FI113416B - Sydänrakenne - Google Patents

Description

112416

SYDÄNRAKENNE - KÄRNSTRUKTUR

Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa esitettyä, kuristimissa, muuntajissa ja sentapaisissa käytettävää sydänrakennetta, jonka sydän on varustettu 5 ainakin yhdellä raolla ja joka on ainakin pääasiallisesti rengasmainen.

Sähköteknisissä laitteissa käytetään usein kuristimia, muuntajia ja sen tapaisia osia erilaisten sähköisten häiriöitten vähentämiseksi tai poistamiseksi esim. suodatuspii-reissä ja myös sähkövirran jännitteen muuntamiseksi pienemmäksi tai suuremmaksi tai galvaanisiksi erottimiksi. Sydämen ympärille on järjestetty yksi tai useampia 10 käämejä, jotka ovat tavallisesti lakalla päällystettyä kuparilankaa. Koska tällaisia osia käytetään etenkin muissa kuin tasavirtasovelluksissa, on epäkohtana se, että tällaiset osat usein synnyttävät ääntä varsinkin jonkinlaisen resonanssin takia. Koska syntynyt ääni voi olla varsin häiritsevä useissa sovelluskohteissa, äänen muodostumista on pyritty estämään rakenteellisin keinoin. Julkaisussa US 5,581,224 esitetään 15 sydänrakenne, jonka renkaassa on useita keloja. Tällainen rakenne on kuitenkin varsin monimutkainen ja kallis valmistaa. Eräs ratkaisu on hitsata rengassydämen le-vykerrokset toisiinsa paikka paikoin esim. pistehitsaamalla tai TIC-hitsauksin, mutta jopa varovaisessakin hitsauksessa kelasydän kuumenee varsin paljon, saattaa tulla purseita tai muita haitallisia seurauksia. Hitsaustyövaiheet ylipäätään aiheuttavat 20 helposti käryä tai sentapaista, mistä on yleensä haittaa. Kappaleen muoto voi muut-tua jonkin verran, mikä on yleensä varsin haitallista seuraavia työvaiheita ajatellen. Myös sähköiset ominaisuudet yleensä muuttuvat jonkin verran. Tunnetaan myös rakenne, jossa nauhasta kelattu rengassydän kovetetaan hartsilla tai muulla liima-:' *.: aineella. Muodostettu rako voi olla täytetty jollakin eristyskappaleella ja/tai kovet- 25 tuvalla massalla. Tällaiset ratkaisut ovat kuitenkin osoittautuneet melko työläiksi . sarjatuotannossa eikä ääniongelmistakaan aina ole päästy eroon. Lisäksi rakenne on mekaanisesti jonkin verran heikkoja ajanoloon hauras.

Keksinnön tarkoituksena on esittää kuristimissa, muuntajissa ja sentapaisissa ,..: käytettävä sydänrakenne, jonka sydän on varustettu ainakin yhdellä raolla ja joka on ‘. 30 ainakin pääasiallisesti rengasmainen, mutta joka on likimain äänetön ollessaan toi- ,,,: minnassa. Keksinnön lisätarkoituksena on esittää sydänrakenne, jonka tehdasmai nen valmistus olisi nopeaa ja edullista ja joka olisi luotettava toiminnaltaan koko käyttöikänsä ajan.

113416 2

Keksinnön tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyllä tavalla. Jos kuristimissa, muuntajissa ja sentapaisissa sekä sydämen sisäpuolella että myös sydämen ulkopuolella on ainakin yksi holkki ja jos sydämeen nähden aksiaalisesti pääasiassa samalla kohtaa olevat uiko- ja sisäpuoliset holkit on järjes-5 tetty pitämään sydäntä koossa siten, etteivät mainitut osat liiku toisiinsa nähden, saadaan rakenne, joka lujasti sitoo mainitut osat toisiinsa. Tällöin myöskään mikään osa muodostetusta kokonaisuudesta ei pääse värähtelemään eikä siksi synny ainakaan häiritsevän suurta ääntä tai jopa ei minkäänlaista ihmiskorvalla havaittavaa ääntä.

10 Jos mainitut holkit ovat magneettisesti johtamatonta ainetta tai ainakin vain heikosti magneettisesti johtavaa ainetta, holkit eivät haittaa kuristimen, muuntajan tai sentapaisen toimintaa.

Jos hoikkien seinämänvahvuus on ainakin alle 1/10 hoikin suurimmasta ulkomitasta, mieluummin alle 1/20 hoikin suurimmasta ulkomitasta, holkkimateriaalia kuluu 15 varsin vähän eivätkä holkit mainittavasti kasvata sydämen poikkipintaa eivätkä holkit myöskään loitonna käämiä sydämestä merkittävässä määrin kumpaankaan suuntaan.

Jos holkit peittävät ainakin puolet sydämen kehäalueista, holkit tukevat varsin suurelta osin sydämen sisä- ja ulkokehää, minkä takia äänenmuodostuminen on hyvin 20 vähäistä.

•

Mikäli hoikkien sydäntä koossa pitävä vaikutus on saatu aikaan kylmämuokkauk-sella, esim. painosorvausta muistuttavalla tavalla, työvaihe on sarjatuotannossa var-•. : sin lyhyt ja siksi halpa kustannuksiltaan. Myöskään ei ilmene osien suuresta hetkel lisestä kuumenemisesta aiheutuvia ongelmia, kuten usein hitsatuissa rakenteissa il-25 menee. Kylmämuokatut holkit kestävät myös käytön aikana osan lämpenemisestä ''' aiheutuvat rasitukset.

’ >: Jos hoikkien sydäntä koossa pitävä vaikutus on saatu aikaan lisäämällä sydämen ja hoikkien kosketuspintoihin kovettuvaa ainetta, tälläkin tavalla saadaan aikaan myös 2. varsin hiljainen ja mekaanisesti kestävä rakenne. Tällöin ei tarvita erikoiskonetta ' ‘, 30 kuten esim. kylmämuokkauksessa tarvitaan.

* ·. Jos sydän on jaettu raoilla väleillä vähintään kahteen osaan, saadaan rakenne, jossa v. on tarpeelliset raot renkaassa mutta kuitenkin rakenne on luja ja kestävä.

113416 3

Mikäli mainitut osat ovat ainakin likimain samankokoiset, saadaan aikaan symmetrinen rakenne, joka usein on sähköisiltä ominaisuuksiltaan paras mahdollinen tällaisissa komponenteissa.

Mikäli sydämen raossa on ainakin pääasiassa vain ilmaa, mikään välissä oleva kap-5 pale ei voi resonoida, koska sellaista ei ole.

Seuraavassa keksintö esitellään tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa - Kuvio 1 esittää kaavallisesti keksinnön mukaista sydänrakennetta päätyku-vantona, - Kuvio 2 esittää kaavallisesti kuvion 1 mukaista sydänrakennetta suurennettuna 10 ja leikkauksena A - A, - Kuvio 3 esittää kaavallisesti kuvion 1 mukaista sydänrakennetta kolmiulotteisena kuvantona, - Kuvio 4 esittää kaavallisesti sydänrakennetta, joka on pyöreäkulmaisen neliön muotoinen, 15 - Kuvio 5 esittää kaavallisesti Kuvion 4 mukaista sydänrakennetta suurennettuna ja leikkauksena B - B ja - Kuvio 6 esittää kaavallisesti kuvion 4 mukaista sydänrakennetta kolmiulotteisena kuvantona.

20 Piirustuksen kuviossa 1 viitenumerolla 1 on merkitty sydänjärjestelyä, johon kuuluu sisäpuolinen holkki 2 ja ulkopuolinen holkki 3, joitten välissä on rengasmainen sy-dän 4. Sydämeen on järjestetty raot 5a ja 5b, mutta on mahdollista, että rakoja ei !. . käytetä ollenkaan joissakin sovellutuksissa tai että rakoja voi olla useampiakin. Sy- \ dämen 4 raot 5a ja 5b voidaan muodostaa tavanomaisella menetelmällä, kuten kyl- • 25 mäsahauksella tai sitten esim. vesisuihkuleikkauksen avulla. Tavallisesti yksi rako ... * on muodostettu siten, että rako ulottuu sydämen 4 ensimmäisestä päätypinnasta toi- ... · seen päätypintaan pääasiallisesti suoraan, mutta aksiaalisesti vinoakin rakoa voidaan haluttaessa käyttää. On myös mahdollista käyttää sellaista rakoparia, että ensimmäi-nen rako ulottuu ensimmäisestä päätypinnasta suoraan tai vinosti toista päätypintaa " 30 kohti aksiaalisesti likimain puoliväliin saakka tai hieman pidemmällekin ja vastaa- .:. vasti toinen rako ulottuu toisesta päätypinnasta suoraan tai vinosti kohti ensimmäis- tä päätypintaa aksiaalisesti likimain puoliväliin saakka tai hieman pidemmällekin, mutta rakoparin ensimmäisen ja toisen raon välille jää ainakin jonkin verran sydäntä 4 kannasmaisesti (ei esitetty).

35 Kuvio 2 esittää kuvion 1 leikkausta suunnassa A - A. Ulkopuolinen holkki 3 ja sisäpuolinen holkki 2 ovat tässä sovelluksessa pituuksiltaan suurinpiirtein puolet ren- 113416 4 gasmaisen sydämen 4 aksiaalisesta pituudesta, mutta holkit 2 ja 3 voivat olla eri pi-tuisiakin joissakin sovellutuksissa. Kuvion 2 mukaisessa ratkaisussa holkit 2 ja 3 ovat likimain sydämen 4 keskellä pituussuunnassa, mutta muitakin ratkaisuja voidaan käyttää. Sydän 4 on valmistettu teräsnauhasta kelaamalla lieriömäisesti useita 5 nauhakerroksia päällekkäin. Kuviossa 2 nauhakerroksia on selvyyden vuoksi kuvattu vain osa, sillä pienehköissä muuntajissa, kuristimissa ja sen tapaisissa nauhan-paksuus on tavallisesti verraten ohut, vaikkapa 0,2 - 0,6 mm. Muitakin nauhanpak-suuksia voidaan tietenkin käyttää. On myös mahdollista rakentaa sydän 4 muustakin materiaalista kuten esim. ferriitistä tai joistakin sintratuista tai amorfisista materiaa-10 leista. Hoikkien 2 ja 3 paksuudet ovat sydämen halkaisijaan nähden melko pienet, alle 1/10, mieluummin alle 1/20 hoikin 3 suurimmasta ulkomitasta. Tällöin holkit 2 ja 3 vievät hyvin vähän tilaa eikä siksi sydänrakenteen 1 ympärille myöhemmin tuleva käämi tule juurikaan suuremmaksi eikä siksi käämilankaa tarvita kovinkaan paljon enemmän. Hoikkien materiaali on magneettisesti johtamatonta ainetta tai ai-15 nakin vain heikosti johtavaa ainetta. Kyseeseen tulevat mm. austeniittiset terässeok-set, alumiini ja sen seokset, jopa eräät muovilaadut tai lasikuituseokset tai komposiittirakenteet, mikäli kyseisissä sovellutuksissa kuristimen, muuntajan tai sentapaisen lämpötila ei nouse ympäristön ja/tai itse laitteen takia ko. materiaalille liian korkeaksi. Raot 5a, 5b muodostetaan tavallisesti sen jälkeen kun sydän 4 on kelattu 20 muotoonsa ja tiivistetty hartsilla tai muulla liima-aineella. Rakojen 5a, 5b leveys voi olla pienehköissä muuntajissa, kuristimissa ja sentapaisissa vaikkapa 1 - 3 mm, mutta muitakin raonleveyksiä voidaan tietysti valita. Kuviosta 2 näkyy, että * « : sisäpuolinen holkki 2 ja ulkopuolinen holkki 3 ovat tiiviisti sydämen 4 kanssa : **· kosketuksissa. Eräs valmistustapa on kylmämuokkauksen käyttö siten, että V 25 ulkopuolista hoikkia 3 esim. rullien avulla valssataan pienemmäksi tavalla, jota käytetään ns. painosorvauksessa. Tämä on erityisen hyvin mahdollista, jos kyseessä " ’: on lieriömäinen sydän 4. Toinen tapa on käyttää jotakin kovettuvaa ainetta hoikkien ’··. 2 ja 3 ja sydämen 4 kosketuspinnoissa ja vielä vaikka hoikkien päissäkin. On kuitenkin huomattava, että jos rakoja 5a, 5b on kaksi tai useampia, on tarpeen 30 huolehtia siitä, että näitten rakojen leveydet tulevat halutuiksi.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaista sydänrakennetta kolmiulotteisena kuvantona.

t '··. Merkille pantavaa on hoikkien 2, 3 ohuus koko sydänrakenteeseen 1 nähden ja täl- ...: laisen holkeilla sidotun sydänrakenteen mekaaninen lujuus.

Kuvio 4 esittää sydänrakennetta 1, joka on likimain pyöreäkulmaisen neliön muo-35 toinen. Sydämen 14 muoto siis voi poiketa lieriömäisestä muodosta mutta siinä tapauksessa sisäpuolisen hoikin 12 ja ulkopuolisen hoikin 13 muoto pitää vastaavasti 113416 5 mukailla sydämen 14 muotoja. Tässä rakenteessa on esitetty vain yksi rako 15, mutta muitakin määriä voidaan soveltaa käyttöön, mikäli katsotaan tarpeelliseksi.

Kuvio 5 esittää kuvion 4 leikkausta B - B, josta näkyy, että tässä sovellutuksessa holkit 12 ja 13 ovat aksiaaliselta pituudeltaan vain hieman sydämen 14 aksiaalista 5 pituutta lyhyempiä. Kulmiin 16 ja 17 jää vähäinen askel, jota voidaan hyödyntää esim. sydänrakenteen 1 päitä suojaa vien rengasmaisten kappaleitten (ei esitetty) paikallaan pysyttämiseksi ennen käämitystä. Mikäli holkit 12 ja 13 peittävät sydämen 14 kehäpinnat suurelta osin tai jopa kokonaan, sydän 14 ei juurikaan pääse vä-rähtelemään ja siten muodostamaan ääntä. Tämä seikka koskee tietysti kaikkia kek-10 sinnön mukaisia sydänrakenteita 1, olipa niitten rengasmainen muoto lieriömäinen tai jokin muu sovellettavissa oleva muoto.

Kuvio 6 esittää kuvion 4 ratkaisua kolmiulotteisena kuvantona ennen käämitystä ja mahdollisia muita valmistelevia toimenpiteitä, joita voivat olla päätysuoja-kappaleitten asetus, kehäpintojen ainakin osittainen suojaus jollakin tavoin esim. 15 muovikalvolla tai -pinnoitteella jne. Käämilangan pinnassa on kyllä yksi tai useampia lakkakerroksia, mutta usein katsotaan tarpeelliseksi suojata sydänrakenne oikosulkujen, haitallisten johtumisten tai vastaavien estämiseksi. Voidaan ajatella, että päätysuojakappale ulottuu pitkälle kehäpintojakin suojaamaan.

Hoikkien lukumäärä voi vaihdella eri sovellutuksissa. Voidaan ajatella, että ulko-20 puolisia holkkeja on vaikkapa kaksi ja ne on sijoitettu lähelle päätyalueita. Samaa ; ,·' ajatusmallia voidaan soveltaa sisäpuoliseen holkitukseen. Sisä- ja ulkopuoliset hol- :' *.. kit voivat olla myös eri materiaalia.

• · , Keksintö ei ole rajoitettu oheiseen sovellusmuotoon vaan useita sen muunnelmia on » * ;, / ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

> * 25 • · t

> I

Claims (9)

112416

1. Kuristimissa, muuntajissa ja sentapaisissa käytettävä sydänrakenne (1), jonka sydän (4) on varustettu ainakin yhdellä raolla (5) ja joka on ainakin pääasiallisesti rengasmainen, tunnettu siitä, että sekä sydämen sisäpuolella että myös sydämen 5 ulkopuolella on ainakin yksi holkki (2, 3) ja että sydämeen nähden aksiaalisesti pääasiassa samalla kohtaa olevat uiko- ja sisäpuoliset holkit on jäljestetty pitämään sydäntä koossa siten, etteivät mainitut osat liiku toisiinsa nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sydänrakenne, tunnettu siitä, että mainitut holkit (2, 3) ovat magneettisesti johtamatonta ainetta tai ainakin vain heikosti mag- 10 neettisesti j ohtavaa ainetta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen sydänrakenne, tunnettu siitä, että mainittujen hoikkien (2, 3) seinämänpaksuus on ainakin alle 1/10 hoikin suurimmasta ulkomitasta, mieluummin alle 1/20 hoikin suurimmasta ulkomitasta.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen sydänrakenne, tunnettu siitä, että holkit (2,3) 15 peittävät ainakin puolet sydämen (4) kehäalueista.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sydänrakenne, tunnettu siitä, että hoikkien (2, 3. sydäntä (4) koossa pitävä vaikutus on saatu aikaan kylmämuokkauksella.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen sydänrakenne, tunnettu siitä, että hoikkien (2, • 3) sydäntä (4) koossa pitävä vaikutus on saatu aikaan lisäämällä sydämen (4) ja ; . 20 hoikkien (2, 3) kosketuspintoihin kovettuvaa ainetta. • » ·

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen sydänrakenne, tunnettu sii- ;.. * tä, että sydän (4) on jaettu raoilla (5) vähintään kahteen osaan.

: 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen sydänrakenne, tunnettu siitä, että raoilla (5) vähintään kahteen osaan jaetut sydänrakenteen (1) osat ovat ainakin likimain sa- . j. 25 mankokoiset.

• ♦ * · *·;·’ 9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen sydänrakenne, tunnettu sii- : \: tä, että sydänrakenteeseen (1) jäljestetyssä raossa (5) on ainakin pääasiassa vain il- : "; maa. 113416