DE3932750C2 - Induktives Bauelement für trennbare Übertrager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein induktives Bauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der Veröffentlichung von L. van den Steen in der Zeit­ schrift "Underwater Technology", 1986, Vol. 12, Nr. 3, Seiten 3 bis 9 und 16 sind induktive Bauelemente bekannt, die zur Herstellung von trennbaren magnetfeldgekoppelten Übertragern für den Unterwasserbetrieb eingesetzt werden. Der Übertrager besteht hierbei aus zwei induktiven Bauelementen mit einem Kern und darauf aufgebrachter Wicklung, die in einem Gehäuse angebracht sind und den primären bzw. sekundären Teil des Übertragers bilden. Zur magnetischen Kopplung sind verschiedene Anordnungen des Primär- und Sekundärteils bekannt. So kann die Kopplung beispielsweise über die Stirnflächen eines Schnittbandkernes erfolgen oder der Übertrager kann koaxial aufgebaut sein. Wesentlich ist dabei die räumliche Nähe der beiden Kernvolumina.

Zum Schutz gegen äußere Einflüsse sind die bewickelten Kerne in der Regel in einem Metall- oder Kunststoffgehäuse untergebracht. Das verbleibende Volumen zwischen Gehäuse und Kern wird vollständig mit einer isolierenden Verguß­ masse ausgefüllt, wodurch eine feste Verbindung zwischen Kern und Gehäuse entsteht. In der GB 21 03 886 A ist eine derartige Anordnung wie beim Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben. Hier besteht der induktive Übertrager aus zwei torusförmigen Ferritkernhälften mit U-förmigem Querschnitt. Die Ferritkernhälfte ist in einer ringförmigen Nut eines Gehäuses eingebracht. In dem offenen U der Ferrit-Halbschale befindet sich eine Spule, und zur Befestigung der Anordnung von Ferrit-Halbschale und Spule in dem Gehäuse dient eine Vergußmasse, die einerseits die ringförmige Nut vollständig ausfüllt und andererseits zwischen Spule und Ferritkernhälfte zur Isolation dieser Teile voneinander eingebracht ist.

Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungs­ koeffizienten von Gehäuse, Vergußmasse und Kern treten bei Temperaturänderungen, wie sie beim Absenken des Übertragers in das Meerwasser auftreten, mechanische Spannungen auf, die zu Rissen führen können und die elektrischen Eigen­ schaften des Bauteils beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein induk­ tives Bauelement bzw. einen unter Verwendung dieses induk­ tiven Bauelements hergestellten Übertrager anzugeben, bei dem die elektrischen und magnetischen Eigenschaften bei Temperatur- und Druckänderungen, wie sie beim Absenken auf den Meeresboden auftreten, nicht beeinträchtigt werden.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei den erfindungsgemäßen induktiven Bauelementen ist der isolierte und bewickelte weichmagnetische Kern nur ein­ seitig mittels einer ausgehärteten Vergußmasse in das Gehäuse eingespannt. Hierdurch wird bei Änderungen der Umgebungstemperatur eine annähernd freie Bewegung von Gehäuse und isoliertem Kern ermöglicht. Mechanische Spannungen aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungs­ koeffizienten werden vermieden. Anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein induktives Bauelement zur Verwendung in einem Übertrager mit einander gegenüberliegendem Primär- und Sekundärteil,

Fig. 2 ein induktives Bauelement zur Verwendung als äußerer Primär- bzw. Sekundärteil eines koaxial angeordneten Übertragers.

Das erfindungsgemäße induktive Bauelement in der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 1 besteht aus einem Innenteil 1, das einen weichmagnetischen Kern 2 enthält, der mit einer Wicklung 3 versehen ist und in einen Isolierstoff 4 einge­ bettet ist. Bei dem weichmagnetischen Kern 2 kann es sich beispielsweise um einen Schnittbandkern handeln. Das Innenteil 1 befindet sich in einem Gehäuse 5. Im oberen Bereich des Bauelementes ist der Hohlraum zwischen dem Innenteil 1 und dem Gehäuse 5 mit einer ausgehärteten Vergußmasse 6 ausgefüllt. Hierdurch wird das Innenteil 1 einseitig eingespannt; es ist jedoch in axialer Richtung weitgehend frei beweglich, so daß durch die unterschied­ liche Ausdehnung von Gehäuse und Innenteil eine mecha­ nische Verspannung vermieden wird.

Um eine ausreichende Haftwirkung durch die Vergußmasse 6 zu gewährleisten, sind in diesem Ausführungsbeispiel so­ wohl das Innenteil 1 als auch das Gehäuse 5 an den Kon­ taktflächen zur Vergußmasse 6 mit Verzahnungen 7, 8 ver­ sehen. Durch zumindest einen zusätzlichen elastischen Ring 9, der zwischen dem Innenteil 1 und dem Gehäuse 5 angeord­ net ist, wird eine zusätzliche radiale Stabilisierung des Innenteils 1 erreicht, ohne daß die axiale Beweglichkeit beeinträchtigt ist.

Durch die Ringe 9 wird der Hohlraum zwischen Innenteil 1 und Gehäuse 5 in gegeneinander abgedichtete Bereiche un­ terteilt, da die so abgedichteten Hohlräume nach Absenken des für einen Unterwasserübertrager verwendeten Bauele­ mentes unter Atmosphärendruck verbleiben, während das Bau­ element ansonsten dem in großen Tiefen herrschenden hohen Wasserdruck ausgesetzt ist. Hierdurch können Stauchungen des Innenteils 1 hervorgerufen werden. Daher sind im Ge­ häuse 5 oder im Innenteil 1 vorzugsweise in axialer Rich­ tung verlaufende Nuten angebracht, die einen Druckaus­ gleich zwischen den ansonsten abgedichteten Hohlräumen gewährleisten.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen induktiven Bauelementes dargestellt. Dieses Bauelement kann als äußeres Primär- oder Sekundärteil eines koaxialen Übertragers verwendet werden. Bei dem Kern 2 handelt es sich hierbei um einen vorzugsweise hohlzylin­ drischen Kern, wobei in den Hohlraum 11 ein zwei­ tes mit einem bewickelten Kern versehenes induktives Bau­ element eingeführt werden kann, womit der Übertrager vervollständigt ist.

Die erfindungsgemäßen Bauelemente werden derart herge­ stellt, daß zunächst auf den Kern 2 die Wicklung 3 aufge­ bracht wird. Der bewickelte Kern wird dann in eine aus­ härtende Isoliermasse 4 eingebettet, so daß das Innenteil 1 entsteht. In den äußeren Behälter 5 wird zunächst ein Dichtring 10 eingelegt, durch den das zu füllende Volumen zwischen Innenteil 1 und Gehäuse 5 begrenzt wird. Der Dichtring 10 kann hierzu auf verschiedene Weise in das Gehäuse eingebracht werden. Er kann zum einen in eine Ringnut eingelegt werden, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist eine solche Ringnut nicht erforderlich. Nach Einbringen des Dichtrin­ ges 10 werden vorzugsweise ein oder mehrere weitere Ringe 9 in das Gehäuse eingebracht, die zur radialen Stabilisie­ rung des Innenteils dienen. Anschließend wird das Innen­ teil 1 in das Gehäuse 5 eingeschoben und das Volumen zwi­ schen Innenteil 1 und Gehäuse 5 im oberen Bereich durch eine dünnflüssige aushärtende Vergußmasse ausgefüllt.

Die mit den erfindungsgemäßen induktiven Bauelementen her­ gestellten Unterwasserübertrager weisen auch in Salzwasser unter erhöhtem Druck noch sehr gute elektrische und magne­ tische Eigenschaften auf. Damit eine möglichst geringe Korro­ sion des Magnetkernes zu erreichen ist, hat sich insbesondere die Verwendung von amorphen Werkstoffen als Kernmaterial als vorteilhaft erwiesen. Als Kernmaterial können jedoch beispielsweise auch Ferrite und andere weichmagnetische Werkstoffe eingesetzt werden.

Claims (6)

1. Induktives Bauelement mit einem einen weichmagnetischen mit einer Wicklung (3) versehenen Kern (2) umfassenden Innenteil (1), das in einem Gehäuse (5) mittels einer Vergußmasse (6) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (6) einseitig zwischen Innenteil (1) und Gehäuse (5) eingebracht ist, so daß ein unvergossener Hohlraum zwischen Innenteil (1) und Gehäuse (5) verbleibt, derart, daß das Innenteil (1) einseitig eingespannt ist, jedoch in axialer Richtung weitgehend frei beweglich ist, und daß das Gehäuse (5) und/oder ein zum Innenteil (1) gehöriger Isolierkörper (4) an den Kontaktflächen zur Vergußmasse (6) mit Verzahnungen (7, 8) versehen ist.

2. Induktives Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (4) durch zumindest einen in dem Gehäuse (5) angebrachten elastischen Ring (9) zusätzlich radial fixiert wird.

3. Induktives Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der elastischen Ringe (9) Nuten im Isolier­ körper (4) und/oder im Gehäuse (5) derart angeordnet sind, daß ein Druckausgleich zwischen den durch die Ringe (9) getrennten Volumina gewährleistet ist.

4. Induktives Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weichmagnetische Kern (2) aus einem amorphen Material besteht.

5. Verwendung eines induktiven Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für einen magnetfeldgekoppelten Über­ trager, der aus zwei mechanisch trennbar angeordneten, nicht notwendigerweise identischen, solcher induktiven Bauelemen­ te besteht, die den Primär- und Sekundärteil bilden, und wobei die weichmagnetischen Kerne in geringem Abstand einander gegenüberliegend oder koaxial zueinander angeordnet sind.

6. Übertrager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er zur Unterwasserverbindung eingesetzt wird.