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Auf einem vorgegebenen Wickelkörper aufgebrachte, überlappungsfreie,
einlagige Zylinderwickluna Die Erfindung betrifft eine auf einen vorgegebenen Wikkelkörper
aufgebrachte, überlappungsfreie einlagige Zylinderwicklung, die aus einem durchgehenden,
bandförmigen Leiter besteht.
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Hochwertige Filterspulen müssen bekanntlich hohe Gütewerte und gute
Konstanzeigenschaften aufweisen. Die Güte Q = wL/R bedeutet das Verhältnis von Blind-
zu Wirkwiderstand. Am Zustandekommen dieser Eigenschaften ist erfahrungsgemäß der
Wicklungsaufbau maßgebend beteiligt. Werden Schalenkernspulen oder ähnliche Spulenkernformen
im Frequenzgebiet über 10 MHz eingesetzt, so läßt sich der durch die Kernabmessungen
gegebene Wickelraum nicht mehr voll ausnützen wie bei den herkömmlichen Wicklungsanordnungen.
mit Drähten oder Litzen.
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Bei tiefen Frequenzen bestehen nämlich die Wicklungen im allgemeinen
aus relativ dünnen, mehrlagig aufgebrachten Drähnten oder Litzen. Demgegenüber werden
Spulen bei höherer Frequenz nur noch einlagig aus Volldraht mit verhältnismäßig
dicken Drähten zwischen etwa 0,8 mm und 2 mm ausgeführt. Diese Drähte weisen aber
starke Rückstellkräfte beim Aufwickeln auf und sind schwer oder bei kleinen Spulen
überhaupt nicht mehr verarbeitbar.
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Darüberhinaus benötigen Schalenkernspulen für den Induktivitätsabgleich
und zur Reduzierung (Scherung) der Werkstoffverluste einen Luftspalt längs des magnetischen
Kreises. Letzterer wird vorzugsweise in der Butzenmitte des Schalenkernes angeordnet.
Wegen des Luftspaltstreufeldes muß nun die Wicklung in radialer Richtung möglichst
weit vom Luftspalt entfernt angeordnet werden,um Wirbelstromverluste klein zu halten,
so daß für dicke Drähte kein Platz mehr zur Verfügung steht. Bei den wenigen Windungen,
nämlich etwa einer Windung bis etwa 10 Windungen, die für hohe Frequenzen noch infrage
kommen, werden aber Leiter mit großem Querschnitt benötigt, damit die ohmschen Verluste
der Wicklung klein genug bleiben Bisher konnten im genannten Frequenzgebiet mit
der konventionellen Wickeltechnik aus den genannten Grundes nur Gütewerte bis etwa
200 erreicht werden. Ferner wurden z.B. bei der Anwendung von dicken Ktspferdrähten
wegen der hohen Rückstellkräfte und der damit erschwerten Fixierung der einzelnen
Windungen, die Konstanzeigenschaften solcher Spulen infrage gestellt. Außerdem war
bei der Fertigung derartiger Spulen die Reproduzierbarkeit schwierig, so daß sich
große Streuungen der Induktivität und Güte ergaben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorerwähnten Schwierigkeiten
nach Möglichkeit abzuhelfen und die Ausgestaltung für eine Spule anzugeben, bei
der einerseits hohe Gütewerte und andererseits auch hohe Genauigkeiten hinsichtlich
der Reproduzierbarkeit bei der Herstellung erreicht werden k6anen.
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Ausgehend von einer auf einen vorgegebenen Wickelkörper aufgebrachten,
überlappungsfreien, einlagigen
Zylinderwicklung, die aus einem durchgehenden,
bandförmigen Leiter besteht, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der durchgehende Leiter rechtwinkelig oder schräg gekröpft ist, derart, daß
der Abstand der Kröpestellen längs des Leiters etwa dem Umfang des Wickelkdrpers
entspricht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend noch
näher erläutert.
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Es zeigen in der Zeichnung Fig. 1 einen an sich bekannten Stand der
Technik, Fig. 2 eine Ausgestaltung nach der Erfindung mit einem rechtwinklig gekröpften
Bandleiter Fig. 3 ein weiteres Aus!1hrungsbeispiel mit einem schräggekröpften Bandleiter,
Fig. 4 eine Ausführung mit einem zinkenförmigen Lötanschluß.
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Wie bereits erwähnt, zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel nach dem
Stand der Technik. Es ist dabei ein Wickelkörper 1 zu erkennen, der eine fest vorgegebene
Größe hat und auf dem überlappungsfrei eine Wicklung 2 aufgebracht ist, die nach
Art einer Schraubenlinie geformt ist. Die Wicklung 2 besteht aus einem durchgehenden
Leiter, wie dies in Fig. 1a zu erkennen ist, und es muß dieser durchgehende Leiter
hinsichtlich seiner Länge so gewählt werden, daß die nötige Anzahl von Windungen
relativ zum Wickelkörperumfang erzielt wird. Im AusfUhrungsbeispiel sind drei Windungen
zu erkennen. Es wird also bei diesem Ausführungsbeispiel die Wicklung ähnlich einem
Flachgewinde auf den
Spulenkörper 1 aufgebracht. Diese Wicklungsart
hat aber Nachteile bei kleinen Windungszahlen. Beispielsweise beträgt die Leiterbreite
bei zwei Windungen auf Grund der Windungssteigung nicht - wie anzunehmen -die Hälfte
der zur Verfügung stehenden Wickelbreite, sondern nur rund ein Drittel.
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Demgegenüber sind in den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 2
und 3 ebenfalls Ausgestaltungen dargestellt, bei denen auf den vorgegebenen Wickelkörper
1 drei Windungen überlappungsfrei aufgebracht sind. Wie den Figuren 2 und 3 bzw.
auch den figuren 2a und 3a zu entnehmen ist, wird ebenfalls ein durchgehender Leiter
3 bzw. 4 verwendet. Es ist dabei in Fig. 2a eine rechtwinklige Kröpfung 6 für den
Leiter 3 verwendet und in Fig. 3a eine schräge Kröpfung 7 für den Leiter 4 vorgesehen.
Der Abstand der Kröpfungen 6 bzw.
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7 ist so gewählt, daß gemäß Fig. 2 bzw. Fig 3 dieser Abstand "a" etwa
dem Umfang des Wickelkörpe s 1 entspricht. Wie auch den Figuren 2a und Da zu entnehmen
ist, muß selbstverständlich dio Kröpfung SJ vorgew nommen werden, daß das überlappungsfreie
Aufbringen der Leiter 3 bzw. 4 auf den Wickelkörper 1 gewährleistet ist. Wenn es
darauf ankommt, den Wickelkörper 1 vollständig zu bewickeln, wie dies in den Figuren
3 und 3 ebenfalles erkennbar ist, dann muß selbstverständlich auch die Länge der
Leiter 3 bzw. 4 vom Anfang an bis zur ersten Kröpfstelle bzw. von der letzten Kröpfstelle
bis zum Ende etwa dem Umfang des Wickelkörpers 1 entsprechen. Zu berücksichtigen
sind dabei lediglich zusätzliche Längen für die Anschlüsse.
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In Fig. 3 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung insofern dargestellt,
als der Kröpfungswinkel des Leiters 4 an den Kröpfstellen 7 den Wert 45° hat. Mit
einer
derartigen Kröpfung ergibt sich eine nahezu vollständige Ausnutzung
des Wickelraumes. Auch ergibt sich zwischen dem Abstand der Wicklungsanschlüsse
und den Einschnürungen der Leiter an den Kröpfstellen 7 ein optimaler KomproA ß.
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Weiterhin ist in Fig. 4 eine vorteilhafte Formgebung für die Endengestaltung
der Windungen 3 bzw. 4 dargestellt. Bekanntlich tritt immer wieder die Aufgabe auf,
solche Spulen auf Leiterplatinen für den Einsatz in größeren Schaltungen anzuordnen.
Diese Leiterplatinen haben ein vorgegebenes Raster und es ist deshalb in Fig. 4
gezeigt, daß hierzu die Leiter 3 bzw. 4 rechtwinklig abgebogen sein können. An dieser
rechtwinkligen Abbiegung ist ein zinkenförmiger Anschluß 5 vorgesehen, dessen Abstand
und Ausbildung entsprechend den verwendeten Leiterplatinen rastergerecht vorgenommen
ist. Der zinkenförmige Anschluß kann hierzu gegebenenfalls noch kammartig unterteilt
sein, um hierdurch größere Haltbarkeiten zu erzielen. Es wird nämlich durch die
Ausbildung nach Fig. 4 erreicht, daß eigene Anschiußträger für die Spulen nicht
mehr erforderlich sind und zudem sich eine stabile Befestigung in den Rasterbohrungen
der Platine ergibt. Diese stabile Befestigung über mehrere Zinken verringert den
Zuleitungswiderstand und gewährleistet auch bei der Montage ein einwandfreies Fließen
der verwendeten Lötmittel. Wie einleitend bereits erwähnt, gehen auch Ubergangswiderstände
unmittelbar in den Verlustwiderstand, und damit in die Güte der Spule ein.
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Hinsichtlich der Vorteile der Anordnungen nach den Figuren 2 and 3
sei noch auf folgendes hingewiesen.
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Die Spulengten sind dann am höchsten, wenn der zur
Verfügung
stehende Wickelquerschnitt, worunter das Produkt aus Wickelbreite und Wickelhöhe
zu verstehen ist, möglichst voll mit dem Wicklungsleiter ausgefüllt ist, was bei
der erfindungsgemäßen Wicklungsanordnung optimal erreicht wird. ErgSnzend ist noch
zu erwähnen, daß zwischen den Leitern natürlich ein isolierender Abstand eingehalten
werden muß, der im Hinblick auf sonst zusätzliche Verluste durch den Proximity-Effekt
im angegebenen Frequenzbereich etwa die 0,6-fache Blechstärke betragen soll.
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Die durchgehenden Leiterstücke nach Fig. 2 und Fig. 3 werden zweckmäßigerweise
mit Hilfe der Feinätztechnik hergestellt. Es kann dabei Jeweils eine größere Stückzahl
in einem sogenannten Nutzen gleichzeitig gefertigt werden. Außerdem bietet sich
bei hohen StUckzahlen die Stanztechnik evtl. mit verstellbaren Werkzeugen für die
verschiedenen Wickelkörperdurchmesser und Leiterbreiten an.
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Zur Erzielung definierter Induktivitäts- und Gütewerte sowie hoher
Konstanzwerte ist es vorteilhaft, die Wicklungen am Wickelträger beispielsweise
mit einem Zweikomponentenkleber auf Epoxydharzbasis zu verkleben.
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Die sehr schmiegsamen Bandleiter 3, 4 lassen sich an den Anschlußenden
gut ausformen und an die Anschlußstifte anlöten. Bei besonderer Formgebung der Bandleiterenden
kann man sogar auf die üblichen Anschlußstifte verzichten, indem die gezinkten Enden
5 der Spule (Fig. 4) beispielsweise durch rastergerechte Bohrungen des Anschlußträgers
gesteckt werden. Aufgrund solcher Anschlüsse kann die Spulengüte
nochmals
gesteigert und die Zuverlässigkeit im Hinblick auf Unterbrechungswahrscheinlichkeit
erhöht werden.
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4 Patentansprüche 4 Figuren