DE2157707B2

DE2157707B2 - Verzögerungsleitung

Info

Publication number: DE2157707B2
Application number: DE2157707A
Authority: DE
Inventors: Kozo Neyagawa Hashimoto; Shigeru Higashiosaka Kondo; Toru Ikeda Tamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1971-03-03
Filing date: 1971-11-15
Publication date: 1979-11-29
Also published as: DE2157707C3; CA941474A; US3750054A; NL7201063A; GB1369302A; FR2127510A5; DE2157707A1

Description

stimmte Kapazität zu geben. An dem einen Ende des Kunststoffkerns ist, z. B. am Flansch 1, ein Anschlußkontakt 17 befestigt, der von der Silberfarbschicht 20 isoliert ist. Am anderen Ende des Kunststoffkerns sind, z. B. am Flansch 15, zwei weitere Anschlußkoniakte 18 und 19 angebracht, von dtuen der Anschlußkontakt 19 mit der Silberfarbschicht 20 leitend verbunden ist, während der andere Anschlußkontakt 18 von der Silberfarbschicht 20 isoliert ist.

Der Leiterdraht der Wicklung 22 ist an beiden Enden mit den beiden isolierten Anschlußkontakten 17 und 18 verbunden. Der Kunststoffkern mit der Wicklung 22 ist in einem Gehäuse 25 so angeordnet, daß die Wicklung 22 von der Innenseite der Gehäusewandung einen Abstand aufweist.

Wie in der Fig. 3 dargestellt, besteht der Leiterdraht 22 aus einem leitenden Metall 23, das mit einem Harz 24 beschichtet ist. Für die Schicht 24 ist zu bevorzugten Polyurethan, Polyamid, Polyäthylen, Polyester, Polyvinylformal oder Mischungen dieser Substanzen. Diese Harzschicht 24 wirkt als ein Dielektrikum, wobei die Dicke der Schicht so bemessen werden kann, daß die gewünschte Kapazität erzeugt wird. Eine geringe Dicke führt zu einem hohen Kapazitätswert, andererseits aber auch zu einer größeren Anzahl von Nadellöchern, wodurch der Leckstrom erhöht wird. Um befriedigende Ergebnisse zu erzielen, ist bei der Harzschicht eine Dicke von 10 bis 20 μ zu bevorzugen.

Es ist jedoch ziemlich schwierig, mit der Harzschicht 24 allein einen befriedigenden Kapazitätswert zu erhalten. Zu diesem Zweck werden die Abschnitte der Spule 22 mit einem Spulenfiillmaterial 21 ausgefüllt, das vorzugsweise aus Polymethylphenylsilikon, Polyalkylphenylsilikon, Polydimethylsilikon, PoIytrifluorchloräthan oder aus Mischungen dieser Substanzen besteht. Bei Verwendung dieser Füllmaterialien wird die Temperaturabhängigkeit der resultierenden Kapazität in einem Temperaturbereich von — 40 ° bis 70° C abgesenkt, und zusätzlich wird die Kapazität erhöht.

Der Kunststoffkern 16 kann zusammen mit mindestens zwei Flanschen aus jedem geeigneten Kunststoff hergestellt werden. Eine in bezug auf die Temperatur sehr stabile Verzögerungsleitung kann aus einem Kunststoff angefertigt werden, dessen Wärmeausdehnung bei Temperaturen von 0° bis 100° C weniger als 10"² mm/°C beträgt. Für diesen Zweck sind Kunststoffe zu bevorzugen, wie Phenolharz, Epoxidharz und Polyesterharz.

Die Silberfarbschicht 20 wirkt als erste Elektrode für einen Kondensator, dessen Dielektrikum aus der Harzschicht 24 und dem Spulenfüllmaterial 21 besteht, während die andere Elektrode von dem leitenden Metalldraht 23 gebildet wird. Die Verzögerungsleitung nach der Erfindung weist zwischen zwei benachbarten Flanschen mehrere Kondensatoren auf, deren Anzahl der Anzahl der Windungen der Spule 22 entspricht, wie in der Fig. S als gleichwertige Schaltung dargestellt. Die in der Fig. S dargestellte Induktanz L wird von der Spule 22 erzeugt. Bei Verwendung der Spule 22 allein besteht die Gefahr, daß hohe Wirbelstromverluste bei Frequenzen von 5 MHz eintreten. Es wurde ermittelt, daß durch die Verwendung der Silberfarbschicht 20 diese Wirbelstromverluste vermindert werden. Wird an Stelle der Beschichtung mit der genannten Silberfarbschicht eine stromlose Plattierung mit Kupfer oder Nickel durchgeführt, so werden die hohen Wirbelstromverluste nicht wesentlich herabgesetzt. Die Silberfarbschicht 20 soll an der Oberfläche einen Flächenwiderstand von 1 bis 10 Ohm/cm² aufweisen, damit die Wirbel-Stromverluste begrenzt werden können, und damit die Silberfarbschicht 20 als Elektrode für den genannten Kondensator wirken kann. Die Dicke der Silberfarbschicht 20 beeinflußt die Wirbelstromverluste und soll vorzugsweise 10 bis 100 μ betragen.

ίο Ein Verfahren zum Herstellen der Verzögerungsleitung nach der Erfindung besteht darin, daß aus einem Kunststoff ein einstückiger Kern mit einem Kernglied und mit mindestens zwei Flanschen geformt wird. Dann wird die Oberfläche des Kerns mit einem Trialkyl-benzylammoniumchlorid enthaltenden oberflächenaktiven Mittel behandelt, z. B. mit Polyvinylbenzyltrimethylammoniumchlorid, und der behandelte Kunststoffkern getrocknet. Der getrocknete Kunststoffkern wird in Silberfarbe eingetaucht und dann mit einer eine Anzahl von Windungen umfassenden Spule versehen. Schließlich wird die Spule mit einem Spulenfüllstoff ausgefüllt und an dem einen Ende des Spulenkerns wird ein Anschlußkontakt und am anderen Ende des Kerns werden zwei Anschlußkontakte angebracht, und dann wird der Kern in ein Gehäuse eingesetzt.

Die Silberfarbschicht weist Silberpartikel auf, die in einem aus Harz bestehenden Träger dispergiert sind. Die Silberfarbschicht ist nach dem Aushärten

ju elektrisch leitend. Dieses Material ist jedoch nicht das einzige, das verwendet werden kann. An Stelle der Silberpartikel können auch Kupferpartikel, Nickelpartikel, Goldpartikel oder Kombinationen dieser Partikel in einem Harzbindemittel verwendet werden, wobei nach dem Aushärten die gleichen Ergebnisse wie mit der Silberfarbschicht erhalten werden.

Nachstehend wird eine besondere, in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsform beschrieben.
Aus Phenolharz wird ein einstückiger Kern mit einem Kernglied 16 und mit 15 Flanschen nach an sich bekannten Verfahren hergestellt. Das Kernglied 16 weist einen Durchmesser von 5 mm und eine Länge von 45,1 mm auf. Die genannten 15 Flansche sind 0,7 mm von einander entfernt und fast quadratisch

mit den Abmessungen 9,5 X 9,0 X 2,35 mm³. Der Kern wurde an der Oberfläche mit einem flächenaktiven Mittel, wie Trialkyl-benzylammoniumchlorid, behandelt, und dann 1 Stunde lang bei einer Temperatur von 50° C getrocknet. Der getrocknete Kern wird dann in eine Silberfarbe getaucht. Die an der Oberfläche des Kerns haftengebliebene Silberfarbe wird eine Stunde lang bei einer Temperatur von 100° C ausgehärtet. Die auf diese Weise erzeugte Silberfarbschicht weist einen Flächenwiderstand von 4 Ohm/cm² und eine Dicke von 100 μ auf. Zwischen zwei benachbarten Flanschen trägt der Spulenkern je einen aus 100 Windungen bestehenden Spulenabschnitt mit Ausnahme der beiden Endabschnitte, die je einen Spulenabschnitt mit je 115 Windungen enthalten.

Die Spulenabschnitte bestehen aus Kupferdraht mit einem Durchmesser von 80 μ und mit einem Polyurethanbelag, der eine Dicke von 20 μ aufweist. Der die 14 Spulenabschnitte tragende Kern wird zehn Sekunden lang in ein Bad aus Polymethylphenylsilikon

mit einer Temperatur von 120° C eingetaucht, wobei die Spulenabechnitte mit dem Spulenfüllmaterial ausgefüllt werden. An dem einen Ende des Kerns wird ein Anschlußkontakt von der Silberfarbe isoliert an-

gebracht, während am anderen Ende des Kerns zwei Anschlußkontakte angebracht werden, von denen der eine Kontakt von der Silberfarbe isoliert ist. Diese Isolation wird durch Abreiben der Silberfarbschicht ir einem kleinen Bezirk bewirkt.

Der fertige einheitliche Kern mit den drei angebrachten Anschlußkontakten wird in ein Gehäuse aus Phenolharz bei trockner Luft eingesetzt. Das Gehäuse wird durch einen elastischen Deckel aus porösem Polyurethanharz verschlossen. Auf den Deckel wird flüssiges Epoxidharz gegossen, wobei der Deckel als Schutz gegen das Eindringen des flüssigen Epoxidharzes in das Gehäuse dient. Nach dem Aushärten des Epoxidharzes bei Raumtemperatur ist das Gehäuse sicher abgedichtet. Es muß vermieden werden, daß das Epoxidharz in das Gehäuse eindringt, da sonst größere Schwankungen der Kapazität der fertigen Verzögerungsleitung in Abhängigkeit von der Temperatur auftreten können.

Die auf die beschriebene Weise hergestellte Verzögerungsleitung weist die nachstehend angeführten Merkmale auf:

charakteristische Impedanz	1800 0hm
Zeitverzögerung	1,15 us
Nennfrequenzbereich	5MHz
Kapazität	65OpF
Induktivität	2,05 mH

Wie in der Fig. 6 mit einer Vollinie dargestellt, schwankt die Kapazität der Verzögerungsleitung nur sehr wenig mit der Temperatur. Eine Verzögerungsleitung mit dem gleichen Aufbau, jedoch ohne Spulenfüllmaterial, weist eine niedrigere Kapazität auf, die sich mit der Temperatur stärker verändert, wie in der Fig. 6 durch die gestrichelt gezeichnete Kurve dargestellt ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verzögerungsleitung, die einen Kern mit einem aus Kunststoff bestehenden einstückigen Kernglied mit Flanschen aufweist, mit einer ieitenden Schicht auf dem einstückigen Kern, mit einer Anzahl von Windungen aufweisenden, auf dem Kern sitzenden Spule, mit einem die Spule ausfüllenden SpuIenfiUlmaterial, mit einem an dem einen Ende des Kunststoffkerns angebrachten und von der leitenden Schicht isolierten Anschlußkontakt, der mit dem einen Ende der Spule leitend verbunden ist, mit zwei an dem anderen Ende des Kunststoffkerns angebrachten Anschlußkontakten, von denen der eine Kontakt mit der leitenden Schicht leitend verbunden ist, während der andere Kontakt vor der leitenden Schicht isoliert und mit dem anderen Ende des Spulendrahtes leitend verbunden ist, mit einem in einem Harz eingebetteten Wicklungsdraht, und mit einem Gehäuse, das den Kunststoffkern und die Spule umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht eine Silberfarbschicht mit einem Flächenwiderstand von 1 bis 10 Ohm/cm² ist, daß die Flansche des Kunststoffkernglieds ebenfalls mit einer Silberfarbschicht überzogen sind, und daß das Spulenfüllmaterial aus einer Substanz aus der Gruppe bestehend aus Polymethylphenylsilikon, Polyalkylphenylsilikon, PoIydomethylsilikon, Polytrifluorchloräthan oder aus Mischungen dieser Substanzen besteht.

2. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule von der Innenseite der Gehäusewandung einen Abstand aufweist.

3. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Silberfarbschicht eine Dicke von 10 bis 100 Mikron aufweist.

4. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulendraht in ein Harz eingebettet ist, das aus Polyurethan, Polyamid oder aus Kombinationen der genannten Substanzen besteht und eine Dicke von 10 bis 20 Mikron aufweist.

5. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Herstellung des Kerns verwendete Kunststoff aus einem Phenolharz, einem Epoxidharz oder aus einem Polyesterharz besteht.

6. Verfahren zum Herstellen einer Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Herstellung des einstückigen Kunststoffkerns und vor der Aufbringung der Wicklung die Oberfläche des Kunststoffkerns mit einem Trialkylbenzylammoniumchlorid enthaltenden oberflächenaktiven Agens behandelt und getrocknet wird, daß der getrocknete Kunststoffkern in eine SUberfarbe eingetaucht wird, daß die Silberfarbe ausgehärtet wird, und daß als Spulenfüllmaterial eine der Substanzen Polymethylphenylsilikon-PolyalkylphenylsUikon, Polydimethylsilikon, Polytrifluorchloräthan oder Kombinationen dieser Substanzen verwendet werden.

7. Verfahren zum Herstellen einer Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fertige Kern in ein mit trockener Luft ausgefülltes Gehäuse eingesetzt wird.

Die Erfindung betrifft eine Verzögerungsleitung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie beispielsweise aus der DE-AS 1048300 bekanntgeworden ist.

Eine Verzögerungsleitung für den Hochfrequenzbereich von ungefähr 5 MHz mit verteilten Konstanten bestand bisher aus Spulen dicker und dünner Drähte, die auf einem Kern aufgewickelt waren. Wegen der erforderlichen Kapazität waren die Abmessungen solcher Verzögerungsleitungen verhältnismäßig groß bei einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 145 mm. Eine andere Ausführung einer solchen Verzögerungsleitung besteht aus einer Kombination mit zwei getrennten Kapazitäts- und Induktivitätselementen. Eine derartige Verzögerungsleitung kann bis zu einer Größe von 12 X 12 X 45 mm verkleinert werden; jedoch beträgt die Frequenz, bis zu der diese Verzögerungsleitung verwendet werden kann, nur ungefähr 1,8 MHz. Es ist bei Verzögerungsleitungen dieser Art ziemlich schwierig, die Wirbelstromverluste bei hohen Frequenzen niedrig zu halten. Miniaturisierte Verzögerungsleitungen müssen daher unbedingt auch bei hohen Frequenzen von beispielsweL^ce 5 MHz verwendbar sein.

Ferner ist es aus der DE-PS 1135 063 bekannt, eine dünne Silberschicht als eine Belagfläche der verteilten Kapazität der Verzögerungsleitung zu verwenden. Jedoch können in der metallischen Silberschicht erhebliche Wirbelstromverluste auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Verzögerungsleitung für hohe Frequenzen, die bei geringen Leistungsverlusten durch eine geringe Temperaturabhängigkeit der Kapazität gekennzeichnet ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen herausgestellt.

An Hand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. In den Zeichnungen ist die

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer Verzögerungsleitung nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Querschnitt durch die Verzögerungsleitung in der durch die Anschlußkontakte verlaufenden Ebene,

Fig. 3 ein Querschnitt durch den für die Spulenwicklung verwendeten Draht,

Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung einer in einem Gehäuse angeordneten Verzögerungsleitung nach der Erfindung,

Fig. 5 ein der Verzögerungsleitung nach der Erfindung entsprechendes Ersatzschaltbild, und

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Temperaturabhängigkeit einer Verzögerungsleitung nach der Erfindung.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 4 zu ersehen ist, weist die Verzögerungsleitung nach der Erfindung ein Kernglied oder Kern 16 aus Kunststoff und mit dem Kernglied einstückig hergestellte Flansche auf. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Kunststoffkern mit den Flanschen 1 bis 15 versehen. Der gesamte Kern 16 zusammen mit den Flanschen 1 bis 15 ist mit einer Silberfarbschicht 20 versehen. Zwischen je zwei benachbarten Flanschen trägt der Kunststoffkern eine Spule 22 mit einer Anzahl von Windungen eines mit einem Harz beschichteten Drahtes 23 und jeder Abschnitt zwischen zwei Flanschen ist mit einem Spulenfüllmaterial 21 gefüllt, um der Anordnung eine be-