SE504591C2 - Induktiv komponent - Google Patents

Description

10 15 20 A25 504 591 2 inte påverkas och luftgapet förblir oförändrat. När uppfinningen i stället skall användas som relä släpps en stark ström genom den andra lindningen, varvid den rörliga delen dras mot den fixa delen och luftgapet minskas till noll. Luftgapet kan med fördel göras V-format för att öka arean och därmed minska reluktansen “V-format” bör inte för att öka ihopdragningskraften. Begreppet 'tolkas strikt, utan inkluderar alla V-liknande former, inklusive konen.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 visar ett principiellt schema över hur relä och induktor ser ut i en linjekrets idag.

Figur 2a och b visar det magnetiska flödet i luftgap med olika vinklar.

Figur 3a och b visar en sidovy över en utföringsform av uppfin- ningen. Figur 3c visar en detaljbild över en variant av figur 3b.

Figur 4a och b visar en perspektivvy och ett snitt av en annan utföringsform av uppfinningen.

Figur 5a och b visar en planvy av ytterligare en utföringsform av uppfinningen.

Samtliga luftgap i figurerna är överdrivna för tydlighetens skull.

FÖREDRAGEN UTFöRINGsFoRM I figur 1 visas ett principiellt schema över hur en del av en linjekrets är uppbyggd idag. Relät 1 arbetar i början och slutet av en uppkoppling och vilar däremellan. Induktorn 2 däremot ar- betar mellan upp- och nedkoppling, d v s den tiden som relät 1 vilar. 10 15 20 25 30 3 504 591 Enligt uppfinningen kombineras relä- och induktorfunktionen i samma komponent och i samma magnetkrets. Detta är framför allt möjligt genom att använda band av ferromagnetiskt amorft material. De banden har mycket bra magnetiska egenskaper och det blir låga förluster i dem. De är bäst lämpade för att lindas.

Den kombinerade relä- och induktorkomponenten omfattar bl a en spole 20, 30, 50 med två lindningar. I den ena lindningen flyter en svag ström när man vill använda komponenten som induktor och i den andra lindningen flyter en stark ström när man vill an- vända komponenten som relä. Dessutom omfattar komponenten en fix del 22, 32, 52 och en rörlig del 21, 31, 51 med ett luftgap 24, 44, 53 emellan för reläfunktionen.

Kraften som krävs för att dra ihop delarna är proportionell mot reluktansen, varför reluktansen bör vara så liten som möjligt.

Reluktansen i. ett luftgap är proportionell mot tjockleken av luftgapet genom arean. Därför är det bäst att ha så stor area som möjligt i luftgapet pà ett relä. Experiment visar att det i praktiken fungerar bäst med ett V-liknande luftgap 10 - se fig 2a - med omkring 45° lutning mot flödesriktningen 12. Symmetrin gör att delarna 15, 16 dras ihop rakt. I normala fall korsar det magnetiska flödet 12 luftgapet 10 under rät vinkel mot luftgapets kant 11, men om man försöker göra en alltför spetsig vinkel, som i fig 2b, måste det magnetiska flödet 12 teoretiskt göra en tvär sväng (den prickade linjen 14). Det händer i prak- tiken inte, utan luftgapet 10 passeras i en vinkel nära 45° mot den tidigare flödesriktningen 12 i alla fall (den heldragna linjen 13), varför luftgapet 10 upplevs som bredare än det är och alltså hopdragningskraften blir mindre.

I en utföringsform, visad i fig 3a och b är ett ferromagnetiskt amorft band 27 med tjockleken 10-40 pm och bredden 5 mm lindat 10 15 20 25 504 591 4 till en rektangulär magnetkärna 23 av 8 mm tjocklek. Kärnan 23 är uppskuren med laser till tvâ luftgap 24, 25. Laser används därför att de olika bandvarven då svetsas samman. Annars blir man tvungen att fästa ihop bandvarven med någon sorts fästämne i luftgapen 24, 25.

Det ena luftgapet 24 är V-format med omkring 45° vinkel mot huvudflödesriktningen 29 och det är här som reläfunktionen utförs. Det andra luftgapet 25 skärs rakt. Eftersom luftgapet 25 har mindre area än det V-formade luftgapet 24 kommer luft- gapet 25 att röra sig mycket mindre under switchningen än det V-formade luftgapet 24 och fungerar därför som ett slags gång- järn. För att förbättra gàngjärnsfunktionen. kan. man utforma luftgapet 24 som en tunn kil med spetsen inåt, vilket visas i fig 3c.

Slutligen är en spole 20 med tvá lindningar anordnad någonstans runt magnetkärnan 23, vilket är schematiskt visat i fig 3b.

En annan utföringsform visas i fig 4a och b. Det V-formade luftgapet är här utvidgat till tre dimensioner och bildar en konliknande form, vilket ger en större luftgapsarea. Genom att symmetrin är utökad en dimension fås dessutom bättre stabili- tetsegenskaper.

Den fixa delen 32 är tillverkad av tre ferromagnetiska amorfa band 35, 36, 37. Tvà av banden 35, 36 är nästan lika breda, medan det tredje bandet 37 är väsentligen smalare än de andra tvà banden 35, 36. De tvá breda banden 35, 36 är lindade runt en stödpinne 46a och varandra till en cylinder 34 med en plan yt- terände 38 och en trappstegsformad innerände 67. Det bredare av banden 36 är lindat ytterst. Kant i kant med den plana änden 38 är sedan det smala bandet 37 lindat till en fläns 37. 10 15 20 25 30 5 504 591 Den rörliga delen 31 är tillverkad av fyra ferromagnetiska amor- fa band 39, 40, 41, 42. Två av banden 39, 40 är nästan lika breda och det tredje bandet 41 är väsentligen smalare än de första tvà banden 39, 40. Det fjärde bandet 42 beskrivs nedan.

De två breda banden 39, 40 är lindade runt en stödpinne 46b och varandra till en cylinder 33 med en plan ytterände 43 och en trappstegsformad “innerände 66. Det smalare av banden 40 är lindat ytterst. Kant i kant med den plana änden 43 är sedan det smala bandet 41 lindat till en fläns 41. Slutligen är ett hölje 42 lindat kant i kant med den plana änden 43. Höljet 42 omfattar det fjärde bandet 42 som är ungefär lika brett som den samman- lagda bredden av de två cylindrarna 33, 34.

Cylindern 34 i den fixa delen 32 och cylindern 33 i den rörliga delen 31. är komplementära i. sina trappstegsformade innerändar 66, 67 och när den rörliga delen 31 anordnas runt den fixa delen 32 bildas ett konliknande stegformat luftgap 44 mellan inner- ändarna 66, 67. Om man drar linjer längs kanterna på stegen i luftgapet 44 fås en riktig kon 49. Det är lämpligt att den så bildade konen 49 betraktad i planet genom cylindrarnas centrum- linje 47 bildar en vinkel på omkring 4S° med huvudflödesrikt- ningen 48.

Dessutom är diametern pà den fixa delens fläns 37 nästan lika stor som innerdiametern pà den rörliga delens hölje 43, så att en smal luftspalt bildas däremellan.

Slutligen är en spole 30 med två lindningar anordnad runt de tvà cylindrarna 33, 34, vilket är schematiskt visat i figur 4b. An- slutningstràdarna till spolen 30 går igenom ett inte visat hål eller urtag, anordnat någonstans i den fixa delen 31. Om hålet inte är alltför stort så stör det inte det magnetiska flödet alltför mycket. Om man vill få relät monostabilt anbringas en 10 15 20 ;25 504 591 6 fjäder 45 i den ena änden av spolen. Denna fjäder 45 trycker isär delarna 31, 32. För styrning och för att hålla delarna 31, 32 på plats är ett inte visat plasthölje e dyl anbringat runt delarna 31, 32.

Stödpinnarna 46a, 46b kan vara tillverkade av t ex plast eller koppar, bara materialet är omagnetiskt. Istället för att linda banden runt en stödpinne kan man linda dem runt luften, som ju också är ett omagnetiskt material. Det inses också lätt att man skulle kunna utöka antalet band/steg i cylindrarna.

Ytterligare en utföringsform visas i fig 5a och b. Ferromagne- tiskt amorft material lämpar sig bäst till lindning eftersom det är så hårt.

Det gàr också att t ex stansa, men verktygen nöts mycket fort, sä det är inte särskilt ekonomiskt. Om man inte har så höga krav på de magnetiska egenskaperna, i synnerhet inte pà att induktordelen skall klara höga frekvenser, så kan man istäl- let välja t ex stansad plåt som material. Detta ger större flex- ibilitet i utformningen.

Det omdiskuterade V-formade luftgapet behöver inte vara strikt V-format. Man kan planparallellt förskjuta V-ts spetsparti utåt längs huvudflödesriktningen. Detta gör att luftgapet delas upp i tre partier med smala springor emellan. Denna konstruktion ger en ökad dragkraft vid stora luftgap. Alternativt kan V-ts spets- parti planparallellt förskjutas inåt så att luftgapet istället ges en mer W-liknande form.

I figur 5a är den fixa delen 52 utformad som ett E, med tre ben 54, 55, 56. De yttre benen 54, 56 är raka och det mittre benet 55 är i ytteränden 57 V-format med spetsen utåt. Spetspartiet 57b av V-t är planparallellt förskjutet utát längs huvudflödes- riktningen 63. Den rörliga delen 51 omfattar ett ben 60 och en 10 15 7 504 591 tvärskänkel 64. Tvärskänkeln 64 är nästan lika bred som avstän- det mellan den fixa delens yttre ben 54, 56, så att smala luft- gap bildas mellan tvärskänkeln 64 och den fixa delens yttre ben 54, 56. Den rörliga delens ben 60 är komplementärt utformad mot den fixa delens mittre ben 55 och bildar tillsammans med detta ett rakt mittenben 62 (se fig 5b). De sidor av den fixa delens mittre ben 55 och de sidor av den rörliga delens ben 60 som inte är parallella med huvudflödesriktningen 63 har en lutning på omkring 45° mot huvudflödesriktningen 63. Mellan den fixa delen 52 och den rörliga delen 51 bildas ett luftgap 53abc. Slutligen är en spole 50 med tvá lindningar anordnad runt det bildade raka mittenbenet 62, vilket är schematiskt visat i figuren.

Som variation kan ytteränden 57 pà fixa delens mittre ben vara V-format med spetsen inåt. Spetspartiet 57b av V-t kan i bägge fallen vara planparallellt förskjutet både inåt och utåt. Inte visat i figuren är den yttre styrmekanik i form av t ex plast- ringar som krävs.

Claims (16)

10 15 20 25 504 591 8 PATENTKRAV

1. Induktiv komponent med relä- och induktorfunktion, k ä n - n e t e c k n a d av dels en magnetkärna omfattande en fix del (22, 32, 52) och en rörlig del (21, 31, 51) med ett luftgap (24, 44, 53) emellan, dels en spole (20, 30, 50) med tvâ lindningar anordnad runt magnetkärnan, att den första lindningen är anordnad att motta en stark ström och därvid attrahera den rörliga delen till rörelse mot den fixa delen vilket ger reläfunktionen, och att den andra lindningen är anordnad att motta en svag ström som inte påverkar läget av den rörliga delen vilket ger induktorfunktionen.

2. Induktiv komponent enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att magnetkärnan (23) omfattar ett band (27) lindat till en rek- tangulär form, vilken kärna (23) är uppskuren till luftgap (24, 25) på två ställen.

3. Induktiv komponent enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att det ena luftgapet (24) är V-format sett från sidan och an- ordnat i en sida (26) av den rektangulära magnetkärnan (25) (23), och att det andra luftgapet är i huvudsak rakt format och an- ordnat i en motstáende sida (28) vinkelrätt mot sidan (28).

4. Induktiv komponent enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att det V-formade luftgapet (24) bildar vinklar på omkring 45° med huvudflödesriktningen (29).

5. Induktiv komponent enligt något av kraven 2-4, k ä n n e - t e c k n a d av att det raka luftgapet (25) är utformat som en tunn kil med spetsen mot den rektangulära kärnans (23) inre.

6. Induktiv komponent enligt något av kraven 2-5, k ä n n e - t e c k n a d av att luftgapen (24, 25) är uppskurna med laser. 10 15 20' 25 30 9 504 591

7. Induktiv komponent enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den fixa delen (32) omfattar dels en cylinder (34) med en plan ytterände (38) och en trappstegsformad innerände (67), vilken cylinder (34) är lindad av minst tvâ olika breda band (35, 36) runt ett omagnetiskt material (46a) och varandra, dels en fläns (37) lindat av ett smalt band (37) runt cylindern (34) kant i kant med den plana ytteränden (38), att den rörliga delen (31) omfattar dels en cylinder (33) med en plan ytterände (43) och en trappstegsformad innerände (66), vilken cylinder (33) är lindad av minst tvâ olika breda band runt ett (4sb) (39, 40) dels en fläns (41) (33) omagnetiskt material och 'varandra, lindat av ett smalt band (41) runt cylindern kant i kant med den plana ytteränden (43), dels ett hölje (42) omfattande ett band (42) ungefär lika brett som den sammanlagda bredden av de tvâ cylindrarna (33, 34), vilket band (42) är lindat runt flänsen (41) kant i kant med den plana ytteränden (43), att cylindrarna (33, 34) är komplementära i sina trappstegsformade innerändar (66, 67), att den rörliga delens hölje (42) är anordnad runt den fixa delen (32) med cylindrarna (33, 34) längs en gemensam centrumlinje (47), varvid luftgapet (44) bildas mellan cylindrarnas komplementära, trappstegsformade innerändar (66, 67), att diametern på den fixa delens fläns (37) är nästan lika stor som innerdiametern pá den rörliga delens hölje (43), varvid den rörliga delen (31) kan röra sig längs cylindrarnas centrumlinje (47) fritt i förhållande till den fixa delen (32), och att spolen (30) är anordnad runt cylindrarna (33, 34) innanför höljet (43), vilket hölje (42) innefattar ett hål eller urtag för genomföring av spolens (30) anslutningstrådar.

8. Induktiv komponent enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att när luftgapet (44) betraktas i ett plan genom cylindrarnas är* de vinklar som fàs mellan huvudflödes- centrumlinje (47), 10 15 20 A25 504 591 10 riktningen (48) och syftade linjer (49) mellan stegen i luft- gapet (44) omkring 45°.

9. Induktiv komponent enligt något av kraven 7-8, k ä n n e - t e c k n a d av att spolen (30) omfattar en fjäder (45) i den ena änden för att pressa isär den fixa delen (32) och den rörliga delen (31).

10. Induktiv komponent)enligt något av kraven 7-9, k ä n n e - t e c k n a d av att det omagnetiska materialet luft. (46a, 46b) är

11. Induktiv komponent enligt något av kraven 7-9, k ä n n e - t e c k n a d av att det omagnetiska materialet (46a, 46b) är plast eller koppar.

12. Induktiv komponent enligt något av kraven 2-11, k ä n n e - t e c k n a d av att bandet (27) eller banden (35, 36, 37, 39, 40, 41, 42) är av ferromagnetiskt amorft material.

13. Induktiv komponent enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den fixa delen (52) är E-formad med två yttre raka ben (54, 56) och ett mittre ben (55), vilket i ytteränden (svb) (57) är V-for- mat med spetspartiet av V-t planparallellt förskjutet längs huvudflödesriktningen (63), och att den rörliga delen (51) omfattar dels en tvärskänkel (64), vilken är nästan lika lång som avståndet mellan den fixa delens yttre ben (54, 56), dels ett ben (60) komplementärt utformad mot den fixa delens mittre ben (55) och tillsammans med detta ben (55) bildar ett rakt mittenben (62) med luftgapet (53) för reläfunktionen, varvid spolen (50) är anordnad runt det raka mittenbenet (62).

14. Induktiv komponent enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av att de sidor av den fixa delens mittre ben (55) och de sidor 11 504 591 av den rörliga delens ben (60) som inte är parallella med huvud- flödesriktningen (63) har en lutning pá omkring 45° mot huvud- flödesriktningen (63).

15. Induktiv komponent enligt nágot av kraven 13-14, k ä n - n e t e c k n a d av att kärnans (51, 52) material är stansad plåt.

16. Induktiv komponent enligt något av kraven 13-14, k ä n - n e t e c k n a d av att kärnans (51, 52) material är stansat ferromagnetiskt amorft material.