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Induktionsspule mit Eisenkern, insbesondere zur Belastung von Fernmeldeleitungen
Die Erfindung betrifft Induktionsspulen mit Eisenkernen, z. B. Belastungsspulen
für Fernmeldeleitungen, die zur Erhöhung der magnetischen Stabilität mit einem oder
mehreren Luftspalten im Eisenkern versehen sind. Es sind Spulen dieser Art bekannt,
bei denen der magnetische Kreis einen fugenfrei geschlossenen Ring oder Rahmen und
eine innerhalb des Rahmens befindliche, die Spulenwicklung tragende magnetische
Brücke mit mindestens einem Luftspalt umfaßt. Der äußere Rahmen soll dort die störende
Wirkung der durch den oder die Luftspalte vermehrten Streuung aufheben; andererseits
schützt er die Spule gegen störende äußere induktive Einflüsse.
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Die Erfindung hat den Zweck, eine noch weitergehende Störbefreiung
bei solchen Spulen zu bewirken. Zu diesem Zweck wird der die Wicklung und den Wicklungskern
der magnetischen Brücke umschließende geschlossene Rahmen erfindungsgemäß von einem
äußeren fugenfreien und geschlossenen, mindestens teilweise aus magnetischem Werkstoff
bestehenden Rahmen oder Ring umgeben, welcher gegenüber dem inneren Rahmen um 9o°
gedreht ist, so daß die Rahmenebenen senkrecht aufeinanderstehen. Der äußere Rahmen
hat dabei eine doppelte Wirkung, und zwar dient er einerseits mehr oder weniger;
je nach der Größe des Luftspaltes zwischen dem inneren und dem äußeren Rahmen, als
Weg für dieKraftlinien der Spule, wodurch die Abmessungen des inneren Rahmens entsprechend
herabgesetzt werden können, und andererseits wirkt er durch seine zum inneren Rahmen
senkrechte Lage als zusätzlicher Schirm gegen elektromagnetische und elektrostatische
äußere Felder, die nicht vollständig durch einen einzigen Rahmen abgeschirmt werden
können.
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Die Erfindung sei an Hand der schematischen Ausführungsformen der
Zeichnung beschrieben.
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Abb. z zeigt den Erfindungsgegenstand in schaubildlicher Darstellung,
Abb. a stellt in Seitenansicht und teilweise im Schnitt eine praktische Ausführung
der Erfindung dar, Abb.3 zeigt dieselbe Spule in Vorderansicht und teilweise im
Schnitt, und Abb. q; ist ein waagerechter Schnitt in Richtung 3, 3 durch diese Spule.
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Abb. 5 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung der aus Eisen
bestehenden Bleche des Kernes.
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In Abb. z besteht der eigentliche magnetische Kreis der Spule aus
einem vollständig fugenfreien rechteckigen Rahmen 8 aus magnetischem Stoff mit hoher
Permeabilität und einer von dem Rahmen umschlossenen, die Wicklung r tragenden magnetischen
Brücke
9, die zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten des Rahmens' 8 eingepaßt ist. An
jedem der beiden Enden der Brücke 9 ist ein Luftspalt io vorgesehen. Der umschließende
Rahmen 8 bildet im Verhältnis zur Brücke 9 einen magnetischen Kurzschluß für äußere
magnetische Störungsfelder.
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Um den geschlossenen fugenfreien Rahmen 8 ist erfindungsgemäß ein
äußerer, ebenfalls fugenfreier und geschlossener Rahmen ig senkrecht zur inneren
Rahmenebene angeordnet. Die Wicklung i der Spule' ist offenbar bei dieser Ausführung
durch einen doppelten magnetischen Kurzschluß gegen den Einfluß äußerer Felder geschützt.
Ein äußeres Feld 4 wird sich erst im äußeren Rahmen zu beiden Seiten des inneren
Rahmens 8 verzweigen; hierauf wird der noch unverzweigte Teil dieses Feldes im inneren
Rahmen 8 zu beiden Seiten der magnetischen Brücke 9 verlaufen, während die Brücke
vom Störungsfeld unberührt bleibt, da der magnetische Widerstand der beiden Rahmen
im Verhältnis zum Widerstand der Brücke 9 uzid der beiden Luftspalte t o schwindend
klein ist. Aus demselben Grunde ist die Spule praktisch genommen streuungsfrei.
Man kann somit unbedenklich mehrere verschiedenen Stromkreisen angehörende Spulen
dieser Art dicht nebeneinander anordnen, ohne daß sie sich gegenseitig stören; denn
einerseits sind die äußeren Felder der verschiedenen Spulen verschwindend klein
und andererseits sind die noch vorhandenen Streukraftlinien durch die Schutzwirkung
der umschließenden Rahmen jeder Spule unschädlich gemacht. Der äußere Rahmen wirkt
zugleich auch als Schirm gegen elektrostatische Störfelder.
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Bei der in den Abb. 2 bis 4 erläuterten praktischen Ausführung der
schematisch in Abb. i dargestellten Spule ist der geschlossene magnetische Rahmen
8 aus dünnen rahmenförmigen Eisenblechen zusammengesetzt, die durch rahmenförmige
Preßplatten i i o. dgl. aus Isolierstoff aneinandergepreßt sind. Die Preßplatten
sind durch Bolzen 12 zusammengehalten.
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Die die Wicklung tragende magnetische Brücke 9, die ebenso wie der
umschließende Rahmen 8 einen rechteckigen Querschnitt besitzt, wird durch zwei Keile
14 aus Isolierstoff in ihrer Lage gehalten, die auf je einer Seite der Brücke g
eingebracht sind und die Zwischenräume zwischen der Brücke und der Wicklung ausfüllen.
Die Seitenflächen der Keile berühren einerseits den Rahmen 8, andererseits die Preßplatten
ii und greifen vorzugsweise in entsprechende Aussparungen an den inneren Seiten
der Platten ein. Die Verschiebung der Brücke g in axialer Richtung ist durch zwei
isolierende Zwischenlegscheiben 15 verhindert, die an j e einem Ende der
Brücke vorgesehen sind und die Luftspalte io vollständig ausfüllen, so daß die Brücke
und die Zwischenlegscheiben genau zwischen die beiden gegenüberstehenden Seiten
des Rahmens 8 passen. Wenn man die Wicklung zwecks Veränderung der Selbstinduktivität
herausnehmen will, braucht man nur die Keile i q. herauszuziehen, wodurch die Spule
frei wird.
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Der Rahmen 8 besteht zweckmäßig aus einem magnetischen Werkstoff mit
einer hohen Permeabilität, z. B. aus einer Eisen-Nickel- oder Nickel-Mangan-Legierung.
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Der Luftspalt oder die Luftspalte können offenbar auch anders als
dargestellt ausgeführt sein. Z. B. -kann ein einziger Luftspalt an der Mitte der
Brücke 9 vorgesehen sein.
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Der äußere Rahmen ig ist in bezug auf den von ihm umschlossenen Rahmen
8 um go° gedreht. Die zur Wicklungsachse parallel verlaufenden Seiten des äußeren
-Rahmens nehmen offenbar die Kraftlinien auf, die sich nicht über den inneren Rahmen
schließen.
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Außerdem stellt der äußere Rahmen, wie bereits erwähnt, einen weiteren
Schutz gegen äußere magnetische Störfelder dar, wenn er, wie in der Zeichnung gezeigt
ist, so hoch ausgeführt ist, daß er im wesentlichen den inneren Rahmen, die Brücke
und die Wicklung seitlich bedeckt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist angenommen,
daß der äußere Rahmen im wesentlichen aus der gleichen Anzahl von Eisenblechen zusammengesetzt
ist wie der Rahmen B. Um die Höhe des Blechpaketes zu vergrößern, sind verhältnismäßig
dicke Zwischenlagen 2o aus Isolierstoff, z. B. Preßspan, zwischen den einzelnen
Eisenblechen vorgesehen. Die Zwischenlagen 2o haben vorzugsweise die gleiche Form
wie die Bleche. Bleche und Zwischenlagen sind über einen kastenförmigen Halter -i
aus Isolierstoff gelegt. Die verschiedenen Schichten des rahmenförmigen Bündels
sind vermittels eines Klebstoffes o. dgl. gehalten. Der derart zusammengesetzte
äußere Rahmen bildet eine über die eigentliche Induktionsspule gestülpte Schutzhülse
oder Kasten. Die äußeren senkrechten Kanten der Preßplatten i i bilden hierbei eine
Führung für den äußeren Rahmen, der somit im Bedarfsfall bequem entfernt werden
kann.
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Die Bleche des inneren Rahmens sind zweckmäßig aus den Teilen hergestellt,
die beim Stanzen der Bleche des äußeren Rahmens entstehen. Wie aus Abb. 5 hervorgeht,
können die Bleche für beide Rahmen 8 und 19 aus einem fortlaufenden Blechband 22
ausgestanzt werden, das breiter ist als die äußere Länge der Bleche 8 für den inneren
Rahmen. Die Bleche 1g des inneren Rahmens
werden aus den die Bleche
8 umschließenden Teilen des Bandes 22 gebildet.
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Günstige magnetische Verhältnisse für die Bleche 8 für den inneren
Rahmen erhält man z. B., wenn die äußeren Kantenlängen etwa das 912- bis iofache
der Rahmenbreite c gemacht werden, wie in Abb. 5 gezeigt ist. Die inneren Kanten
der Blätter ig des äußeren Rahmens werden dann ebenfalls gleich 9,5c bis ioc. Der
äußere Rahmen wird nun derart angebracht, daß seine beiden kürzeren Seiten senkrecht
zu den längeren Seiten des inneren Rahmens liegen, wie aus Abb. 4 hervorgeht. An
den Berührungsstellen sindZwischenräume 23 von der Stärke c14 vorgesehen, die gegebenenfalls
von isolierenden Zwischenlagen ausgefüllt sind. Die äußeren Kanten der Preßplatten
ii ragen über die längeren Seiten des inneren Rahmens 8 heraus und bilden die Führungen
für den äußeren magnetischen Rahmen.
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Um die Stabilität der Spule ohne Vermehrung der Streuung möglichst
zu erhöhen, kann man die Brücke 9 aus körnigem oder pulverförmigem magnetischem
Werkstoff herstellen. Die Körner werden zweckmäßig durch einen passenden Klebstoff,
z. B. Paraffin, zusammengehalten. Der körnige Werkstoff besitzt vorzugsweise eine
hohe magnetische Permeabilität, besteht also beispielsweise aus Eisen, einer Eisen-Nickel-,
Nickel-Mangan- oder einer anderen magnetischen Legierung.