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Elektromagnetisches Gerät.
Gegenstand der Erfindung ist ein aus einem geblätterten Eisenkern und einer oder mehreren Wicklungen zusammengesetztes elektromagnetisches Gerät, das beispielsweise eine Drosselspule, ein Transformator, ein Triebeisen für Induktiongeräte, etwa Ferraris-Instrumente, ein Elektromagnet für Relais, ein Erreger für elektroakustische Schwinger u. dgl. sein kann.
Die Erfindung betrifft Massnahmen zur Verminderung der Eisenverluste, Massnahmen zum Verringern der Wicklungskapazität und Mass-
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nahmen können einzeln oder in beliebiger Gemeinschaft sowohl bei Niederfrequenz-als auch bei Hoch- frequenz. 6eräten angewendet werden und erhöhen die Wertigkeit des Gerätes, tragen insbesondere zur Vergrösserung seines Wirkungsgrades, zur Vergleichmässigung seiner magnetischen und elektrischen Beanspruchung und dadurch zur Erhöhung einer Belastbarkeit bei.
Gemäss der Erfindung wird der Kern aus Teilkernen zusammengesetzt, deren grösste Abmessung in der Schichtrichtung der Lamellen und senkrecht zum Verlauf der magnetischen Kraftlinien im bewickelten Teil gemessen höchstes gleich der kleinsten Abmessung des Spulenfensters ist, und diese Teilkerne oder Gruppen von ihnen werden so gelagert, dass sie sich nach verschiedenen Riehtungen hin erstrecken. Die Schichtungen benachbarter Teilkerne oder Teilkerngruppen können dabei in parallelen Ebenen oder rechtwinklig zueinander stehenden Ebenen liegen. Die Lamellen haben eine einfache, bei Kerntransformatoren gebräuchliche Grundform, und vorzugsweise baut man den Kern des erfindungsgemässen elektromagnetischen Gerätes aus formgleichen Lamellen auf.
Das Ergebnis ist ein äusserlieh den Manteltransformatoren angenähertes oder ähnliches Gebilde, das stets zum mindesten die guten magnetischen Eigenschaften eines Manteltransformators besitzt, diesen jedoch in elektrischer Beziehung
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Teilkernen aus, deren grösste in der Sehichtrichtung genommene Abmessung gleich der kleinsten Abmessung des zusammengesetzten Gesamtkernq ist ; dann hat man in magnetischer Hinsicht die Vorteile eines Kerns nach Art der Kerne von Manteltran, formatoren gewahrt. Macht man jedoch die grösste in der Schichtrichtung genommene Abmessung der Teilkerne kleiner als die kleinste Abmessung des zusammengesetzten Gesamtkernes, dann hat dieser stets noch bessere magnetische Eigenschaften als ein Kern nach Art der Kerne von Manteltransformatoren.
Fig. 1 zeigt schematisch im Schnitt die Anordnung eines Manteltransformators herkömmlider Bauart mit quadratischem Kernquerschnitt bzw. Spulenfenster. Auf zwei Seiten stehen aussen den mit ihren isolierenden Zwischenlagen z auf den Kern k aufgebrachten Spulen s Rüeksehlussschenkel r1 und r2 gegenüber. Dieser magnetisch gute Aufbau hat eine in vielen Fällen unerwünscht hohe Wicklungskapazität im Gefolge, die man nur durch einen erheblichen Mehraufwand an aktivem Eisen verringern kann. nämlich dadurch, dass man die Rückschlussschenkel weiter von den ihnen zugekehrten Spulenflächen bzw. vom Kern abrückt.
Der schematisch in Fig. 2 skizzierte Kerntransformator benötigt nur wenig mehr Eisen als der Manteltransformator nach Fig. 1 ; seine Wicklungskapazität ist erheblieh gemindert, aber er ist unsymmetrisch im Aufbau.
Setzt man nun erfindungsgemäss den Kern eines Transformators nach Fig. 2 aus zwei Teilkernen k1 und k2 zusammen und legt man die Rückschlussschenkel r1 und r2 in entgegengesetzte Richtungen, dann erhält man das manteltransformatorähnliche elektromagnetische Gerät nach Fig. 3, dessen Wicklungskapazität unter Erhaltung der magnetischen Eigenschaften eines Manteltransformators nach Fig. 1 noch ein wenig geringer ist als die des Gerätes nach Fig. 2.
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Um bei einem elektromagnetischen Gerät mit vierteiligem Kern erfindungsgemäss die Symmetrie noch weiter zu erhöhen, kann man nach Fig. 6 die Teilkerne so zusammensetzen, dass die Schichtungen benachbarter Teilkerne rechtwinklig zueinander stehen. Bei dieser Anordnung empfiehlt es sich,
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Pressspanstreifen oder Glimmerblättchen, zu legen. Ein elektromagnetisches Gerät nach Fig. 6 hat einen um 25% im Umfang grösseren Kern als die Geräte nach Fig. 1-5 ; es sind also 36% der insgesamt vom viergeteilten Kern beanspruchten Querschnittsfläche magnetisch nicht ausgenutzt, und die grössere Symmetrie ist mit einer um ein Viertel vergrösserten mittleren Windungslänge der Spulen s und mit einem entsprechenden Mehraufwand an Isoliermaterial für die Zwischenlagen s erkauft.
Dort, wo die Kapazitätverhältnisse eine ausschlaggebende Rolle spielen, wird man dennoch die Anordnung nach Fig. 6 in vielen Fällen verwenden, so z. B. bei Klein-und Kleinsttransformatoren für Radiozwecke, insbesondere für Hochfrequenzwandler. Für diese Transformatoren ist besonders noch zu beachten, dass der von den
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diesen Raum Leitungen legen sowie insbesondere etwa zu Befestigungszwecken dienende Metallteile führen, die sogar aus Eisen sein können, ohne selbst Hochfrequenzgeräte störend zu beeinflussen.
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raumes wird, bezogen auf den Gesamtquerschnitt des Kernes, rasch kleiner, wenn das Verhältnis der in der Schiehtrichtung und senkrecht zum Verlauf der magnetischen Kraftlinien im bewickelten Teil genommenen Abmessung der Teilkeme zur kleinsten Seitenlänge des Gesamtkernes geringer gewählt wird, als bei der Anordnung nach Fig. 6, für die das genannte Verhältnis 0'8 ist. Der magnetisch abge- schirmte freie Innenraum verschwindet ganz, wenn das vorgenannte Verhältnis den Wert 0'5 annimmt, d. b. wenn die in der Schichtrichtung und senkrecht zum Verlauf der magnetischen Kraftlinien im bewickelten Teil genommene Abmessung der Teilkerne gleich der Hälfte der kleinsten Abmessung des
Spulenfensters oder besser noch der kleinsten Seitenlänge des Gesamtkernes gemacht wird.
So aufgebaute, erfindungsgemässe elektromagnetische Geräte sind in Fig. 7 und 8 schematisch veranschaulicht. Das
Gerät nach Fig. 7 hat den gleichen Umkreis wie der Manteltransformator nach Fig. 1, aber es ist sehr viel symmetrischer und hat eine geringere Wieldungskapazität als jener.
Das Gerät nach Fig. 8 hat den Umkreis der Geräte nach Fig. 2-5, aber es ist sehr viel symmetrischer und hat überdies eine beträcht- lich kleinere Wicklungskapazität als jene Geiäte. Seine Wicklungskapazität ist sogar noch merklich geringer als die des mit einer gewissen Verschwendung an Werkstoff aufgebauten Geräts nach Fig. 6, denn die Entfernung der den Spulen s zugewandten Innenflächen der Rückschlussschenkel der Teilkerne von den für die Wicklungskapazität in Betracht kommenden Oberflächenteilen der Spulen s ist hier weit grösser als bei den Geräten nach den vorhergehenden Abbildungen.
Der erfindungsgemäss zusammengesetzte Gesamtkern braucht nicht quadratischen Querschnitt zu erhalten, wenngleich diese Querschnittsform zu Gebilden grösster Symmetrie führt. Durch Verwendung von vier Teilkernen nach Fig. 3 kommt man zu einem elektromagnetischen Gerät, dessen Kern das Seitenverhältnis 1 : 2 hat und im übrigen nach Art der Fig. 4 oder 5 aufgebaut sein kann, wie dies die Fig. 9 und 10 veranschaulichen. Ordnet man die vier Teilkerne nach Art der Fig. 6, so entsteht das erfindungsgemässe elektromagnetische Gerät nach Fig. 11, bei dem der Querschnitt des magnetisch abgeschirmten freien Innenraumes 11% des Gesamtquerschnittes des Kernes ausmacht, so dass also 89% dieses Querschnittes von aktivem Eisen eingenommen werden.
Müssen mehrere gleichartige elektromagnetische Geräte vergleichsweise nahe beieinander angeordnet werden, dann ist oft die Forderung der symmetrischen Anordnung der Gesamtzahl der Geräte und einer vernachlässigbar kleinen gegenseitigen magnetischen Beeinflussung wichtiger als die Forderung grösstmöglicher Symmetrie des einzelnen Geräts. Man wird dann also auf Kosten der überhaupt erlangbaren Symmetrie besondere Kerngestaltungen wählen, die den jeweiligen Bedürfnissen Rechnung tragen. So stellt beispielsweise Fig. 12 schematisch den Querschnitt durch ein sogenanntes Eckgerät nach der Erfindung dar.
Fügt man zum Kern des Gerätes nach Fig. 12 einen formgleichen Teilkern 7c3, so entsteht das elektromagnetische Gerät nach Fig. 13 mit einem Seitenverhältnis des Spulenfensters von 1 : 3 ; derartige
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Die Abbildungen veranschaulichen nur einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäss zusammengesetzten Kerne ; durch eine weitergehende oder anders bewirkte Unterteilung und Zuordnung der so entstehenden Teilkerne kann man noch eine grosse Anzahl anderer Kerne aufbauen.
Die Erfindung löst die Aufgabe, ein elektromagnetisches Gerät zu bauen, das einem verlustfrei arbeitenden Apparat nach Möglichkeit nahekommt. Man will sich also den idealen Verhältnissen annähern, soweit dies unter ökonomischen Bedingungen erreichbar ist. Es hat sich nun gezeigt und lässt sich auch nahezu vollkommen theoretisch herleiten, dass die Symmetrie eine bedeutende Rolle bei der Erfüllung der Aufgabe spielt. Das kann man besonders gut erkennen, wenn man als besonderes Gerät nach der Erfindung einen Verstärkertransformator betrachtet.
Für ihn handelt es sich darum, den Bereich der idealen Transfolmation zu erstrecken, u. zw. besonders nach höheren Frequenzen hin, denn hierauf läuft die von der Erfindung gelöste Aufgabe hinaus.
Bei den in Rede stehenden Kleintransformatoren spielen im Gegensatz zu Starkstem-und Messtransformatoren drei Probleme keine irgendwie nennenswerte Rolle :
1. Das Problem der Verlustwärme und ihrer Abführung.
2. Das Stromkraftproblem.
3. Das Spannungskraftproblem.
Wohl aber spielt das Problem der Kleinhaltung des Leerlaufstromes eine Rolle, wenn auch nur sekundärer Art.
Ein nach den Grundsätzen der Erfindung gebauter Verstärkertransformator ist magnetisch und elektrisch sehr viel hochwertiger als irgendein Kraft- oder Messtransformator, und dies ergibt sieh als Folge einer so streng als möglich durchgeführten Symmetrie. Je ausgeprägter diese Symmetrie, desto hochwertiger das Gerät.
Der symmetrische Aufbau des Kernes verringert die Streuung und gibt Mittel an die Hand, die Kapazität der Wicklungen, insbesondere die der sekundären Wicklung, klein zu halten. Als Folge ist die Streuresonanz sehr weit hinausgeschoben. Hier kann man von Verbesserungen in elektromagnetischer Beziehung sprechen.
Die symmetrische Gruppierung der Teile jeder Wicklung, vor allem der sekundären Wicklung, verringert den Wirkwert der Wicklungskapazität noch weiter. Hier spricht man folgerichtig, wie in der Beschreibung auch geschehen, von einer Verbesserung in elektrischer Beziehung, wenngleich diese Verbesserung nur in Verknüpfung mit den vorher genannten Verbesserungen in die Erscheinung tritt.
Was für die Wechselwirkung zwischen Kern und Wicklungen allgemein gilt, hat auch Geltung für die Wicklungen unter sieh und in sich, d. h. für die Teilspulen jeder Wicklung. Für gewöhnlich sind diese Teilspulen nicht symmetrisch angeordnet, sondern sie liegen einfach so nebeneinander, dass das mittlere elektrische Potential von Spule zu Spule ständig zunimmt. Spulenanordnungen nach den Fig. 15 und 16 zeigen deutlich eine Symmetrie. Auch die Vektoren der mittleren elektrischen Potentiale der eigenartig gelegenen Spulen sind symmetrisch gruppiert, und aus dem Diagramm des zugehörigen elektrischen Feldes kann man den vorteilhaften Einfluss der symmetrischen Gruppierung in bezug auf die resultierende Wicklungskapazität ablesen.
Dazu kommt noch etwas : das mittlere elektrische Potential der Teilspulen oder aber wenigstens einer Teilspule gegen die Quer Joche ist geringer als bei der gewöhnlichen Staffelung der Teilspulen einer Wicklung. Infolgedessen wird abermals der Wirkwert der Kapazität der gesamten Wicklung gegen den Kern verkleinert. Auch diese Verkleinerung ist nur erreichbar, wenn man die symmetrische Anordnung der Wicklungsteile trifft, wie dies die Anmeldung zum Ausdruck bringt.
Besonders deutlich tritt der durch die Erfindung erreichbare Vorteil hervor, wenn man statt der Kapazitäten die eigentlich allein interessierenden Ladeströme zum Gegenstand der Betrachtung macht. Man sieht dann, dass hier eigenartige Kompensationen von Teilladeströmen auftreten, und auch das ist ausschliesslich eine Folge der durchwegs symmetrischen Gruppierung aller Wirkungsteile des Transformators.
In elektrischer Beziehung wird die Symmetrie des erfindungsgemässen Gerätes dadurch erhöht, dass die Wicklung aus Teilen oder Teilgruppen derart zusammengesetzt ist, dass die Teile oder Teilgruppen mit höheren Werten des mittleren elektrischen Potentials gegen die Neutrale von Teilen oder Teilgruppen mit niedrigeren Werten des mittleren elektrischen Potentials gegen die Neutrale eingeschlossen sind.
Eine solche Wicklung wird man als Seheibenwicklung mit einer im Regelfall geraden Anzahl von Teilspulen ausführen ; dann liegen bei der erfindungsgemässen Anordnung die Teilspulen nicht so, dass ihre Ordnungszahlen im Sinne der gewöhnlichen Zahlenreihe geordnet sind. Die Teilspulen liegen beispielsweise so, wie es Fig. 15 schematisch für eine aus sechs Teilspulen bestehende Wicklung zeigt. Die Teilspulen mit ungerader Ordnungszahl liegen auf der einen Seite der Wicklungsmitte, und die Spulen gerader Ordnungszahl auf der anderen ; die Ordnungszahlen steigen nach der Wicklungsmitte zu an.
Es liegen auch noch andere Zuordnungen der Teilspulen im Rahmen der Erfindung. Bei einem elektromagnetischen Gerät mit einer Vielzahl von Wicklungen kann nur eine der Wicklungen in der beschriebenen Art aufgebaut sein, oder man kann zwei oder beliebig viele der voneinander unabhängigen Wicklungen erfindungsgemäss aufteilen und diese Wicklungen dann zueinander derart zusammensetzen,
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dass die Teile oder Teilgruppen mit höheren Werten des mittleren elektrischen Potentials gegen die Neutrale von Teilen oder Teilgruppen mit niedrigeren Werten des mittleren elektrischen Potentials gegen die Neutrale eingeschlossen sind.
Fig. 16 zeigt schematisch ein erfindungsgemässes elektromagnetisches Gerät mit zwei voneinander unabhängigen Wicklungen, die jeweils aus vier Teilspulen so zusammengesetzt sind, dass die mit arabischen Ziffern gekennzeichneten Teilspulen mit höheren Werten des mittleren elektrischen Potentials gegen den Kern 7c von den mit römischen Ziffern gekennzeichneten Spulen mit niedrigeren Werten des mittleren elektrischen Potentials gegen den Kern k eingeschlossen sind. Aussei zwei solchen Scheibenwicklungen könnte im übrigen noch eine dritte Wicklung angeordnet werden, die man dann entweder nach Art der erwähnten Scheibenwicklungen aufbaut und anbringt, oder die man als gewöhnliche Zylinderwicklung ausführt.
Weiterhin kann man die vielfach im Grosstransformatorenbau geübte Massnahme der Teilung der Endspulen einer Seheibenwicklung auch beim erfindungsgemässen Gerät anwenden, und im übrigen braucht die Auf teilung keine Teilspulen gleicher Windungszahl zu ergeben.
Man kann also immer die Anzapfpunkte an den Spulenumfang verlegen und wird anderseits im Regelfall besonders bei Geräten für Radiozwecke, etwa bei Gegentakttransformatoren, den elektrischen Mittelpunkt in Kernnähe verlegen, und so ein mittensymmetrisches Gerät erhalten, das die paarweise Ver- tauschung in elektrischer Hinsicht symmetrisch gelegener Klemmen ohne Änderung der Charakteristik des Gerätes ermöglicht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Aus Kern und Wicklung zusammengesetztes elektromagnetisches Gerät, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Kern aus Teilkernen, deren grösste Abmessung in der Schichtrichtung und senkrecht zum Kraftlinienverlauf im bewickelten Teil gemessen höchstens gleich der kleinsten Abmessung des Spulenfensters ist, derart zusammengesetzt ist, dass die Schichtungen benachbarter Teilkerne oder Teilkerngruppen rechtwinklig zueinander stehen und eine Vielzahl unabhängiger Wicklungen angewendet ist, deren jede in sich und die miteinander derart zusammengesetzt sind, dass die Teile oder Teilgruppen höheren mittleren elektrischen Potentials gegen die Neutrale von Teilen oder Teilgruppen minderen mittleren elektrischen Potentials gegen die Neutrale eingeschlossen sind.
2. Aus Kern und Wicklung zusammengesetztes elektromagnetisches Gerät, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus Teilkernen, deren grösste Abmessung in der Sehichtrichtung und senkrecht zum Kraftlinienverlauf im bewickelten Teil gemessen höchstens gleiohkommt der kleinsten Abmessung des Spulenfensters, derart zusammengesetzt ist, dass die Schichtungen benachbarter Teilkerne oder Teilkern- gruppen rechtwinklig zueinander stehen.
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Electromagnetic device.
The invention relates to an electromagnetic device composed of a peeled iron core and one or more windings, for example a choke coil, a transformer, a drive iron for induction devices, such as Ferraris instruments, an electromagnet for relays, an exciter for electroacoustic oscillators and the like. like. can be.
The invention relates to measures to reduce iron losses, measures to reduce the winding capacity and dimensions
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Takes can be taken individually or in any group, both at low frequency and at high frequency. 6 devices are used and increase the value of the device, contribute in particular to increasing its efficiency, to equalizing its magnetic and electrical stress and thereby to increasing its load capacity.
According to the invention, the core is composed of partial cores, the largest dimension of which, measured in the direction of the lamellas and perpendicular to the course of the magnetic lines of force in the wound part, is the highest equal to the smallest dimension of the coil window, and these partial cores or groups of them are stored in such a way that they extend in different directions. The layers of adjacent partial cores or partial core groups can lie in parallel planes or planes at right angles to one another. The lamellae have a simple basic shape, which is customary in core transformers, and the core of the electromagnetic device according to the invention is preferably built up from lamellae of the same shape.
The result is an externally similar structure to the jacket transformers, which always has at least the good magnetic properties of a jacket transformer, but in an electrical relationship
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Partial cores whose largest dimension taken in the visual direction is equal to the smallest dimension of the assembled total core q; then, from a magnetic point of view, the advantages of a core in the manner of the cores of jacket transistors have been preserved. If, however, the largest dimension of the partial cores taken in the direction of the layers is made smaller than the smallest dimension of the composite core, then this always has better magnetic properties than a core similar to the cores of sheathed transformers.
Fig. 1 shows schematically in section the arrangement of a jacket transformer of a conventional design with a square core cross-section or a coil window. On two sides, the coils s, back legs r1 and r2, applied to the core k with their insulating intermediate layers z, are opposite. This magnetically good structure results in an undesirably high winding capacity in many cases, which can only be reduced by a considerable increase in the amount of active iron. namely by moving the yoke legs further away from the coil surfaces facing them or from the core.
The core transformer sketched schematically in FIG. 2 requires only a little more iron than the jacket transformer according to FIG. 1; its winding capacity is considerably reduced, but its structure is asymmetrical.
If, according to the invention, the core of a transformer according to FIG. 2 is put together from two partial cores k1 and k2 and if the yoke legs r1 and r2 are placed in opposite directions, then one obtains the electromagnetic device similar to that of a jacket transformer according to FIG. 3, whose winding capacity while maintaining the magnetic properties a jacket transformer according to FIG. 1 is a little smaller than that of the device according to FIG. 2.
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In order to further increase the symmetry of an electromagnetic device with a four-part core according to the invention, the partial cores can be put together according to FIG. 6 so that the layers of adjacent partial cores are at right angles to one another. With this arrangement it is recommended
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Pressboard strips or mica flakes. An electromagnetic device according to FIG. 6 has a core which is 25% larger in circumference than the devices according to FIGS. 1-5; So 36% of the total cross-sectional area occupied by the four-part core is magnetically unused, and the greater symmetry is bought at the cost of a mean turn length of the coils s that is increased by a quarter and a corresponding additional cost of insulating material for the intermediate layers s.
Where the capacity relationships play a decisive role, the arrangement according to FIG. 6 will nevertheless be used in many cases, for example. B. with small and micro transformers for radio purposes, especially for high-frequency converters. For these transformers it is particularly important to note that the
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this space lay lines and in particular lead metal parts serving for fastening purposes, which can even be made of iron without interfering with high-frequency devices themselves.
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In relation to the total cross-section of the core, the space quickly becomes smaller if the ratio of the dimension of the part cores to the smallest side length of the entire core, taken in the direction of rotation and perpendicular to the course of the magnetic lines of force in the wound part, is selected to be lower than in the arrangement according to Fig. 6, for which the said ratio is 0'8. The magnetically shielded free interior space disappears completely when the aforementioned ratio assumes the value 0'5, ie. b. if the dimension of the partial cores taken in the direction of the layer and perpendicular to the course of the magnetic lines of force in the wound part is equal to half the smallest dimension of the
Coil window or better still the smallest side length of the total core is made.
Electromagnetic devices according to the invention constructed in this way are illustrated schematically in FIGS. 7 and 8. The
The apparatus of Fig. 7 has the same perimeter as the sheathed transformer of Fig. 1, but it is much more symmetrical and has a lower conversion capacity than that.
The device according to FIG. 8 has the circumference of the devices according to FIGS. 2-5, but it is much more symmetrical and, moreover, has a considerably smaller winding capacity than those devices. Its winding capacity is even noticeably lower than that of the device according to FIG. 6, which is constructed with a certain waste of material, because the distance between the inner surfaces of the return legs of the partial cores facing the coils s from the surface parts of the coils s that are considered for the winding capacity is here far larger than with the devices according to the previous illustrations.
The overall core assembled according to the invention does not need to have a square cross-section, although this cross-sectional shape leads to structures of great symmetry. By using four partial cores according to FIG. 3, an electromagnetic device is obtained, the core of which has the aspect ratio 1: 2 and which can otherwise be constructed in the manner of FIG. 4 or 5, as FIGS. 9 and 10 illustrate. If the four partial cores are arranged in the manner of FIG. 6, the result is the electromagnetic device according to the invention according to FIG. 11, in which the cross-section of the magnetically shielded free inner space makes up 11% of the total cross-section of the core, so that 89% of this cross-section of active iron be taken.
If several electromagnetic devices of the same type have to be arranged comparatively close to one another, the requirement of a symmetrical arrangement of the total number of devices and a negligibly small mutual magnetic influence is often more important than the requirement of the greatest possible symmetry of the individual device. At the expense of the symmetry that can be achieved at all, special core designs will then be chosen that take into account the respective needs. For example, FIG. 12 schematically shows the cross section through a so-called corner device according to the invention.
If a partial core 7c3 of the same shape is added to the core of the device according to FIG. 12, the result is the electromagnetic device according to FIG. 13 with an aspect ratio of the coil window of 1: 3; such
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The figures illustrate only a few exemplary embodiments of the cores assembled according to the invention; A large number of other cores can be built up by further or differently effected subdivision and assignment of the partial cores thus created.
The invention solves the problem of building an electromagnetic device that comes as close as possible to a losslessly operating device. So one wants to get closer to the ideal conditions as far as this can be achieved under economic conditions. It has now been shown and can also be deduced almost completely theoretically that symmetry plays an important role in fulfilling the task. This can be seen particularly well if one considers an amplifier transformer as a special device according to the invention.
For him it is a matter of extending the realm of ideal transformation, u. between, especially towards higher frequencies, because this is what the problem solved by the invention amounts to.
With the small transformers in question, in contrast to the most powerful and measuring transformers, three problems do not play a significant role:
1. The problem of heat loss and its dissipation.
2. The electricity problem.
3. The tension force problem.
However, the problem of keeping the no-load current small does play a role, albeit of a secondary nature.
An amplifier transformer built according to the principles of the invention is magnetically and electrically much higher quality than any power or measuring transformer, and this is the result of a symmetry carried out as strictly as possible. The more pronounced this symmetry, the higher the quality of the device.
The symmetrical structure of the core reduces the leakage and provides a means of keeping the capacitance of the windings, especially that of the secondary winding, small. As a result, the scattered resonance is postponed very far. Here one can speak of improvements in electromagnetic relationship.
The symmetrical grouping of the parts of each winding, especially the secondary winding, further reduces the real value of the winding capacitance. Logically, as in the description, one speaks here of an improvement in electrical relation, although this improvement only appears in connection with the aforementioned improvements.
What applies in general to the interaction between the core and the windings also applies to the windings under and within themselves, i. H. for the partial coils of each winding. Usually, these sub-coils are not arranged symmetrically, but are simply next to each other in such a way that the mean electrical potential increases steadily from coil to coil. Coil arrangements according to FIGS. 15 and 16 clearly show a symmetry. The vectors of the mean electrical potentials of the oddly located coils are grouped symmetrically, and from the diagram of the associated electrical field one can read off the advantageous influence of the symmetrical grouping with regard to the resulting winding capacitance.
There is also something else: the mean electrical potential of the coil sections or at least one coil section against the cross yokes is lower than with the usual staggering of the coil sections of a winding. As a result, the effective value of the capacitance of the entire winding against the core is again reduced. This reduction in size can also only be achieved if the symmetrical arrangement of the winding parts is met, as the application expresses.
The advantage achievable by the invention emerges particularly clearly if, instead of the capacities, the charging currents that are actually only of interest are the subject of consideration. You can then see that strange compensations of partial charging currents occur here, and that too is exclusively a consequence of the consistently symmetrical grouping of all active parts of the transformer.
In electrical relation, the symmetry of the device according to the invention is increased by the fact that the winding is composed of parts or subgroups in such a way that the parts or subgroups with higher values of the mean electrical potential against the neutral of parts or subgroups with lower values of the mean electrical potential against the neutrals are included.
Such a winding is designed as a disc winding with an even number of sub-coils as a rule; then, with the arrangement according to the invention, the partial coils are not arranged in such a way that their ordinal numbers are ordered in the sense of the usual series of numbers. The partial coils are, for example, as shown schematically in FIG. 15 for a winding consisting of six partial coils. The partial coils with an odd ordinal number are on one side of the winding center, and the coils with an even ordinal number on the other; the ordinal numbers increase towards the middle of the winding.
There are also other assignments of the partial coils within the scope of the invention. In the case of an electromagnetic device with a large number of windings, only one of the windings can be constructed in the manner described, or two or any number of the independent windings can be divided according to the invention and these windings can then be put together in such a way that
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that the parts or subgroups with higher values of the mean electrical potential relative to the neutral are included by parts or subgroups with lower values of the mean electrical potential relative to the neutral.
16 schematically shows an electromagnetic device according to the invention with two independent windings, each composed of four partial coils so that the partial coils marked with Arabic numerals with higher values of the mean electrical potential against the core 7c of the coils marked with Roman numerals lower values of the mean electrical potential against the core k are included. Apart from two such disc windings, a third winding could also be arranged, which is then either built up and attached in the manner of the disc windings mentioned, or which is designed as an ordinary cylinder winding.
Furthermore, the measure of dividing the end coils of a side winding, which is often used in large transformer construction, can also be used in the device according to the invention, and apart from that, the division does not need to result in any partial coils with the same number of turns.
You can always move the tapping points to the circumference of the coil and, on the other hand, as a rule, especially in devices for radio purposes, such as push-pull transformers, the electrical center is moved close to the core, thus obtaining a centrally symmetrical device that exchanges pairs more symmetrically in electrical terms Clamping without changing the characteristics of the device is possible.
PATENT CLAIMS:
1. Electromagnetic device composed of core and winding, characterized in that the core is composed of partial cores whose largest dimension measured in the direction of the layers and perpendicular to the force line in the wound part is at most equal to the smallest dimension of the coil window, such that the Layers of adjacent sub-cores or sub-core groups are at right angles to one another and a large number of independent windings are used, each of which is put together in such a way that the parts or sub-groups of higher average electrical potential against the neutral of parts or sub-groups of lower average electrical potential against the neutral are included.
2. Electromagnetic device composed of core and winding, characterized in that the core is composed of partial cores, the largest dimension of which, measured in the visual direction and perpendicular to the line of force in the wound part, is at most equal to the smallest dimension of the coil window, such that the layers of adjacent partial cores or partial core groups are at right angles to one another.