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Nichthomogener, in einer Hochfrequenzinduktanzspule verschiebbarer
Massekern Die Erfindung betrifft Massekerne, die in Hochfrequenzinduktanzspulen
zwecks Veränderung der Induktanz verschiebbar angeordnet sind.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte
Kernbauart für die Verwendung in derartigen Induktanzvorrichtungen zu schaffen,
mittels welcher das Verhältnis der Induktanz zu den Kernverlusten über einen bestimmten
Frequenzbereich im wesentlichen konstant gehalten «>erden kann.
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Der erfindungsgemäße Massehern zeichnet sich dadurch aus, daß sich
die Dichte seines magnetischen Gehaltes und die Kernverluste pro Volumeneinheit
längs des gemeinsamen Weges des magnetischen Kreises von Kern und Spule derart ändern,
daß Dichte und Kernverluste an demjenigen Teil, der zuerst in die Spule eintritt,
niedriger sind als an anderen Stellen des Kernes.
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Erfindungsgemäß können entweder der gesamte Kernkörper oder nur Abschnitte
desselben derartige Änderungen an magnetischer Dichte und Kernverlusten aufweisen,
und diese Änderungen können erfindungsgemäß derart verteilt oder bemessen sein,
daß bei Verwendung des Kernes zur Abstimmung einer Induktanzspule über einen bestimmten
Frequenzbereich die auftretenden Kernverluste sich in demselben Verhältnis ändern
wie die durch die Bewegung des Kernes bedingten Induktanzänderungen, so daß das
Verhältnis von Spuleninduktanz zum Hochfrequenzwiderstand, welch letzterer sich
teilweise aus den Kernverlusten zusammensetzt, über den mit dem Kern überbrückten
Frequenzbereich hin im wesentlichen gleichbleibt.
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Die Erfindung offenbart ferner verschiedene Verfahren zur Erzielung
dieser wünschenswerten Änderungen an magnetischer Dichte und Kernverlusten, welche
darin bestehen, daß verschiedene Abschnitte des Kernes verschiedenen Drucken unterworfen
werden oder daß Preßwerkzeuge von geeigneter Gestalt verwendet werden, um den Druck
auf das Preßgut ungleichmäßig zu verteilen: ferner kann die Preßform hintereinander
mit Lagen von Eisenpulvermischungen verschiedener Teilchengröße oder verschiedener
Isolierung beschickt werden.
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Kerne mit Änderungen ihrer Pertneabilität und ihrer Verluste waren
in der Niederfrequenztechnik bekannt. So wurden beispielsweise zum Zwecke vereinfachter
Herstellung von Toroidkernen mit je nach Bedarf bestimmten
magnetischen
und elektrischen Eigenschaften solche Kerne aus mehreren ringförmigen Abschnitten
von verschiedenen elektrischen und magnetischen Eigenschaften zusammengesetzt, welche
normal zur magnetischen Flußrichtung übereinandergelegt wurden, damit das Gesamtprodukt
als Ganzes bei geeigneter Wähl der Bestandteile die gewünschten Eigenschaften aufweise.
Diese zusammengesetzten Kerngebilde wiesen also Veränderungen in der magnetischen
Dichte nur in der zum Pfade des magnetischen Flusses senkrechten Richtung auf.
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Demgegenüber erfolgen die Änderungen an magnetischer Dichte und Kernverlusten
bei den erfindungsgemäßen Massekernen der beweglichen Art in der Richtung des magnetischen
Flusses, und außerdem ist die Anordnung derart, daß der in die Spute zuerst eintretende
Teil des Kernes niedrigere Kernverluste und geringere magnetische Dichte aufweist
als irgendein anderer Teil. Die neuen Kerne sind also im Aufbau, Verwendungszweck
und Wirkung grundverschieden von jenen vorbekannten Kernen.
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Auf der beiliegenden Zeichnung zeigen die Fig. i bis 3 verschiedene
Ausführungsformen der Erfindung, während Fig. 4. die verbesserte Wirkungsweise der
erfindungsgemäßen Massekerne darstellt.
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Der in Fig. i dargestellte Kern besitzt einen zylindrischen Dorn i,
welcher axial in die Spule hinein- bzw. aus derselben herausbewegt werden kann;
er besitzt ferner eine äußere Schale oder einen Mantel z, welcher außerhalb der
Spule gleitet, so daß der magnetische Kern, wenn völlig in die Spule eingeschoben,
einen beinahe geschlossenen magnetischen Kreis bildet.
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Bei der unten näher beschriebenen Erfindung handelt es sich in der
Regel um Kerne dieser Art, doch kann das diesen zugrunde liegende Prinzip natürlich
auch bei andersgeformten beweglichen Massekernen Anwendung finden.
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Die Bewegung des Kernes zur Spule bewirkt Veränderungen der Induktanz
der Spule und dient dazu, den Schwingungskreis, zu welchem die Spule gehört, über
einen bestimmten Frequenzbereich abzustimmen. Die Induktanz der Spule ist am niedrigsten,
wenn der Kern herausgezogen ist, eine Stellung, welche der höchsten Frequenz des
Stromkreises entspricht. Eine zunehmende Vermehrung von Induktanz wird erzielt,
wenn nur ein kleiner Teil des Kernes in das Feld der Spule eingeführt wird, wodurch
ein Ansprechen auf eine etwas niedrigere Frequenz erreicht wird. Wenn die Hälfte
des Kernes eingeführt ist, so wird eine entsprechende mittlere Frequenz erreicht
usw., bis der Kern vollständig eingeführt ist und die Spule auf die niedrigste Frequenz
des Abstimmbereiches anspricht.
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Es wurde gefunden, daß bei mit homogenen Kernen der beweglichen Art
abgestimmten Induktanzvorrichtungen das Gesamtverhältnis L', R' bei verschiedenen
Frequenzen innerhalb des Abstimmbereiches verschieden ist. Dieses Verhältnis L',
R' setzt sich aus (lern L, R der Spule bei der höchsten Frequenz, wenn der Kern
völlig herausgezogen ist, und dem @1 L und d R jenes Teiles des Kernes zusammen,
der sich gerade in der Spule befindet, so daß also
Die Kurve e in Fig. q. zeigt, wie sich dieses Verhältnis bei einem homogenen Kern
verändert.
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Bei kadiofrequenzempfang ist es nun vorteilhaft, das genannte Verhältnis
L', R' über den ganzen Frequenzbereich konstant zu halten.
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Die durch die Anfangsteile des Kernes bei den höheren Frequenzen hervorgerufenen
Verluste sind beträchtlich höher als zulässig, und erfindungsgemäß wird daher bei
den beweglichen Kernarten Vorkehrung getroffen, die Verluste des Anfangsteiles des
Kernes zrr vermindern, und diese Verminderung erfolgt gewöhnlich unter teilweiser
Preisgabe der Permeabilität des genannten Teiles.
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Die Kurve f der Fig..l. zeigt, wie bei Frequenzänderungen, welche
durch die Bewegung eines erfindungsgemäßen Kernes bewirkt wurden, das Verhältnis
L', R' konstant gehalten wurde.
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Fig. i zeigt den Querschnitt eines Kernes, welcher derartige Veränderungen
an j'erlusten und magnetischer Dichte aufweist. Der Teil 3 dieses Kernes besitzt
eine verhältnismäßig niedrige Permeabilität und geringe Verluste bei den hohen Frequenzen.
Der Teil .4 ist ein Zwischenabschnitt des Kernes von mittlerer Permeabilität und
mittleren Verlusten. Der Teil 5 ist ein Abschnitt von noch höherer Permeabilität
und höheren Verlusten für die niedrigeren Frequenzen.
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Solche Kerne, deren magnetische Dichte und Kernverluste sich entlang
der nragnetischen Achse verändern, können nach verschiedenen Verfahren hergestellt
werden.
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So unterwirft man nach einem Verfahren verschiedene Abschnitte des
Kernes verschiedenen Drucken.
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Ein anderes Verfahren besteht darin, die Kerne in Formen oder mit
Stempeln von solcher Gestalt zu pressen, daß der Preßdruclc ungleichmäßig über den
Kern verteilt wird. Fig. 2 zeigt einen Kern, bei welchem dies dadurch
erzielt
wird, daß man den Kern in einer Form preßt, deren unterer Teil sich verjüngt, wodurch
Permeabilität und Kernverluste des entsprechenden Abschnittes 6 (auf der Zeichnung
als oberster Abschnitt gezeigt) in der Richtung der Verjüngung abnehmen und niedriger
sind als die der anderen Abschnitte 7 und B. Fig. 3 zeigt einen Kern, bei welchem
die Abschnitte 9 und io des mittleren Dornes infolge von Reibungsverlusten des Preßdruckes
an den Formwandungen niedrigere magnetische Dichte und niedrigere Verluste haben
als der Abschnitt i i.
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Ein weiteres Verfahren zur Herstellung solcher Änderungen des magnetischen
Gehaltes und der Kernverluste besteht darin, daß man die Form mit zwei oder drei
verschiedenen Mischungen beschickt, hei welchen die Isolationsüberzüge der Eisenteilchen
von verschiedener Stärke oder die Teilchen selbst von verschiedener Größe sind.