-
Induktionsspule
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Induktionsspule, vorzugsweise
Drosselspule für Frequenzweichen, Filter- bzw. Störschaltungen, mit einem magnetisch
leitenden Kern aus Ferrit, Karbonyleisen oder einem ähnlichen gesinterten oder gepreßten,
pulverförmigen magnetisch leitenden Material.
-
Induktionsspulen der genannten Art wurden bisher je nach Verwendungszweck
auf unterschiedliche Weise hergestellt.
-
Bekanntgeworden sind Induktionsspulen, die ohne magnetisch leitenden
Kern als reine Luftdrosseln gewickelt sind. Diese lieferten zwar nahezu ideale physikalische
Bedingungen hinsichtlich ihres Verwendungszweckes, in Kauf genommen werden mußte
jedoch ein relativ großes Kupfergewicht, eine hohe Windungszahl und somit eine lange
Wickelzeit, eine große Bauform und ein hoher Preis.
-
Um diese Nachteile mehr oder weniger auszuschalten, sind Induktionsspulen
mit magnetisch leitenden Kernen entwickelt worden. In einem Ausführungsbeispiel
ist die Induktionsspule auf einem Spulenkörper mit geschachtelten Kernblechen gewickelt.
-
Hierbei müssen ein relativ hohes Gewicht durch den großen Eisenkern,
hohe Verluste, eine aufwendige Herstellung infolge des Schachtelns des Kernes und
daher ein hoher Preis in Kauf genommen werden.
-
in einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Induktionsspule auf
Band- oder Pulverringkernen gewickelt. Dies bedingt ein aufwendiges und langsames
Aufbringen der Wicklungen mit komplazierten Ringwickelmaschinen und infolgedessen
eine außerordentlich teure Herstellung.
-
Bessere Ergebnisse wurden mit Induktionsspulen erzielt, die auf Stabkernen
aufgebracht sind. Hierdurch ergab sich ein reduzierter aber immer noch großer Kupferanteil.
Das Verhältnis der Induktivität zum Ohmschen Widerstand ließ sich gegenüber den
bisher bekannten Induktionsspulen zwar verbessern, jedoch war es wünschenswert,
dieses Verhältnis weiterhin zu verbessern.
-
Bekanntgeworden sind schließlich Induktionsspulen, die auf garnrollenähnlichen
Ferritspulenkörpern gewickelt sind. Obzwar sich hierdurch daa Verhältnis zwischen
Induktivität und Ohmschen Widerstand verbessern ließ, besitzen jedoch auch diese
Induktionsspulen Nachteile. Der garnrollenähnliche Ferritspulenkörper ist ein dreiteiliger
Kern und muß zusammengeklebt werden.
-
Dieses bedeutet, daß die Herstellung großer Stückzahlen aufwendig
ist. Auch ergeben sich bei der Herstellung größere Toleranzen in den magnetischen
Werten der Spulenkörper. Wegen der Spröde des Kernmaterials ist nur ein langsames
Bewickeln mit geringem Wickelzug möglich. Da die Wicklung direkt auf den Kern aufgebracht
wird, ist der Isolationswert dieser Induktionsspulen gering.
-
Ein weiterer Nachteil garnrollenförmiger Ferritspulenkörper ist das
von ihnen ausgebildete Streufeld, welches nicht nur auf zu nahe angebrachte weitere
Induktionsspulen sondern auch auf andere Schaltelemente elektrischer Schaltkreise
störend einwirkt.
-
Bei allen bekannten Ausführungsformen bisheriger Induktionsspulen
ist übedies die Wicklung optisch sichtbar und muß in der Regel zusätzlich fixiert
und bandagiert werden.
-
DemOegeniiDer liegt der vorliegenden Erfindung die Aulgabe zugrunde,
eine Induktionsspule, vorzugsweise eine Drosselspule der oben angegebenen Art zu
schaffen, die bei kleinerer Bauform eine größere Induktivität und einen geringeren
Ohm'schen 1wbiderstand als bisherige Induktionsspulen aufweist, und die darüberhinaus
zu einem günstigeren Preis als diese Herstellbar ist.
-
Es wurde gefunden, daß sich diese Aufgabe in einfacher Weise dadurch
lösen läßt, daß die Windungen der Induktionsspule in einem einstückig ausgebildeten
Kappenkern mit einem Außenmantel einem Deckel, vorzugsweise aucheinem Innenbolzen
eingebettet sind.
-
Durch die erfindungsgemäße Induktionsspule ergeben sich beträchtliche
Vorteile. Sie weist, auch bei hohem Pegel, nur geringe Verzerrungen (Klirrfaktor)
auf. Zudem entwickelt sie ein außerordentlich geringes Streufeld und besitzt vernachlässigbare
Verluste. Von besonderem Vorteil ist, daß der Kappenkern in einem einzigen Arbeitsgang
mit minimalen Toleranzen einfach und billig hergestellt werden kann. Die dazu benötigte
Form läßt sich einfach und preiswert fertigen.
-
Obzwar es die Erfindung zuläßt, daß die Windungen ohne Spulenkern
in den Kappenkern eingebettet werden, ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ihre Windungen auf einem Spulenkörper sitzen.
Dadurch ist es möglich, die Wicklungen getrennt mit hoher Wickelgeschwindigkeit
zu fertigen, um zu erreichen, daß die Wicklung optisch nicht sichtbar sOndern geschützt,
ohne Bandagierungen, im Kappenkern liegt.
-
Das Streufeld der etfindungsgemäßen Induktionsspule ist nicht nur
gering sondern befindet sich zudem nur auf der einen, näm lich der offenen Seite
des Kappenkerns. Hier läßt es sich in der Regel ohne Störeinflüsse auf andere Elemente
des Schaltkreises beherrschen. Die erfindungsgemäße Form des Kappenkernes hat ein
günstiges Eisenweg-Luftspalt-Verhältnis mit geringen
Verlusten und
Verzerrungen zur Folge, so daß sich ein außerordentlich günstiger Faktor zwischen
Induktivität und Ohmschen Widerstand ergibt. Der Gesamteindruck der Spule ist unabhängig
von einer lagenweise ausgeführten oder wilden Wicklung optisch immer sauber. Mit
der erfindungsgemäßen Drosselspule lassen sich Frequenzweichen, Filter- oder Entstöreinheiten
auf kleinstem Raum ohne nennenswerte gegenseitige Beeinflussung aufbauen.
-
Von Vorteil ist weiterhin, daß Kappenkern und Innenbolzen kreisförmige,
quadratische, sechseckige oder beliebig anders geformte Grundflächen aufweisen können.
-
Gegenüber bisher bekannten Induktionsspulen ergeben sich durch die
erfindungsgemäße Ausbildung einer Spule erhebliche Einsparungen. So liegt zum Beispiel
das Gewicht gegenüber einer reinen Luftspule mit gleichen elektrischen Daten bei
weniger als der Hälfte, das Volumen bei ca. 25%, der Preis bei ca. 509. Das Streufeld
läßt sich sogar auf nur einige Prozent einer Luftspule herabdrücken.
-
Zu diesen Vorteilen kommt, daß sich mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Induktionsspule große Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der gewünschten L-Werte
ergeben. Eine Spule mit einer konstanten Windungszahl kann einmal ohne Ferrit, einmal
mit einem Stabkern aber auch in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Kappenkern
eingesetzt werden. In allen Fällen ergeben sich, je nach Verwendungszweck, unterschiedliche
L-Werte. Die Erfindung kommt daher dem Trend der modernen Schaltungstechnik entgegen,
mit Bausätzen von großen Variationsmöglichkeiten zu Arbeiten. Die Befestigung der
erfindungsgemäßen Spule kann durch Kleben oder mechanisch über eine Zentralbohrung
mittels Schrauben oder Nieten erfolgen.
-
Erfindungsgemäß können im Deckel und/oder im Außenmantel des Kappenkerns
Aussparungen vorgesehen sein. Durch diese ergeben sich weitere einfache Variationsmöglichkeiten
der elektrischen und magnetischen Werte.
-
Von Vorteil ist weiterhin, daß der Spulenkörper im Kappenkern einfach
durch Kleben, durch Preßsitz oder durch Rasterung fixierbar ist.
-
Es wird besonders daraufhingewiesen, daß die erfindungsgemäße Induktionsspule,
insbesondere Drosselspule mit Kappenkern keinesfalls als Koppelspule oder als Ubertrager
eingesetzt wird.
-
Die Erfindung wird daher von Schalenkernen, die in Verbindung mit
Übertragern oder Wandlern eingesetzt werden, nicht tangiert.
-
Diese haben neben anderen Unterschieden geschliffene BerührnngsflächenZum
einen möglichst geschlossenen Magnetkreis sicherzustellen und bestehen aus mehreren
Teilen, was in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung entfällt.
-
In der nachfolgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.
-
Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Ansicht auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 entlang der Linie II
- II, Fig. 3 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 4 eine Ansicht
auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entlang der Linie IV - IV, Fig. 5 einen
Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel und Fig. 6 eine Ansicht auf das Ausführungsbeispiel
nach Fig. 5 entlang der Linie VI - VI.
-
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Induktionsspule
nach der Erfindung. Die Windungen 5 der Spule sind in einem einstockigen Kappenkern
1 mit kreisförmigem Querschnitt eingebettet. Der Kappenkern besteht aus Ferrit,
Karbonyleisen oder einem ähnlichen, gesinterten oder gepressten, pulverförmigen,
magnetisch leitenden Idaterial. An einen kreisförmigen Deckel 2 schließt sich ein
Außenmantel 3 von zylindermantelförmiger
Gestalt an. Aus dem Deckel
2 ragt nach innen ein Innenbolzen 4 heraus, in dem eine ZentralSöffnung 8 für eine
Schraube bzw. ein Niet zum Befestigen der Induktionsspule vorgesehen ist. Die Fig.
1 und 2 lassen erkennen, daß zur einstückigen Herstellung des Kappenkernes 1 nur
ein relativ einfach geformtes Werkzeug und ein Arbeitsgang erforderlich sind.
-
Die Windungen 5 sind auf einem Spulenkörper 6 aufgewickelt, der durch
die offene Unterseite des Kappenkerns 1 in diesen eingesteckt ist. Der Spulenkörper
6 kann durch Preßsitz innerhalb des Kappenkerns 1 gehalten werden oder mit diesem
durch Rasterung oder Verklebung verbunden sein. Wicklungsanschlüsse 7 sind in an
sich bekannter Weise durch Schlitze im Spulenkörper axial herausgeführt. Die Fig.
1 und 2 lassen weiter erkennen, daß die dargestellte Induktionsspule nur ein relativ
geringes Streufeld zur unteren Offenen Seite hin entwickeln kann. Durch die erfindungsgemäße
Einbettung der Windungen 5 in den Kappenkern 1 ergibt sich ein sehr günstiger Faktor
zwischen der Induktivität und dem Ohm'schen Widerstand der Spule.
-
Das günstige Eisenweg-Luftspalt-Verhältnis des Kappenkerns 1 hat geringe
Verluste und unbedeutende Verzerrungen zur Folge.
-
Der Gesamteindruck der Spule ist optisch sauber, weil die Spule unabhängig
von iher Wicklungsart durch den Spulenkörper 6 abgedeckt ist.
-
Die Fig. Q und Lt lassen ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem
Kappenkern 1a von quadratischem verschnitt erkennen. An einen quadratischen Deckel
2a schließt sich ein Außenmantel 3a mit ebenen Flächen an. Aus dem Deckel 2a ragt
nach innen ein Innenbolzen 4a von quadratischem (luerschnitt mit einer Zentralöffnung
8 heraus. Der Spulenkörper 6a ist so ausgebildet, daß er in den Innenraum mit quadratischem
Querschnitt des Kappenkerns 1a hineinpasst.
-
Ohne am Kern der Erfindung etwas zu ändern, können erfindungsgemäße
Induktionsspulen auch mit Kappenkernen kombiniert werden, die einen beliebigen anderen
Querschnitt, beispielsweise rechteckig,
sechseckig oder dergleichen
aufweisen.
-
In den Fig. 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Induktionsspule
mit einem Kappenkern 1b dargestellt, der kreisförmigen uerschnitt aufweist. Aus
dem Deckel 2 ragt ein Außenmantel 3 hervor, der die Windungen 5 der Spule umschließt.
-
Der Kappenkern Ib ist jedoch im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen mit einem Innenbolzen 4b ausgerüstet, dessen Länge geringer
ist als die Höhe des Außenmantels 3. Je nach Verwendungszweck kann der Höhenunterschied
zwischen dem Innenbolzen 4b und dem Außenmantel 3 gewählt werden um die gewünschte
Abstufung von L-Werten zu erreichen.
-
Um weitere Variationen der L-Werte zu erreichen, können im Außenmantel
3 und/oder im Deckel 2 auch Aussparungen 9 vorgesehen sein, deren Größe an den gewünschten
Verwendungszweck angepaßt wird. Durch die Aussparungen 9 können die Wicklungsanschlüsse
7 auch radial herausgeführt werden. Der Spulenkörper 6b ist der Form des Kappenkerns
Ib angepasst. Die in Verbindung mit den Fig. 5 und 6 dargestellten Aussparungen
9 können, ohne am Kern der Erfindung etwas zu ändern, auch an den Ausführungsbeispielen
der zuvor beschriebenen Figuren Anwendung finden.
-
Ohne am Kern der Erfindung etwas zu ändern, kann die Höhe der Innenbolzen
4 bis auf 0 reduziert werden.