• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1987005147A1
    申请号:PCT/EP1987/000072
    申请日:1987-02-13
    公开日:1987-08-27
    发明作者:Cornelius Lungu
    申请人:Cornelius Lungu；
    IPC主号:H01G2-00
    专利说明:
    [0001] Elektrisches Bauelement mit induktiven und kapazitiven Eigenschaften
    [0002] Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisches Bauelement mit induktiven und/oder kapazitiven Eigenschaften.
    [0003] Ein solches elektrisches Bauelement ist aus der DE-OS 20 35 368 bekannt. Bei diesem Bauelement sind zwei voneinander elektrisch isolierte Leiter spulenför ig in Windungen und Wicklungslagen aufgewickelt, wobei zwischen diesen Leitern ein Dielektrikum angeordnet ist. Die Leiter sind zwei dünne runde Wickeldrähte, die mit einer Isolierung, z.B. einer Lackschicht überzogen und bifilar gewickelt sind. Die Isolierung dient als Dielektrikum. Zur Bildung eines magnetischen Feldes werden Ströme durch das Bauelement ausgenutzt, die kapazitiven Ursprunges sind, wobei die Kapazität zwischen den Drahtwindungen der Wicklung entsteht.
    [0004] Nachteilig ist hierbei, daß die erreichbaren Kapazitätswerte gering sind. Der Kapazitätswert kann erhöht werden, wenn Drähte kleineren Durchmessers verwendet werden, wie dieses in der DE-OS 30 24 343 vorgeschlagen ist. Solche Drähte sind allerdings erheblich teurer als herkömmlich verwendete Wicklungsdrähte; außerdem ist deren Handhabung schwieriger. Ferner erreicht man mit solchen Wicklungsarten eine ungleichmäßige dielektrische Belastung der Wicklungsisolation.
    [0005] Zwischen den einzelnen Windungen ergeben sich ferner Lufträume, die bei höheren Spannungen Glimmentladungen hervorrufen können, deren Folge, wie aus der Kondensatortechnik bekannt, Isolations¬ schäden sind. Aus diesem Grunde muß die Wicklung ausreichend getränkt werden, um Lufträume auszuschließen.
    [0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Bauelement der in Rede stehenden anzugeben, das einfach herzu¬ stellen ist, gute elektrische Eigenschaften aufweist und trotz kleiner Baugröße erhebliche Mengen Energie kapazitiven Ursprungs speichern kann. Außerdem sollen Wege aufgezeigt werden, wie man solche gewickelten elektrischen Bauelemente einsetzt, um bisherige Kombinationen aus Spule und Kondensator zu ersetzen bzw. Bauteile mit neuen Eigenschaften zu schaffen.
    [0007] Gemäß der Erfindung werden hierzu beide Leiter zu einem Wickel¬ draht aus einem Kernleiter, einem diesen umgebenden Dielektrikum und einen Kernleiter und Dielektrikum zumindest teilweise umgebenden Außenleiter zusammengefaßt. Demgemäß wird das elek¬ trische Bauelement mit Hilfe spezieller Wickeldrähte gewickelt, die mindestens zwei Elektroden aufweisen, zwischen denen eine Isolation als Dielektrikum vorhanden ist.
    [0008] Vorzugsweise wird ein runder Wickeldraht aus einem runden Kern¬ leiter, einem diesen umgebenden Dielektrikum und einem das Dielektrikum umhüllenden Außenleiter verwendet. .Der Außenleiter ist vorzugsweise eine dünne möglichst gleichmäßige Schicht, z.B. eine Metallisierung, die mit Hilfe bekannter physikalischer oder chemischer Verfahren, wie Aufdampfen, Kathodenzerstäubung, chemische Abscheidung, auf die dielelektrische Schicht aufge¬ bracht ist.
    [0009] Der Wickeldraht ist in allen Richtungen gleichermaßen biegbar und bis zu sehr kleinen Abmessungen mit Durchmessern im Bereich von 0,01 Millimeter realisierbar. Für größere, insbesondere rotationssymmetrische Wicklungen kann man zur Erzielung größerer Füllfaktoren auch eine rechteckige Ausführungsform einsetzen.
    [0010] Aus solchen Wickeldrähten können elektrische Bauelemente mit herkömmlichen Wickelverfahren hergestellt werden. Bei etwa gleichen Dimensionen können gegenüber den bekannten bifilar gewickelten elektrischen Bauelementen etwa um das 15- bis 20-fache höhere Kapazitätswerte erreicht werden. Lufträume zwischen den beiden Leitern treten nicht auf, so daß Glimmentladungen unterbunden werden. Außerdem kann der Wickeldraht selbst¬ heilend ausgebildet sein, so daß etwaige Durchschl ge zwischen den Leitern keine Isolationsschäden hervorrufen.
    [0011] Der Außenleiter, d.h. die Metallisierung dient allen Windungen des Kernleiters vorzugsweise als gemeinsame Kondensatorelek¬ trode. Die Metallisierung jeder Windung ist hierzu elektrisch mit einer Sammelkontaktierung verbunden.
    [0012] Das elektrische Bauelement gemäß der Erfindung kann auf viel¬ fältige Weise angewendet werden und ersetzt eine Vielzahl von herkömmlichen Spule-Kondensator-Kombinationen. Mit dem elektrischen Bauelement können durch die Schaffung kapazitiver Eigenschaften innerhalb einer Induktivität Kondensatoren und Verbindungselemente zwischen Kondensatoren und Induktivitäten eingespart werden. Außerdem wird gegenüber herkömmlichen Bau¬ elementen Material eingespart. Das Bauelement gemäß der Erfin¬ dung ist in hohem Maße miniaturisierbar. Darüberhinaus bringt der Einsatz solcher Bauelemente als Schwingkreis- neue Eigen¬ schaften, so z.B. die Frequenzanpassung bis zum Verhältnis 2:1 allein über eine Widerstandsänderung.
    [0013] Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteran¬ sprüchen hervor. Die Erfindung ist in mehreren Anwendungs¬ beispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:
    [0014] Figur 1 einen Querschnitt durch einen Wickeldraht für ein Bauelement gemäß der Erfindung;
    [0015] Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines spulenförmig ge¬ wickelten elektrischen Bauelementes gemäß der Erfin¬ dung;
    [0016] Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Bauelementes gemäß der Erfindung zur Erläuterung des Wickelvorgangs;
    [0017] Figur 4 einen Querschnitt durch einen modifizierten Wickel¬ draht;
    [0018] Figur 5 einen Querschnitt durch einen Teil eines elektrischen Bauelementes gemäß der Erfindung mit einer weiteren Ausführungsform des Wickeldrahtes;
    [0019] Figuren 6a,b Ersatzschaltbilder eines Bauelementes gemäß der Erfindung;
    [0020] Figuren 7a bis d eine schematische auseinandergezogene Dar¬ stellung einer Wicklung eines auch als Schwingkreis einzusetzenden Bauelementes gemäß der Erfindung sowie Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise;
    [0021] Figuren 8a bis c ein Ersatzschaltbild eines weiteren, als
    [0022] Schwingkreis eingesetzten Bauelements mit Diagrammen zur Erläuterung der Wirkungsweise;
    [0023] Figuren 9a bis d ein als Relais verwendetes Bauelement gemäß der Erfindung sowie Ersatzschaltbilder hierzu;
    [0024] Figuren 10 bis 20 jeweils Ersatzschaltbilder für weitere Aus¬ führungsformen von elektrischen Bauelementen gemäß der Erfindung.
    [0025] Ein Wickeldraht WD weist nach Figur 1 einen üblichen Runddraht aus z.B. Kupfer, Aluminium usw. als Kernleiter 1 auf, der eine gleichmäßige und lückenlose konzentrische Isolation 2 trägt. Diese Isolation ist möglichst dünn und kann einschichtig oder mehrschichtig, aus gleichen oder verschiedenartigen Lagen bestehen, um für eine gegebene dielektrische Festigkeit eine möglichst hohe relative dielektrische Konstante aufzuweisen. Für die Ausführung der Isolation kommen bekannte Verfahren wie Lackieren, Pulverlackieren, Umspinnen, Anodisieren usw. infrage.
    [0026] Auf diese dielektrische Isolation 2 wird eine dünne möglichst gleichmäßige Metallisierungsschicht als Außenleiter 3 aufge¬ tragen. Der kapazitive Wickeldraht WD kann somit als beliebig langer dünner Drahtkondensator mit zwei konzentrischen Elektro¬ den und einem dazwischenliegenden Dielektrikum bezeichnet werden. Die axiale elektrische Leitfähigkeit des Kernleiters 1 ist wesentlich höher als die Leitfähigkeit des Außenleiters bzw. der Metalliserung 3. Zweck dieser Ausgestaltung ist es, Kurz¬ schluß-Windungswirkungen auf ein Mindestmaß zu reduzieren angesichts der Tatsache, daß infolge eines üblichen Wickelvor¬ ganges die sich berührenden Außenmetallisierungen 3 benachbar¬ ter Windungen und Wickellagen geschlossene Kurzschlußwindungen darstellen.
    [0027] Nach Figur 2 besteht eine mit dem kapazitiven Wickeldraht WD gemäß Figur 1 ausgeführte Spule 3 aus einem zuammenhängenden Wickel mmehrerer (n) aneinanderliegender Windungen wl bis w n. Die Metallisierung 3 der sich berührenden Windungen bildet also einen geschlossenen Kreis, und an diesem wird eine elektrische Sammelkontaktierung 5 angebracht, die aus zwischen den Windungen eingelegten, dünnen Metallfolien besteht oder in Form eines aufgespritzten metallischen Streifens ausgeführt ist.
    [0028] Eine einfache Art die Sammelkontaktierung 5 durchzuführen ist es, die Wände eines den Wickel umgebenden Spulentragkörpers in einer Weise mit Metall zu beschichten, die Kurzschlußströme verhindert und diese Beschichtung als elektrischen Anschluß zu benutzen.
    [0029] Um insbesondere bei niedrigen Spannungen ausreichend hohe Längenkapazitätswerte zu erreichen, kann die Isolation 2 aus einer elektrochemisch erzeugten Formierschicht bestehen, wie bei Elektrolytkondensatoren üblich. In diesem Fall besteht der Kernleiter 1 aus Aluminium oder weist eine geschlossene Aluminiumschicht auf, die anodisiert werden kann. Statt der Metallisierung 3 wird der Kernleiter 1 samt Aluminiumoxidschicht 2 von einem mit flüssigem oder festem Elektrolyt getränkten Abstandshalter umgeben. Dessen elektrische Leitfähigkeit ist gering, so daß die Kurzschlußwindungswirkung schwach ist.Wenn der Kernleiter 1 als Anode fungiert, wird die elektrisch angeschlossene Kathode von zwischen den Windungen (Lagen) des vom Abstandshalter 3 umgebenen, isolierten Kernleiters 1 und eingelegten Alulminumstreifen gebildet, die der Sammelkontaktierung 5 in der Funktion ähnlich sind. Bei Wicklungen mit flüssigem Elektrolyt (ähnlich üblichen Elektrolyt¬ kondensatoren) kann der Abstandshalter 3 z.B. aus einer Umspinnung aus Baumwolle oder saugfähigem Papier bestehen, die erst nach dem Wickeln der Spule mit Elektrolyt getränkt wird. Die als Sammelkontaktierung 5 z.B. benutzten Aluminiumstreifen können in direktem Kontakt zum Spulentragkörper stehen, der z.B. ebenfalls aus Aluminium gefertigt ist. Es besteht die prinzipielle Möglichkeit, auch temperaturbeständigere Wicklungen dieser Art mit festem Elektrolyten in der Art trockener Elektrolytkondensatoren zu bauen. Dabei wird ein aus Glasfasern bestehender Abstandshalter von Anfang an mit einem festen Elektrolyten z.B. Mnθ2 versetzt. Die weiteren Fertigungsschritte der Spule ähneln denen eines trockenen Elektrolytkondensators. Der Einfachheit halber werden im Laufe der Beschreibung nur die Begriffe Isolation 2, Metallisierung 3 und Sammelkontaktierung 5 erwähnt, wobei man sinngemäß auch eine Durchführung mit diesen Elektrolytkondensatortechniken verstehen kann.
    [0030] Eine Änderung des magnetischen Flusses $ der Spule 4 bewirkt, daß in den Kernleiterwindungen Spannungen üw = d /dt induziert werden, die entsprechend der Windungszahl sich addieren, so daß zwischen Anfang A und Ende B des Kernleiters 1 eine Spannung U = nüw entsteht. Die gleiche Windungsspannung Uw entsteht auch in der elektrisch zu einem Kreis geschlossenen Metallisierung 3 des Wickeldrahtes.Dies könnte zu nachteiligen Kurzschlußströmen führen.
    [0031] Für praktische Zwecke bei Netzfrequenzen können diese Kurz¬ schlußströme durch eine dünn aufgetragene Metallisierung 3 kleingehalten werden, so daß deren Wirkung zu vernachlässigen ist. Für höhere Frequenzen ist es zweckmäßig, die Metallisierung 3 gezielt auf einem beliebigen Querschnitt I der Spule 4 zu unterbrechen, wodurch die Kurzschlußwirkung aufgehoben wird. Hierzu wird z.B". die dünne Metallisierung 3 durch eine elektrische Entladung örtlich entfernt. Dieses "Ausbrennen" der Metallisierung 3 kann während des Wicklungsvorganges geschehen, wenn der Wickeldraht vor dem Aufspulen, siehe Figur 3, zwischen zwei ringförmigen Elektroden 6, 61 geführt ist. Diese Elektroden, die auch in der Form von Schleifbürsten oder Kontaktrollen ausgeführt werden können, sind ständig in Kontakt mit der Metallisierung 3 des kapazitiven Wickeldrahtes nach Figur 1.
    [0032] Wird nun kurzzeitig am Anfang jeder Umdrehung der Welle 7 der Wickelmaschine an diese Elektroden eine geeignete Spannung gelegt, z.B. über einen von der Welle 7 gesteuerten Schalter 8, so führt diese zu der örtlichen Zerstörung der Metallisierung 3 durch Wärme bzw. durch Entladungseinwirkung. Wichtig ist dabei, die elektrische Entladung so zu steuern, daß die Isolation nicht beschädigt wird. Da diese metallisierungsfreien Abschnitte auf der Spule 4 sich in der gleichen Winkellage befinden, bewirken diese eine Unterbrchung des sonst geschlossenen Metallisierungs¬ ringes; dadurch werden Wirbelströme vermieden.
    [0033] Mit ähnlichen elektrischen Entladungsverfahren ist es auch möglich, die Metallisierung des Wickeldrahtes auch am Anfang A bzw. am Ende B der Spule 4 nach Figur 2 auf einer bestimmten Länge 1 zu entfernen. Dadurch lassen sich Entladungen zwischen den abisolierten Spulenanschlüssen A und B (Figur 2) und der Metallisierung 3 vermeiden.
    [0034] Eine andere Form eines kapazitiven Wickeldrahtes, die vorwiegend größeren Leiterquerschnitten vorbehalten bleibt ist in Figur 4 dargestellt. Ein Kernleiter 1 ist von einer lückenlosen Isolationsschicht 2 umgeben, die wiederum von einem Mantelleiter 9 umgeben ist. Aus fertigungstechnischen Gründen kann dieser Mantelleiter eine oder mehrere Längsspalten aufweisen. Der Mantelleiter 9 hat einen Stromdurchgangsquerschnitt, der gleich oder unterschiedlich ist gegenüber dem des Kernleiters 1. Eine äußere Isolationsschicht 10 umgibt den Mantelleiter 9 und verhindert, daß sich dieser über benachbarten Windungen kurzschließt. Die Leiter 1 bzw. 9 bestehen aus Metall, z.B. aus Aluminium oder Wichkupfer.
    [0035] Die Eigenschaften der Isolation 2 ähneln denen eines Dielektrikums für einen Kondensator. Das Isolieren kann durch übliche Verfahren wie Lackieren, Ummanteln, Umspinnen usw. ausgeführt werden.
    [0036] Eine besondere Variante in der Ausführung der Isolation 2, die besonders Anwendungen bei niedrigerer Spannung zugute kommt, ist die dem Elektrolyt-Kondensator ähnliche Ausführung. Dafür wird auf dem Kernleiter 1 bzw. dem Mantelleiter 9 oder auf beiden eine anodische Formierschicht aus z.B. AI2O3 gebildet. Diese Leiter bestehen dann aus Aluminium oder weisen eine anodisierbare Aluminiumschicht auf, und zwischen diesen beiden Leitern wird ein mit flüsige oder festem Elektrolyt gefüllter Abstandshalter angebracht, wie beim Elektrolytkondensator. Durch diese bekannten Verfahren wird eine erheblich größere Kapazität erreicht. An die Isolation 10 als Windungsisolation werden geringere elektrische, jedoch höhere mechanische Anforderungen gestellt. Sie muß verhindern, daß der dünne Mantelleiter 9 sich während des Wickelvorgangs verformt. Die Isolation 10 muß bei der Ausführungsform mit flüssigem Elektrolyten dessen Auslaufen verhindern. Diese Isolation 10 kann aus einer Lackschicht wie bei üblichen Wickeldrähten oder aus einer einfachen bzw. lackierten Umspinnung bestehen.
    [0037] Ein Wickeldraht mit zwei unabhängig voneinander schaltbaren Kapazitäten entsteht durch die dünne Beschichtung (ähnlich wie unter Figur 1 beschrieben) des kapazitiven Wickeldrahtes nach Figur 4 mit einer Metallisierung 3', die den bisher beschriebenen Verbund konzentrisch umgibt. Zwischen dieser Metallisierung 31 (nur links der Symmetrieachse strichpunktiert gezeichnet) und dem Mantelleiter 9 entsteht eine zusätzlich nutzbare Kapazität.
    [0038] In Figur 5 ist ein Teil einer Wicklung eines elektrischen Bauelements mit einem bandförmigen Wickeldraht WD dargestellt. Er besteht aus zwei nebeneinanderliegenden elektrisch leitenden Flachdrähten 11 und ll1, die in einer isolierenden als Dielektrikum dienenden Kunststoffmasse 12 eingebettet sind. Die Herstellung kann z.B. auf einfache Weise geschehen, wenn die zwei Leiter 11, 11' auf eine isolierende Folie geklebt und nachträglich von einer zweiten Isolierfolie abgedeckt werden. Auf einer Seite des so gebildeten Bandleiters ist eine dünne Metallisierung 3" aufgetragen. Wie aus der Kondensatortechnik bekannt, kann man Isolation und Metallisierung derart aufeinander abstimmen, daß Isolationsdurchschläge selbstheilend sind.
    [0039] Innerhalb der Wicklung liegen die verschiedenen Lagen des band¬ förmigen Wickelleiters aufeinander, so daß die nichtmetallisier- te Außenseite des Bandleiters der einen Lage mit der Metalli¬ sierung 3" der darauffolgenden Lage in Kontakt steht. Die ge¬ meinsame Metallisierung 3" bildet auf deren jeweiligen Breite mit den Leitern 11 und 11' Längenkapazitäten Ci und Cr, die mit¬ einander in Reihe gekoppelt sind. Dadurch liegt die Metalli- sierung 3" als gemeinsame Elektrode zweier in Reihe ge¬ schalteter Kondensatoren auf einem mittleren Potential gegen¬ über den Potentialen der Flachdrähte 11 bzw. II1.
    [0040] Zwischen den einzelnen Wicklungslagen des Bandleiters WD bilden sich zusätzliche Kapazitäten aus. Die Längenkapazität der so gebildeten Wicklung zwischen den Leitern 11 und 11' beträgt bei gleicher Stärke der Isolation auf der metallisierten bzw. nicht- metallisierten Seite ca. das Doppelte der Kapazität des nicht gewickelten Bandleiters.
    [0041] Zwischen den leitenden Flachdrähten 11 und 11' wird ein Abstand vorgesehen, der ein Mehrfaches der Flächenisolationsstärke beträgt. Auf diese Weise wird erreicht, daß Durchschläge zwischen den Leitern vermieden werden. Eventuelle Durchschl ge erfolgen dann nur zwischen einem der Leiter 11 bzw. 11' und der Metallisierung 3", die zwar an der Durchschlagsstelle zerstört wird, ohne daß jedoch gravierende Konsequenzen für die Wicklung auftreten. So ist es möglich, ähnlich wie bei einem selbst¬ heilenden Kondensator, höhere Volumenkapazitätswerte durch höhere Beanspruchung des Dielektrikums zu erreichen.
    [0042] Um die Darstellung der elektrischen Vorgänge in einer kapazi¬ tiv speichernden Spule zu vereinfachen, kann gezeigt werden, daß die physikalisch-elektrischen Vorgänge, die sich in Wicklungen abspielen, grundsätzlich identisch sind, auch wenn die Wick¬ lungen mit verschiedenen kapazitiven Wickeldrähten ausgeführt sind. Die Unterschiede, die dabei auftreten, sind lediglich schaltungstechnischer Art. Eine Umsetzung der später beschrie¬ benen Schaltungen für andere kapazitive Wickeldrahtarten ist daher aufgrund fachmännischen Wissens möglich. Um die Wirkungsweise kapazitiv speichernder Spulen mit verschiedenen Kapazitivwickeldrahtarten zu erläutern, werden die grundsätzlichen Vorgänge Aufladen (bzw. Einspei¬ sen eines Wechselstromes), Entladen (bzw. Entnahme eines Wechselstromes) und Umpolen für die 2 grundsätzlichen Ka¬ pazitivwickeldrahtarten erläutert.
    [0043] Figur 6a zeigt ausgestreckt: eine Spule, die im Ursprungs¬ zustand v/ie die in Figur 2 aussieht, also mit dem metalli¬ sierten Wickeldraht nach Figur 1 gewickelt ist, wobei __.. der Anfang des -Cernleiters 1 ist, B dessen Ende und 5 die allen gemeinsame Sammelkontaktierung 5 der Metallisierung J.
    [0044] Figur- 6h zeigt eine Spule, die mit dem Wickeldraht nach Figur 4 oder 5 gewickelt ist, wo, verglichen mit Figur 6a, anstelle der Metallisierung 3 der Mantelleiter 9 bzw. der zweite Leiter ( 11 ' Figur 5 mit dem Anfang C bzw. dem Ende D vorhanden ist.
    [0045] Nicht gezeichnet ist in Figur 6a,b der magnetische Kern der Spulen als Träger eines magnetischen Flusses.
    [0046] Aufgeladen wird nach Figur 6'a zwischen den Punkten A_ und 5—, wobei der magnetisch wirksame Strom durch den Kern¬ leiter 1 in Richtung AB fließt. Im Falle einer Entladung zwischen A. und ~~~ fließt der Strom in umgekehrter Richtung von F nach A. Ein Umschaltkontakt 13 reicht für das Aufla¬ den- Entladen. Ein Umpolen der magnetischen Vorgänge ge¬ schieht durch das Aufladen bzw. Entladen durch B+ statt A , ohne die Polarität (-) der Sammelkontaktierung 5 zu än¬ dern. Ein Umschaltkontakt 13 reicht daher für die Umpolung der Vorgänge.
    [0047] Zwischen einer Aufladung bzw. Entladung über A und B besteht nicht, nur bezüglich der Stromfließrichtung ein Un¬ terschied. Der zeitliche Verlauf der Stromstärke ist auch tncfe. unterschiedlich weil die dem KernleiterτB" benachbarten Win¬ dungen infolge ihres größeren Umfanges mehr Energie C n-rF*mU2 ) speichern als die Anfangswindungen. Nach Figur 6b muß ein magnetisch wirksamer Aufladevor¬ gang zwischen den Punkten A+ bzw. D~ geschehen, damit durc den Kernleiter 1 bzw. Mantelleiter 9 der Strom in die glei che Richtung (von A nach BΛ bzw. C nach D). fließt. Man sie daß gegenüber Figur 6a. der Strom durch eine doppelte Anzah von Windungen fließt, so daß bei gleicher StromstärkeVer¬ teilung ein doppelt so starkes Magnetfeld entsteht. Eine Entladung zwischen A und D über dem Umschalter 13' ' ruft g genüber einer Aufladung entgegengesetzte Ströme (von E- nac A bzw. D nach C ) hervor, wodurch auch die magnetische Wir kung das andere Vorzeichen bekommt. Ein Umpolen des Auf¬ ladevorganges ist anders als unter Figur 6a- möglich (ohne die Stromquelle umzupolen),wenn die Einspeisung über die Punkte E+ bzw. C~~ erfolgt.
    [0048] Dafür sind 2 Umschaltkontakte notwendig, und die magne¬ tische Wirkung (vom Vorzeichen abgesehen) ist abweichend von dem Fall unter Figur 6a gleich wie bei[der Einspeisung über A_ bzw. D~, wenn die Längenwiderstände des Kernleiters 1 und des Mantelleiters 9 gleich sind.
    [0049] Wenn man diese schaltungstechnischen Gegebenheiten be¬ rücksichtigt, ist es also im Prinzip möglich, bei gleicher Kapazität und magnetisch effektiver Windungszahl kapazitiv speichernde Spulen mit dem Wickeldraht nach Figur 1 bzw. Figur 4 oder 5 zu bauen. _ " Bei gleichem Längenwiderstand des Kernleiters 1 bzw. des Mantelleiters 9 sind also statt 2n Windungen mit dem Wickel draht nach Figur 1 nur n Windungen des Wickeldrahtes nach Figur 4 notwendig, wobei die Längenkapazität des letzteren doppelt so groß sein muß.
    [0050] Der Wickeldraht nach Figur 4 ( linke Querschnittshälfte) mit dem Kernleiter 1 , dem Mantelleiter 9 und der Metallisie rung 31 kann als Kombination der beiden vorhin betrachteten Fälle angenommen werden. Der kapazitive Strom im Mantellei- ter 9 ist die Summe der kapazitiven Ströme, die zwischen diesen und dem .Kernleiter 1, bzw. der Metallisierung 3' entstehen. Es ist jederzeit möglich, den Kernleiter 1 , den Mantelleiter 9 oder dessen Äquivalente 11, 11' nach r. Figur 5, zusätzlich zum kapazitiven Strom mit einem re induktiven Strom wie in einer herkömmlichen induktiven Wick¬ lung zu belasten. Nach bekannten Regeln muß in diesem Fall der jeweilige Leiterquerschnitt ggr. vergrößert werden.
    [0051] Zur einfacheren Analyse der elektromagnetischen Eigen¬ schaften einer. Spule 4 nach Fig.2 wird diese in Fig.7;.a mit losen Windungen dargestellt, bzw. in Fig.7 b .symbolisch als Kondensator mit einer induktiv wirkenden Elektrode (Kernlei¬ ter 1 ) . Zur Vereinfachung der Analyse werden die wichtig¬ sten elektrischen Parameter als diskrete Größen jeweils in Bezug auf eine Windung betrachtet.
    [0052] Nach Fig.7 , mit Bezug auf Fig. 1 und 2, erkennt man den Kemleiter 1 , der am Anfang A, bzw. am Ende B., von der Iso¬ lation 2 (strichpunktiert gezeichnet) befreit ist. Die Me¬ tallisierung 3 ist auf jeder Windung (in Scheitellage Fig. 7'a), wie bereits beschrieben, unterbrochen, jedoch steht die Metallisierung jeder Windung in elektrischem Kontakt mit der Sammelkontaktierung 5. Jede einzelne Windung (W1 - V ) kann also als Kondensator betrachtet werden, dessen Kapazität proportional zur jeweiligen Windungslänge ist und' sich nach der Formel für konzentrische Leitungen berechnen läßt. Die Meτallisierung 3 der einzelnen Windungen befindet sich üben¬ der Sammelkontaktierung 5 stets auf demselben Potential; die Potentiallage der einzelnen Windungen untereinander ist dagegen von der Änderung des magnetischen Flusses abhängig, der die Spule durchdringt.
    [0053] Bei einer definierten Änderung des magnetsichen Flusses entsteht zwischen Anfang A und Ende B des Kernleiters 1 ein Spannungsunterschied U= —_π_- , der sich gleichmäßig auf alle- V/indungen verteilt, sodaß die WindungsSpannung U = -— be¬ trägt (Fig.7 c) .
    [0054] Wenn die Spannung zwischen dem Kernleiter 1 und der Sam¬ melkontaktierung 5 vor Beginn der Änderung des magnetischen Flusses φ gleich Null war, teilt sich die Spannung U gegen¬ über- der Sammelkontaktierung 5 in eine negative Komponente am Kernleiteranfang A und- in eine positive Komponente am Kern¬ leiterende B. Dies ist auf die Windungskapazitäten zürückzu- führen, die bei der Spannungsentstehung aufgeladen werden. Dieser Aufladung der einzelnen Windungskapazitäten liegen jeweils Aufladeströme zugrunde, die zwischen dem Kernleiter 1 und der Metallisierung 3 für den jeweiligen Windungsbereich fließen. Die Größe dieser Ströme ist also von der jeweiligen Windungskapazität C , bzw. vom Spannungspegel der jeweiligen Windung gegenüber der Sammelkontaktierung 5 abhängig. Im Bereich der positiven, bzw. der negativen Spannung, weisen diese Ströme entgegengesetzte Richtungen auf, und weil die Spule keine äußere Verbindung hat und kein Strom nach außen fließen kann, ist auch die Summe der positiven und negativen auf kapazitive Weise hervorgerufenen Ströme gleich null.
    [0055] Weil die Sammelkontaktierung 5 eine gemeinsame Kondensa¬ torelektrode darstellt, erfolgt der Ausgleich dieser Ströme über- den Kernleiter 1, der im Bereich der Windung,der-en Spannung gleich null ist, die maximale Strombelastung erreich
    [0056] Der Verlauf der kapazitiven Ströme zwischen Kernleiter und Metallisierung der jeweiligen Windung ist in Figur 7d dargestellt, und die Strombelastung des Kernleiters 1 als "Summe dieser Ströme ist in Figur 7e abgebildet. Diese Ströme wirken der Änderung der Spannung an den einzelnen Windungs- - kapazitäten und dadurch einer Magnetflußänderung entgegen.
    [0057] Gelangt die Magnetflußänderung zum Stillstand, so neigen jetzt die wie vorher beschrieben- entstandenen positiven und negativen Ladungen der Windungskapazitäten C sich gegensei¬ tig über dem kemleiter 1 zu neutralisieren.
    [0058] Dies hat zur Folge, daß die in Figur 7 d und 7e dargestell¬ ten Ströme ihre Richtung umkehren, so daß durch den ^ernlei- ter 1 jetzt ein Strom in entgegengesetzter Richtung fließt, der erneut ein Magnetfeld hervorruft.
    [0059] Die wechselseitige Auf- Entladung der Windungskapazitä¬ ten einer Spule nach Figur 2 in Zusammenhang mit der anta¬ gonistischen Änderung des Magnetflusses bewirkt ähnlich wie in einem herkömmlichen Schwingkreis eine elektromagnetische Schwingung, die durch Widerstands- und Um agnetisierungsVer¬ luste gedampft wird. Diese Schwingung kann durch eine schnelle Änderung des mag¬ netischen Flusses angeregt werden und hat, solange der Sät¬ tigungsbereich eines magnetischen Kernes der Spule 4- nicht erreicht ist, einen sinusförmigen Verlauf. Durch synchroni¬ sierte Energiezufuhr von außen in Form von elektrischer- oder magnetischer Energie kann in bekannter Weise die Dämpfung dieser Schwingung kompensiert werden, wodurch wie in einem herkömmlichen Schwingkreis technisch nutzbare Schwingungen konstanter Amplitude aufrecht erhalten werden. Die Frequenz dieser Schwingung läßt sich durch aufwendigere Berchnungs- verfahren anahand bekannter Formeln ermitteln, wenn jeder Windung ihre charakteristischen Größen (R - L - C } als dis¬ krete Mengen zugrunde gelegt werden. Als Näherungsverfahren für die Praxis kann man die ϊrequenz eines herkömmlichen ' Schwingkreises in Betracht ziehen, der die gleiche Kernre¬ luktanz und Wicklungsparameter aufweist, wobei man eine äußerliche Kapazität einsetzt, die etwa genau so groß ist wie die gesamte Kapazität zwischen Kernleiter 1 und Sammel¬ kontaktierung 5 . Die Eigenschwingfrequenz der induktiv-ka¬ pazitiven Spule 4 nach Figur 2 ist in diesem Fall etwa'3 mal höher, als die Eigenschwingfrequenz des herkömmlichen Schwingkreises.
    [0060] Eine einfache Möglichkeit, die Frequenz dieser Schwingung etwa um den Faktor 2 zu reduzieren, zeigt die Fig.8. Dabei wird die Sammelkontaktierung 5 der Wickeldrahtmetallisierung 3 mit dem Anfang A oder dem Ende B des Kernleiters 1 mit Hilfe eines Umschalters 13 verbunden. Dadurch verlagert sich die MaximalSpannung U als Summe der WindungsSpannungen Uw ins¬ gesamt zwischen der Sammelkontaktierung 5" und dem freien Ende es Kernleiters".1 , wodurch alle Windungskapazitäten C mit einer Spannung gleichen Zeichens und insgesamt betrachtet auf einen höheren Spannungspegel aufgeladen werden. Dadurch ist die kapazitive Energiespeicherungsfähigkeit der Wicklung grö¬ ßer, was die Zeitkonstante des Schwingkreises verlängert. Die Fig.8b zeigt den Spannungsverlauf entlang des Kernleiters 1 , Ein solcher Schwingkreis kann nicht nur wie der vorher¬ beschriebene durch eine Magnetflußänderung zum Schwingen a geregt werden, sondern auch durch die Aufladung und anschl ßende Entladung der Windungskapazitäten. Dafür wird nach F der Kernleiteranfang A über dem Umschalter 13 am Pluspol e Spannungsquelle angeschlossen. Schaltet man nach Aufladung der Wicklung nun den Zernleiteranfang A an die Sammelkonta tierung 5 (= Minuspol): an, so entladen sich die Windungska pazitäten über dem Kernleiter 1 und rufen einen Strom her¬ vor, der seinen Maximalwert am Anfang A des Kernleiters 1 reicht (Stromverlauf entlang dem Kemleiter 1, in Fig.8c dargestellt). Ähnlich wie im vorher beschriebenen Fall ent steht auch hier eine gedämpfte Schwingung, deren Frequenz etwa 1,5 mal höher liegt als die Frequenz eines herkömmli¬ chen Schwingkreises mit gleichen Spulenparametern, bzw. gl cher Kapazität. Eine zwischen dem Kernleiter 1 und der Sam melkontaktierung 5 aufgebaute Spannung kann auch über das Ende B. des Kernleiters 1 entladen v/erden. Es entsteht wie vorliegenden Fall eine Schwingung, deren Frequenz bei tech nisch üblichen Spulenabmessungen etwas höher liegt als im herigen Fall.( Anschluß an A) Dies ist mit der umgekehrten Verteilung der Windungskapazitäten entlang der ^ntladungs- strecke über dem Kernleiter 1 zu erklären. Die Windungska¬ pazitäten, die proportion ll zu der Windungslänge sind, ne men zwischen Kernleiteranfang A und Kernleiterende B zu. G dämpfte Schwingungen treten auf nicht nur im Falle einer E ladung, sondern auch im Falle eine Aufladung über dem Anf oder über dem Ende B des Kernleiters 1. Die Schwingungen w sen gleiche Frequenzen wie im Falle einer Entladung auf. Voraussetzung dafür ist die Einschaltung an eine Stromquel mit ausreichend niedriger Impedanz. Die beschriebenen*Anor nungen sind in vielfacher- und vorteilhafter Weise technisc nutzbar* Eine Spule.4 nach Fig.2, insbesondere mit magneti schem Kern, kann herkömmliche Schwingkreise ersetzen, ohne daß ein Kondensator notwendig ist.
    [0061] Eine zusätzliche Eigenschaft der Schwingkreise, die wie beschrieben mit kapazitivem Wickeldraht hergestellt sind, i die Tatsache, daß mit Hil e,eines variablen Widerstandes -di Schwingfrequenz sich im Verhältnis 2:1 ändern läßt. Regt man in einem Schwingkreis wie in Fig.;8 Resonanz¬ schwingungen an, und vergrößert den Widerstand zwischen Kern¬ leiteranfang i und Sammelkontaktierung 5 von Q auf unendlich, so vergrößert sich die Schwingfrequenz auf 200.4 der ursprüng¬ lichen. Die Schwingungsanregung, Energieeinspeiaung für den Dämpfungsausgleich, bzw. die Abnahme eines Schwingsignals, kann sowohl über den Ke nleiter 1 (als rein induktive Wicklung be¬ trachtet) als..auch in bekannter Weise über eine zusätzliche induktive Wicklung erfolgen.
    [0062] Ein wichtiges Einsatzgebiet für kapazitiv speichernde Wicklungen wie in Fig.2 ist die Magnettechnik. Hier wird die Aufladung - Entladung solcher Wicklungen in mechanische Ar¬ beit umgesetzt". Es kann theoretisch wie praktisch nachgewie¬ sen werden, daß bei gleichem Drahtdurchmesser, Tsolations- eigenschaften und Gesamtwindungszahl die Kapazität einer «••_._W <%m Stande der Technik bifilar gewickelten Spule15-20mal nie¬ driger ist als die Kapazität der entsprechenden Spule nach Fig.2 . Dadurch ist die mit einer solchen Spule erreichbare mechanische Arbeit wesentlich größer , was den technischen Einsatz rechtfertigt.
    [0063] Fig. 9a stellt eine Spule 4 nach Fig.2 in vereinfachter, schematischer Weise dar. Dem Kernleiter 1 mit dem Anfang A einer- (.'induktivitätsmäßig gesehenen) Spulenmittenanzapfung M und dem Ende H steht in der Art der Platte eines Kondensators die Sammelkontaktierung 5 der Metallisierung 3 gegenüber. Die Spule dient nach' Fig. 9b z.B'. als Wicklung 4 eines bekannten bistabilen KlappankermagnetSystems eines Relais. Der Klapp¬ anker 1 wird durch ein-kurzes, starkes Magnetfeld vom Magnet¬ kern 15 angezogen, wo er über Remanenzmagnetismus gegen die Wirkung einer Rückstellfeder 16 haf enbleiben kann. Durch ent¬ gegengesetzte, in der Regel schwächere Magnetfelder kann der Remanenzmagnetismus im Kern 15 gelöscht werden, wodurch der Klappanker 14 in seine äußere Stellung zurückkehrt. Eine Spu¬ lenanordnung nach Fig. a kann in vielfältiger Weise bei geringstem Energieverbrauch die Magnetimpulse liefern, die zur Betätigung des Klappankers 14 dienen. Eine erste Möglichkeit ist, die Plus- und Minuspole eine Stromquelle an den oberen Kontakt eines Umschalters 13 und der Sammelkontaktierung 5 anzuschließen. Die Umschaltwippe des Schalters 13 ist mit dem Anfang A des Kernleiters 1 ver bunden und der untere Kontakt mit der Sammelkontaktierung 5 Verbindet man den Kernleiter 1 mit dem Pluspol, so fließt ein Strom I, durch die Spule, was ein entsprechendes Magnet feld zur Folge hat. Die Stärke dieses Magnetfeldes kann dur einsπWiderstand 17 begrenzt werden, wenn beabsichtigt wird, dieses als Entmagnetisierungsfeld zu benutzen.
    [0064] Der aus der Energiequelle entnommene Strom ist dann ge¬ ring, genügt aber, um das Abheben des Klappankers 14 unter wirkung der Feder 1 einzuleiten. Verbindet man jetzt die kapazitiv aufgeladene Wicklung über dem Umschalter 13 mit dem Minuspol (5)-, so fließt durch die Wicklung ein Strom I von rechts nach links. Dieser Strom bewirkt läen Anzug des Klappankers 14 am Magnetkern 15 und dessen permanente Megne sierung- Wenn es beabsichtigt ist, aus der Energiequelle ex trem niedrige Ströme zu entnehmen, wird der Pluspol der Ene giequelle über, einen Widerstand 17'' an der Mittelanzapfung des Kernleiters 1 angeschlossen. Der Widerstand 17' ist so bemessen, daß die Wicklung zwischen 2 Entladungen sich ausre chend wieder aufladen kann. Für Relais und übliche Spannung pegel., reichen üblicherweise dazu Widerstände im Megaohm-Be reich, so daß die entnommenen Ströme extrem niedrig sind un nach Aufladung der Spulenkapazität noch um Größenordnungen nehmen. Die kapazitive Energie kann jetzt über dem Kernleit anfang A oder Kernleiterende- B zum Minuspol (5) mit Hilfe d Schalter 13 oder 8 entladen werden, wodurch entgegengesetzt Ströme I^_ oder I entstehen. Mit Hilfe eines Widerstandes 1 kann einer dieser Ströme soweit abgeschwächt werden, daß es zum Abheben des Klappankers 14 führt. Die stromstärkere Ent ladung über Kernleiteranfang A führt dementsprechend zum An zug und anschließenden Festhalten des Klappankers 1 . Die Schließung der Schalter 13 und 8 muß nur von kurzer Dauer se um ein Wiederaufladen der kapazitiven Wicklung zu gestatten. Es ist selbstverständlich, daß anstelle der mechanischen Sc ter- elektronische Schalteinrichtungen eingesetzt werden kön- nen. Auch wenn man beabsichtigt, anstelle eines bistabilen Magnetkreises einen monostabilen einzusetzen, ist eine kapazi¬ tiv speichernde Spule von Vorteil. Es wird ein Magnetkreis wie in Fig. 9 b als Beispiel gegeben, wobei der Magnetkern 15 aus einem Material mit möglichst niedriger Remanenzinduktion besteht, sodaß der Klappanker.14 in stromlosem Zustand der Spule nicht haftenbleiben kann.
    [0065] Nach Fig.9 c wird eine Schaltung ausgeführt, wobei der Kern ■ leiter 1 durch einen Widerstand 17 mit Strom versorgt wird. Die Sammelkontaktierung 5 wird am Minuspol der Stromquelle an¬ geschlossen. Der Anfang des Kernleiters 1 (A)- kann über eine Gle-ώiichterdiode 18 und einen Schalter 8 mit dem Minuspol (5) verbunden werden. Der Widerstand 17 wird so gewählt, daß der durch den Kernleiter 1 zum Minuspol in stationärem Zustand fließende Strom den Klappanker 14- zuverlässig am Kern 1 an¬ gezogen halten kann, aber nicht imstande dazu ist, diesen anzu¬ ziehen. Dieser Strom und die dazugehörende Leistungsaufnahme sind bei üblichen MagnetSystemen beträchtlich niedriger als die Anzugsströme. In offenem Zustand des Schalters 8 lädtsich die Spule 4 bis zur Spannung U der Stromquelle auf. Schließt man nun den Schalter 8, so entlädtsich die kapazitiv gespei¬ cherte Energie und verursacht einen Strom, der einen hohen Wert I erreicht, der imstande dazu ist, den Klappanker 14 anzuziehen. Die Diode 18 verhindert, daß als Folge möglicher Stromschwingungen der Strom im Kernleiter 1 sich umkehrt. Ein¬ mal die Entladung beendet, fließt durch den Kernleiter 1, der jetzt wie eine herkömmliche induktive Wicklung wirkt,ein Halte- strora von geringerem Wert I . Durch Öffnung des Schalters 8 wird dieser unterbrochen, der Klappanker 14 hebt ab,und die Spule wird wieder kapazitiv aufgeladen. Das im Anschluß an Fig. 9 bzw. beim Magnetkreis eines Relais Erwähnte gilt selbst¬ verständlich auch für andere mono- oder bistabile Magnetkreis¬ formen, die je nach Dimensionierung wesentlich größere Hubar¬ beit entwickeln können. Es ist also im Prinzip möglich, eine kapazitiv speichernde Wicklung in fast allen Arten von Relais, Schaltmagneten, Schaltventilen, Magnetbremsen, Magnetisierungs¬ vorrichtungen u.s.w. einzusetzen. Um einen solchen ins z korrekt durchzuführen muß daa Schwingkreisverhalten solcher Wicklungen im Zusammenhang mit dem Magnetsystem betrachtet werden. Als Folge der Tatsache, daß die meisten Magnetantriebsysteme massive Jochteile aus Metall aufweisen, deren Ummagnetisierungsverluste groß sind, ist die"Dämpfung der Schwingungen in der Regel hoch. Es ist wünschenswert, die Induktivität und Kapazitätswerte kapaziti speichernder Wicklungen so auszuwählen, daß die mechanische Ansprechzeit des Antriebssystems etwa 0,4 - 0,8 der Schwin¬ gungsdauer beträgt. Dies verhindert Schwingungen des Arbeits ankers und vereinfacht die elektrische Schaltung. Die theo¬ retische Bestimmung der Schwingungsdauer eines Magnetkreises mit kapazitiv speichernder Wicklung, mit einem beweglichen Anker versehen, ist aufgrund der zeitlich sich zum Zeitpunkt der Hubarbeit verändernden Reluktanz schwierig. Diese Be¬ stimmung muß jedoch nicht sehr genau sein und die experimen¬ telle Ermittlung der Schwingungsdauer ist f{ir den industri¬ ellen Einsatz geeignet. Dafür wird der funktionsfähige Mag¬ netkreis samt anzutreibender last als Prototyp des jeweilige Gegenstandes (Magnetantrieb, Magnetventil, Relais, u.s.w.).au grund, üblicher Verfahren gebaut mit einer herkömmlichen in¬ duktiven Wicklung für einen vorgegebenen Spannungspegel. Dieser Spannungspegel soll 20- 80 niedriger sein als der Spannungspegel, an dem die später eingesetzte- kapazitiv spei chernde Wicklung arbeiten wird. Der höhere Spannungsüber¬ schuß wird gewählt, wenn die Absicht besteht, ein schnellere Ansprechen der Vorrichtung zu bewirken. Die mechanische, bzw elektrische Bemessung der Wicklung erfolgt derart, damit spä ter, im Wickelraum eine kapazitiv speichernde Wicklung unter¬ gebracht werden kann, deren Kernleiter 1 ungefähr den gleich oh schen Widerstand hat. Gegenüber: dem üblichen Wickeldraht weist der kapazitiv speichernde Wickeldraht nach- Fig.1 bei gleichem Längenwiderstand einen etwas größeren Außendurchmes ser auf. Es werden jetzt Kondensatoren bis zum oben erwähnte höheren Spannungspegel au eladen und -über eine Gleichrichte diode durch die Magnetwicklung entladen, bis die niedrigste Kapazität gefunden ist, die eine zuverlässige Funktion der Vorrichtung gewährleistet. Dieser Entladungsvorgang wird mit Hilfe eines Oszillographen aufgenommen, ggf. auch ohne die Diode, die eine Stromumkehr in der Wicklung verhindern soll. Das Oszillogramm weist üblicherweise einen zeitlichen Ver¬ lauf des Entladestromes,wie in Fig.9_a. abgebildet>auf. Die Zeitspanne t_, stellt die mechanische Ansprechzeit der ange¬ triebenen Vorrichtung dar. Tp ist die- Dauer- der ersten po¬ sitiven Entladeschv.'ingung unter reellen Bedingungen (" mi zeitlich veränderlicher Reluktanz des Magnetkreises als Folge der mechanischen Arbeit ) . Als Schwingungsdauer des Magnet¬ systems mit kapazitiv speichernder Wicklung wird nun eine Zeitspanne t gewählt, die zwischen t_, und t„ liegt. Um die Kapazität der Wicklung zu ermitteln.wird.diese Zeitspanne um den Faktor 1,^1 verlängert. Aufgrund der Formel 53= 2τcyi σ wird die zuvor ermittelte. Kapazität um den Faktor 2. ver¬ größert. Die nachträglich eingebaute kapazitiv speichernde Wicklung wird für diese vergrößerte Kapazität bemessen. Wenn infolge der Wicklungsparameter bei vorgegebenem Wicklungs¬ widerstand und vorhandenem kapazitiv speicherndem Wickeldraht sich ein zu hoher Kapazitätswert ergibt, kann man die Wick¬ lung in einen kapazitiv speichernden Teil und in einen rein induktiven Teil aufteilen , sodaß der kapazitiv speichernde Teil sich über dem induktiven Teil entladen kann. Hei ungenü¬ gender Längenkapazität des Wickeldrahtes kann man mehrere pa¬ rallel geschaltete gleichzeitig gewickelte dünnere- Drähte gleicher Art verwenden. Der zuvor ermittelte Kapazitätswert beinhaltet normalerweise einen Leistungsüberschuß..
    [0066] Die Vorteile dieser Schaltungen sind, die allgemein in der Impulstechnik bekannten, also hohe Energieeinsparungen ( bis über 996 ) , erhöhte Leistungsfähigkeit und meistens vernach¬ lässigbare Erwärmung der Spule. Gegenüber- bekannten Impuls¬ techniken haben energiespeichernde Wicklungen den Vorteil, daß hier die Impulslänge, bzw. die Impulsstärke nicht von außen durch zusätzliche Bauelemente bestimmt werden muß, sondern alleine durch die Eigenschaften der Spule entsteht. Weil die ϊich
    [0067] Spulerin sich selbst entlädt, sind mit Ausnahme eines mechani¬ schen oder elektronischen Schalters keine äußeren Mittel not¬ wendig. Der Schalter kann innerhalb eines metallischen Mag- netgehäuses untergebracht werden in einer. Weise, die leicht als explosionssicher oder störungsneutral gegenüber benachba ten empfindlichen elektronischen Eausteinen zu gestalten ist Weil die Aufladeströme kapazitiv speichernder Spulen extrem niedrig-sein können, ist es auch leicht, die Zuleitungen zu diesen störungsneutral oder explosionssicher- zu gestalten..
    [0068] Aufgrund der kapazitiven Eigenschaften einer Spule 4 nach Fig.2 sind zahlreiche Wechselstromanwendungen möglich. Diese betre_ffen insbesondere Hilfsphasenmotoren, Magnetqntriebe, Blindleistungskompensation und SpannungsSpitzenunterdrückung Miniaturisierung von Magneten und Umwandlern.
    [0069] Eine kapazitiv speichernde- Spule,an Wechselstrom zwischen Kernleiter 1 und Sammelkontaktierung 5 angeschlossen,weist im Prinzip die Eigenschaften einer- mit einem Kondensator in der Reihe geschalteten Induktivität. Der Strom, der durch de Kernleiter 1 fließt- und eine Wechselfeld hervorruft, ist ka pazitiven Ursprungs und eilt der Spannung voraus. Der Strom als Summe aller kapazitiven Windungsströme ist wie nach Fig. zum Kernleiterende Η- hin abnehmend; deswegen ist bei gleiche Induktivität und Kapazität das Wechselfeld einer kapazitiv speichernden Spule etwas schwächer als das einer gleichwerti gen Spule in Reihe mit einem Kondensator geschaltet.
    [0070] Wichtige Einsatzgebiete dieser -Art von-Schaltung sind nebe magnetischen. Netzspannungsstabilisatoren insbesondere Hilfs¬ phasenmotoren, die ursprünglich als Betriebskondensatormotor konzipiert waren. Fig.10 stellt schematisch einen solchen M tor dar mit einer Hauptwicklung 19, 19r, die ans Hetz ange¬ schlossen ist. Die Hilfsphasenwicklung dieses Motors, die ur sprünglich mit dem Betriebskondensator in Reihe geschaltet w wurde in Fig. io mit einer: zweigeteilten kapazitiv speichernde
    [0071] Wicklung 4, 4* ausgestattet. Die Blindleistung eines Fetrieb kondensators nach der Formel -t 2 £ x C berechnet läß
    sich im Falle einer kapazitiv spe c ernden Spule aufgrund de ungleichmäßigen Spε nungspegels einzelner Windungen nicht direkt auf die gesamte Wicklungskapazität anwenden. Die benötigte Blindleistung ist hier die Summe einzelner spannungs— abhängig ermittelter Blindleistungsbeiträge aller Windungen ode Spulenabschnitte. Die zwischen dem Anfang des Kernleiters A und der Sammelkontaktierung 5 angelegte Netzspannung U steigt in Richtung des Kernleiterendes B. der jeweiligen Windungszahl und magnetischen: Durchflutung nach. Eine andere Motorschaltung¬ ist aufgrund der Tatsache möglich, daß eine induktiv in be¬ kannter Weise funktionierende Spule mit kapazitivem Wickeldraht gewickelt werden kann, wobei bei gleicher Windungszahl der Kernleiter 1 über- Anfang £. und Ende B' wie eine herkömmliche Wicklung angeschlossen wird. Eine an der Sammelkontaktierung- 5 angeschlossene Hilfsphasenwicklung wird dann in der Reihe mit der Spulenkapazität geschaltet, die zwischen Kernleiter 1 und Metallisierung 3 besteht. Auch hier müssen die unterschied¬ lichen Spannungspegel der Windungen, oder Spulenabschnitte in der Ermittlung der Blindleistungsbeiträge berücksichtigt wer¬ den. Eine solche Anschlußanordnung ist in Fig.ll dargestellt. Die Hauptwicklungen 4 und 4* werden mit kapazitiven. Wickeldraht gewickelt und an das Netz angeschlossen. Die Hilfphasenwick- lungen 20, 20,: werden zwischen den S'ammelkontaktierungen ~t der Hauptwicklungen 4 und 4* und dem Netz angeschlossen. Es ist aus der Schaltung zu'entnehmen, daß sich zu dem induktiven Stro der Hauptwicklung 4 oder 4r lfapazitivströme der Hilfsphasen- wicklungen 20, 20' addieren, die dessen Phasenlage beeinflussen- Bereits bei gleichen Windungszahlen der Wicklungen 4 und 20 ist: dieser Einfluß allerdings gering, sodaß brauchbare Motoren ent¬ stehen. Durch die Erhöhung der Windungszahlen der Hilfsphasen- wicklungen 20, 20' läßt sich dieser Einfluß noch reduzieren.
    [0072] Es ist bei Bedarf auch möglich, sowohl die Häuptwicklungen 4, 4•* wie die Hilfsphasenwicklungen mit kapazitivem Wickeldraht auszuführen, sodaß eine Kombination der Schaltungen nach Figj.o und 11 entsteht. Schaltungen dieser Art sind auch für die Blind leistungskompensation leicht durchführbar und vorteilhaft.. Wik— kelt man insgesamt oder teilweise die Vorschaltinduktivität 4 (F einer Leuchtstofflampe 21 mit kapazitivem- Wickeldraht, so ent¬ steht wie bereits beschrieben eine entlang der Wicklung ver¬ teilte Kapazität. Die Sammelkontaktierung 5 der Metallisierung wird ans Netz angeschlossen, wo die Leuchtstoffröhre 21 bereits angeschlossen ist. Diese Schaltung bringt außer der Blindleistungskompensation auch eine Unterdrückung der von der Leuchtstoffröhre erzeugten Netzstörungen. Die verteilte Kapazität der energiespeichernden Spule 4 ist hier parallel zur Leuchtstoffröhre, bzw. zum Netzanschluß angeschlossen.
    [0073] Mit kleineren Kapazitätswerten bei höherer- Spannung kom¬ men Yorschaltinduktivitäten aus, deren Wicklungskapazität in der Reihe mit der Leuchtstofflampe geschaltet ist. Wie in Fig.13 dargestellt wird an dem einen Netzleiter der Anfa A einer kapazitiv speichernden Spule angeschlossen, wobei d Ende des Kernleiters 1 frei ist. Liese Wicklung befindet sich innerhalb eines üblichen, mit Luftspalten versehenen Blechpakets. Eine Leuchtstofflampe 21 ist zwischen der Sam¬ melkontaktierung 5 und dem anderen Netzleiter angeschlossen. Durch die Reihenschaltung der Kapazität, bedingt eilt der St der Spannung voraus, sodaß ein kapazitiver«Blindstrom entst Um diesen auszugleichen, kann, wie von herkömmlichen Duo- schaltungen bekannt, parallel zum ersten eine zweite mit he kömmlichem induktivem Vorschaltgerät versehene Leuchte 21 r geschlossen werden.
    [0074] Bei Transformatoren, Drosseln und anderen ans Netz ange schlossenen Induktivitäten ist es leicht möglich, eine Wick lung in zwei Abschnitte zu unterteilen und diese mit kapazi tivem Wickeldraht auszuführen. Dies ergibt zwei Sammelkonta tierungen 5»5' der Metallisierung 3, die,wie in Fig.14 abge¬ bildet, jeweils mit dem Anfang der ans Netz gekoppelten bena barten Wicklung verbunden sind. Insbesondere bei unter Teill arbeitenden Transformatoren führt dies zu einer Verringerung der verursachten induktiven Blindleistung. Besonders bei Kleintransformatoren kann man eine: offene kapazitive Wicklun nach Fig.15 einsetzen. Der mit kapazitivem Wickeldraht gewik kelte Transformator weist das Verhalten eines in der Reihe m einem Kondensator geschalteten Transformators auf und arbei- tet normalerweise über erzwungene Schwingungen im Sättigungs bereich.' 'Ein Kurzschluß in der in herkömmlicher Weise ausge¬ führten Sekundärwicklung f iιrt zur Abnahme des Primärstromes und verhindert dadurch eine gefährliche Überhitzung. Darüber hinaus ergibt sich durch das Resonanzverhalten eine stabili¬ sierende Wirkung auf die Sekundärspannung.
    [0075] Es gibt Netzspannungsanwendungsfälle, wo der Miniaturisie¬ rung mancher Komponente (Transformatoren, Relais, Synchronmo¬ toren, u.s.w.) durch die Abmessungen der Spulen Grenzen ge¬ setzt sind. Bei kleineren Eisenquerschnitten verkleinern sich die WindungsSpannungen; deswegen muß die Windungszahl wach¬ sen. Die technisch erreichbare unterste Durchmesser renze Λ für Wickeldrähte liegt bei 0,01mm, die wirtschaftlich noch vertretbare oft bei 0,05mm (j). Um die Spule klein zu halten muß daher die Windungszahl in Grenzen gehalten werden, was entweder der Netzanschluß verbietet oder größere Eisenquer¬ schnitte (größere Abmessungen) voraussetzt. Bei kleinen Bau¬ teilen werden oft deswegen zusätzlich Vorschaltwiderstände oder Kondensatoren angewandt. Um dies zu vermeiden kann man direkt offene,mit kapazitivem Wickeldraht ausgeführte Wick¬ lungen nach Fig.15 einsetzen. Die erforderliche Arapέre-Win- dungszahl wird dabei bei etwas höherem Strom kapazitiven Ur¬ sprungs mit kleineren Windungszahlen erreicht, ohne zusätzli¬ che Bauteile zu benötigen. Die Vorteile der unter Wechsel— Stromanwendungen beschriebenen Fälle sind durch den Ersatz von Kondensatoren oder durch zusätzliche Miniaturisierung eindeutig.
    [0076] Erhebliche Fortschritte können mit Hilfe kapazitiv spei¬ chernder Wicklungen auch in der Wechselstrommagnettechnik ( bei Magnetantrieben, Relais, Schützen, Magnetventilen u.s.w.)'1 durch spezielle Schaltungen, die ein Wechself lά und dadurch Wirbelstromverluste vermeiden, erreicht werden. Ein nach Fig-,16 iμit Hilfe zweier Dioden in negative und positive Halbwellen zerlegter Wechselstrom produziert im Anschluß an eine kapazi¬ tive Wicklung erfindungsgemäßer Art ein Magnetfeld gleichblei¬ bender Polarität und geringer Pulsation. Eine kapazitiv spei¬ chernde Wicklung 4 ist über die Sammelkontaktierung 5 an einen Netzleiter angeschlossen. Der Kemleiter 1 ist mit dem Anfang A an einer positiv gepolten Diode 18, mit dem Ende B- an einer negativ gepolten Diode 18r angeschlossen. Diese Dioden können direkt oder über; einen Widerstand 17 hzτι einen Schalter 8 an den anderen Netzleiter angeschlossen werden. Sobald der Schalter 8 geöffnet wird, lädt sich die Wicklung positiv über- den Widerstand 17 und die Diode 18 auf. Durch die Schl ßung ά~ß Schalters 8 und das Aufkommen einer negativen Halb welle wird die Wicklung stoßartig entladen und dann negativ über die Diode 18'' wieder aufgeladen, sodaß ein starker Str entlang dem Kernleiter 1 von A nach B fließt. Einer darau - es folgenden positiven Halbwelle gelingfwegen des Widerstande
    [0077] 17 nur teilweise,die Ladung der Wicklung durch einen in der gleichen Richtung fließenden Strom umzupolen, sodaß die nä ste negative Halbwelle einen geringeren Strom bewirkt. Es i sichergestellt, daß bei der Schließung des Schalters 8 ein Stromstoß entsteht, dessen Energieinhalt vom Wert des Wider standes 17 unabhängig ist. Der später fließende Strom beste aus unsymmetrischen Halbwellen und ist vom Wjert des Wider¬ standes 17 abhängig. Es ist ersichtlich, daß durch den Kern leiter 1 der Strom stets in der gleichen Richtung A E fließ und sogar zwischen zwei Hälbwellen durch die Freilaufwirkun der Dioden 18 und 18* aufrecht erhalten wird. Das Vibrieren eines Magnetankers ist dadurch verhindert, und es können ei fachere.- nichtlamellierte Magnetkreisteile eingesetzt werden Der Stoßstrom bei der Schließung des Schalters 8 bewirkt ei wirkungsvolleren Anzug eines Magnetankers, der von dem nach fließenden Strom in bekannter Weise lediglich in Stellung g halten werden muß. Der Stromverbrauch wird dadurch verringe V/o eine solche Wirkung unerwünscht ist, können^Widerstand 1 cfer bzw.TSchalter 8 überbrückt werden, sodaß Anfangs- bzw. Daue strom gleich sind.
    [0078] Eine besonders vorteilhafte Schaltungsanordnung für Magn antriebe mit permanentmagnetisierbarem Kern (' bistabile Mag antriebe) , wie z.B. in Fig. 9b abgebildet, ist in Fig.17 d gestellt. Eine Wechselstromquelle wird zwischen der Sammelk taktierung 5 und einem Umschalter 13 angeschlossen, über de Umschalter 13 kann die Wicklung 4 durch den Kernleiteranfan positiv über- eine Diode 18 oder negativ über die andere Dio de 18'- (und ggf. einen Strombegrenzungswiderstand 17) aufgel den werden. Die Umladung (Umpolungü über, dem Umschalter 13 hat gegenüber einer einfachen Aufladung oder Entladung- eine zv/eifache Wirkung. Aus der Schaltung sieht man, daß die Stromlaufrichtung sich beim umschalten ändert, sodaß eine Auf-- magnetisierung - Entmagnetisierung, bzw. U magnetisierung eines Magnetkernes stattfinden kann.
    [0079] Aufgrund der- kapazitiven Eigenschaffen der anfangs be¬ schriebenen Wickeldrähte sind auch verschiedene andere Wick¬ lungen mit solchen Wickeldrähten nach Eig.1, 4, 5-. ausge¬ führt dazu imstande, Energie zu speichern und dadurch Span¬ nungsspitzen und Transienten zu unterdrücken. Abhängig vom Einsatzfall kann man dadurch Kondensatoren oder Entstörbau¬ steine einsparen.
    [0080] Eine Anwendun kapazitiv-induktiver Wicklungen kann bei Zeit¬ relais gefunden werden. Eine Möglichkeit besteht darin, die Ka¬ pazität der Wicklung als Kondensator eines R-C Zeitgliedes zu benutzen. Die nach Ablauf einer über den Ladestrom bestimmten Zeitspanne in der Wicklung kapazitiv gespeicherte Energie kann bei der .Überschreitung eines Spannungspegels durch den Kern¬ leiter AB .entladen werden und dadurch den Relais betätigen.
    [0081] Nach Fig.18z.B. lädt sich die mit kapazitivem Wickeldraht aus¬ geführte Wicklung eines bistabilen Relais von einer Spannungs¬ quelle U über den hochohmigen, Seitkonstante steuernden variab- ±en Widerstand. . Dafür ist der Kernleiter- durch den Anfang A in der Reihe mit dem Widerstand 2 an άen Pluspol der Span- nungsquelle U verbunden, wobei die Sammelkontaktierung H der Metallisierung am Minuspol anliegt. Die Ladung der Wicklung kann sich zwischen den o.g. Punkten A und M, z.B. über einen Thy¬ ristor 3 entladen, was zum Ansprechen des Relais führt. Die Entladung erfolgt bei einem bestimmten vorgegebenen Spannungs¬ pegel, wofür die Zündung des Thyristors von einem spannungs- abhaängig leitenden Triggerbaustein 4- bewirkt wird. Genauso¬ gut kann die Ladung der Wicklungskapazität indirekt (unter Inanspruchnahme einer anderen Stromquelle) das Ansprechen des Relais steuern. Es ist auch möglich, gleichzeitig mit der kapazitiven Aufladung oder Entladung der Wicklung diese auch induktiv zu 'beanspruchen, z.B. mit einem Polarisationsstrom (Kaltestrom des Relais). Ein anderer Lösungsweg um eine.Zeit¬ relaisfunktion zu erreichen ist es, die induktiv-kapazitive Spule des Relais durch geeignete elektronische Schaltungen mit der eigenen Schwingfrequenz schwingen zu lassen und mittels bekannter elektronischer Lösungen eine Auslösefunk- tion nach einer bestimmten Schwingungszahl zu bewirken. Da¬ bei kann von der Möglichkeit Gebrauch gemacht werden, auch die Eigenschwingfrequenz der Spule zum Zwecke der Verzöge¬ rungsbestimmung zu ändern.
    [0082] Die Eigenschaft einer induktiv-kapazitiven Wicklung, bei einer vorgegebenen Schaltungsart eine bestimmte.Eigen¬ schwingfrequenz aufzuweisen, kann bei Magnetantrieben,-Ven¬ tilen und -relais zuR.ückmelde- odc-r Überwachungsfunktionen eingesetzt werden. Den zwei oder mehreren Stellungendes Ar¬ beitsgliedes einer MagnetVorrichtung entsprechen bestimmte Eigenschwingfrequenzen, weil in der Regel jeder Stellung ein Luftspalt bzw. eine Reluktanz des Magnetkreises entspricht. Diese Frequenzen können mit'.einem überlagerten Strom, der schwach genug ist, um die Funktionsstellung nicht zu beein¬ flussen, abgefragt werden, was ohne zusätzlichen Aufwand einen Hinweis auf die Stellung des Arbeitsgliedes ermöglicht. Diese Möglichkeit ist besonders bei Hagnetventilen wichtig, wo die Stellung der sich in einer Flüssigkeit bewegenden Ar¬ beitsgliedes sonst schwer feststellbar ist. Es besteht auch die Möglichkeit, die Temperatur der Wicklung, die u.U. der Temperatur des Mediums wo diese eintaucht entspricht, zu bestimmen. Die Eigenschwingfrequenz der Wicklung ist als Fol¬ ge der temperaturabhängigen Änderung der -Dielektrizitätskon¬ stante der Isolation sowie mancher- induktiver Parameter für eine bestimmte Arbeitsstellung auch temperaturabhängig. Die Messung dieser Frequenz gestattet es in vielen Fällen, die Spulentemperatur zu bestimmen. -Es wurde in der Hauptanmeldung gezeigt, daß eine induktiv-kapazitive Wicklung ausreichend Energie speichern kann,- um die Betätigung eines Magnetantrie¬ bes zu bewirken. Angesichts der geringen Stromaufnahme mo¬ derner elektronischer Schaltungen ist es möglich, z.E. mit einem Teil dieser Energie für begrenzte Zeit Steuerschaltun¬ gen zu betreiben. Wie bereits oben ° -" ' beschriebenist es möglich, mit Hil¬ fe einer Diodenschaltung über kapazitive, durch Wechselstrom hervorgerufene Ströme, im Kernleiter gleichfließende, induk¬ tiv wirksame Ströme zu erzeugen. Mit Kilfe ähnlicher Technik ist es auch möglich, mehrere durch Wechselströme σder Dreh¬ strom hervorgerufene, gleichgerichtete Kernleiterströme bzw. Magnetfelder zu erzeugen, die sich tiberlagern lassen, sodaß ein resultierendes, gleichgerichtetes Magnetfeld der Summe dieser Magnetfelder entspricht. Mit solchen Anordnungen kön¬ nen z.B. Drehstrommagnete mit einem gemeinsamen, nicht la- mellierten Kern hergestellt v/erden, die bis auf die Wicklung mit Gleichstrommagneten identisch, also einfach sind. Durch entsprechende Auslegung der magnetisch-mechanischen Pa¬ rameter (Luftspalten, Federkräfte, u.s.w.) ist es möglich, im Falle von Drehstrommagneten dieser Art, daß bei den Aus¬ fall nur einer Phase die Anzugskraft des beweglichen Ankers soweit abnimmt, daß dieser zurückfällt und so z.B. Kontakte betätigt. Als Anwendung kommen v.a. Schütze für Drehstrommo¬ toren, die beim Phas_enausfall den Motor ausschalten, in Frage. Ein Schaltbeispiel dieser Art besteht nach Fig.19 aus mehre¬ ren (hier 3) Wicklungen AB , deren Windungsmetallisie¬ rungen M miteinander verbunden sind. Der Anfang A bzw. das Ende B des jeweiligen Kernleiters der Wicklungen, die identisch (gemeinsam gewickelt), oder nicht identisch sein können, werden an der Anode bzw. Kathode zweier Dioden ange¬ schlossen. Die freien Anschlüsse der Dioden werden gemeinsam an Wechselstrom angeschlossen, sodaß die Fließrichtung des induktiv wirksamen Kernleiterstromes I, gleichbleibend ist. Eine ähnliche einfache Schältung, die jedoch in mehreren voneinander isolierten Spulenabschnitten untergebracht wer¬ den muß, ist in Fig.20 dargestellt. Zwei oder mehrere (hier 3) induktiv-kapazitive identische oder unterschiedliche Wick¬ lungen werden in verschiedenen Wickelräumen untergebracht, sodaß die jeweiligen Sammelkontaktierungen M der Windungs- metallisierung an verschiedenen Wechselstrom führenden Lei¬ tern (.z.B. im Falle.,eines Drehstromes an den drei' JBiasenlei- tern) angeschlossen worden. Die jeweiligen Kernlei¬ teranfänge A bzw. -enden E werden über Dioden 9 zu einem Stromkreis geschlossen, indem der induktiv wirksame Strom I, kreisförmig in der von den Dioden vorgegebenen Richtung flie¬ ßen kann. Für diese Schaltung und der Schaltung nach Fig. 19 führt der- Ausfall einer Phase im Falle eines symmetrischen Drehstromes zu einer Verminderung um 9a ein Drittel des ge¬ samten magnetischen Feldes.
    [0083] Eine unsymmetrische, besonders einfache Schaltung, die beim Ausfall einer Phase im Falle eines symmetrischen Drehstromes zu einer Hagnetfeldverringerung um etwa 50 führt, ist in Fig. 21 dargestellt. Eine induktiv-kapazitive Wicklung wird auf einfachste Weise mit 2 kapazitiven 'Wickeldrahten bifilar ausgeführt, sodaß die Sammelkontaktierung M der Windungsme- tallisierung zu beiden Kernleitern gehört und an eine Phase angeschlossen wird. Die zwei übrigen Phasen werden wie unter Fig. -19 beschrieben über jeweils zwei Dioden an den Kernlei¬ teranfängen bzw. -enden der Wickluligen angeschlossen. Der An¬ schluß erfolgt in der Art, daß die Magnetfelder der beiden Kernleiter sich addieren. Für die Schaltungen nach Fig.19' und Fig. 21 beträgt der Ef ektivwert des induktiven άurch den Kemleiter • fließenden) Gleichstromes I, die Hälfte der durch die jeweiligen Phase fließenden kapazitiven Wechselstro¬ mes. Dieses entspricht der Kapazität, Frequenz und Spannung, die zwischen den jeweiligen, an der Kapazitätsbildung betei¬ ligten Leitern, feststellbar sind.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Elektrisches Bauelement mit induktiven und/oder kapazitiven Eigenschaften aus zwei voneinander elektrisch isolierten, spulenformig in Windungen und Wicklungslagen aufgewickelten Leitern, zwischen denen ein Dielektrikum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Leiter (1, 3) zu einem Wickeldraht (WD) aus einem Kernleiter (1), einem diesen umgebenden Dielektrikum (Isolation 2) und einem Kernleiter (1) und die Isolation zumindest teilweise umgebenden Außen¬ leiter (Metallisierung 3) zusammengefaßt sind.
    2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (3) allen Windungen des Kernleiters (1) als gemeinsame Kondensatorelektrode dient, und daß die Metalli¬ sierung (3) jeder Windung elektrisch mit einer Sammelkon¬ taktierung (5) verbunden ist.
    3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (3) an jeder Windung eine Unter¬ brechung aufweist.
    4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungen der Metallisierungen (3) an jeder Windung jeweils in der gleichen Winkellage liegen.
    5. Bauelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation (2) des Wickeldrahtes (WD) eine anodische Formierschicht ist und daß der Außenleiter (3) aus einem Kondensatorelektrolyten besteht, der einen porösen, um den Kernleiter (1) samt Isolation (2) gewundenen Abstandshalter tränkt, wobei die sammelkontaktierung (5) nach Art der Kathode eines Ξlektrolytkondensators an diesem Abstands¬ halter anliegt.
    6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldraht (WD) einen konzentri¬ schen Aufbau aus rundem Kernleiter (1), einer Isolation (2) und einem Mantelleiter (3) aufweist.
    7. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldraht (WD) einen konzentri¬ schen Aufbau aus einem runden Kernleiter (1), einer Iso¬ lation (2) als erstem Dielektrikum, einem Mantelleiter (9), einer Windungsisolation (10) als zweitem Dielektrikum und der Metallisierung (31) aufweist.
    7. Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelleiter (9) eine dem Kernleiter (1) vergleichbare Längsleitfähigkeit aufweist.
    8. Bauelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Isolation (2) und/oder Windungsisolation (10) aus Aluminiumoxid gebildet ist.
    9. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelleiter (9) in Längsrichtung geschlitzt ist.
    10. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (3') an eine Sammel¬ kontaktierung (5) angeschlossen und ferner jeweils an einer Stelle am Umfang jeder Windung elektrisch unterbrochen ist.
    11. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldraht (WD) zwei nebeneinanderliegende Flachdrähte (11, 11') aufweist, die von einer gleichmäßigen Isolation (12) umgeben sind, und daß dieser bandförmige Verbund auf der einen Breitseite mit einer Metallisierung (3") versehen ist (Figur 5) .
    12. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldraht (WD) um einen Magnetkern gewickelt ist.
    13. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsatz des Bauelementes als Schwingkreis dessen Eigenschwingfrequenz stufenweise durch Schaltungen der Leiter des Wickeldrahtes (1,3, 31, 3", 9, 11, ll1) untereinander bzw. auch stufenlos über variable Wider¬ stände zwischen den Leitern veränderbar ist.
    14. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche außer Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (1, 9, 11, 11') des Wickeldrahtes (WD) beidseitig an einer Strom¬ quelle angeschlossen sind.
    15. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils eine Kapazitiv bildenden Leiter (1, 9, 11 und 3, 3', 9, 11") des Wickeldrahtes (WD) über einen Umschalter (13) bzw. über eine i.nduktivitäts- neutrale Mittenanzapfung (M) wechselweise mit Hilfe zweier Umschalter (13, 8) miteinander verbunden sind (Figur 9a).
    16. Bauelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zwischen den Leitern (1, 9, 11 und 3, 31, 9, ll1) Gleichrichterdioden aufweist.
    17. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement an einer Wechselstrom¬ quelle angeschlossen ist.
    18. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbe¬ sondere nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (4, 41, Figur 14) in zwei Abschnitte unterteilt ist, und daß jeder Abschnitt eine Sammelkontaktierung (5, 5 ' ) aufweist .
    19. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist und der Wechselstromanschluß über den Anfang (A) des Kernleiters und eine Sammelkontaktierung (5) erfolgt (Figur 15).
    20. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Wicklung an eine Wechselstromquelle ange¬ schlossen ist, wobei ein Leiter der Wechselstromquelle über einen Widerstand (17) und eine positiv gepolte Diode (18) an den Anfang (A) des Kernleiters (1) und über einen Steuer¬ schalter (8) und eine negativ gepolte Diode (18') an das Ende (E) des Kernleiters (1) angeschlossen ist und der andere Leiter des Wechselstromanschlusses an einer Sammel¬ kontaktierung (5) anliegt, und daß der Widerstand (17) oder der Schalter (8) überbrückbar sind (Figur 16).
    21. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Anschluß (A oder B) des Kern¬ leiters (1) zwei entgegengepolte Dioden (18, 18') ange¬ schlossen sind, die wechselweise durch einen Umschalter (13) mit einer Wechselstromquelle verbindbar sind, daß eine dieser Dioden (18, 18') in Reihe mit einem strombegren¬ zenden Widerstand (17) liegt, und daß der andere Anschluß der Wechselstromquelle an einer mit dem Kernleiter (1) kapazitiv gekoppelten Elektrode (9) des Wickeldrahtes an¬ liegt (Figur 17) .
    22. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung des Bauelementes eine Wicklung eines Zeitrelais ist. - 3 S" -
    23. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung des Bauelementes die Wicklung eines Relais mit einem Arbeitsanker ist, und daß die Wicklung in einer jeweiligen Stellung des Arbeitsankers zum Schwingen anregbar ist.
    24. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitiv in dem Bauelement ge¬ speicherte Energie zur Versorgung des induktiv wirksamen Teiles der Wicklung einsetzbar ist.
    25. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Bauelement kapazitiv ge¬ speicherte Energie zur Stromversorgung anderer Bauelemente einsetzbar ist.
    26. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung des Bauelementes mehr¬ phasig ausgeführt ist.
    27. Bauelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung des Bauelementes aus zwei oder mehreren (n) Adern besteht, deren Kernleiter mit ihrem Anfang (a) an der Anode einer Diode bzw. mit ihrem Ende (B) mit der Kathode einer anderen Diode verbunden sind, daß die freien An¬ schlüsse dieser Dioden zusammen an einen Stromphasenlei¬ ter angeschlossen sind, und daß die mit den Kernleitern kapazitiv gekoppelten Metallisierungen miteinander in elektrischen Kontakt stehen.
    28. Bauelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung aus zwei oder mehreren (n) untereinander iso¬ lierten Wicklungsabschnitten besteht, denen jeweils Sammel- kontaktierungen (M) der Metallisierung entsprechen, die an mehreren (n) Phasen einer Wechsel- oder Drehstromquelle - 3 έ -
    angeschlossen sind, und daß die jeweiligen Kernleiter über i mehrere (n) zwischengeschalteten' Gleichrichterdioden mit¬ einander zu einem Kreis verbunden sind.
    29. Bauelement nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Anschluß des Bauelementes an eine dreiphasige Stromquelle die Wicklung eine gemeinsame Sammelkontak¬ tierung (M) der Metallisierung aufweist, die an einen Phasenleiter der Stromquelle angeschlossen ist, daß jeder der anderen zwei Phasenleiter an der Anode und Kathode zweier Dioden angeschlossen ist, und daß die freie Kathode bzw. Anode dieser Dioden an dem Anfang (A) bzw. Ende (E) des Kernleiters des Wickeldrahtes angeschlossen sind.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US9679958B2|2017-06-13|Methods for manufacturing integrated multi-layer magnetic films
    US6320490B1|2001-11-20|Integrated planar transformer and inductor assembly
    JP4135299B2|2008-08-20|非接触電力伝達装置
    US6663556B2|2003-12-16|Stimulators and stimulating coils for magnetically stimulating neuro-muscular tissue
    CN102074333B|2013-06-05|混合材料磁芯组、磁性元件及制法
    KR100511583B1|2005-09-02|유도 전력 전송 픽업 제어 방법
    US6847186B1|2005-01-25|Resonant motor system
    US3745440A|1973-07-10|Electrical inverter-rectifier circuit and inductor apparatus therefor
    US4386395A|1983-05-31|Power supply for electrostatic apparatus
    US7034498B2|2006-04-25|Resonant motor system
    US3683271A|1972-08-08|Power supply filter for noise suppression
    US6608770B2|2003-08-19|Passive control of harmonic current drawn from an AC input by rectification circuitry
    KR20100085869A|2010-07-29|전지 충전기 및 그 작동 방법
    CA2689029C|2016-08-16|Device for filtering harmonics
    US6490176B2|2002-12-03|DC/AC conversion apparatus and method having contactless, inductive energy transfer
    US20100008009A1|2010-01-14|Bistable electromagnetic actuator, control circuit of an electromagnetic actuator with double coil and electromagnetic actuator with double coil comprising one such control circuit
    KR101373243B1|2014-03-12|적층 인덕터
    US7593244B2|2009-09-22|Limit for the harmonics of a current
    US7405951B2|2008-07-29|Switching power supply device
    US7768373B2|2010-08-03|Common mode, differential mode three phase inductor
    CN100533929C|2009-08-26|往复式马达
    US7148779B2|2006-12-12|Pulse type transformer with increased coupling coefficient through configuration of plural primary windings
    WO2012062375A1|2012-05-18|Power inverter for feeding electric energy from a dc power generator into an ac grid with two power lines
    CA2592673A1|2007-05-10|Method and apparatus for providing harmonic inductive power
    US3237079A|1966-02-22|Compact transformer and rectifier
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    AT60461T|1991-02-15|
    DE3767610D1|1991-02-28|
    KR880701009A|1988-04-13|
    EP0258344B1|1991-01-23|
    EP0375655A2|1990-06-27|
    EP0258344A1|1988-03-09|
    EP0375655A3|1990-10-24|
    JPS63502549A|1988-09-22|
    AU7039387A|1987-09-09|
    JPH0787134B2|1995-09-20|
    US4926111A|1990-05-15|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    US1460390A|1920-05-21|1923-07-03|William J O'leary|Solenoid|
    US2515676A|1945-11-28|1950-07-18|Tobe Deutschmann|Fluorescent ballast|
    US2817066A|1950-10-27|1957-12-17|Scarpa Giuseppe|Electric transformer|
    US3202592A|1960-08-03|1965-08-24|Syncro Corp|Inductance-capacitance device and method of manufacture|
    US3260977A|1964-07-02|1966-07-12|Westinghouse Electric Corp|Electrical apparatus|
    DE1538146A1|1966-02-26|1969-07-24|Siemens Ag|Transformator,insbesondere Impulsuebertrager|
    FR1582185A|1968-07-15|1969-09-26|||
    US3638155A|1970-11-06|1972-01-25|Mega Power Corp|Electrical coil having integrated capacitance and inductance|EP0384505A1|1989-02-21|1990-08-29|BASF Lacke + Farben AG|Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten von Drähten sowie die Verwendung der so hergestellten Drähte|
    DE3942542A1|1989-12-22|1991-06-27|Lungu Cornelius|Bistabiler magnetantrieb mit permanentmagnetischem hubanker|
    DE102010019198A1|2010-05-04|2011-11-10|Reinhard Kögel|Spule|US2564881A|1948-04-14|1951-08-21|Raymond W Cronshey|Transformer rectifier|
    US3005965A|1956-02-08|1961-10-24|Urho L Wertanen|Electrical impedance devices|
    US3660790A|1969-07-16|1972-05-02|Fiat Spa|Electrical inductive/capacitive component|
    US3704390A|1972-01-26|1972-11-28|Frederick W Grahame|Combined capacitor-inductor reactor device having transformer characteristics|
    JPS55103086A|1979-01-29|1980-08-06|Nissin Electric Co Ltd|High voltage generator|
    DE2945401C2|1979-11-09|1986-01-23|Ernst Roederstein Spezialfabrik Fuer Kondensatoren Gmbh, 8300 Landshut, De||
    DE3024343C2|1980-06-27|1986-12-11|Sds-Elektro Gmbh, 8024 Deisenhofen, De||
    US4503284A|1983-11-09|1985-03-05|Essex Group, Inc.|RF Suppressing magnet wire|US5156136A|1990-06-19|1992-10-20|Murata Manufacturing Co., Ltd.|Ignition coil|
    GB9105286D0|1991-03-13|1991-04-24|Oxford Instr Ltd|Magnetic field generating apparatus|
    JP3144989B2|1994-08-09|2001-03-12|松下電子工業株式会社|高周波装置|
    JP3892180B2|1999-09-28|2007-03-14|株式会社電研精機研究所|障害波遮断変成器|
    JPWO2007029594A1|2005-09-08|2009-03-19|スミダコーポレーション株式会社|コイル装置、複合コイル装置、及びトランス装置|
    JP4957728B2|2006-10-16|2012-06-20|日本電気株式会社|螺旋状容量素子及びその製造方法|
    JP2009206445A|2008-02-29|2009-09-10|Goto Denshi Kk|アルファ巻きコイル|
    JP5534442B2|2009-10-16|2014-07-02|スミダコーポレーション株式会社|コイル|
    US20110133873A1|2009-12-07|2011-06-09|Hsin-Chen Chen|Chip Type Wire Wound Choke Coil|
    JP2012230972A|2011-04-25|2012-11-22|Sumida Corporation|コイル部品、圧粉インダクタおよびコイル部品の巻回方法|
    US20140167785A1|2012-12-17|2014-06-19|Josef C. Shaw|Method and apparatus to detect and measure current and transfer charge|
    US9799454B1|2017-05-09|2017-10-24|Celem Passive Components Ltd.|High power capacitor|
    法律状态:
    1987-08-27| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU JP KR US |
    1987-08-27| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1987-09-30| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1987901434 Country of ref document: EP |
    1988-03-09| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1987901434 Country of ref document: EP |
    1991-01-23| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1987901434 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DEP3604579.9||1986-02-14||
    DE19863604579|DE3604579A1|1986-02-14|1986-02-14|Energiespeichernde induktive wicklung|
    DEP3628988.4||1986-08-26||
    DE19863628988|DE3628988A1|1986-08-26|1986-08-26|Anwendungsbeispiele einer kapazitiv energie speichernden induktiven wicklung|AT87901434T| AT60461T|1986-02-14|1987-02-13|Elektrisches bauelement mit induktiven und kapazitiven eigenschaften.|
    DE8787901434A| DE3767610D1|1986-02-14|1987-02-13|Elektrisches bauelement mit induktiven und kapazitiven eigenschaften.|
    KR1019870700928A| KR880701009A|1986-02-14|1987-10-14|유도성과 용량성을 가진 전기부품|
    [返回顶部]