CH219509A - Inductive switching element with a silicon-containing iron core provided in a circuit. - Google Patents

Inductive switching element with a silicon-containing iron core provided in a circuit.

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CH219509A
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Aktiengesellschaft C Lorenz
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Lorenz C Ag
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnets (AREA)

Description

  

  In einer Schaltung vorgesehenes, induktives Schaltelement  mit     siliziumhaltigem    Eisenkern.    Für die Nachrichtentechnik sowohl wie  für die     Messtechnik    haben Übertrager und  Selbstinduktionsspulen mit Eisenkern, die  von kleinsten bis zu .den in Betracht kom  menden grössten Strombelastungen gleiche       Permeabilitätswerte    besitzen, grosse Bedeu  tung.  



  Es ist bekannt, dass Spulen- und Über  tragerkerne aus niedrig     remanenten        Nickel-          Eisenlegierungen    diese Eigenschaften in  weitgehendem Masse aufweisen. Sie er  lauben den Aufbau von Drosselspulen,  die einen     stromamplitudenunabhängigen    kon  stanten     Selbstinduktionswert    innerhalb eines  grossen Belastungsbereiches besitzen, und den  Zusammenbau von Übertragern, die eine     un-          verzerrte    Wandlung von beliebig frequenten  Wechselströmen innerhalb eines entsprechen  den Leistungsbereiches ermöglichen.  



  Die     Fig.    1 zeigt die magnetische Eigen  schaft einer     Nickel-Eisenlegierung,    darge-    stellt durch den Verlauf der     Permeabilität        ic     in Abhängigkeit von der Feldstärke H.  



  Nickelfreie Eisenlegierungen, insbeson  dere     Silizium-Eisenlegierungen,    aus denen  im allgemeinen Dynamobleche bestehen, be  sitzen wohl eine niedrige     Remanenz    und einen  günstigen elektrischen Leitwiderstand, je  doch fehlt ihnen die gleichbleibende     Permea-          bilität    von kleinsten Feldstärken bis zu  einem     obern    in Betracht kommenden Grenz  wert. Im Bereich kleiner Feldstärken näm  lich wächst die     Permeabilität    mit der zu  nehmenden Feldstärke, um dann erst von  einem bestimmten untern Grenzwert bis zu  einem     obern    Grenzwert der Feldstärke kon  stant zu bleiben.

   Der Sachverhalt geht aus       Fig.    2 hervor, in der eine     Silizium-Eisen-          legierung    in ihrer     magnetischen.    Eigenschaft  durch den Verlauf     ,der        Permeabilität        ,u    in  Abhängigkeit von der Feldstärke H darge  stellt ist.  



  Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen,      den geradlinigen, belastungsunabhängigen       Permeabilitätsverlauf    dadurch für ein in       einer    Schaltung vorgesehenes, belastungs  unabhängiges induktives Schaltelement, z. B.  Drosselspule oder Übertrager, auszunutzen,  dass der     siliziumhaltige        Eisenkern    eine Vor  magnetisierung erhält, die -den     magnetischen     Arbeitspunkt in den     Feldstärkebereich    ver  legt, indem der Kern gleichbleibende     arbeits-          belastungsunabhä.ngige        Permeabilitätswerte     besitzt.

   Wird die     Vormagnetisierung    so ge  wählt, dass der magnetische Arbeitspunkt in  die     arithmetische    Mitte M zwischen, dem un  tern und     obern        Feldstärkengrenzwert    des  geradlinigen Verlaufes der     Perme4bilität     fällt, so     ist,der    grösste belastungsunabhängige  Arbeitsbereich des Kernes erzielt. In     Fig.        \?     ist dieser Bereich durch     Schraffur    gekenn  zeichnet.

   Ein mit dieser     Vormagnetisierung     versehener Kern hat für     elektromagnetische     Arbeitsbelastungen die gleichen elektrischen  Eigenschaften wie ein entsprechender     Nickel-          Eisenkern.     



  Die     Vormagnetisierung    kann durch eine  elektromagnetische oder permanentmagne  tische Verspannung oder beide zusammen er  folgen. Im ersten Fall kann eine Sonder  wicklung, durch die über eine Drossel oder  einen Widerstand ein Gleichstrom geleitet  wird, auf dem Kern angebracht sein, oder  dem Arbeitsstrom, der durch die Selbst  induktionsspule     bezw.    durch die     Primär-          oder    Sekundärwicklung eines     Ühertragers     fliesst, kann ein entsprechender, die     Vor-          ma.gnetisierung    bewirkender     Gleichstrom     überlagert werden.

   Es liegt nahe, in     Ver-          stärkerschaltungen    z. B. .den     Anodendurch-          schnittstrom    sinngemäss als     Vormagnetisie-          rungsstrom    zu verwerten. Der     Vormagneti-          sierungsstrom    kann konstant sein:,     beispiels-          weise    um den magnetischen Arbeitspunkt in  die arithmetische Mitte des Feldstärken  bereiches mit konstanter     Permeabilität    zu  verlegen.

   Die elektrische     Vormagnetisierung     kann aber auch regelbar oder automatisch  gesteuert angeordnet werden, beispielsweise  um die Verlegung des magnetischen Arbeits  punktes nur so     -weit    in den belastungsunab-         hängigen        Feldstärkenbereich        hineinzuverle-          gen,    wie es die Grösse der     Arbeitsstrom-          amplituden    jeweils erfordert, sinngemäss  vergleichbar etwa mit dem     Stromsparprinzip     der sogenannten     B-Schaltung    bei Verstärker  endstufen.  



  Die permanentmagnetische Verspannung  wird durch eine sinngemässe Einwirkung des  Feldes eines Dauermagneten auf den Kern  herbeigeführt. Bei geschlossenen Eisenkernen  können die niedrig     remanenten    Kernbestand  teile mit     permanentmagnetischen    Bestand  teilen, etwa Lamellen, durchsetzt sein, so  dass die gewünschte     Vormagnetisierung    des  Kernes gegeben ist.  



  In gewissen Fällen ist es vorteilhaft. .die  notwendige Verspannung des Kernes teils  durch permanentmagnetische, teils durch  elektromagnetische Verspannung zu erzielen;  so z. B. dann, wenn das Schaltelement für  die Einschaltung in den Anodenkreis einer  Röhre bestimmt ist, und dabei die durch ,den  Anodenstrom allein erfolgte elektromagne  tische Verspannung zu gering ist.



  Inductive switching element with a silicon-containing iron core provided in a circuit. For communications engineering as well as for measurement technology, transformers and self-induction coils with iron cores, which have the same permeability values from the smallest to the largest current loads in question, are of great importance.



  It is known that coil and transfer cores made of low-remanent nickel-iron alloys have these properties to a large extent. They allow the construction of inductors which have a constant self-induction value independent of the current amplitude within a large load range, and the assembly of transformers which enable undistorted conversion of any frequency alternating currents within a corresponding power range.



  1 shows the magnetic property of a nickel-iron alloy, represented by the course of the permeability ic as a function of the field strength H.



  Nickel-free iron alloys, in particular silicon-iron alloys, of which dynamo sheets generally consist, have a low remanence and a favorable electrical conductivity, but they lack the constant permeability from the smallest field strengths up to an upper limit value. In the range of small field strengths namely, the permeability increases with the field strength to be increased, only to then remain constant from a certain lower limit value to an upper limit value of the field strength.

   The facts emerge from FIG. 2, in which a silicon-iron alloy in its magnetic. Property by the course, the permeability, u as a function of the field strength H is Darge.



  According to the invention it is proposed that the straight, load-independent permeability curve for a provided in a circuit, load-independent inductive switching element, z. B. choke coil or transformer, to take advantage of the fact that the silicon-containing iron core receives a pre-magnetization, which-shifts the magnetic operating point in the field strength range, in that the core has constant workload-independent permeability values.

   If the pre-magnetization is chosen so that the magnetic working point falls in the arithmetic center M between the lower and upper field strength limit value of the straight-line course of the permeability, then the largest load-independent working range of the core is achieved. In Fig. \? this area is marked by hatching.

   A core provided with this premagnetization has the same electrical properties for electromagnetic workloads as a corresponding nickel-iron core.



  The premagnetization can be followed by an electromagnetic or permanent magnetic bracing or both together. In the first case, a special winding through which a direct current is passed through a choke or a resistor can be attached to the core, or the working current that BEZW through the self induction coil. flows through the primary or secondary winding of a transformer, a corresponding direct current causing the pre-magnetization can be superimposed.

   It is obvious, in amplifier circuits z. B. to utilize the anode average current as a pre-magnetization current. The premagnetization current can be constant: for example, to move the magnetic operating point to the arithmetic center of the field strength range with constant permeability.

   The electrical premagnetization can, however, also be arranged in an adjustable or automatically controlled manner, for example in order to move the magnetic working point only as far into the load-independent field strength range as the size of the working current amplitudes requires, analogously comparable to the power saving principle of the so-called B-circuit in amplifier output stages



  The permanent magnetic tension is brought about by an analogous action of the field of a permanent magnet on the core. In the case of closed iron cores, the low remanent core constituents can share parts with permanent magnetic constituents, such as lamellas, so that the desired premagnetization of the core is given.



  In certain cases it is beneficial. .to achieve the necessary tensioning of the core partly through permanent magnetic, partly through electromagnetic tension; so z. B. when the switching element is intended to be switched into the anode circuit of a tube, while the electromagnetic tension made by the anode current alone is too low.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: In einer Schaltung vorgesehenes, induk tives Schaltelement mit siliziumhaltigem Eisenkern, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern derart vormagnetisiert ist, dass der magnetische Arbeitspunkt in den Feld stärkebereich verlegt wird, in dem der Kern gleichbleibende, arbeitsbelastungsun- abhängige Permeabilitätswerte besitzt. UNTERANSPRüCHE 1. Schaltelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern .durch ein elektromagnetisches Feld vormagnetisiert ist. 2. Claim: inductive switching element provided in a circuit with a silicon-containing iron core, characterized in that the core is premagnetized in such a way that the magnetic operating point is shifted to the field strength range in which the core has constant, workload-independent permeability values. SUBClaims 1. Switching element according to claim, characterized in that the core is premagnetized .by an electromagnetic field. 2. Schaltelement nach Patentanspruch, dadurch ,gekennzeichnet, dass der Kern durch ein permanentmagnetisches Feld vormagneti siert ist. 3. Schaltelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern durch Zusammenwirken eines elektromagnetischen und eines permanentmagnetischen Feldes vormagnetisiert ist. 4. Switching element according to patent claim, characterized in that the core is pre-magnetized by a permanent magnetic field. 3. Switching element according to claim, characterized in that the core is premagnetized by the interaction of an electromagnetic and a permanent magnetic field. 4th Schaltelement nach Patentanspruch, ,dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vor magneti.sierung der magnetische Arbeits punkt in die arithmetische Mitte des Feld stärkenbereiches verlegt ist, in dem der Kern gleichbleibende, arbeitsbelastungsun- abhängige Permeabilitätswerte besitzt. 5. Schaltelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormagne- tisierung in Abhängigkeit von der jeweiligen Grösse der Arbeitsstromamplituden selbst tätig geregelt wird. 6. Switching element according to patent claim, characterized in that the magnetic working point is moved to the arithmetic center of the field strength range in which the core has constant, workload-independent permeability values due to the pre-magnetization. 5. Switching element according to claim, characterized in that the pre-magnetization is actively regulated depending on the respective size of the working current amplitudes. 6th Schaltelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es als Über trager ausgebildet ist. 7. Schaltelement nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es als Drossel spule ausgebildet ist. Switching element according to claim, characterized in that it is designed as an over-carrier. 7. Switching element according to claim, characterized in that it is designed as a choke coil.
CH219509D 1940-08-29 1941-07-28 Inductive switching element with a silicon-containing iron core provided in a circuit. CH219509A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3901792A1 (en) * 1989-01-21 1990-08-09 Philips Patentverwaltung Toroidal (ring) core made of ferrite or iron powder

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3901792A1 (en) * 1989-01-21 1990-08-09 Philips Patentverwaltung Toroidal (ring) core made of ferrite or iron powder
DE3901792C2 (en) * 1989-01-21 2002-06-20 Lucent Technologies Inc Toroidal core made of ferrite or iron powder material

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