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Transformator mit einem geschlossenen ferromagnetischen Kern zur Übertragung
von Signalen Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator zur überbragung
von Signalen, der einen. geschlossenen oder nahezu. geschlossenen ferromagnebischen
Kern. 'und zwei diesen Kern umgebende Wicklungen enthält. Solche Transformatoren
finden z. B. vielfach a.ls Niederfrequenztransformatoren Anwendung; bei Verwendung
von dazu geeigneten Kernmaterialien, wie z. B. kubischem Mischkristallmaterial von
Eisen- und anderen Metalloxyden (»Ferrit«), können diese Transformatoren für hohe
Frequenzen und zur übertragung eines breiten Frequenzbereiches von z. B. zo bis.
5ooo,kHz, etwa bei Trägerwehlentelephoniegeräten, verwendet werden. Die beiden Wicklungen
sind dann vorzugsweise als koaxiale Zylinderwicklungen ausgebildet. Zwischen den
beiden Wicklungen ist gewöhnlich eine elektrostatische Abschirmung vorgesehen.
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Insbesondere bei- hohen Frequenzen (höher als ro ow Hz) stellt ein
Transformator, wie es noch näher erläutert werden wird, im Prinzip ein Filterglied
dar, das derart bemessen sein kann, daB die gewünschte DurchlaBkurve erhalten wird.
Zu diesem Zweck ist es aber notwendig, die Streuinduktivität
des
Transformators mit verhältni.smäß,ig großer Genauligkeit einstellen zu können. Bisher
wurde eine mit dieser Einstellung gleichwertige Anordnung - naturgemü.ß- runter
Inkaufnahme von zusätzlichen Kosten. und einer verwickelteren Anordnung - durch
Einschaltung einer gesonderten zusätzlichen Induktivität in Renke mit dem Transformator
erreicht.
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Die Erfindung bezweckt, einen Transformator zu schaffen, mit dem auf
eine in baulächer Hinsicht leicht durchführbare Weise und mit geringen zusätzlichen
Kosten eine geeignete Regelung der Streuinduktivität erhalten werden kann.. Dazu
macht sie von der Tatsache Gebrauch, daß zur Regelung der Streuin.duktivität eines
Transformators ein zwischen den Wicklungen verschiebbar angebrachter ferromagnetisoher
Regelkörper dienen kann.
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Die Anwendung dieser an sich bekannten Maßnahme bei Transformatoren
der erwähnten Art stößt jedoch auf die Schwierigkeit, d'aß im allgemeinen für den
ferromagnetischen Regelkörper ein verhältnismäßig großer Raum zwischen den. Wicklungen
vorhanden; sein. muß. Dabeei ergibt sich zwangläufig ein. Mindestwert der Streu.indukbivitat,
der für die beabsichtigte Anwendung erheblich zu groß ist.
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Die Erfindung schafft eine Bauart, mit der ein befriedigender Regelbereich
bei einem '.hinreichend niedrigen Mindestwert der Streuung erhalten wird. Nach der
Erfindung besteht der fereomagnetische Regelkörper aus einem biegsamen Isolierstreifen,
auf dem über wenigstens einen Teil der Länge eine biegsame ferromagmets-sche Schicht
angebracht ist.
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Es ist zwar auch schonbekannt, bei einem Über; trager mit U-förmigem
Bileahsclhntitt wenigstens einen der beiden Schenkel mit einem, zusätzlichen, verschiebbarem
Blech aus ferromagnetischem Werkstoff zu. versehen, doch geschieht dies bei der
bekannten Ausführungsform ,eines Übertragers nicht zur Beeinflussung der Streuinduktivität,
sondern. zum Zwecke des Abgleichens der Streuspannungen.
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Abweichend von dieser bekannten Bauart dient der ferromagnetische
Regelkörper nach der Erfindung, wie bereits dargelegt, zur Einstellung der Streu-induktivität
innerhalb gewisser Grenzen auf einen bestimmten, jeweils gewünsohte-n Wert.
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Es wäre auch unzweckmäßig, einen ferromagnetischen Blechstreifen als
Regelorgan für die Streuinduktivität zu verwenden, da nä,mädh damit zu rechnen wäre,
daß der Spulenkörper bzw.-die Wicklungen deformiert und gegebenenfalls von den.
scharfen Kanten des Blechstreifens beschädigt werden. Bei der Anordnung nach der
Erfindung kann etwas Derartiges nicht eintreten, da hierbei ein geschmeidiger Stoff
verwendet wird, der sich federnd zwischen den Wicklungen festklemmt.
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Weiterhin würden bei der Verwendung von Blechstreifen Wirbelstromverluste
entstehen, die bei der Erfindung vermieden sind.
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Schließlich ist es erfindungsgemäß besonders- einfach, die aus der
Wicklung herausTageniden Enden des Abgleichstreifens nach erfolgtem Abgleich zu
entfernen, ohne hierbei den erreichten Abgleich durch unbeabsichtigtes Verschieben
des Streifens wieder zu zerstören.
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Zweckmäßigerweise ist also der ferromagnetische Streifen besonders
dünn ausgebildet und fügt sich der Form des Raumes zwischen den vorzugsweise zylindrischen
Wicklungen an, so daß dieser Raum nur sehr beschränkt zu .sein, braucht, d. h. einige
zehntel Millimeter genügen schon. Die Minimalstreuung kann daher naturgemäß niedrig
sein. Die zylindrischen Spulenkörper, auf denen die Wicklungen angebracht sind,
können leicht, so starr ausgebildet sein, daß eine Deformierung der Spulenkörper
und somit eine Änderung der Einstellung des Regelkörpers praktisch nicht auftreten
kann, während der Regelstreifen zwischen den Spulenkörperninfolge der Reibung in
hinreichendem Maße gegen Verschiebung gesichert ist. Der Regelstreifen kann aus
einem biegsamen Streifen aus Kunstharz bestehen, auf dem eine biegsame Schicht aus
ferromagnetischem Material; welche aus Ferritpudver mit einem Bindemittel besteht,
angebracht ist.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. i ist das bekannte Ersatzschema des Transformators; Fig. 2 ist
eine Ansicht eines Transformators nach der Erfindung; Fig.3 dient zur Erläuterung
der Wirkung des Transformators nach Fig.2; Fig. q. ist ein Querschrnütt gemäß der
Linie IV-IV in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab.
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In dem bekannten Ersatzschema von Fig. i 'sind mit Li und L2 die primären--und
sekundären Streuinduiktivitäten eines Transformators bezeichnet. Die von der gemeinsamen
Komponente L der primären und sekundären Indu'ktivität gebildete Impedanz ist bei
den betrachteten Frequenzen sehr groß und kann - da L, und L2 verhältnismäßig klein
sind -auf die übliche Weise vernachlässigt werden .gegenüber den Parallelimpedanzen,
welche von denn Kapazitäten Cl und C2 der Primär- bzw. der Sekundärwicklung gebildet
werden. Die Schaltung hat daher die Form eines Filtergliedes (-Glied), das bekanntlich
bei richtiger Bemessung einen bestimmten gewünschten Frequenzbereich durchläßt.
Zu diesem Zweck ist es aber erwünscht, daß die gesamte Streuinduktanz L, -f- L2
= L, wenigstens innerhalb i-o/o genau eingestellt wird.
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Dies ist mit der Vorrichtung nach Fig. 2 in einfacher Weise möglich.
Die in diesen Figur dargestellte Spule .hat einen geschlossenen ferromagnetischen
Kern, vorzugsweise aus einem kubischen Mischkristaldmaterial von Metalloxyden (im
nachfolgenden als »Ferrit« bezeichnet). Dessen mittlerer Kernstab i (im nachfolgenden
kurz als »Kern« bezeichnet) wird von einer zylindrischen Primärwicklung i und einer:
@koaxia@l um diese Wicklung angebrachten, gleichfalls. zylindrischen Sekundärwicklung
5 umfaßt, wobei die Wicklungen je auf einem isolierenden Spulenkörper 7 bzw. 9,
z. B. aus Plastik (Kunstharz), angebracht sind.
Zwischen den beiden
Wicklungen befindet sich ein. zylindrischer, leitender Schirm i i, der zur gegenseitigen
elektrostatischen Abschirmung der beiden Wicklungen 3 und 5 dient und aus einer
dünnten Metallfolie (mit einem Axialschlitz) oder aus einem isolierenden Körper
mit einer darauf niedergeschlagenen, dünnen. Metallschicht bestehen kann. Übersichtlichkeitshalber
sind die beiden Spulenkörper und Wicklungen und der Schirm teilweise weggebrochen
dargestellt.
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Bevor auf die Wirkung der Vorrichtung nach Fitg.2 näher eingegangen
wird, wird auf Fig.3 verwiesen, welche den Verlauf des sekundären: Streufeldes .illustriert.
In dieser Figur sind, in schematischem Querschnitt, S und P die Sekundärund. Primärwicklungen,
und K ist der von diesen Wicklungen umfaßte Kern (nur die obere Hälfte des Gebildes
ist dargestellt). Diese Elemente entsprechen den Elementen 5 bzw. 3 und i in Fig.
2; der Schirm i i ist nicht von: wesentlicher Bedeutung und ist in der Fig. 3 weggelassen.
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In Fig. 3 sind einige Kraftlinien des sekundären Streufeldes dargestellt.
Wie aus der Figur hervorgeht, sind die Kraftlinien in dem innerhalb der Wicklung
S liegenden Teil des Feldes stark zusammengedrängt. Dies bedeutet, daß in diesem
Teil des Feldes der magnetische Widerstand verhältnismäßig groß gegenüber demjenigen:
im übrigen. Teil des Streufeldes ist. Der magnetische Widerstand kann z. B. 9o%
des gesamten magnetischen Widerstandes im Magnetkreis bilden.
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Wenn sodann in. .den Bereich der stark zusammengedrängten Kraftlinien
ein Ferromagnetkörper A gebracht wird (in Fig. 3 gestrichelt dargestellt), so ergibt
sich an dieser Stelle eine wesentliche Abnahme des magnetischen Widerstandes. Der
Gesamtwiderstand im Magnetkreis nimmt gleichfalls ab, was bedeutet, daß das Streufeld
stärker und die von ihm abhängige Streuinduktivität größer wird. Der Betrag der
Zunahme ist abhängig vom Verhältnis der in das Feld eingebrachten Menge an ferromagnetischem
Material zu dem Raum zwischen den beiden Wicklungen P und S (der »Füllung«); es
ist daher möglich, die Streuinduktarnz dadurch zu regeln, daß der streifenförmigeKörper
A über eine geringere oder größere Tiefe in die Spule 8 eingeschoben wird. Da dieser
Körper in den Bereich des größten magnetischen Widerstandes gebracht wird, 'kann
bereits mit einer kleineren »Füllung« ein hinreichend weiter Regelbereich erhalten
werden.
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Wie in den Fig. 2 und q. dargestellt, besteht der Regelkörper aus
einem biegsamen Isoliermaterialstreifen 13, auf dem eine biegsame S'chic'ht 15 aus
einem ferromagnettisohen Material, z. B. Ferritpulver mit einem Bindemittel, angebracht
ist. Dadurch, daß die Schicht 15 tiefer in die Wicklung 5 gezogen wird, erhöht sich
die Streuinduktivität. Im dargestellten Falle befindet sieh der Streifen 13, 15
zwischen der Primärwicklung 3 und dem Schirm i i. Zum Durchlassen des Streifens
13, 15 ist in dem Flansch 7 des Spulenkörpers eine Aussparung 17 vorgesehen (s.
Fig. q.). Der Reibungswiderstand: des Streifens ist hinreichend, um den. Streifen
in jeder Lage festzuhalten, so daß die gewünschte Regelbarkeib in sehr einfacher
Weise erhalten ist. Gewünschtenfalls kann der Streifen mit Lack fixiert werden,
was von dem Ausdruck »verschiebbar« mit umfaßt sein soll.
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Es ist auch möglich, den Regelstreifen zwischen dem Schirm i i und
der Sekundärwicklung 5 hindurchzuziehen. Für eine besonders feine Regelung kann.
über die ganze Länge des Streifens eine ferromagnetische Schicht angebracht sein,
deren Querschnitt in. der Längsrichtung des Streifens zunimmt: Die Breite ist vorzugsweise
konstant und die Stärke der Schicht nimmt in der Längsri.chtung zu. Auf diese Weise
kann leicht ein, Regelbereich von ioo/o erhalten werden.
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Die beschriebene Ausführungsform mit Zylinderwicklungen, eignet sich
besonders zur Übertragung von hohen Frequenzen in einem weiten. Bereich, da die
minimal einstellbare S.treuinduktivität dabei niedrig ist. Die beiden Wicklungen
könnten aber z. B. auch scheibenförmig sein, wobei der ferromagnetische Regelkörper
in radialer Richtung zwischen den Scheiben verschiebbar angeordnet sein muß.