DE2237309C3

DE2237309C3 - Coil core for a high frequency coil, with at least one air gap

Info

Publication number: DE2237309C3
Application number: DE19722237309
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.H. Buschbeck; Gottfried Dipl.-Ing. Weinhold
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-07-26
Filing date: 1972-07-26
Publication date: 1978-04-27
Also published as: DE2237309B2; DE2237309A1

Description

2525th

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spulenkern für eine Hochfrequenzspule, mit mindestens einem Luftspalt. The invention relates to a coil core for a high-frequency coil, with at least one air gap.

Da in der heutigen Sendertechnik die Entwicklungstendenz zu w 'sentlich höheren Leistungen geht, Kurzwellensender mit einer Leistung bis zu 500 kW sind bereits bekannt, werden an die verwandten Bauteile wachsend größere Ansprüche gestellt. Bei diesen hohen Leistungen sind Hochfrequenzspule großen Strömen ausgesetzt, die infolge der teilweise unvermeidlichen Verluste die Hochfrequenzspulen durch Erwärmung außerordentlich belasten. Eine Kühlung dieser Hochfrequenzspulen ist in vielen Fällen nötig. Damit die Kühlung nicht zu aufwendig wird, ist es Ziel der Entwicklung, Hochfrequenzspulen mit geringer Verlustleistung zu schaffen. Es ist dazu allgemein bekannt, di sich die Verluste hauptsächlich in Leitungs-, Wirbelstrom- und Kapazitätsverluste aufteilen lassen, jeder einzelnen Verlustart durch geeignete Maßnahmen zu begegnen. Während die Leitungs- und Kapazitätsverluste hauptsachlich vom spezifischen Widerstand des Leiters und der Dielektrizitätskonstanten der verwendeten Isolierung bestimmt sind, ihrer Verringerung damit enge Grenzen gezogen sind, werden die Wirbelstromverluste zusätzlich von konstruktiven Merkmalen, wie Abschirmungen, Befestigungseinrichtungen und Bedienungselementen beeinflußt. Zwar können die beispielsweise in einer Abschirmung entstehenden Wirbelstromverluste durch die Wahl von gut leitendem Material und großem Querschnitt in bezug auf die Eindringstufe verringert werden, jedoch kann es trotz dieser Maßnahmen durch die induzierende Wirkung magnetischer Streufelder zu örtlichen Überhit/.ungen der Hochfrequenzspule kommen.Because in today's transmitter technology the development tendency too much higher power is possible, shortwave transmitters with a power of up to 500 kW are already known, increasingly greater demands are made of the related components. At these high levels Achievements are high-frequency coil exposed to large currents, which as a result of the sometimes unavoidable Losses place an extraordinary load on the high-frequency coils due to heating. A cooling of these high frequency coils is necessary in many cases. The aim of the is to ensure that the cooling is not too expensive Development of creating high-frequency coils with low power dissipation. It is generally known, di losses are mainly in line, eddy current and allow capacity losses to be divided up for each individual type of loss by means of suitable measures to encounter. While the line and capacity losses mainly depend on the resistivity of the Conductor and the dielectric constant of the insulation used are determined, their reduction so that narrow limits are drawn, the eddy current losses are also of constructive nature Features such as shields, fasteners and controls. Though can reduce the eddy current losses that occur, for example, in a shield by selecting good conductive material and large cross-section with respect to the penetration step can be reduced, however Despite these measures, local overheating can occur due to the inducing effect of magnetic stray fields the high frequency coil come.

Trotz guter Kühlung und trotz Verwendung gut wärmeleitenden Materials können die entstehenden Wärmemengen, wenn sie in enger räumlicher Begrenzung entstehen, schlecht abgeführt werden.Despite good cooling and despite the use of materials that conduct heat well, the resulting Heat quantities are poorly dissipated if they arise within a narrow spatial limit.

Für einen Permanentmagnet ist es bekannt, die Kraftlinien im Luftspalt dadurch zu bündeln, daß eine permanentmagnetische Polschuhhülle aus Ferrit derart vorgesehen wird, daß gleichnamige Pole des Permanentmagneten einerseits und der Polschuhhüllc einander berühren (US-PS 37 81 736). Eine entsprechende Anwendung dieses Gedankens auf den weichmagnetischen Spulenkern einer Hochfrequenzspule ist nicht möglich.For a permanent magnet, it is known to bundle the lines of force in the air gap in that one permanent magnetic pole shoe cover made of ferrite like this it is provided that poles of the same name of the permanent magnet on the one hand and the Polschuhhüllc each other touch (US-PS 37 81 736). A corresponding application of this idea to the soft magnetic The core of a high frequency coil is not possible.

Es ist Aufgabe der Erfindung, durch magnetische Streufelder entstehende Wirbelstromverluste zu verringern. Diese Aufgabe wird bei einem Spulenkern für eine Hochfrequenzspule mit mindestens einem Luftspalt erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Verminderung des Streuflusses weichmagnetische Ferritkörper, die wenigstens annähernd den gleichen Querschnitt wie der Spulenkern besitzen, an den einander gegenüberliegenden Endflächen des Spulenkernspalts deckungsgleich angebracht sind und voneinander einen nach der gewünschten Luftspaltbreite bemessenen Abstand aufweisen. It is the object of the invention to reduce eddy current losses caused by stray magnetic fields. This task is performed in the case of a coil core for a high-frequency coil with at least one air gap solved according to the invention in that, to reduce the leakage flux, magnetically soft ferrite bodies, which have at least approximately the same cross-section as the coil core on the opposite one another End faces of the coil core gap are attached congruently and from each other one after the other Have the desired air gap width dimensioned distance.

Der Erfindung liegt folgende Überlegung Zugrunde: Da das magnetische Feld im Bereich des Luftspaltes nicht mehr durch den magnetischen Leiter geführt wird, versucht es, sich im Luftspalt auszudehnen. Dadurch entsteht eine zur Hauptfeldrichtung senkrechte Feldstärkekomponente, die Wirbelslröme in den innerhalb der Hochfrequenzspule befindlichen Leitern, oder z. B. in dem den Eisenkern unmittelbar umgebenden Metallgehäuse, verursacht. Obwohl diese senkrechte Feldstärkekomponeiite nur sehr klein gegenüber dem Hauptfeld ist, induziert sie bei starken magnetischen Feldern und bei deren relativ geringen räumlichen Ausdehnungen große Ströme, die diese Leiter stark erhitzen. Diese Ströme könnten zwar durch die Entfernung aller Leiter in der nächsten Umgebung des Luftspaltes vermieden werden, indem beispielsweise das Metallgehäuse oder ein ähnlicher Leiter nicht unmittelbar bis an den Luftspalt geführt wird, jedoch treten dann unkontrollierte Teile des magnetischen Feldes durch diese numehr freien Oberflächen des Spulenkerns aus. Durch die Ferritkörper wird gerade die senkrechte Komponente des magnetischen Fehles unterdrückt, da praktisch alle Feldlinien weiterhin im Innern der Ferritkörper verlaufen. Die Lösung des Problems der Verringerung von Wirbelstromverlusten erfolgt also durch eine gezielte Leitung der Streufelder durch die Ferritkörper. Diese Ferritkörper können beispielsweise magnetischen Feldern bis zu einer effektiven Stärke von 0,3 Tesla (IT'esla = 10 kG) bei einer Permeabilität, die weit größer als 100 sein kann, ausgesetzt werden, ohne daß beträchtliche Anteile davon als Streufelder aus dem Ferritkörper austreten.The invention is based on the following considerations: Because the magnetic field in the area of the air gap is no longer passed through the magnetic conductor, it tries to expand in the air gap. Through this a field strength component is created that is perpendicular to the main field direction, the vortex currents in the inside the high frequency coil located conductors, or z. B. in the one immediately surrounding the iron core Metal casing. Although this vertical field strength component is only very small compared to the Is the main field, it induces strong magnetic fields and their relatively small spatial fields Expansion of large currents that heat this conductor very strongly. These currents could go through the Removal of all conductors in the immediate vicinity of the air gap can be avoided by, for example, the Metal housing or a similar conductor is not led directly to the air gap, but then occur uncontrolled parts of the magnetic field through this number of free surfaces of the coil core. The vertical component of the magnetic error is suppressed by the ferrite body because practically all field lines continue to run inside the ferrite body. The solution to the problem of Eddy current losses are therefore reduced through the targeted conduction of the stray fields through the Ferrite body. These ferrite bodies can, for example, magnetic fields up to an effective strength of 0.3 Tesla (IT'esla = 10 kG) with a permeability that can be far greater than 100, without significant portions of it as stray fields from the Ferrite body leak.

Versuche mit Hochfrequenzspulen, die mit den Ferritkörpern gemäß der Erfindung versehen waren, hnben gezeigt, daß die Verluste dieser Hochfrequenzspulen nahe den theoretisch möglichen minimalen Verlusten waren, während Hochfrequenzspulen üblicher Bauart ungefähr bis zu siebenmal größere Verluste aufwiesen.Tests with high-frequency coils which were provided with the ferrite bodies according to the invention, It was shown above that the losses of these high-frequency coils are close to the theoretically possible minimum Losses were, during high frequency coils of conventional design, approximately up to seven times greater losses exhibited.

In den Figuren ist ein Spulenkern für eine ringförmige Hochfrequenzspule dargestellt. Fi g. I zeigt eine Draufsicht und Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Gestaltung des Ringkerns am Luftspalt. In beiden Figuren werden für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen benutzt. Wegen der besseren Übersicht wurde auf die Darstellung der Windungen verzichtet.In the figures, a coil core for an annular High frequency coil shown. Fi g. I shows a plan view and FIG. 2 shows a perspective illustration of FIG Design of the toroidal core at the air gap. In both figures, the same reference numerals are used for the same parts used. To provide a better overview, the turns have not been shown.

Der in der F i g. I gezeigte Spulenkern ist unterteilt in acht Teilspulenkerne la bis \h, die alle einen rechteckigen Querschnitt besitzen (siehe F i g. 2). An den jeweiligen Endflächen der Tcilspulenkerne I a bis 1Λ sind schmale Ferritkörper 2a bis 2h, 3a bis 3h von ebenfalls rechteckigem Querschnitt angebracht, die sichThe one shown in FIG. The coil core shown is divided into eight sub-coil cores la to \ h, all of which have a rectangular cross-section (see FIG. 2). Narrow ferrite bodies 2a to 2h, 3a to 3h, likewise of rectangular cross-section, are attached to the respective end faces of the Tcilspulenkern I a to 1Λ

t berühren, so daß zwischen ihnen acht Luftspalte 4u I/i gebildet werden. Der Querschnitt der Ferritkörist deckungsgleich mit dem des Spulenkerns. Ihre te beträgt günstigerweise ein Mehrfaches der Dicke Luftspaltes. Der F i g. 2 isi zu entnehmen, daß jeder spulenkern von einem metallischen, offenen Gehäuumgeben und oben durch einen Verguß 6 abgedeckt so daß der Teilspulenkern la selbst in der pektivischen Darstellung nicht zu sehen ist.
a alle acht Luftspalte gleiche Abmessungen vtisen, ist die Wahl der Darstellung der Verhältnisse um Luftspalt 4a rein willkürlich und stellt keine Bevorzugung gegenüber den anderen dar.t touch so that eight air gaps 4u I / i are formed between them. The cross section of the ferrite body is congruent with that of the coil core. Your te is favorably a multiple of the thickness of the air gap. The F i g. 2 it can be seen that each coil core is given by a metallic, open housing and covered at the top by a potting 6 so that the coil core part la itself cannot be seen in the perspective view.
a all eight air gaps must have the same dimensions, the choice of the representation of the relationships around air gap 4a is purely arbitrary and does not represent any preference over the others.

Um bei der Verwendung eines Schnittbandmaterials ungewollte Kurzschlüsse zwischen den Blechen an den Schnittflächen beim Ansetzen der Ferritkörper zu verhindern, ist es günstig, die Endflächen der Teilspulenkerne mit Salpetersäure abzubeizen und sie anschließend durch Lackierung mechanisch zu stabilisieren. Damit werden Zusatz-Kurzschluß-Verluste an den Endflächen vermieden.In order to avoid undesired short circuits between the metal sheets on the when using a cutting tape material To prevent cut surfaces when attaching the ferrite bodies, it is beneficial to cut the end surfaces of the coil cores pickling with nitric acid and then stabilizing it mechanically by painting. This avoids additional short-circuit losses at the end faces.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Coil core for a high frequency coil, with at least one air gap, thereby marked draws that to reduce the leakage flux soft magnetic ferrite bodies that have at least approximately the same cross-section as the Have coil core to cover the opposite end faces of the coil core gap are attached the same and from each other a distance measured according to the desired air gap width exhibit.

2. Coil core according to claim 1, characterized in that that the thickness of the ferrite body is at least equal to the thickness of the air gap

3. Coil core according to claim 1, characterized in that it consists of a highly permeable Cut tape material is made.

4. bobbin according to claim 3, characterized in that that its end surfaces are cleaned by stripping and provided with paint.