DE19543573A1 - Zylinderspule - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderspule. Zylinderspulen aus Draht gewickelt sind aus der Technik allgemein bekannt.

Darüber hinaus ist es allgemein bekannt, den Spulenwindungen die unterschiedlichsten Verläufe zu geben, um bestimmte Eigenschaften zu erreichen. Beispielsweise zeigt die DE PS 5 19 782 eine in besonderer Form gewickelten Drahtschleife zur Messung des Erdmagnetfeldes. Ebenso die US PS 512 340, die eine Spule für einen Elektromagneten beschreibt, wobei zwei Windungsdrähte parallel geführt sind.

In allen Bereichen der Technik, Medizin und im biologischen Bereich besteht ein Bedarf an verschiedensten Spulen, um kompliziert Felder zu erzeugen. Dies gilt beispielsweise für Spulen für die Supraleitung.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung eine Zylinderspule zu schaffen, die bei einfachem Aufbau und einfacher Variation des Aufbaus vielfältigste Feldstrukturen zuläßt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Zylinderspule gelöst, die mehrere Teilwicklungen aufweist, wobei zwei benachbarte Teilwicklungen ein gegenläufige Wicklungsrichtungen aufweisen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Zylinderspule nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Spule aus Fig. 4;

Fig. 3 eine Teilansicht der Spule mit Ringspulen;

Fig. 4 erfindungsgemäß verknotete Windungen der Ringspulen, und

Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Aufbau eines Drahtes.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Zylinderspule 10. Längs und um eine Achse X sind auf einem Spulenkörper 18 eine erste, zweite und dritte Zylinderwicklung in Form von Teilwicklungen 13, 14, 15 aufgebracht. Die einzelnen Teilwicklungen 13, 14, 15 sind über Wendeschleifen 16, 17 elektrisch miteinander so verbunden, daß jeweils die Wicklungsrichtung zwi­ schen zwei benachbarten Wicklungen um die Achse X gegenläufig sind, was durch Pfeile angedeutet ist.

So ist die Wicklung 14 in Richtung des Kreispfeiles W (Uhrzeigersinn) ge­ wickelt und die beiden zur Wicklung 14 außen liegenden Wicklungen entge­ gengesetzt (Gegenuhrzeigersinn). Bevorzugt sind drei, also immer eine un­ gerade Anzahl von Teilwicklungen 13, 14, 15 vorgesehen.

In Fig. 1 gestrichelt angedeutet, sind nach einer Weiterbildung Ringspulen 21, 22, 23 vorgesehen, die die Teilwicklungen 13, 14, 15 und den Spulen­ körper 18 mit seiner äußeren und inneren Wandungen 19, 20 umlaufen. Zwar sind nur drei Ringspulen 21, 22, 23 aus Gründen übersichtlicherer Darstellung gezeigt, jedoch ist jede beliebige Anzahl von Ringspulen vor­ sehbar.

Bevorzugt sind immer eine ungerade Anzahl vorgesehen, wobei sich die Wicklungsrichtung zwischen zwei benachbarten Ringspulen 21, 22, 23 ge­ genläufig umkehrt. Vorzugsweise sind fünf Ringspulen vorgesehen.

An die Teilwicklungen 15 und 13 sind die Antenne 11 und die Erde 12 ange­ schlossen.

Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht mit einem Teilschnitt des Spulenkörpers 18 in einer Detailansicht die Wendeschleifen 16, 17. Zusätzlich ist erkenn­ bar, daß die Teilwicklungen 13, 14, 15 aus zwei parallelen Drähten 24, 25 gewickelt sind. Die elektrische Verschaltung erfolgt vorzugsweise so, daß alle Teilwicklungen 13, 14, 15 mit den in Reihe geschalteten Ringspulen 21, 22, 23 einen durchgehenden Strang bilden. Angeschlossen sind die Rings­ pulen 21, 22, 23 in den Punkten C, D an den Punkten A, B der Drähte 24, 25, die die Teilwicklungen 13, 14, 15 aufbauen.

In anderen Ausführungsformen können die Ringwicklungen 21, 22, 23, nur z. B. mit den Enden des Drahtes 24 verbunden sein, während der Draht 25 mit seinen freien Enden den Antennenanschluß AT und den Erdeanschluß E bilden. Auf diese Weise bildet der Draht 25 einen Serienschwingkreis und die Kopplung erfolgt über den Draht 24 und die Verkettung zu den Ringspu­ len 21, 22, 23.

Die Wahl der Anschlüsse kann in beliebiger und zweckmäßiger Weise erfol­ gen, die vom jeweiligen Anwendungsfall abhängen.

Aufgrund der gegenläufigen Wicklungs- und Spulenabschnitte läßt sich bei einer bestimmten Wicklungs-/Spulen-Induktivität eine bestimmte Eigenka­ pazität der gesamten Zylinderspule 10 erzielen, die je nach Anwendungsfalls festlegbar ist.

An dem Spulenkörper 18 wird nachfolgend die obere Seite als Kopfseite 26 und die Unterseite als Bodenseite 27 der Zylinderspule 10 bezeichnet.

Fig. 3 zeigt eine Teilansicht des Spulenkörpers 18 längs des Kreispfeiles W, der zur vereinfachten Darstellung geradlinig ausgebildet ist. Die Quer­ schnittsform der Zylinderspule 10 kann flach, eckig, rund, dreieckförmig usw. sein. Fig. 3 zeigt an dem geraden Teilstück des Spulenkörpers 10, wie der Richtungswechsel zwischen zwei benachbarten Ringspulen 22, 23 mittels einer Wendeschleife 28 erfolgen kann.

Fig. 4 zeigt in vergrößerter Darstellung vier Windungsabschnitte zweier be­ nachbarter Ringspulen. Wichtig ist, daß an der Kopfseite 26 der Zylinderspu­ le 10 bzw. des Spulenkörpers 18 (strichpunktiert dargestellt), die Windungen pro Umlauf verknotet sind. Somit werden die Knoten 31, 32 ausgebildet.

Weiter ist wichtig, daß diese Knoten 31, 32 von Ringspule zu Ringspule eine gegenläufige Verschlaufung aufweisen können. So wird bei dem Knoten 31 der innere Windungsabschnitt 29 umschlungen und bei dem Knoten 32 der äußere Windungsabschnitt 30.

Derartige Schleifen oder Knoten 31, 32 sind in der Knüpftechnik oder in der Seefahrt als halber Schlag bekannt. Im mathematischen Sinn werden diese Knoten 31, 32 bzw. Schleifen nach dem Mathematiker Felix Klein, als Klein- Spulen bezeichnet.

Fig. 5 zeigt vergrößert einen bevorzugten Aufbau des Drahtes 33, der zu den Ringspulen 21, 22, 23 verwickelt wird. Eine Seele 35 wird in der Halb­ schlagtechnik oder der Klein-Spule fortlaufend von der Litze 34 umgeben. In Fig. 6 ist nur eine sehr kurzes Stück des Drahtes 33 aus Gründen der Über­ sichtlichkeit dargestellt.

An einem freien Drahtende können die Seele 35 und die in zahlreichen Klein-Spulen gewundene Litze 34 elektrisch in dem Punkt 37 miteinander verbunden sein. Zur mechanischen Festigkeit und zum Schutz kann eine Umhüllung oder Isolierung 36 vorgesehen sein.

Bezeichnet man die einzelnen Wicklungsrichtungen als Freiheitsgrade, so besitzt die Litze 34 drei Freiheitsgrade:
einen um die Seele,
einen orthogonal über die Doppelwicklung (Teilwicklungen),
einen als Kronenwicklung über die Verknotung.

Bezugszeichenliste

10 = Zylinderspule
11 = Antenne
12 = Erde
13 = erste Zylinderspule (Teilwicklung)
14 = zweite Zylinderspule (Teilwickl.)
15 = dritte Zylinderspule (Teilwickl.)
16 = Wendeschleife
17 = Wendeschleife
18 = Spulenkörper
19 = äußere Wandung
20 = innere Wandung
21 = erste Ringspule
22 = zweite Ringspule
23 = dritte Ringspule
24 = erster Draht
25 = zweiter Draht
26 = Kopfseite
27 = Bodenseite
28 = Wendeschleife
29 = innerer Windungsabschnitt
30 = äußerer Windungsabschnitt
31 = Knoten (halber Schlag/Kleinspule)
32 = Knoten (halber Schlag/Kleinspule)
33 = Draht
34 = Litze
35 = Seele/Ader
36 = Isolierung
37 = Verknüpfung/Verbindung

Claims (18)

1. Zylinderspule, deren Lagen sich längs einer Achse erstrecken, dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen Windungen aus zwei parallelen Drähten (24, 25) bestehen,
daß Teilwicklungen (13, 14, 15) vorgesehen sind, und
daß die Wicklungsrichtung zweier benachbarter Teilwicklungen um die Achse X gegenläufig sind.

2. Zylinderspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrung der Wicklungsrichtung zwischen zwei benachbarten Teilwicklungen mittels Wendeschleifen (16, 17) erfolgt.

3. Zylinderspule nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine ungerade Anzahl von Teilwicklungen (13, 14, 15), vorzugsweise drei vorgesehen sind.

4. Zylinderspule nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ringspulen (21, 22, 23) um die Teilwicklungen (13, 14, 15) angeordnet sind.

5. Zylinderspule nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsrichtungen zweier benachbarter Ringspulen um die Teilwicklungen herum gegenläufig sind.

6. Zylinderspule nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine ungerade Anzahl von Ringspulen (21, 22, 23), vorzugsweise fünf vorgesehen sind.

7. Zylinderspule nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringspulen (21, 22, 23) an der Kopfseite (26) der Zylinderspule (10) pro Windungsumlauf um die Teilwicklungen (13, 14, 15) mit einem schlaufenförmigen Knoten (31, 32) versehen sind.

8. Zylinderspule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Verschlaufung zwischen zwei benachbarten Ringspulen gegenläufig ist.

9. Zylinderspule nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (33), aus dem die Ringspulen (21, 22, 23) gewickelt sind, aus einer Seele (35) besteht, die von einer Litze (34) umwunden wird, die pro Windungsumlauf um die Seele (35) mit einem schlaufenförmigen Knoten (30, 31) versehen sind.

10. Zylinderspule nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (33) von einer Isolierung (36) umgeben ist.

11. Zylinderspule nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele (35) und die Litze (34) an einem freien Ende des Drahtes (33) elektrisch miteinander verbunden sind.

12. Zylinderspule nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das eine freie Ende des ersten Drahtes (24) einen Antennenanschluß AT bildet, und daß das andere Ende am gegenüberliegenden Spulenende des ersten Drahtes (24) oder des zweiten Drahten (25) einen Erdanschluß E bildet.

13. Zylinderspule nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Draht (25) an dem einen Ende den Antennenanschluß AT und am anderen Ende einen Anschluß B aufweist, daß der zweite Draht (24) an einem freien Ende den Erdanschluß E und am anderen Ende einen Anschluß A aufweist, und daß zwischen A und B die freien Enden der hintereinander geschalteten Ringspulen (21, 22, 23) elektrisch angeschlossen sind.

14. Zylinderspule nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß A im Bereich der des Antennenanschlusses AT, und der Anschluß B im Bereich des Erdanschlusses E angeordnet ist.

15. Zylinderspule nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teilwicklungen (13, 14, 15) und alle Ringspulen (21, 22, 23) so verschaltet sind, daß zusammen mit den Wicklungskapazitäten ein Serien- oder Parallelschwingkreis gebildet wird.

16. Zylinderspule nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teilwicklungen (13, 14, 15) und alle Ringspulen (21, 22, 23) in Reihe geschaltet sind.

17. Zylinderspule nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (13, 14, 15) und die Spulen (21, 22, 23) auf einen gemeinsamen Spulenkörper (18) aufgewickelt sind.

18. Zylinderspule nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderspule (10) vorzugsweise einen runden Querschnitt aufweist.