Aufwickeln Umlaufkanäle für die Kühlung der Wicklung bilden.
4. Wicklung nach den Ansprüchen 1,2 oder 3 für einen Motor ■ nach Faulhaber, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Band ein Zickzackförmiges Flächengebilde angebracht ist.
5. Wicklung nach den Ansprüchen 1,2 oder 3 für die Statoren eines Schrittmotors, der mit zwei umpolbaren Statoren und einem zwischenliegenden Polrad versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Band ein meanderförmiges leitendes Flächengebilde angebracht ist.
6. Wicklung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3 für einen Elektromagneten mit geringer Streuung, dadurch gekennzeichnet, dass das leitende Flächengebilde die Gestalt einer trapeziumförmigen Oberfläche hat.
7. Elektrisch isolierendes, magnetisierbares Band, das ein leitendes Flächengebilde für eine Wicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche trägt.

909883/15 54