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Verfahren zur Herstellung einer Hybridschaltung.
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Zusatz zu P 30 16 067.9 = VPA 80 P 6060 DE Die Erfindung betrifft
ein Verfahren, nämlich Maßnahmen bei der Herstellung der in dem Hauptpatent/Hauptanmeldung
P 30 16 067.9 = 80 P 6060 DE beschriebenen, also älteren, speziellen, elektrischen
und magnetischen Hybridschaltung.
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Die Erfindung betrifft ferner dieselben Maßnahmen bei der Herstellung
jener Variante der älteren Hybridschaltung, die in dem älteren weiteren Zusatzpatent/Zusatzanmeldung
P 30 44 332.4 = 80 P 6225 DE des Hauptpatentes/Hauptanmeldung P 80 16 067.9 beschrieben
ist, so daß das vorliegende Patent/Anmeldung auch als Zusatz zu diesem weiteren
Zusatzpatent/Zusatzanmeldun'g gewährt werden könnte.
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Die Erfindung geht also aus von einem Verfahren zur Herstellung der
in der DE-PS/DE-OS/P 30 16 067.9 angegebenen älteren Hybridschaltung, die, wenn
sie fertig hergestellt ist, ausgestattet ist mit - Substrat, - am Substrat angebrachten,
z.B. aufgedruckten und eingebrannten, Leiterbahnen, die zumindest weitgehend jeweils
zwischen zwei mit den betreffenden Leiterbahnen leitend verbundenen Kontaktflecken,
also zwischen jeweils einem ersten und einem zweiten Kontaktfleck, liegen, und äeweils
Fragmente von Windungen einer Magnetspule darstellen, und
- so auf
diese Fragmente gelegtem, z.B. toroidförmigen, Magnetkern mit Innenloch, daß ---
seine das Innenloch im Betrieb umschließenden magnetischen Feldlinien jedenfalls
weitgehend parallel zur Substratoberfläche verlaufen und innerhalb des Innenloches
die ersten Kontaktflecken und außerhalb des Magnetkernumrisses die zweiten Kontaktflecken
liegen, wobei - der Rest der Windungen jeweils durch über den Magnetkern gelegte
Abschnitte von Leiterbahnen gebildet wird, die als Metallschicht auf einem Träger
angebracht sind, - diese Abschnitte der Leiterbahnen leitend an ihrem einen Ende
mit einem jeweils zugeordneten ersten Kontaktfleck und an ihrem anderen Ende mit
einem jeweils zugeordneten zweiten Kontaktfleck verbunden sind und - zusätzlich
Isolierungen zwischen sowohl den Fragmenten als auch den Abschnitten einerseits
und dem Magnetkern andererseits angebracht sind.
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Ferner geht die Erfindung, wie oben angegeben, aus von einem Verfahren
zur Herstellung der in der DE-PS/DE-OS/ P 30 44 332.4 angegebenen älteren Hybridschaltung,
die im fertig hergestellten Zustand ausgestattet ist mit - Substrat, - am Substrat
angebrachten Leiterbahnen, die zumindest weitgehend jeweils zwischen zwei mit den
betreffenden Leiterbahnen leitend verbundenen Kontaktflecken, also zwischen jeweils
einem ersten und einem zweiten Kontaktfleck, liegen, und jeweils Fragmente von Windungen
einer Magnetspule darstellen, und - so auf diese Fragmente gelegtem Magnetkern mit
Innenloch, daß
-- seine das Innenloch im Betrieb umschließenden
magnetischen Feldlinien jedenfalls weitgehend parallel zur Substratoberfläche verlaufen
und -- auf der einen Seite eines ersten Schenkels des Magnetkernes die ersten Kontaktflecken
und auf der gegenüberliegenden Seite dieses Schenkels die zweiten Kontaktflecken
liegen, wobei - der Rest der Windungen jeweils durch über den ersten Schenkel führende
Abschnitte von Leiterbahnen gebildet wird, die als Metallschicht auf einem Träger
angebracht sind, diese Abschnitte der Le#terbahnen leitend an ihrem einen Ende mit
einem jeweils zugeordneten ersten Kontaktfleck und an ihrem anderen Ende mit einem
jeweils zugeordneten zweiten Kontaktfleck verbunden sind - der den magnetischen
Rückfluß aufnehtende weitere Schenkel des Magnetkernes über dem ersten Schenkel
und über den Abschnitten angebracht sind, - die Enden des ersten Schenkels mit den
zugehörenden Enden des weiteren Schenkels magnetisch leitens verbunden, z.B. nahezu
spaltlos verklebt, sind und - zusätzlich Isolierungen zwischen sowohl den Fragmenten
als auch den Abschnitten einerseits und den Schenkel des Magnetkernes andererseits
angebracht sind.
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Die Erfindung wurde für Transformatoren un für Drosseln eines digitalen
Fernsprech-Vermittlungssystems entwickelt. Die erfindungsgemäß hergestellte Hybridschaltung
eignet sich nämlich ebenso wie die beiden älteren Hybridschaltungen zur nwendung
als -%b-i-nssel oder als Hybrid-Transformator z.B. an Koppelfeldeingängen in einem
Fernsprech-Vermittlungssystem ans Entkoppeltransformator, der die in die Teilnehmerleitung
induzierten Fremdspannungen nicht in das Koppelfeld ein-
dringen
läßt. Die Erfindung eignet sich aber darüberhinaus schlechthin für Transformatoren
und für magnetkernhaltige Magnetspulen der Nachrichtentechnik, besonders wenn diese
Hybridschaltungen in großen Stückzahlen bei Massenfertigung hergestellt werden sollen.
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Dabei hat die erfindungsgemäß hergestellte Hybridschaltung jeweils
de facto alle Vorteile der älteren Hybridschaltungen; sie gestattet also, - die
Windungen nicht mehr, oft sehr sorgfältig plaziert, von Hand aufwickeln zu müssen,
sondern zeitsparend, zumindest weitgehend, maschinell anbringen zu können, - die
hohen Toleranzen für die Dicke bzw. Flachheit der von Hand gewickelten Wicklungen
zu vermeiden, indem eine hohe Gleichmäßigkeit der Wicklungen leichter gesichert
ist, - die Toleranzen der Abstände der Windungs-Abschnitte, die bei der durch US
4 103 267 bekannten Hybridschaltung durch Einzeldrähte gebildet sind, so erheblich
zu verbessern, daß die bisher möglichen Kurzschlüsse zwischen diesen Abschnitten
sicher vermieden werden, - trotzdem die Länge der einzelnen Abschnitte bei Bedarf
nahezu beliebig groß wählen zu können, so daß auch sehr breite und sehr dicke Magnetkerne
ohne weiteres anwendbar und damit auch entsprechend hohe Induktivitäten erreichbar
sind, statt der maximal ca. 3 mm Länge, die für angebondete Einzeldrähte zulässig
sind, - die von Hand gewickelten Magnetspulen, die über nur wenige Drähte mit dem
Substrat verbunden sind, zu vermeiden, indem der Magnetkern über eine Vielzahl von
Leitungen mit dem Substrat verbunden wird, wodurch die Hybridschaltung stoßunempfindlicher
ist und also sogar, oft ohne nachträgliches völliges Vergießen mit Kunststoff, auch
in hohen Beschleunigungen ausgesetz-
ten Anlagen angewendet werden
kann, den Magnetkern, sogar schon vor dem Verbinden der Abschnitte mit den Fragme#nten,
auf dem Substrat bzw.
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auf dessen Fragmenten, nämlich z.B. mittels doppelseitig klebender
Schutzisolierfolie, befestigen zu können, ohne den Anschluß der Wicklung an die
Leiterbahnen des Substrats zu erschweren - was die Stoßunempfindlichkeit und räumliche
Toleranzgenauigkeit weiter erhöht, die oft hohen Schwierigkeiten bei der Positionierung
und Einzelverlötung der einzelnen Drähte zum Verbinden mit dem Substrat zu vermeiden,
obwohl nun eine viel höhere Anzahl solcher Verbindungen herzustellen ist, das Abreißen
der Einzeldrähte beim Auflegen auf den Magnetkern und beim Anbonden und damit eine
entsprechende Menge von Ausschuß vermeiden zu können, wegen des Ersatzes des im
allgemeinen Gold erfordernden Bondens von Einzeldrähten auch andere, häufig zuverlässigere,
Verbindungsarten zulassen zu können, weswegen die Erfindung keine Keramik mehr als
Substrat, wie bei der durch US 4 103 267 bekannten Hybridschaltung nötig, unbedingt
voraussetzt; bei der Erfindung ist also auch z.B. ein Oxidharz oder Hartpapier als
Substrat zulässig, ohne größere Schwierigkeiten hinsichtlich räumlicher Toleranzen
und hinsichtlich der gegenseitigen Isolation und Positionierung, bei Bedarf sogar
mehrere Lagen von Windungen, auch bei sehr geringen Abständen der Abschnitte voneinander,
anbringen zu können und damit rasch und leicht hohe Induktivitäten zu erreichen,
einen nur geringen Platzbedarf auf dem Substrat zu erfordern,
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statt nacheinander die Abschnitte mit Kontaktflecken verbinden zu müssen, alle Abschnitte,
zumindest jeweils an ihrem einen Ende, in einem einzigen Arbeitsgang, bevorzugt
maschinell, gleichzeitig mit weitgehend gleichmäßig'hoher Güte mit den zugeordneten
Kontaktflächen verbinden zu können, was insbesondere beachtlich viel Zeit und auch
Kosten spart, so daß insgesamt wegen dieser Vorteile im Ergebnis - die Kosten bzw.
der Aufwand für die Herstellung der Hybridschaltung, im Vergleich zu den Hybridschaltungen
mit von Hand gewickelten oder mit Einzeldrähten gebondeten Magnetspulen, deutlich
gesenkt und - trotzdem die Betriebssicherheit der Hybridschaltung unter Einhaltung
enger räumlicher Toleranzen erhöht ist.
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Die Erfindung hat darüberhinaus die Aufgabe bzw. den Vorteil, - den
Aufwand für die Herstellung in Massenfertigung besonders gering zu halten, nämlich
- die gegenseitige Justierung bzw. Positionierung von Magnetkern, Fragmenten und
Abschnitten zu erleichtern, nämlich die Justierungen zwischen den Isolierungen und
dem Magnetkern bzw. dem Magnetkernschenkel bei der Montage der Hybridschaltung auf
dem Substrat einzusparen.
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Dieser Vorteil wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches
1 angegebenen Verfahrensschritte ermögliche also dadurch ermöglicht, daß - zunächst
der Magnetkern bzw. Magnetkernschenkel, über welchen die Abschnitte gelgt und welcher
auf die Fragmente gelegt werden soll, zuerst sowohl auf einer Seite, z.B. auf seiner
Unterseite, als auch zumindest auf eine gegenüberliegenden Seite z.B. auf seiner
Oberseite, mit der auf ihm haftenden Isolierung bedeckt wird, und
erst
danach der nun isolierte Magnetkern bzw. Magnetkernschenkel mit seiner Isolierung
auf die Fragmente und/oder auf die Abschnitte gelegt wird.
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Die besonderen Verfahrensschritte gem. der Erfindung bestehen also
darin, daß zunächst der Magnetkern, z.B.
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rundum, isoliert wird und daß erst danach der isolierte Magnetkern
auf die Fragmente oder auf die Abschnitte gelegt wird - oder erst danach der isolierte
Magnetkern gleichzeitig zwischen die Fragmente und die Abschnitte gelegt wird, statt
erst nacheinander damit belegt zu werden.
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Die in den Unteransprüchen angegebenen zusätzlichen Maßnahmen gestatten
zusätzliche Vorteile, nämlich die Maßnahme gem. Patentanspruch 2, rasch große Mengen
von Magnetkern zu isolieren, 3, mit einfachen #titteln den Magnetkern zu isolieren
und ohne zusätzlichen Kleber auf den Fragmenten und/oder auf den Abschnitten zu
fixieren, und 4, aus dem langen bandförmigen Magnetkern rasch einen stabilen, sich
nicht von selber wieder entwickelnden, ringförmigen Magnetkernkörper mit entsprechend
hohem Magnetkörper-Querschnitt herzustellen, der bereits sofort nach dem Aufwickeln
an jenen Außenflächen klebrig ist, mit welchen er mit den Fragmenten und mit den
Abschnitten später berührt wird, und der daher nach dem Aufwickeln leicht auf den
Fragmenten und auf den Abschnitten fixiert werden kann.
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Die Erfindung wird anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele
weiter erläutert, wobei die Figur
1 einen Magnetkern, über den
ein Isolierungsschlauch durch Aufschrumpfen angebracht ist, 2 einen Magnetkern,
um welchen die Isolierung, die ein doppelseitiges klebendes Band bildet, so herum
gelegt ist, daß seitlich Reste der Isolierung überstehen, 3 einen Magnetkernkörper,
der durch spiralförmige Wickelung des Magnetkernes gem. Fig. 2 hergestellt ist,
4 eine Draufsicht auf den in Fig. 3 gezeigten Magnetkernkörper, 5 einen Magnetkernkörper,
der durch spiralförmiges Wickeln des in Fig. 1 gezeigten Magnetkernes hergestellt
ist und der auf dem Substrat zwischen den Fragmenten und den Abschnitten angebracht
ist, 6 und 7 zwei Seitenansichten eines weiteren Ausführungsbeispieles der Hybridschaltung,
das im wesentlichen dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ähnlich ist und
das aber einen Magnetkern bzw. Magnetkernkörper enthält, dessen Innenloch parallel
zur Substratoberfläche orientiert ist, in skizzierter Weise zeigen, Bei den in den
Figuren 5 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispielen sind am Substrat Su jeweils, zur
Verdeutlichung in Seitenansicht gezeigt, jene Leiterbahnen F1 angebracht, welche
Fragmente der Windungen der Magnetspule darstellen. Diese Fragmente sind jeweils
zwischen den ersten Kontaktflecken KF1 und den zweiten Kontaktflecken KF2, mit denen
die Fragmente jeweils leitend verbunden sind. Der Magnetkern, in diesen Beispielen
der spiralförmig aus dem Magnetkern gewickelte Magnetkernkörper, ist entweder so
auf diese Fragmente F1 gelegt, daß seine das Innenloch im Betrieb umschließenden
magnetischen Feldlinien jeweils weitgehend parallel zur Substratoberfläche Su verlaufen
und daß innerhalb des Innenlochs des Magnetkernkörpers die ersten Kontaktflecken
KF1 und außerhalb des Magnetkernumrisses die zweiten Kontaktflecken KF2 liegen,
vgl. Fig. 5 - oder
so auf diese Fragmente F1 gelegt, daß zwar seine
das Innenloch iM Betrieb umschließenden magnetischen Feldlinien jeweils weitgehend
parallel zur Substratoberfläche Su verlaufen, daß aber auf der einen Seite seines
ersten, unteren Schenkels des Magnetkernes die ersten Kontaktflecken KF1 und auf
der gegenüberliegenden Seite dieses Schenkels die zweiten Kontaktflecken KF2 liegen,
wobei hier das Innenloch parallel zu den Fragmenten F1 bzw. parallel zur Substratoberfläche
orientiert ist, statt senkrecht dazu, vgl. Fig. 6 und 7.
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Bei diesen Ausführungsbeispielen wird der Rest der Windungen jeweils
durch die über den Magnetkern angelegten Abschnitte A der Leiterbahnen gebildet,
die in den in Fig. 5 bis 7 gezeigten Beispielen als Metallschicht auf einem Träger
IF, z.B. gem. der Lehre der die DE-OS 3 035 861, angebracht sind. Diese Abschnitte
A der Leiterbahnen sind im fertig hergestellten Zustand der Hybridschaltung leitend
an ihrem einen Ende mit einem jeweils zugeordneten ersten Kontaktfkleck KF1 und
an ihrem anderen Ende mit einem jeweils zugeordneten zweiten Kontaktfleck KF2 verbunden.
Dabei kann der den magnetischen Rückfluß aufnehmende weitere Schenkel des Magnetkernes
bzw. Magnetkernkörpers sowohl auf dem Substrat Su gem. Fig. 5 neben dem ersten Magnetkernschenkel,
als auch gem. Fig 6 und 7 über dem ersten Ma-~gnetkernschenkel und dann auch über
den Abschnitten A angebracht sein, je nachdem ob das Innenloch des Magnetkernes
parallel zu den Fragmenten F1 oder senkrecht zur Substratoberfläche Su orientiert
ist.
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Die Erfindung betrifft spezielle Schritte beim Herstellen einer derartigen
Hybridschaltung: In einem ersten Herstellungsschritt wird zunächst, vgl.
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Fig. 1 und 2, der Magnetkern #4K bzw. Magnetkernschenkel MK, über
welchen später die Abschnitte A gelegt und
welcher später auf die
Fragmente F1 gelegt werden soll, mit der auf ihm haftenden Isolierung Im bedeckt
und diese Bedeckung durch die Isolierung Im wird zumindest auf zwei gegenüberliegenden
Seiten des Magnetkernes MK hergestellt, wenn sie nicht sogar rundum um den Magnetkern
MK,wie in den in Figo 1 und 2 gezeigten Beispielen, hergestellt wird. Erst nach
dieser Bedeckung des Magnetkernes mit der auf ihm haftenden Isolierung wird dieser
isolierte Magnetkern bzw. Magnetkernschenkel PE mit seiner Isolierung Im auf die
Fragmente F1 bzw.
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auf die Abschnitte A gelegt, vgl. Fig. 5 bis 7.
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Die Bedeckung des Magnetkernes SE mit der Isolierung Im kann also
in verschiedenen Weisen erfolgen. Besonders zwei Bedeckungsvarianten erwiesen sich
für die Praxis als vorteilhaft: Der Magnetkern MK bzw. Magnetkernschenkel MK kann,
um ihn mit der Isolierung Im zu bedecken, gem. Fig. 1 mit einer rundum nahtlosen
schlauchbildenden Isolierung Im überzogen werden. Dies ist z.B. möglich, indem man
den Magnetkern BE in eine geschmolzene Isolierungsmasse taucht oder indem man den
Magnetkern MK mit Isolierungsmasse bespritzt. Die in Fig. 1 gezeigte Variante kann
auch dadurch hergestellt werden, daß der Magnetkern ItK durch einen zunächst relativ
weiten Isolierungsschlauch gesteckt wird, wonach, z.B. durch Erwärmen, dieser Isolierungsschlauch
auch auf den Magnetkern i#iK aufgeschrumpft wird. Die in Fig. 1 gezeigte Variante
kann auch dadurch hergestellt werden, daß die Isolierung Im ein doppelseitig klebendes
Band bildet, in welches der Magnetkern IAK rundum eingewickelt wird, z.B. mehrlagig
durch das Isolierungsband Im eingewickelt wird. Wenn man ein solches doppelseitig
klebendes Isolierungsband Im gem. Fig. 2 um den Magnetkern AS so legt, daß dieses
Isolierungsband Im nur einlagig über dem
Magnetkern MK liegt und
zusätzlich seitlich übersteht, hat man oft eine ausreichend gute Isolierung des
Magnetkernes MK durch einen dann besonders einfachen Arbeitsgang relativ rasch erreicht.
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Wenn die Isolierung Im nicht nur fest auf dem Magnetkern MK klebt
bzw. haftet, sondern wenn die Isolierung Im zusätzlich an ihrer Außenoberfläche
klebend ist bzw. haftfähig ist, insbesondere also wenn die Isolierung Im durch ein
doppelseitig klebendes Isolierungsband gebildet wird, kann man besonders einfach
und schnell einen kompakten Magnetkernkörper durch spiralförmiges Wickeln des mit
der Isolierung Im bedeckten Magnetkernes D<IK zu einem mehrere Magnetkernschichten
MK aufweisenden Magnetkernkörper wikkeln, vgl. Fig. 4. Bei dem so gewickelten Nagnetkernkörper
sind aber die magnetischen Feldlinien an den Spiralenden nicht geschlossen, was
manchmal stört hinsichtlich des magnetischen Widerstandes. Dann können anschließend
zwei solche Magnetkernkörper, z.B. längs der Schnittlinie III - III, vgl. auch Fig.
3, in gleiche oder in verschieden große HäLften zertrennt, z.B. zersägt,werden,
und zwei keine Spiralenden aufweisende Hälften von Magnetkernkörpern an ihren Trennflächen
möglichst fugenlos zu einem magnetisch geschlossenen mehrlagigen Magnetring zusammengefügt
werden. Auf diese Weise kann man also - bevor im Bereich BA der Magnetring bzw.
die Magnetkernkernkörperhälften auf die Fragmente gelegt werden und - bevor im Bereich
BA über den Magnetring bzw. Magnetkernkörperhälften die Abschnitte gelegt werden
- einen Magnetring mit besonders großem Magnetring-Querschnitt, also mit entsprechend
niedrigem magnetischen Widerstand, herstellen, wobei wegen der klebenden Außenoberfläche
der Isolierung Im,vgl. Fig. 1 und der fertige Magnetring und auch die Magnetkernkö#rperhälften,
vgl.
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Fig. 3 und 4, sich nicht mehr von selbst aufwickeln, sondern ohne
zusätzliche Maßnahmen kompakt bleiben.
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Dieser Magnetring und auch jede Nagnetkernkörperhälfte
Im/MK
weist, vgl. Fig. 3, an den später die Fragmente F1 und die Abschnitte A berührenden
Flächen,vgl.Fig.5 bis 7, bereits eine Klebefähigkeit auf, so daß dieser Magnetring,
aber auch bereis die einzelne Magnetkernkörperhälften,vgl. Fig. 3 und 4, unmittelbar
sofort fest auf den Fragmenten F1 und/oder Abschnitten A, vgl. Fig.5 bis 7, fixiert
werden können.
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Die in den Figuren 5 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiele der Hybridschaltung
können also mit Hilfe der Magnetkernkörperhälften bzw. -ringe, ob sie nun aus einem
Magnetkern gem. Fig. 1 oder gem. Fig. 2 bestehen,jeweils unmittelbar auf die Fragmente
F1 gelegt werden, oder unmittelbar, insbesondere gem. der Lehre der nichtvorveröffentlichten
DE-OS 3 126 764, auf die Abschnitte A gelegt werden.
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Bei dem in Figç 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der in Fig.
1 und 2 gezeigte Magnetkern #1K jedenfalls an den Enden der Magnetkernschenkel jeweils
nicht mit der Isoleerung Im bedeckt, sondern nur im wesentlichen in jenen Abschnitten
bedeckt, welche im Bereich der Spulenwindungen F1/A liegen. Diese nur teilweise
Bedeckung des Magnetkernes MK kann man dadurch erreichen,daß von Anfang an die Isolierung
Im,vgl. Fig. 1 und 2, nur jeweils über kurze Längen des Magnetkernes SE, mit nicht-isolierten
Abständen dazwischen, angebracht wird, oder z.B. auch dadurch, daß ein zunächst
durchgehend isolierter Magnetkern MK,vgl. Fig. 1 und 2, nachträglich wieder in entsprechender
Weise entisoliert wird. Auf diese Weise wird ermöglicht, daß durch Fehlen der Isolierung
Im an den Stellen, an denen die beiden Magnetkernschenkel magnetisch gut leitend
miteinander verbunden werden sollen, ein besonders geringer magnetischer Widerstand
zwischen den zwei Magnetkernschenkeln und damit eine besonders hohe Induktivität
der Magnetspule erreichbar wird.
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5 Patentansprüche /7 Figuren
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