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Spulenanordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Spulenanordnung
mit geschlossenem ferromagnetischem Kraftlinienweg.
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Seit langem sind Spulenanordnungen mit geschlossenem ferromagnetischem
Spulenkern bekannt, wie sie als Schalenkerne in DIN 41 287 und DIN 41 293 genormt
wurden. Sie bestehen aus zwei rotationssymmetrischen Kernhälften mit E-förmigem
Querschnitt, in deren Inneren auf einem Spulenkörper die Wicklung angeordnet ist,
deren Enden durch Schlitze im Kernmantel herausgefUhrt werden.
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Eine gewisse verbilligte Abwandlung dieser Art ist der sogenannte
Glockenkern, Auf einem rohrförmigen*Spulenkörper, in dessen Inneren sich ein ferromagnetischer
Abgleichkernbefindet, ist die Wicklung flanschlos, z.B. als Kreuzwickelspule aufgebracht.
Durch Überziehen eines glockenförmigen ferromagnetischen Mantels und eines ringförmigen
Bodenteils wird eine Spulenanordnung mit praktisch geschlossenem KraStlinienweg
erhalten.
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Bekannt sind ferner aus zwei gleichen Teilen zusammengesetzte Kernformen,
von denen jedes Teil E-Form aufweist, wie sie z.B. in DIN 41 295 genormt wurden.
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Eine Abwandlung dieser Kernform stellt der sogenannte SM (square modul)-Kern
dar, dessen Kernform im Normentwurf DIN 00 41 980 und deren Spulenkörper im Normentwurf
DIN 00 41 981 vorgeschlagen wurden. Im Bemühen, eine möglichst große Packungsdichte
erzielen zu können, weist diese Spulenform, einschließlich der zum Einsatz benötigten
Anschlußelemente, eine quadratische Aufbaufläche auf. Wie bei den Kernen nach DIN
41 295 wird auch der SM-Kern aus zwei gleichen Teilen mit E-förmigem Querschnitt
zusammengesetzt. Er weist einen zylinderförmigen Mittelbutzen und zwei an diametralen
Ecken der quadratischen Aufbaufläche angeordnete Schenkel auf, deren innere Begrenzungsfläche
eine zum Mittelbutzen konzentrische Zylinderflähe ist. Die Deckplatteß an der Mittelbutzen
und Schenkel angebracht sind, weicht nur insoweit von der quadratischen Grundform
ab, als an den den Schenkeln benachbarten Kanten Aussparungen im ferromagnetischen
Kernan material vorgesehen sind, dievden Flanschen des rotationssymmetrischen Spulenkörpers
fest angebrachte Anschlußelemente hindurchragen lassen. Elemente für den Induktivitätsabgleich
sind dabei in einer konzentrischen Bohrung im Mittelbutzen untergebracht, wobei
der Abgleichkern einen durch Verkürzung der Mittelbutzenlänge gebildeten Luftspalt
mehr oder weniger überbrückt.
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Ein solcher SM-Kern besteht also aus drei Hauptteilen, den beiden
ferromagnetischen Kernhälften und dem Spulenkörper mit den Anschlußelementen. Der
Spulenkörper muß dabei mit verhältnismäßig starken Wandungen ausgerührt werden,
damit er einmal beim Aufbringen der Wicklung mittels einer Wickelmaschine die notwendige
Festigkeit aufweist. Ferner hält der Wickelkörper mit seinen Ansohlußelementen bei
Einsatz in die Schaltung die ganze Spulenanordnung, wobei die beiden Kernhälften
durch Ringverklebung miteinander verbunden sind.
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Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, bei einer Spulenanordnung
mit geschlossenem ferromagnetischem Kraftlinienweg und quadratischer Aufbaugrundfläche
(sogenannter SM-Kern), bei der um einen Mittelbutzen die Wicklung angeordnet und
deren magnetischer Weg durch zwei außerhalb der Wicklung zwischen einer Grund- und
Deckplatte zum Mittelbutzen diametral liegende Seitenstege geschlossen ist und deren
Induktivität durch Überbrücken eines im Verlauf des Mittelbutzens angeordneten Luftspaltes
mittels eines durch eine Gewindespindel verstellbaren Abgleichkernes innerhalb gewisser
Grenzen verändert werden kann, eine Aufbauweise anzugeben, die ermöglicht, die durch
einen Wicklungsträger verursachten Wickelraumverluste möglichst ger-ing zu halten
und dabei die Befestigungsmöglichkeit der Spulenanordnung auf dem Schaltungsträger
zu verbessern.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
ferromagnetische Spulenkern aus zwei Kernteilen zusammengesetzt ist, von denen in
Art eines Glockenkernes der eine aus einer Grundplatte und dem Mittelbutzen und
der andere aus der Deckplatte und den Seitenstegen besteht, daß bei dem den Mittelbutzen
tragenden Kernteil in einem Arbeitsgange sowohl Isolierschichten aufgebracht sind,
von denen durch die eine ein in der Bohrung des Mittelbutzens befindliches als Gewindespindelführung
dienendes Plastikteil in seiner Lage fixiert wird, während die anderen als Kern-und
Grundplattenisolation dienen, als auch ein Isolierstoffteil mit Anschlußelementen
für die Wicklungsenden in den beiden Aussparungen der Grundplatte angebracht ist,
daß ferner auf der äußeren Isolierschicht des Mittelbutzens die Wicklung als flanschlose
Wicklung aufgebracht wird.
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Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren eingehend beschrieben werden.
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Es zeigen dabei: Fig. 1 die erfindungsgemäße Spulenanordnung in einer
Darstellung, deren einer Teil die Aufsicht, deren anderer einen Schnitt zeigt.
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Fig. 2 in gemischter Seitenansicht und Schnitt diese Anordnung Fig.
3 eine Variante in der Darstellungsart der Figur 2.
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Die in Figur 1 und 2 dargestellte Anordnung zeigt eine Spulenkernanordnung
mit geschlossenem magnetischen Flußweg, dessen hauptsächlicher magnetischer Weg
durch die beiden Kernteile 1 und 2 gebildet wird.
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Das Kernteil 1 hat einen Mittelbutzen 3 mit einer konzentrischen Bohrung
4. Das Kernteil 2 hat zwei äußere Schenkel 5A und 5B, die mit der äußeren Flanschfläche
des Kernteiles 1 magnetischen Kontakt ergeben. Eine Zentralbohrung 6 in dem Kernteil
2 fluchtet mit der konzentrischen Bohrung 4 im Mittelbutzen des Kernteiles 1, wobei
die ringförmige Endfläche des Mittelbutzens 3 von der ihr gegenüberstehenden Innenfläche
des Kernteiles 2 einen Abstand aufweist und so ein Luftspalt 7 gebildet wird.
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In der Bohrung 4 und 6 befindet sich eine Abgleicheinrichtung - in
Figur 2 ist sie in der Einstellung für maximale -Induktivität dargestellt -, die
aus einer selbstschneidenden Schraube 8 und einem auf ihrem Schaft durch
Kleben
oder durch Aufpressen befestigten, magnetischen Abgleichkern 9 besteht. Das Schraubenende
ist mit einem Plastikkopf umbettet, dessen Durchmesser so gewählt ist, daß er mit
der Wandung der Bohrung 6 zusammen als Reibungsbremse wirkt.
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Der Gewindeschaft der Schraube 8 durchdringt ein als Mutter wirkendes
Plastikteil 11, das durch eine Radialbohrung 13 in seiner Lage an einem auf der
Wand der Bohrung 4 aufgebrachten, festhaftenden Überzug festgehalten wird. Das Gewinde
in dem Plastikteil 11 schneidet sich die selbstschneidende Schraube bei Drehung
selbst. Um eine Berührung des Abgleichkernes 9 mit der Bohrungswandung zu verhindern,
ist beim Einbetten des Plastikteiles 11 eine Verkleidung 14 der Bohrungswand mit
angebracht worden.
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Diese Abgleicheinrichtung und ihre Herstellung wird im deutschen Gebrauchsmuster
1 976 271 ausführlich beschrieben.
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Der Abgleichkern 9 aus Ferrit überbrückt den~LuRtspalt 7 zwischen
den Kernteilen 1 und 2 und ist zum Abgleich der Induktivität lageveränderlich Die
Fläche zwischen den Innenkanten der Schenkel 5A und 5B und der Außenseite des Mittelbutzens
3 steht als Wickelfläche 15 zur Verfügung. Die Wicklungen werden auf den Mittelbutzen
3 selbsttragend ohne Spulenkörper aufgebracht, wobei auf die Außenfläche des Mittelbutzens
eine Isolierschicht gleichzeitig mit dem Einbetten des Plastikteiles 11 aufgebracht
wird.
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Anschlußelemente 17 für die Wicklungsenden sind in einem Isolierstoffteil
18 eingebettet, das in den Aussparungen 19 mit der Grundplatte des Kernteiles 1
festhaftend verbunden ist. Die Herstellung der Anschlußelementehalterung wird gleichzeitig
mit der Einbettung des Plastikteiles 11 vorgenommen und da»ei uni? zeitig eine mit
dieser
zusammenhängende Isolierschicht 20 auf der Innenseite der
Grundplatte des Kernteiles 1 aufgebracht. Auf der gleichen Innenseite erstrecken
sich Vertiefungen 21 vom Mittelbutzen 3 zu den Aussparungen~l9 (durch die gestrichelte
Linie 22 angedeutet), die das Herausführen der inneren Wicklungsenden zu den Anschlußelementen
zwischen dem Kern und der Wicklung ermöglichen. Die Anschlußelemente ragen senkrecht
aus der Auflagefläche des Kernteiles heraus, um z.B. das Einsetzen der Spule in
eine Leiterplatte zu ermöglichen.
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Bei der Herstellung des in Figur l und 2 dargestellten und aus den
Kernteilen 1 und 2 bestehenden Spulenkernes werden in einem Arbeitsgang am Kernteil
1 das Plastikteil 11 fixiert, die Isolierüberzüge 14, 16 und 20 aufgebracht und
die Halterung für die Anschlußelemente angebracht.
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Das Kernteil 1 wird dann in eine Wickelmaschine eingespannt und auf
dem Mittelbutzen die Wicklung gewickelt und deren Enden mit den Anschlußelementen
17 verbunden. Da das Kernteil 1 keine Schenkel hat, kann dabei die Wicklung direkt
auf den Mittelbutzen aufgebracht werden. Schließlich wird das Kernteil 2auf das
Kernteil aufgesetzt und die Abgleichschraube 8 in das Plastikteil 11 eingedreht.
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Die in Figur 3-dargestellte Anordnung ist ähnlich der in Figur 1 und
2 gezeigten. In Aufsicht entspricht sie sogar der Figur 1. Es wurden in Figur 3
deshalb auch die gleichen Bezugszeichen verwendet. Bei der Anordnung nach Figur
3 weist auch das Kernteil 2 einen Mittelbutzenansatz 2A auf.
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Der Luftspalt 7 befindet sich dadurch etwa in der Mitte der Anordnung.
Die Abgleichschraube 8 mit dem Abgleichkern 9 ist in der Stellung für den geringsten
einstellbaren Induktivitätswert dargestellt.
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Die Isolierschicht 16 erstreckt sich über Mittelbutzen 3 (am Kernteil
1) und Mittelbutzenteil 2A (am Kernteil 2).
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Auch hier wird diese Isolierschicht zusammen mit den anderen in einem
Arbeitsgang hergestellt. Da der am Kernteil 1 befindliche Mittelbutzen 3 nur bis
zur halben Höhe reicht, wird dazu dieser durch einen Dorn bis zur vollen Höhe ergänzt.
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Ebenso wird ein solcher Dorn eingesetzt, um über die ganze Länge von
Mittelbutzen 3 und 2A die Wicklung aufzubringen.
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Beim Zusammensetzen wird der Dorn entfernt und Mittelbutzenteil 2A
in den freien Innenraum der Isolierschicht 16 eingeführt.
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Entsprechend dem Verwendungszweck der Spulen werden für die Kernteile
1 und 2 entsprechende Magnetmaterialien gewählt.
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Es können z.B. hierfür Ferrite oder gepreßte Pulverkerne aus Eisen
oder Nickel-Eisenlegierungen eingesetzt werden.
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Als Isoliermaterial kann z.B. solches auf Epoxydharzbasis verwendet
werden. Diesen Kunstharzen kann dabei ein Füllstoff zugesetzt werden, um eine Farbkennzeichnung
oder eine größere mechanische Festigkeit bzw. einen bestimmten Ausdehnungskoeffizienten
zu erzielen.
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2 PatentaasprUche 3 Bl. Zeichnungen, 3 Fig.