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Drosselspule mit einteiligem Ferritkern sowie Verfahren zu ihrer
Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Die Erfindung betrifft eine Drosselspule mit einteiligem Ferritkern.
Derartige Spulen werden insbesondere als Breitbanddrosseln zu Entstörzwecken verwendet.
Sie sind so aufgebaut, daß der Kraftlinienweg im Ferritkern geschlossen ist.
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Bei derartigen Spulen stellt die Bewicklung der Kerne ein Problem
dar, da die Wicklung im allgemeinen nur wenige Windungen aufweist und sich deshalb
der Einsatz von Ringwickelmaschinen nicht lohnt. Außerdem wären Ringkerne für den
gedachten Zweck zu sperrig.
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In der älteren Patentanmeldung P 23 52 872.5 wird eine Drosselspule
mit einteiligem Ferritkern beschrieben, der in seinem Inneren mindestens einen Hohlraum
aufweist durch den die Wicklung so hindurchgeführt ist, daß der Kraftlinienweg im
Ferritkern geschlossen ist. Das Problem der Bewicklung wird dabei dadurch gelöst,
daß alle Hohlräume
des Ferritkernes entlang einer gemeinsamen Schraubenlinie,
deren Achse in Längsrichtung des Kernes verläuft so angeordnet sind, daß ein durchlaufender
Durchtrittsweg entsteht, durch den eine vorgewickelte Drahtwendel hindurchgeschraubt
ist. Dabei kann dieser Durchtrittsweg als schraubenlinienförmig verlaufender Drahtführungskanal
ausgebildet sein.
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Diese ältere Anordnung hat sich vor allem bei Drosselspulen mit relativ
kleiner Windungszahl gut bewährt. Sie setzt allerdings voraus, daß der Schraubkanal
des Ferritkernes und die Drahtwendel die gleiche Steigung haben. Um in den Ferrgitkern
axial eingeschraubt werden zu können, muß dabei die Ganghöhe der Drahtwendel so
groß sein, daß sie durch eine Einlaufnut den Kernmantel stirnseitig mit einer Windung
überbrückt (sh. Abb. 3 bzw. 3a in P 23 52 782.5), d.h. der Abstand zwischen den
Drähten der Drahtwendel muß etwa so groß sein wie die Dicke des Kernmantels. Da
die Dicke des Kernmantels aus magnetischen Gründen nicht beliebig klein gemacht
werden kann, sondern bei etwa 2/3 des Radius des Kernmittelstücks liegt, müssen
Drahtwendel und Schraubkanal eine relativ große Steigung haben, so daß innerhalb
des Kernes nur wenige Windungen der Drahtwendel Platz haben. Eine größere Anzahl
von Windungen würde bei diesen Anordnungen unverhältnismäßig große Längen des Kernes
erforderlich machen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Drosselspule mit einteiligem
Ferritkern und geschlossenem Kraftlinienweg, bei der es möglich ist, die Windungen
der Drahtwendel dicht nebeneinander anzuordnen, um auf diese Weise größere Windungen
zahlen bei gleicher Kernlänge zu erreichen.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Ferdtkern
aus einem im wesentlichen zylindrischen Innenteil und einem mit dem Innenteil einstückig
verbundenen rahmenförmigen
Mantelteil besteht und die Wicklung aus
einer auf das Innenteil aufgewickelten Drahtwendel gebildet ist, die durch zwischen
Innenteil und Mantelteil angeordneten Durchbrüchen hindurchgezogen ist, wobei die
Enden der Drahtwendel in Ebenen senkrecht zur Kernachse aus dem Kern herausgeführt
sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Drosselspule wird also im Gegensatz zu der
in der älteren Anmeldung beschriebenen Drosselspule der Wickeldraht nicht als vorgewickelte
Drahtwendel in Achsrichtung über eine Stirnseite des Kernes hinweg eingeschraubt.
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Damit ist aber der Abstand zwischen den einzelnen Windungen der Drahtwendel
nicht mehr von der Dicke des Mantelteiles abhängig.
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Für die weiter unten beschriebene Herstellung der erfindungsgemäßen
Drosselspule hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn in der Mantelfläche des Innenteils
des Ferritkernes mindestens eine in Längsrichtung des Innenteils verlaufende an
mindestens einem ihren Enden durch den Mantelteil zur Außenfläche des Ferritkernes
hindurchlaufende Nut angeordnet ist. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
sind in der Mantelfläche des Innenteils zwei fluchtend zueinander angeordnete sich
jeweils über einen Teil der Länge des Innenteils erstreckende Nuten angeordnet.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung
der obengenannten Drosselspule. Bei diesem Verfahren wird der Wicklungsdraht erfindungsgemäß
in einer Ebene senkrecht zur Kern achse auf einer geraden oder gekrümmten Führungsbahn
dem Raum zwischen Innenteil und Mantelteil des Kernes fortlaufend zugeführt, wobei
er durch Führungselemente zu einer um das Innenteil schraubenlinienförmig herumlaufenden
Wendel geformt wird und das vordere Ende des Drahtes wird schließlich wieder nach
außen geführt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man die Drahtabstände
in
der Drahtwendel wesentlich (zwei- bis dreimal) kleiner machen als bei dem älteren
vorgeschlagenen Verfahren. Die Drahtwindungen der Drahtwendel können sogar dicht
an dicht gelegt werden, wobei dann natürlich isolierter Draht verwendet wird.
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Es hat sich für die Durchführung des Verfahrens weiterhin als zweckmäßig
erwiesen, wenn das Innenteil der erfindungsgemäßen Drosselspule seitliche Abflachungen
aufweist. Es kann auch zweckmäßig sein, wenn das Innenteil mit auf einer Schraubenlinie
angeordneten Führumsnuten zur Führung des Drahtes versehen ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Drosselspule sind weiterhin
im Mantelteil in einer oder mehrenen Ebenen senkrecht zur Kernachse Nuten angeordnet,
durch die die Enden der Drahtwendel geführt sind und in der sie fixiert sein können.
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Gegenstand der Erfindung ist schließlich eine Vorrichtung zur Durchführung
des oben geschilderten Verfahrens zur Herstellung einer Drosselspule gemäß der Erfindung.
Die Vorrichtung ist gemäß der weiteren Erfindung gekennzeichnet durch eine in einer
Ebene senkrecht zur Achse des in der Vorrichtung gehalterten Ferritkernes angeordnete,
in den Raum zwischen Innenteil und Mantelteil des Ferritkernes im wesentlichen tangential
zum Innenteil hineinragende Führungshülse zur Drahtzuführung und ein gegenüber der
AustrXittsöffnung der Führungshülse angeordnetes erstes Führungselement zur Umlenkung
des Drahtes in der Zuführungsebene sowie ein zweites in der Nähe des ersten angeordnetes
Führungselement zur Ablenkung des Drahtes senkrecht zur Zuführungsebene.
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Mit dieser Vorrichtung wird das erfindungsgemäße Verfahren in der
Weise ausgeübt, daß der fortlaufend durch die Führungshülse zugeführte Draht durch
das erste Führungselement gekrümmt
und udas Innen teil herumgelenkt
wird und dann durch das zweite Führungselement in Richtung der Achse des Ferritkernes
abgelenkt und somit zu einer Wendel geformt wird. Das erste Führungselement erzeugt
also die Krümmung, das zweite Führungselement die Steigung der Wendel.
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Es hat sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung als vorteilhaft
erwiesen, wenn die Austrittsöffnung der Führungshülse im wesentlichen in der Längsmittelebene
des Ferritkernes angeordnet ist. Sie kann aber auch etwas über die Längsmittelebene
hinausragen.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform weist das erste Führungselement
eine gegenüber der Austrittsöffnung der Führungshülse schräg zur Austrittsrichtung
des Drahtes angeordnete Umlenkfläche auf. Die Umlenkfläche kann als ebene Fläche
ausgebildet sein, sie kann aber auch in ihrer Krümmung dem Innenteil des Ferritkernes
angepaßt sein. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die Umlenkfläche mit einer
Führungsnut versehenist.
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Es können weiterhin Führungselemente vorgesehen sein, durch die das
vordere Ende des Drahtes beim Umlaufen nach einer bestimmten Anzahl von WIndungen
automatisch wieder nach außen geführt wird.
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Als besonders vorteilhaft hat sich jedoch eine Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung erwiesen, die anwendbar ist, wenn der zu bewickelnde
Ferritkern, wie oben erwähnt, eine in der Mantelfläche des Innenteils in Längsrichtung
verlaufende Nut aufweist. Bei dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung einen
schwenkbaren Arm auf, an dessen freiem Ende eine Oese angeordnet ist, die bei in
der Vorrichtung gehaltertem Ferritkern sowie in die oben erwähnte Nut eingreift,
daß sie in der Bahn des um das Innenteil herumgeführten Drahtes liegt. Das vordere
Ende des Drahtes läuft dann beim Überqueren dieser Nut durch die Oese hindurch.
Daraufhin wird der Arm weggeschwenkt und das Drahtende mittels der Oese nach außen
giUhrt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ist
der Ferritkern in der Vorrichtung an einem gegen die Führungshülse in Drahtzuführungsrichtung
bewegbaren Support befestigbar, an dem auch die Führungselemente angeordnet sind.
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Im folgenden wird anhand der beigefügten Abbildungen ein Ausführungsbeispiel
für die Gegenstände der Erfindung näher erläutert.
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Abb. 1 zeigt im Grundriß ein Ausführungsbeispiel für eine Drosselspule
gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Abb. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II in Abb. 1.
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Abb. 3 zeigt in schematischer geschnittener Darstellung eine Draselspule
gemäß der Erfindung während der Bewicklung mit den für die Erfindung wesentlichen
Teilen der Vorrichtung zur Bewicklung.
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Abb. 4 zeigt in einem Teilschnitt längs der Achse des Ferritkernes
eine Einzelheit der Vorrichtung nach Abb. 3.
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Die in den Abb. 1 und 2 dargestellte Drosselspule weist einen einteiligen
Ferritkern auf mit einem Innenteil 5, das zylinderförmig mit abgeflachten Seiten
ausgebildet ist und einem rahmenförmigen Mantelteil 6, der mit dem Innenteil 5 einstückig
verbunden ist. Die Wicklung der Drosselspule besteht aus einer auf das Innenteil
5 aufgewickelten Drahtwendel 8.
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Die Enden 1 bzw. la der Drahtwendel 8 sind in Ebenen senkrecht zur
Achse des Ferritkernes aus dem Kern herausgeführt und in Nuten 9, die im Mantelteil
6 quer zur Längsachse des Kernes angeordnet sind, fixiert.
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Zur Vereinfachung der weiter unten beschriebenen Herstellung der Drosselspule
sind in der Mantelfläche des Innenteils 5
fluchtend zueinander zwei
in Längsrichtung des Ferritkernes verlaufende Nuten 10 angeordnet, die sich jeweils
von einer der beiden äußeren Stirnflächen des Ferritkernes durch den Mantelteil
6 hindurchlaufend über ca. 1/4 des Innenteiles 5 erstrecken.
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Die Herstellung der in den Abb. 1 und 2 dargestellten Drosselspule
geschieht mit einer Vorrichtung, die im folgenden anhand der Abb. 3 und 4 beschrieben
wird.
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Bei der dargestellten Vorrichtung wird der Draht 1 zwischen zwei
Rollen 2, 2a hindurch einer über eine Halterung 14 fest mit dem nicht dargestellten
Ständer der Vorrichtung verbundenen Führungshülse 3 zugeführt. Der Ferritkern 5,
6 ist auf einem Support 3 13 gehaltert, der in nicht eigens dargestellter Weise
in in Drahtzuführungsrichtung bewegbar mit dem Ständer der Vorrichtung verbunden
ist. Die Führungshülse 3 ist so angeordnet, daß ihre Austrittsöffnung in den Zwischenraum
zwischen dem Innenteil 5 und dem Mantelteil 6 des Ferritkernes hineinragt und sich
etwa auf der Mittelebene des Ferritkernes befindet.
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Am Support 13 sind zwei Führungselemente 4 und 7 angeordnet, die
ebenfalls in den Raum zwischen dem Innenteil 5 und dem Mantelteil 6 des Ferritkernes
hineinragen. Die gegenseitige Anordnung der Führungshülse 3 und der beiden Führungselemente
4 und 7 ist nun so, daß der zugeführte Draht 1 nach dem Verlassen der Führungshülse
3 dicht am Innenteil 5 vorbeiläuft und gegen eine schräg zur Drahtzuführungsrichtung
ausgerichtete Oberfläche des Führungselementes 4 geschoben wird. Diese Oberfläche
kann zur besseren Führung des Drahtes mit einer der Drahtdicke entsprechenden Nut
versehen sein. An der Oberfläche des Führungselementes 4 wird der Draht 1 in einer
Ebene senkrecht zur Achse des Mittelteiles 5 gekrümmt und kreisförmig um das Mittelteil
5 herumgelenkt. Kurz nach dem Vorbeilaufen an dem ersten Führungselement 4 wird
der Draht 1 zusätzlich durch das Führungselement 7 in Richtung der Längsachse des
Innenteiles 5 abgelenkt was zur Folge hat, daß der Draht 1 nunmehr
schraubenförmig
um das Innenteil 5 herumläuft und so die Wendel 8 gebildet wird. Nach Durchlaufen
einiger Windungen gelangt das vordere Ende la des Drahtes in die Nähe des anderen
Endes des Mittelteiles 5 und nähert sich der stirnseitigen Innenfläche des Mantelteiles
6. Vor dem Auflaufen auf die Oberfläche des Mantelteils 6 wird das Drahtende la
aus dem Kern herausgezogen, während durch die Führungshülse 3 weiterer Draht nachgeschoben
wird. Das Herausziehen des Drahtendes 1a geschieht mit einer eigenen Vorrichtung,
die einen schwenkbaren Arm 12 aufweist, an dessen freiem Ende eine Oese 11 angeordnet
ist, die in Ruhestellung des Armes 12 bei auf dem Support 13 befestigtem Ferritkern
so in eine der Nuten 10 des Ferritkernes eingreift, daß das Drahtende la beim Überqueren
der Nut 10 durch diese Oese 11 hindurchläuft. Wenn dies geschehen ist, wird der
Arm 12 in Pfeilrichtung bewegt und damit die Oese 11 weggeschwenkt. Sie nimmt das
gekrümmte Drahtende la mit und zieht die Wendel 8,soweit sich diese nun wieder außerhalb
des Ferritkernes befindet,wieder auf. Während dieses Vorganges wird durch die Führungshülse
3 ein entsprechendes Stück Draht nachgeschoben.
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Sobald das durch die Oese 11 herausgezogene Drahtende 1a eine ausreichende
Länge erreicht hat, wird es mit Hilfe einer nicht dargestellten Vorrichtung abgeschnitten.
Zugleich wird der Support 13 und mit ihm der Kern 5,6 von der Führungshülse 3 weggezogen
oder weggeschwenkt, wobei von dem Draht 1 ein vorgegebenes nicht gewendeltes Stück
aus der Führungshülse 3 herausgezogen wird. Sobald dieses herausgezogeneW Stück
Draht die gewünschte Länge hat, wird es durch ein gegen das Bauteil 14 in Pfeilrichtung
bewegbares Teil 15 an der Scherfläche 16, die sich innerhalb des Drahtführungskanales
befindet, abgeschert.
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Man erhält auf diese Weise einen Ferritkern, auf dessen Mittelteil
5 von einem Ende zum anderen eine Drahtwendel 8 aufgebracht ist, deren freie Enden
nach außen herausstehen. Der bewickelte Kern kann nunmehr vom Support 13 gelöst
und ein neuer Kern an seiner Stelle eingesetzt werden.
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Das Richten, Umlegen und Fixieren der Drahtenden in den Nuten 9 kann
in nicht eigens dargestellter Weise in getrennten Arbeitsgängen erfolgen.
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Patentansprüche