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Schalenkernspule Die Erfindung bezieht sich auf eine abgleichbare
Schalenkernspule, bei der zumindest einer der Kernteile im wesentlichen die Form
eines bodenseitig verschlossenen Hohlzylinders aufweist, mit einem vom Boden des
Kernteiles koaxial abstehenden, mit einer axialen Bohrung versehenen zylindrischen
Mittelstück und bei der die flächenhaft ausgebildete Spulenwicklung (Planar-Wicklung)
in einer zur Achse dieses Kernteiles senkrechten Ebene im Bereich zwischen dem Mittelstück
und einer Außenschale des Kernteiles angeordnet ist.
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Eine solche Schalenkernspule ist z.B. aus der britischen Patentschrift
1 180 923 bekannt. Bei dieser Spule kann es jedoch, z.B. wenn die Spule Erschütterungen
ausgesetzt ist, zu einer Veränderung eines eingestellten Induktivitatswertes der
Spule kommen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schalenkernspule dieser Art derart
weiterzubilden, daß ein einmal eingestellter Induktivitätswert mit großer zeitlicher
Konstanz erhalten bleibt und dennoch ein Aufbau der Schalenkernspule erzielt wird,
der es erlaubt, einen gewünschten Induktivitätswert durch eine baukastenartige Zusammensetzung
der Spule zu erhalten.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer derartigen Spule gemäß der
Erfindung vorgesehen, daß das Kernteil eine sektorartig den Boden des Kernteiles
durchbrechenden Aussparung aufweist,
daß in die Aussparung ein Fußteil
eines im Kernteil angeordneten und zur Aufnahme einer aus einem Blechstreifen bestehenden
Spulenwicklung vorgesehenen Wicklungstellers eingepaßt ist, daß das mit Bohrungen
zur Aufnahme abgewinkelter Wicklungsenden versehene Fußteil in eine Aussparung eines
zur Aufnahme des Kernteiles vorgesehenen Halterahmens eingesetzt ist, der Halterahmen
einen in die Bohrung des Mittelstückes eingreifenden Gewindestutzen aufweist und
daß mit dem Halterahmen eine die Kernteile umschließende Gehäusekappe verrastet
ist, oder daß anstelle der auf einem Wicklungsteller angeordneten Wicklung in an
sich bekannter Weise eine nach Art einer gedruckten Schaltung auf einer steifen
Trägerplatte fixierte Wicklung vorgesehen ist und daß die rägerplatte Durchbrechungen
für die umfangseitig in an sich bekannter Weise durch Aussparungen unterbrochene.
Außen schale des Kernteiles, das Mittelstück des Kernteiles, für Seitenwangen des
Halterahmens und für plastisch deformierbare Zapfen des Halterahmens aufweist.
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Diese Ausbildung einer Schalenkernspule bewirkt in vorteilhafter Weise
eine äußerst starre, weil formschlüssige Zucrdnung aller für den Induktivitätsabgleich
der Spule wichtigen Spulenteile.
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In weiterer Ausgestaltung der Schalenkernspule nach der Erfindung
ist vorgesehen, daß der Halterahmen aus einem geringfügig biegeelastischen Isolierstoff
hergestellt ist, daß der Gewindestutzen endseitig geschlitzt ausgebildet ist und
daß der vom Gewinde begrenzte Hohlraum des Gewindestutzens vom freien Ende des Stutzens
weg konisch auf den Durchmesser einer zum Induktivitätsabgleich vorgesehenen Abgleichschraube
erweitert ist.
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Durch diese Ausbildung des Halterahmens und insbesondere des Gewindestutzens
wird eine besonders rüttelsichere und spielfreie Befestigung der Abgleichschraube
im Gewindestutzen erzielt.
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Ferner kann bei der Schalenkernspule nach der Erfindung vorgesehen
sein, daß ein mit einer Bohrung zum Durchtritt des Schraubenschaftes der Abgleichschraube
versehener zylindrischer Abgleichkern lediglich mit einer einem scheibenförmigen
Eopf-der Schraube zugewandten Stirnfläche mit der Schraube verbunden ist und daß
am Abgleichkern an einer dem Mittelstück zugewandten Stirnfläche eine Isolierstoffscheibe
befestigt ist.
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Durch diese Befestigung des Abgleichkernes an der Abgleichschraube
wird verhindert, daß im Abgleichkern durch eine großflächige Befestigung und unterschiedlicE
Ausdehnungskoeffizienten Spannungen auftreten können, die die Permeablität des Kerns
beeinflussen bzw. daß der Abgleichkern versehentlich zu stark zwischen Schraubenkopf
und Mittelstück eingespannt werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Gehäusekappe
federnde Zungen zur Abstützung der Kappe am Scbalenkern aufweist, daß die Gehäusekappe
mit in Bohrungen einer Leiterplatte einsteckbaren, abwinkelbaren Ansätzen versehen
ist, daß zwischen den Zungen und einemKerndeckel eine Kunststoffscheibe vorgesehen
ist, und daß die Eunststoffscheibe einen in eine Öffnung des Kern deckels zur Aufnahme
des Abgleichkerns eingreifenden, in Richtung zum Mittestück sich konisch geringfügig
verjüngenden rohrstutzenförmigen Ansatz aufweist.
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Auf diese Weise wird insbesondere eine spielfreie Führung des Abgleichkernes
im Kerndeckel des Schalenkernes gewährleistet und ein magnetischer Wackelkontakt
verhindert.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von vier Figuren noch näher
erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 in Schrägsicht und in sog. Explosionsdarstellung
die Einzelteile der Schalenkernspule mit einer auf einem Wicklungsteller angeordneten
aus einem Metallblechstreifen bestehenden Wicklung, Fig. 2 in Seitenansicht und
im Schnitt, die in Fig. 1 dargestellte Spule, Fig 3 einen rechtwinklig zur Spulenachse
geführten Schnitt durch eine Schalenkernspule mit einer in sog. gedruckter Schaltung
auf einer Beiirplatte angeordnten Wicklung und Fig. 4 einen weiteren Schnitt durch
eine Spule, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist.
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Im einzelnen zeigen die Sig., daß ein im wesentlichen die Form eines
bodenseitig verschlossenen Hohlzylinders aufweisendes Kernteil 2 in die Aufnahmekontur
eines diesem Kernteil angepaßten, aus Kunststoff bestehenden Halterahmens1 eingesetzt
ist. Der Halterahmen 1 besteht im wesentlichen aus einem Bodenstück, welches dem
Boden des kernteilen von außen anliegt und zwei mit dem Bodenstück verbundenen parallel
zur Spulenachse verlaufenden Seitenwangen 4, die der Rundung des Schalenkerns angepaßt
sind.
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Vom Boden des Kernteiles 2 ragt ein zylindrisches Mittelstück 5 in
der Spulenachse in den Innenraum des Kernteiles.
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Das Mittelstück 5 ist mit einer in der Spulenachse verlaufenden Bohrung
6 versehen. In diese Bohrung 6 greift ein mit dem Boden stück des Halterahmens 1
zusammenhängender Gewindestutzen 7 ein. In einem in das freie Ende des Gewindestutzens
7 eingeschnittenen
Gewinde ist eine Schraube 8 befestigt, die einen
scheibenförmigen Kopf 9 aufweist. Zur spielfreien Führung der Schraube 8 in dem
Gewindestutzen 7 ist dieser stirnseitig durch eine Nut 10 geteilt und außerdem der
Innenraum des Gewindestutzens konisch nach innen etwa auf den Außendurchmesser der
Schraube 8 hin erweitert. Infolgedessen liegen die durch die Nut 10 gebildeten HälSen
11 des Gewindestutzens 7 (vgl. Fig. 3) bei geeigneter Wahl des Materials des Halterahmens
1 federnd an der Schraube 8 und fixieren diese dadurch spielfrei im Gewindestutzen
7.
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Ein zylindrischer Abgleichkern 12 weist in der Spulenachse eine Bohrung
zur Aufnahme der Schraube 8 auf und ist lediglich mit einer dem Schraubenkopf 9
zugewandten Stirnseite mit der Schraube 8 z.B. verklebt. Der Außendurchmesser des
Abgleichkerns stimmt im wesentlichen mit dem Außendurchmesser des Mittelstückes
5 überein. An einer dem Mittelstück 5 zugewandten Stirnseite ist an dem Abgleichkern
12 eine Isolierstoffscheibe 13 befestigt. Die Scheibe 13 bildet zwischen dem Abgleichkern
12 und dem Mittelstück 5 einen Anschlag, der den Drehbereich der Schraube 8 begrenzt
und damit verhindert, daß ein Abgleich in einem Bereich erfolgt, in dem eine Verstellung
des Abgleichkerns eine zu große Induktivitätsänderung bewirkt. Dadurch wird vermieden,
daß temperaturbedingte Längenänderungen des Abgleichkerns sich als zu starke Induktivitätsänderungen
auswirken können.
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Zum Verschluß des Schalenkerns ist ein scheibenförmiger Kerndeckel
14 vorgesehen, dessen Außendurchmesser mit dem des zylindrisien Kernteiles 2 übereinstimmt.
Der Kerndeckel 14 ist mit dem Kernteil 2 verklebt. Außerdem ist eine Gehäusekappe
15 vorgesehen, deren quaderförmiger Innenraum lediglich an einer Bodenseite offen
ist. Eine Öffnung 17 der Gehäusekappe 15 fluchtet mit der Bohrung 16 des Eerndeekels
14 und bildet damit eine Durchtrittsöffnung für den Abgleichkern 12
und
den Schraubenkopf 9. An den Seitenwangen 4 des Halterahmens 1 sind parallel zur
Spulenachse verlaufende nutförmige Ausnehmungen 18 vorgesehen. Diese dienen zur
Aufnahme widerhakenförmig ausfedernder Lappen 19 der Gehäusekappe 15. Die Gehäusekappe
15 weist außerdem an ihrer dem Kerndeckel 14 zugewandten Seite federnde Zungen 20
auf, mit welchen sich die Gehäusekappe federnd an einer tunststoffscheibe 21 abstützt,
die auf dem Kerndeckel 14 aufliegt.
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Die-Kunststoffscheibe 21 greift dabei mit einem sich konisch geringfügig
verjüngenden rohrstutzenförmigen Ansatz 22 in die zur Aufnahme des Abgleichkernes
12 vorgesehene Öffnung 16 des Kerndeckels 14 und sorgt dadurch für eine spielfreie
Führung des Abgleichkerns 12 bzw. des Schraubenkopfes 9 im Kerndeckel 14.
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Die Gehäusekappe 15, welche aus Metallblech besteht, ist schließlich
noch mit stabförmigen Ansätzen 23 versehen, die die offene Seite der Gehäusekappe
15 überragen und die zur Befestigung der Schalenkernspule an einer Leiterplatte
35 dienen,in dem die Ansätze in Bohrungen dieser Leiterplatte eingesteckt und mit
überstehenden Enden abgewinkelt oder z.B. mittels eines Schwallötvorganges in den
Bohrungen fixiert werden.
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Die um das Mittelstück 5 des Kernteiles 2 herum in einer zur Spulenachse
senkrechten Ebene angeordnete planare Wicklung der Spule kann, wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach den Fig. 1 und 2 aus einem Metallblechstreifen hergestellt sein oder bei dem
Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 in sog. gedruckter Schaltungstechnik auf
einer Leiterplatte angeordnet sein.
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Bei dem Busführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist die Planar-Wicklung
24 zur exakten stabilen Fixierung der Wicklung im Kernteil 2 auf einem Wicklungsteller
25 zwischen einem
äußeren parallel zur Spulenachse hochgezogenen
Rand 26 des Wicklungstellers und einem eben solchen inneren Rand 27 angeordnet und
mit dem Wicklungsteller mittels eines elastisch bleibenden Klebers verbunden Die
hochgezogenen Ränder verhindern zugleich einen elektrischen Kontakt zwischen Wicklung
und Schalenkern. Hierbei durchdringen parallel zur Spulenachse verlaufende Wicklungsenden
28 Bohrungen 29 eines Fußteiles 30 de-s Wicklungstellers 25. Die Bohrungen sind
in den Eckpunkten eines Rechtecks angeordnet und zwar so, daß diagonal einander
gegenüberliegende Bohrungen Anfang und Ende einer Wicklung aufnehmen. Die Diagonalpaare
haben voneinander verschiedene lichte Weite so daß die Enden von Wicklungen mit
voneinander verschiedener Materialstärke entweder durch das eine oder das andere
diagonale Lochpaar geführt werden können und ein möglichst toleranzfreier Sitz dieser
Enden gewährleistet wird. Mit dem Fußteil 30 greift der Wicklungsteller durch eine
sektorartige Aussparung des Kernteiles 2 die den Boden des Kernteiles bis zum Mittelstück
durchbricht und einen entsrechenden Abschnitt der zylindrischen Außen schale dieses
Kernteiles 31 mit umfaßt. Das Fußteil 30 greift mit einem nasenartigen Vorsprung
53 in eine diesem Vorsprung angepaßte Aussparung 34 des Bodenstückes ein. Zur besseren
Sichbarmachung dieser Aussparung 34 ist das Bodenstück an der Stelle 32 ausgebrochen
dargestellt. Auf diese Weise sind das Kernteil 2, die Wicklung 24, der Wicklungsteller
25, der Halterahmen 1, die Schraube 8 mit dem Abgleichkern 12 und der Kerndeckel
14-zueinander formschlüssig exakt fixiert. Mit dem Wicklung teller 25 können ohne
Schwierigkeiten Planar-Wicklungen 24 mit voneinander verschiednen Windungszahlen
verbunden werden. -Die Länge der Wicklungsenden 28 ist s> bemessen, daß sie,
wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, in Bohrungen einer Leiterplatte 35 eingeführt
werden können, wodurch auf einfache Weise, z.B. mittels eines Schwal-Iötvo-rganges
eine elektrische Verbindung zwischen der gedruckten Schaltung der Leiterplatte 35
und der Wicklung 24
hergestellt werden kann. Versieht man d Kernteil
2 auf seiner der Aussparung 31 gegenüberliegenden Seite mit einer weiteren Aussparung
36 und den Wicklungsteller 25 in entsprechender Weise mit einem weiteren Fußteil
37, so läßt sich mittels einer in dem weiteren Fußteil 37 vorgesehenenBohrung,die
sich im Bodenstück in der Öffnung 3 fortsetzt, eine nicht dargestellte Wicklung
mit halber Windungszahl einbauen; Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und
4, bei dem die Wicklung 40 auf einer leiterplatte 41 angeordnet ist, ist diese Leiterplatte
mit Durchbrechungen 42 versehen, zum Durchtritt des Mittlstückes 5, der Außenschale
des Kernteiles 2, der Seitenwangen 4 des Halterahmens 1 und von plastisch deformierbaren
Zapfen 43 (vgl. Fig. 1), die außerhalb des Kernteiles 2 parallel zur Spulenachse
vom Bodenstück 3 des Halterahmens 1 abstehen.
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Die plastisch deformierbaren Zapfen 43 können demzufolge auf der von
dem Bodenstück 3 abgewandten Seite der Leiterplatte 41 warm angestaucht werden und
verriegeln damit die Leiterplatte 41 unverrückbar am Halterahmen 1. Das Kernteil
2, welches mit seinem Boden zwischen der Leiterplatte 41 und dem Bodenstück 3 des
Halterahmens 1 angeordnet ist, wird dadurch in Spulenachsrichtung fixiert und durch
die Leiterplattenstege 41c, die die Aussparungen 31 des Kernteiles 2 durchdringen
und die den die Wicklung tragenden inneren Leiterplattenteil 41a mit einem äußeren
Leiterplattenteil 41b verbinden,wird das Kernteil 2 quer zur Spulenachse gegen eine
Veræchiebwg bzw. eine Verdrehung gegenüber der Leiterplatte geschützt.
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Die beiden Ausführungsbeispiele von Schalenkernspulen nach der Erfindung
unterscheiden sich lediglich durch die verschiedene
Ausbildung
der Wicklung voneinander, während das Grundprinzip des Spulenaufbaus, nämlich die
spielfreie Verbindung der Spulenteile miteinander bei beiden Ausführungsbeispielen
gewährleistet ist.
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5 Patentansprüche 4 Figuren