DE2949780B2 - Ablenkwicklung - Google Patents
AblenkwicklungInfo
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Description
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 torcidförmig 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 AblenkEtrom fließt. Ein Ablenkjoch für eine Bildröhre kann
ein Paar für die Horizontalablenkung geeignete Wicklungen und eines weiteres für die Vertikalablenkung
geeignetes Wicklungspaar sowie einen ring- oder toroidförmigen Magnetkern enthalten; außerdm 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.
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 15 75Omal pro Sekunde, und die Reduzierung der
Verluste ist von erheblicher Bedeutung. Früher wurden Horizontalablenkwicklungen häufig als Saüelwicklun-
gen ausgebildet Sattelwicklungen haben geringere Streufelder als äquivalente Toroidwicklungen, und
daher ist in ihrem magnetischen Feld während jedes Ablenkzyklus weniger Energie gespeichert, und es
treten geringere Rezirkulationsverlsute 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
60mal 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 geringem Streufluß als bei Toridwicklungen können
vorteilhaft sowohl für Horizontal- als auch für die Vertikalablenkzwecke sein.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält ein für die Ablenkung eines
Elektronenstrahls einer Bildröhre geeignetes Ablenkjoch eine Ablenkwicklung mit ersten und zweiten
Wicklungsabschnitien, 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 Eingangsund
Ausgangsenden des Kerns angeordnet sind und dem ersten Wicklungsabschnitt zur Bildung einer
Sattelspule zugeordnet sind. Ferner weist dio Wicklung zweite Rückleiter auf, die den Kern gürtelartig umgeben
und den zweiten Wicklungsabschnitten zur Bildung einer Toroidwicklung zugeordnet sind.
In den Figuren zeigen
Fig. 1 ein Beispiel eines toroidförmig gewickeilen Joches gemäß dem Stande der Technik mit in groben
Zügen angedeuteter magnetischer Feldverteilung;
Fig. 2 eine genauere Darstellung der magnetischen Feldverteilung des Joches gemäß F i g. I 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 Sypmmetrieachse 20 um den Kern gewickelt sind. Für
die angedeutete konventionelle Stromrichtung in den Leitern fließt der Strom 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 /u 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 aus,
der Papierebene, und am Außenumfang in die Papierebene. Bei diesen Stromflußrichtungen entstehen
;ti 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 Lei! em 16 und
18 erzeugten Magnetfelder gegeneinandergerichtet, so daß innerhalb der Mittelöffnung 14 nin 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.
F i g. 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 und 44 (geraJe Zahlen) Abschnitt des Leiters 18. Die Anordnung gemäO Fig. 2
ist symmetrisch um die Vertikal- und Horizontalachsen, und die Erläuterungen der in der oberen Hälfte der
F i g. 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 enu cgengerichtet
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 Magnetfcldlinie 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 Kerns und durch
die Wicklungswindungen verläuft, die durch die Kreise 26, 32 bzw. 38, 44 dargestellt sind. Der Tei' des von den
Leitern 16 und 18 erzeugten Magnetfeldes, welcher nicht durch die Mittelöffnung 14 verläuft, kann den
Elektronenstrahl nicht Heeinflussen 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 22 und 34 veranschaulichten Leitern. Aus dieser Sicht
brauchen die durch die Kreise 22 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 Leiter unnötig.
Die F i g. 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 F i g. 3b und 3c sind Seiten- bzw. Unteransichten des Joches 310.
In Fig. 3a kann man sehen, daß die Leiter316und318
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 Austrittsendumfangs 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 und 349 als Sattelwicklung in der
in der US-PS 38 95 329 beschriebenen Art (Erfinder Logan et al, Ausgabedatum 15. Juli 1975) oder wie es in
der US-PS 40 23 129 (Erfinder Kratz et al, Ausgabetag 10. Mai 1977) beschrieben ist. Die Wicklung 318 endet
am Punkt 349. Die eintrittsseitigen Wicklungen sind in F i g. 3 aus ihrer wahren Lage etwas verschoben, damit
die Wickltingsausbildung sich klarer beschreiben läßt.
In ähnlicher Weise beginnt der Leiter 316 an einem
Punk. 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 )och 312 gewickelt.
Die Toroidwindungen an den Punkten 320 bis 334 nehmen einen Bereich gegenüber einem Zenlrumswinkel
396 ein, welcher durch die Ebenen 392 und 394 definiert ist, welche durch die AcIv ο 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 F i g. 2 dargestellten: Entsprechende Elemente sind mit entsprechenden Bezugsziffern
bezeichnet. In der Darstellung gemäß F i g. 3d fehlen im Vergleich zur Darstellung nach F i g. 2 Leiterteile an der
Ober- und Unterseite des Außenumfangs des Kerns.
Ein Vergleich zwischen F i g. 2 und F i g. 3d zeigt, daß
die in F i g. 2 am AuBenumfang des Kernes verlaufenden Magnetfeldlinien 64 und 66 in F i g. 3 zur Mittelöffnung
zurückgeführt sind, wo sie das Ablenkfeld erhöhen, ohne deshalb wegen ihres Fehlens am Außenumfang
irgendeine schädliche Wirkung zu haben. Weil das Abler.kfeld 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. r i g. 3 läßt et kennen, daß zwischen den toroidförmig
und den sattelförmig gewickelten Teilen der Ablenkwicklung ein plötzlicher Übergang besteht. Gewünsehtenfalls
kann man durch Veränderung der toroid- und sattelförmigen Windungen im Übergangsbereich 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 Strcufeldern 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 eintritsseitigen 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.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
- Patentansprüche:L 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.
- 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.
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