DE2949780A1

DE2949780A1 - Ablenkwicklung

Info

Publication number: DE2949780A1
Application number: DE19792949780
Authority: DE
Inventors: William Henry Barkow; Francis Joseph Campbell
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1978-12-11
Filing date: 1979-12-11
Publication date: 1980-06-12
Also published as: GB2038543A; FR2444382A1; JPS5581450A; DE2949780C3; FI793800A; PL123193B1; DE2949780B2; PL220299A1; IT7927989A0; ATA782279A; ES486720A1; US4228413A; AU5344479A

Description

RCA 69,672

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Ablenkwicklung

Die Erfindung betrifft eine Sattel-Toroid-Ablenkwicklung für niedrige Verluste und/oder verkürzte Leiterlänge, welche zur Ablenkung eines Elektronenstrahls zur Bildung einer Linie auf dem Schirm einer Bildröhre sattelförmig und toroidförmig gewickelte Teile hat.

Fernsehdarstellungen erfolgen normalerweise mit Hilfe eines erleuchteten Rasterbereiches auf dem Schirm einer Bildröhre. Das Raster wird gebildet, indem wiederholt ein oder mehrere Elektronenstrahlen über den mit Leuchtstoff beschichteten Schirm geführt wird bzw. werden. Die wiederholte Abtastung wird bewirkt durch ein schnelles Abtasten längs horizontaler Zeilen zusammen mit einem relativ langsamen Abtasten in Vertikalrichtung. Die Ablenkung der Elektronenstrahlen in Fernsehfunkempfängern erfolgt mit Hilfe von Ablenkwicklungen, durch welche ein geeigneter Ablenkstrom fließt. Ein Ablenkjoch für eine Bildröhre kann ein Paar für die Horizontalablenkung geeignete Wicklungen und ein weiteres für die Vertikalablenkung geeignetes Wicklungspaar sowie einen ring-oder toroidförmigen Magnetkern enthalten; außerdem können zusätzliche Windungen oder Wicklungen zur Korrektur der verschiedenen Verzerrungen vorgesehen sein, die bei der Ausbildung des Rasters auftreten. Solche zusätzlichen Wicklungen können dynamische Konvergenz- und Quadraturwicklungen umfassen.

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In den von den Ablenkwicklungen erzeugten magnetischen Feldern ist Energie gespeichert. Im Sinne einer Erhaltung der Energie und Verringerung des Leistungsverbrauchs kreist diese Energie in der der Wicklung zugeordneten Ablenkschaltung. Die Ablenkschaltung und die Ablenkwicklung sind widerstandsbehaftet, und infolge dieses Widerstands geht ein Teil der zirkulierenden Energie als Wärme verloren. Bei einer Horizontalablenkschaltung erfolgt die Zirkulierung etwa 15750 mal pro Sekunde, und die Reduzierung der Verluste ist von erheblicher Bedeutung. Früher wurden Horizontalablenkwicklungen häufig als Sattelwicklungen ausgebildet. Sattelwicklungen haben geringere Streufelder als äuqivalente Toroidwicklungen, und daher ist in ihrem magnetischen Feld während jedes Ablenkzyklus weniger Energie gespeichert, und es treten geringere Rezirkulationsverluste auf.

Die Vertikalablenkwicklungen sind gemäß dem Stande der Technik entweder als Sattel- oder als Toroidwicklungen ausgebildet. Toroidwicklungen können den Vorteil kürzerer Leiterlänge als äquivalente Sattelwicklungen haben, und sie erlauben eine genauere Leiterführung.

Bei dem starken Wettbewerb im Gebiet der Fernseher sind Kostenüberlegungen zur Verkürzung der Leiterlänge bei Toroidwicklungen sehr zu wünschen. Selbst wenn die gespeicherte Energie größer ist, verwendet man häufig toroidförmige Vertikalablenkwicklungen, da die gespeicherte Energie nur 50 bis 60 mal pro Sekunde zirkuliert und die Wärmeverluste beträchtlich kleiner als bei der höheren Horizontalfrequenz sind. Auch verringert die kürzere Leiterlänge der Toroidwindungen den Widerstand der Ablenkwicklung, so daß den aus den höheren Streufeldern resultierenden Verlusten entgegengewirkt wird. Wicklungen mit kürzerer Leiterlänge als bei Sattelspulen und mit geringerem Streufluß als bei Toroidwicklungen können vorteilhaft sowohl für Horizontal- als auch für Vertikalablenkzwecke sein.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung

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enthält ein für die Ablenkung eines Elektronenstrahls einer Bildröhre geeignetes Ablenkjoch eine Ablenkwicklung mit ersten und zweiten Wicklungsabschnitten, die längs der Innenfläche eines magnetisch permeablen Ringkerns liegen, ohne sich zu überlappen, und beim Fließen eines Ablenkstroms durch die Wicklung ein Feld zur Ablenkung des Elektronenstrahls in einer einzigen Ebene erzeugen. Die Wicklung weist ferner erste Rückleiter auf, die an den Eingangs- und Ausgangsenden des Kerns angeordnet sind und dem ersten Wicklungsabschnitt zur Bildung einer Sattelspule zugeordnet sind. Ferner weist die Wicklung zweite Rückleiter auf, die den Kern gürtelartig umgeben und den zweiten Wicklungsabschnitten zur Bildung einer Toroidwicklung zugeordnet sind.

In den beiliegenden Figuren zeigen

Fig. 1 ein Beispiel eines toroidförmig gewickelten Joches gemäß dem Stande der Technik mit in groben Zügen angedeuteter magnetischer Feldverteilung;

Fig. 2 eine genauere Darstellung der magnetischen Feldverteilung des Joches gemäß Fig. 1 und

Fig. 3a bis d ein Veranschaulichungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ablenkjoches mit der zugehörigen Feldverteilung.

Das in Fig. 1 dargestellte Ablenkjoch 10 hat einen allgemein ringförmigen Magnetkern 12 mit einer Mittelöffnung 14. Der Kern ist von Leitern 16 und 18 umwunden, welche toroidförmig beiderseits einer Symmetrieachse 20 um den Kern gewickelt sind. Für die angedeutete konventionelle Stromrichtung in den Leitern fließt der Stroiu in den der Mittelöffnung 14 benachbarten Teilen der Leiter 16 rechtwinklig in die Papierebene hinein, wie durch die kleinen Kreuze an dieser Stelle angegeben ist. Ähnlich fließt in den am äußeren Umfang des Kerns 12 liegenden Teilen der Leiter 16 in konventioneller Richtung ein Strom aus der Zeichenebene heraus, wie die dort zu findenden Punkte andeuten. Wie auch durch die Punkte und Kreuze beim Leiter 18 gezeigt ist, fließt im Leiter 18 in konventioneller Richtung am Innenumfang des Kerns ein Strom

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aus der Papierebene, und am Außenumfang in die Papierebene. Bei diesen Stromflußrichtungen entstehen im Kern 12 Magnetfelder, wie sie durch die dicken Pfeile veranschaulicht sind. An der Ober- und an der Unterseite des Joches 10 sind die von den Leitern 16 und 18 erzeugten Magnetfelder gegeneinandergerichtet, so daß innerhalb der Mittelöffnung 14 ein nach unten gerichtetes Magnetfeld entsteht und der Streufluß von der Mittelöffnung weggerichtet ist, wie ebenfalls die dicken Pfeile zeigen. Bei der angedeuteten Magnetfeldrichtung in der öffnung 14 wird ein diese öffnung durchlaufender Elektronenstrahl zur Bildung einer Linie auf dem Schirm der Bildröhre in Richtung der Linie 21 abgelenkt.

Fig. 2 zeigt genauer das Magnetfeld, welches durch Wicklungen wie in Fig. 1 in einem Jochquerschnitt erzeugt wird. In Fig. 2 bedeuten die Kreise 22 bis 32 (gerade Zahlen) Teile des Leiters 16, die entlang dem inneren und äußeren Umfang des Kerns 12 verlaufen. Ähnlich bedeuten die Kreise 34 bis 44 (gerade Zahlen) Abschnitte des Leiters 18. Die Anordnung gemäß Fig. 2 ist symmetrisch um die Vertikal- und Horizontalachsen, und die Erläuterungen der in der oberen Hälfte der Fig. 2 auftretenden Effekte gilt gleichermaßen auch für die untere Hälfte. Man sieht, daß die durch die Kreise 22 und 28 veranschaulichte Windung des Leiters 16 ein magnetisches Feld erzeugt, welches als Magnetfeldlinie 60 dargestellt ist und der Magnetfeldlinie 62 entgegengerichtet ist, die von der durch die Kreise 34 und 40 veranschaulichten Windung des Leiters 18 erzeugt wird. Infolge dieser Gegenrichtung können die Feldlinien 60 und 62 als aus dem Magnetkern heraustretend und vertikal durch die öffnung 14 nach unten verlaufend und wieder nahe den entsprechenden Wicklungswindungen, die durch die Kreise 26, 32 und 38, 44 der Leiter 16 bzw. 18 dargestellt sind, in den Kern eintretend angesehen werden. Die durch die Kreise 22, 28 und 34, 40 dargestellten Leiterwindungen erzeugen ebenfalls Magnetfeldlinien wie 64 bzw. 66, die ebenfalls im Kern einander entgegengerichtet sind. Die Feldlinien 64 und 66 können als den äußeren Umfang des Kerns verlassend und sich längs eines Weges verlaufend angesehen werden, der außerhalb des

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Kerns und durch die Wicklungswindungen verläuft, die durch die Kreise 26, 32 bzw. 38, 44 dargestellt sind. Der Teil des von den Leitern 16 und 18 erzeugten Magnetfeldes, welcher nicht durch die Mittelöffnung 14 verläuft, kann den Elektronenstrahl nicht beeinflussen und trägt daher nicht zur Ablenkung bei. Demzufolge bedeutet der Teil des von den Leitern 16 und 18 erzeugten und durch Feldlinien 64 und 66 dargestellten Magnetfeldes Streufelder, welche zu einer unerwünschten Energiespeicherung im Ablenkjoch beitragen.

Wie bekannt ist, wirkt nur die Stromverteilung längs der Innenfläche des Joches zur Erzeugung von Ablenkfeldern. Die genaue Form der Stromverteilung an der Innenfläche bestimmt die Charakteristik des Ablenkfeldes, wie Konvergenz, Kissenverzeichnung und dgl.. Damit ist also die Ablenkung fast unabhängig von der Richtung des Stromflusses am äußeren Kernumfang. Man kann daher die Feldlinien, wie die Feldlinien 64 und 66, als den Streufeldern zugeordnet ansehen, die durch eine Windung des Leiters 22, 34 erzeugt werden, der unabhängig von der Windung 28, 40 ist. Bei dieser Betrachtungsweise kann man sich weiterhin eine Drahtwindung, wie sie durch die Kreise 50, 52 dargestellt ist, vorstellen, welche den durch die Kreise 22 und 34 veranschaulichten Leitern derart zugeordnet ist, daß das durch die Linien 64 und 66 veranschaulichte Feld ausgelöscht wird, ohne daß das durch die Feldlinien 60 und 62 dargestellte Nutzfeld in der Mittelöffnung 14 beeinflußt wird. Durch Zufügen einer durch die Kreise 50, 52 dargestellten Windung eines Leiters nahe bei den durch die Kreise 22 und 34 dargestellten Leitern erhält man eine Auslöschung der Wirkung des Stromflusses in den durch die Kreise 2 2 und 34 veranschaulichten Leitern. Aus dieser Sicht brauchen die durch die Kreise 52 und 34 dargestellten Leiterteile am Außenumfang des Kernes nicht vorhanden zu sein, so daß das unerwünschte äußere Feld, zu dem sie beitragen, woanders fließen muß, vorzugsweise durch die Mittelöffnung 24. Ähnlich löscht die durch die Kreise 54, 56 dargestellte Windung an der Unterseite des Joches die von den durch die Kreise 26 und 38 dargestellten Leitern erzeugten Störfelder aus und macht auch diese

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Leiter unnötig.

Die Fig. 3a, b und c zeigen eine Wicklungsanordnung, bei der ein Teil des äußeren Feldes eliminiert wird und gleichzeitig das Feld innerhalb der inneren öffnung erhöht wird. Dies wird erreicht durch Beibehaltung derselben Stromverteilung an der Innenfläche des Kerns, während die Stromverteilung an der Außenfläche abgewandelt wird. Ein Joch 310 enthält einen Magnetkern 312 mit zugeordneten Leitern 316 und 318. In Fig. 3a ist das Joch 310 von der großen Strahlaustrittsseite her gesehen. Die Fig. 3b und 3c sind Seiten- bzw. Unteransichten des Joches 310.

In Fig. 3a kann man sehen, daß die Leiter 316 und 318 in einer Weise um den Kern 312 herumgewickelt sind, die schrägsymmetrisch zu der durch die Jochachse verlaufenden Ebene 392 ist. Das Joch ist auch symmetrisch um eine Vertikalebene 393. Die Wicklung des Leiters 318 beginnt an einem Punkt 320 am Strahleintrittsende des Joches und verläuft längs der Innenfläche des Joches zu einem Punkt 322 am Strahlaustrittsende. Vom Punkt 322 kehrt der Leiter über den Außenumfang des Joches zu einem Punkt 323 zurück, und von diesem Punkt ist der Leiter 318 längs der Innenfläche des Joches zu einem Punkt 324 am Austrittsende gewickelt, so daß er den Kern 312 in einer Toroidwindung umgibt. Vom Punkt 324 verläuft der Leiter 318 weiterhin toroidförmig gewickelt an den Punkten 326, 328, 330 und 332 vorbei zu einem Punkt 334 am Strahlaustrittsende. Vom Punkt 334 ist der Leiter 318 in der Art einer Endwindung einer Sattelwicklung längs des Austrittsendeumfangs des Joches zu einem Punkt 336 auf der Vertikalachse des Joches geführt. Vom Punkt 336 ist der Leiter 318 zu einem Ausgangsendepunkt 337 geführt und dann längs der Innenfläche des Kerns zum Eintrittsende des Joches und in Umfangsrichtung am Eintrittsende des Joches vorbei an einem Punkt 338 zur Bildung einer sattelförmigen Wicklung. Diese Wicklung setzt sich fort durch die Punkte 340 bis 349 als Sattelwicklung in der in der US-PS 3 895 329 beschriebenen Art (Erfinder Logan et al, Ausgabedatum 15. Juli 1975) oder wie es in der US-PS 4 Ο23 129 (Erfinder Kratz et al, Ausgabetag 10. Mai 1977) beschrieben ist. Die

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Wicklung 318 endet am Punkt 349. Die eintrittsseitigen Wicklungen sind in Fig. 3 aus ihrer wahren Lage etwas verschoben, damit die Wicklungsausbildung sich klarer beschreiben läßt.

In ähnlicher Weise beginnt der Leiter 316 an einem Punkt 360 am Eintrittsende des Joches und setzt sich in sattelgewickelter Manier zu einem Punkt 339 fort. Vom Punkt 339 zum Punkt 390 ist der Leiter toroidartig um das Joch 312 gewickelt.

Die Toroidwindungen an den Punkten 320 bis 334 nehmen einen Bereich gegenüber einem Zentrumswinkel 396 ein, welcher durch die Ebenen 392 und 394 definiert ist, welche durch die Achse verlaufen. Die der Hälfte des Joches 310 zur Rechten der Vertikalebene 393 zugeordneten Sattelwindungen nehmen Bereiche ein, die Spitzenzentrumswinkeln 397 und 398 zwischen den Ebenen 392 und 393 bzw. 393 und 394 gegenüberliegen. Die Bereiche und damit die beiden Wicklungstypen überlappen sich nicht und sind unabhängig voneinander.

Fig. 3d zeigt im Querschnitt das magnetische Feld, wie es von der erfindungsgemäßen Anordnung erzeugt wird. Fig. 3d veranschaulicht eine Wicklungsstruktur ähnlich der in Fig. 2 dargestellten: Entsprechende Elemente sind mit entsprechenden Bezugsziffern bezeichnet. In der Darstellung gemäß Fig. 3d fehlen im Vergleich zur Darstellung nach Fig. 2 Leiterteile an der Ober- und Unterseite des Außenumfangs des Kerns.

Ein Vergleich zwischen Fig. 2 und Fig. 3d zeigt, daß die in Fig. 2 am Außenumfang des Kernes verlaufenden Magnetfeldlinien 64 und 66 in Fig. 3 zur Mittelöffnung zurückgeführt sind, wo sie das Ablenkfeld erhöhen, ohne deshalb wegen ihres Fehlens am Außenumfang irgendeine schädliche Wirkung zu haben. Weil das Ablenkfeld innerhalb der Mittelöffnung 14 vergrößert wird, kann bei der Anordnung gemäß Fig. 3 mit weniger Ablenkstrom das gleiche Maß an Ablenkung erreicht werden wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1. Fig. 3 läßt erkennen, daß zwischen den toroidförmig und den sattelförmig gewickelten Teilen der Ablenkwicklung ein

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plötzlicher Übergang besteht. Gewünschtenfalls kann man durch Veränderung der toroid- und sattelförmigen Windungen im Ubergangsbereich auch einen allmählichen Übergang realisieren. Bei einer solchen alternativen Anordnung überlappen sich die Wicklungen ebenfalls nicht, da jeder senkrecht zur Achse verlaufende Strahl die Windungen nur eines Typs schneidet.

Während die beschriebene Ausführungsform zur Verringerung von den Ablenkwicklungen zugeordneten Streufeldern vorteilhaft sein kann, kann sie auch zur Herabsetzung der zum Wickeln erforderlichen Leiterlänge dienen. Beispielsweise erfordert eine Toroidwindung eine Rückwicklung mit einer Länge, welche die axiale Länge des Kernes übersteigt, wie durch die Rückwindung zwischen den Punkten 322 und 323 in Fig. 3b gezeigt ist. Ist der Mittelwert der Summe der Längen der eintrittsseitigen und austrittsseitigen Sattelrücklaufwindungen, die einem Vorlaufleiter zugeordnet sind, kleiner als die Länge der Toroidrücklaufwindung, dann ist es vorteilhaft, Sattelwicklungen anstatt Toroidwicklungen zu verwenden.

Beispielsweise dienen die austrittsseitigen Rücklaufwindungen 362-363-364 und die eintrittsseitigen Rücklaufwindungen 365-366-367 jeweils zur Rückführung eines Innenflächenleiters. Wenn die Summe der Längen der austrittsseitigen Rücklaufleiter 362-363-364 und der eintrittsseitigen Rücklaufleiter 365-366-367 kleiner als die doppelte Länge eines Toroidrücklaufleiters ist, dann wird für Sattelwindungen an dieser Stelle im Vergleich zu Toroidwindungen weniger Leitungslänge benötigt.

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RCA 69672/Sch/Vu
U.S. Ser. No. 968,417
vom 11. Dezember 1978

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.) Patentansprüche

(λ)) Ablenkjoch für die Ablenkung eines Elektronenstrahls einer Bildröhre mit einer Ablenkwicklung, die sich nicht überlappende erste und zweite Wicklungsteile an der Innenfläche eines magnetisch permeablen Ringkerns zur Erzeugung eines Feldes bei Durchfluß eines AblenkStroms zur Ablenkung des Elektronenstrahls in einer Ebene aufweist und ferner mit ersten Rücklaufleitern an dem Strahleintritts- und -austrittsende des Kerns für den ersten Wicklungsteil zur Bildung einer Sattelwicklung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung ferner zweite Rücklaufleiter (bei 322,324 usw.) aufweist, welche den Kern (312) umgeben und dem zweiten Wicklungsabschnitt zur Bildung einer Toroidwicklung zugeordnet sind.

O 3 O 6 lCl O 8 δ 2

ORIGINAL INSPECTED
2) Ablenkjoch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sattelwicklung einen Bereich einnimmt, welcher einem ersten Zentrumswinkel (397) gegenüberliegt, und daß die Toroidwicklungen einen Bereich einnehmen, der einem vom ersten Zentrumswinkel unabhängigen zweiten Zentrumswinkel (396) gegenüberliegt.