Flachspule

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Eine Flachspule ( auch Spiralspule genannt ) ist eine Spule die nicht längs, sondern spiralformig in der Ebene gewickelt ist. Sie hat meistens keinen Spulenkern, sondern lediglich einen Spulenkörper der als Wicklungsträger dient. Je nach Wicklungsart weisen Flachspulen Unsymetrien auf und verfügen v.a. im dynamischen Bereich oft über Eigenschaften, welche im allträglichen Einsatz von Spulen sehr selten eingesetzt werden.

Inhaltsverzeichnis 1 Wicklungsarten und ihre Eigenschaften 1.1 Spiralförmig, normal 1.1.1 Berechnungsmöglichkeiten 1.1.2 Einsatzgebiete 1.2 Bifilar, gegensinnig (englisch auch Caduceus-Coil) 1.3 Bifilar, nicht gegensinnig 2 Nikola Tesla 3 Referenzen, Anmerkungen 4 Videos 4.1 Untersuchungen an einer Flachspule (bifilar, gegensinnig)

[Bearbeiten] Wicklungsarten und ihre Eigenschaften

[Bearbeiten] Spiralförmig, normal

[Bearbeiten] Berechnungsmöglichkeiten

In Formelsammlungen finden sich verschiedene Hinweise, wie man eine Flachspule berechnet.

Diese Berechnungsart findet man im Internet^[1]:

(Nährerungsformel / empirische Formel)

• L Induktivität in
• a mittlerer Radius (siehe Skizze) in Inch
• n Anzahl Windungen
• w Weite des Windungsbereich in Inch

Bei Nührmann^[2] findet sich folgende Formel:

• d Weite des Windungsbereiches
• D mittlerer Durchmesser
• N Windungszahl

Der spiralförmige Aufbau ist ungünstig, da die Streuung und damit der Verlustfaktor durch Wirbelströme groß ist und die Eigenkapazität ebenfalls. Durch Überkreuzen der einzelnen Windungen kann die Eigenkapazität reduziert werden. Dieser Aufbau führt dann zur Kreuzwickelspule. Werden die einzelnen Windungen nur leicht gekreuzt nennt man sie Korbbodenspule, bei starker, seitlicher Kreuzung Honigwabenspule und wenn die Windungen seitlich noch ein Stück immer parallel laufen schliesslich Ledionspule.^[3]

[Bearbeiten] Einsatzgebiete

Flachspulen sind heute nur noch sehr selten anzutreffen. Im Bezug auf Ringbeschleuniger wird heute der Begriff Flachspule noch oft verwendet, allerdings wird damit nicht der gleiche Typ Spule bezeichnet, den man unter dem historischen Begriff Flachspule versteht.

Früher kamen Flachspulen oft im Bereich von Kommunikationsgeräten zum Einsatz, z.B. Detektorempfänger. Eine besondere Ausführung ist auch die Rahmenantenne.

Neuerdings kann man sie in kleinen Schaltnetzteilen finden - sie sind dann in der Regel spulenförmige Leiterbahnen mit aufgesetzten Flachkernen, durch den Kern wird die Streuung wieder reduziert. Dadurch kann die Baugrösse in der Höhe als auch die Kosten reduziert werden.

[Bearbeiten] Bifilar, gegensinnig (englisch auch Caduceus-Coil)

Eine bifilar gewickelte Spule hat kein Magnetfeld mehr. Sie besteht, durch die bifilare Wicklung, aus zwei gegensinnigen Wicklungen die in Reihe geschaltet sind und die sich daher in ihrer Wirkung aufheben. Draht-Widerstände werden z.B. so aufgebaut, um die Eigeninduktivität zu unterdrücken.

[Bearbeiten] Bifilar, nicht gegensinnig

Werden Wicklungen bifilar ausgeführt und die Teilwicklungen gleichsinnig in Reihe geschaltet, so erhält man einfach eine Spule mit der doppelten Windungszahl und der vierfachen Induktivität. Werden die beiden Teilwicklungen als Transformatorwicklungen verwendet, ergibt sich so eine sehr enge Kopplung, was besonders günstig ist, wenn es sich um eine Luftspule handelt. Nachteilig ist dann aber die hohe Streukapazität.

[Bearbeiten] Nikola Tesla

Nikola Tesla hat als erster intensiv mit Flachspulen in verschiedenen Wicklungsarten gearbeitet. In den Patenten von Tesla findet man diese Art Spule immer wieder. Vor allem wenn es um resonante Schwingkreise geht, scheinen die speziellen Eigenschaften dieser Spule unverzichtbar zu sein.

Einige Patente, in denen die Flachspule zum Einsatz kommt:

• Patent Nr. 645576:"System of transmission of electrical energy"
• Patent Nr. 685012:"Means for increasing the intensity of electrical oscillations"
• Patent Nr. 593138:"Electrical transformer"
• Patent Nr. 512340:"Coil for electro magnets"

[Bearbeiten] Referenzen, Anmerkungen

1. ↑ Aus einem HowTo der Tesla Coil Mailing List, Abschnitt EQUATION 4: INDUCTANCE OF A FLAT PANCAKE COIL
2. ↑ Das grosse Werkbuch Elektronik, Dieter Nührmann, Franzis-Verlag GmbH 1984, S.611, ISBN 3.7723-6544-2
3. ↑ Handbuch der Funktechnik, Zweiter Band, Manfred v.Ardenne, Frankh'sche Verlagshandlung 1937, S.32

[Bearbeiten] Videos

[Bearbeiten] Untersuchungen an einer Flachspule (bifilar, gegensinnig)