Magnetischer Kern für ortsfeste Induktionsgeräte, insbesondere Mehrphasentransformatoren Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Kern für ortsfeste Induktionsgeräte, insbesondere 31lehrphasen- transformatoren. Die Erfindung ist eine Weiterbildung einer im USA-Patent Nr. 2-131128 offenbar ten Erfindung. Der in dieser Patentschrift dargestellte Kern besteht aus zwei geschlosse nen und gewickelten Innenteilen, die neben einander angeordnet und von einem ge schlossenen, aus gewundenen mag-netischen Bändern bestehenden Aussenteil umschlossen sind.
Die nebeneinanderliegenden Seiten der Innenteile bilden den mittleren Schenkel, und die andern Seiten der Innenteile zusammen mit den neben diesen Seiten liegenden Seiten des Aussenteils bilden die Aussenschenkel eines Dreiphasen-Transformator-Kernes. In einem solchen Kern ist es wünschenswert, dass der Fluss von .einem Teil zum andern mö.g- liehst ungehindert wandern kann, dies ist jedoch sehr schwer, weil die Reluktanz in einer Richtung senkrecht zu den Windungen sehr gross ist.
Somit kann ein Teil des Flusses des mitt leren Schenkels nicht durch den ganzen Querschnitt. der Aussenschenkel wandern, so dass der Fluss zum Teil in den von den Innen teilen gebildeten Teilen dieser Schenkel kon zentriert wird. In der beiliegenden Zeichnung sind ver schiedene Ausführungsbeispiele des Erfin dungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Es zeigen Fig. 1 einen Aufriss mit teilweisem Schnitt einer ersten Ausführung,, Fig. 2 eine Variante zu Fig. 1, bei welcher die Flussübertragung noch günstiger ist und Fig. 3 eine andere Variante zu Fig. 1, bei welcher eine Anzahl magnetischer Bänder jeden Innenteil mit dem Aussenteil verbindet.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist der Kern zwei Innenteile _1, B und einen Aussenteil C auf, welch letzterer die beiden Innenteile umschliesst und aus gewickelten magnetischen Bändern wie die Innenteile be steht. Jeder Innenteil besteht aus drei ge schlossenen Kernteilen 10, 11, 13 bzw. 10', l.1', 13' aus gewickelten magnetischen Bän dern. Vorzugsweise werden magnetische Bänder aus Silikonstahl verwendet mit in Richtung des Wickelns gerichteten Fasern.
Obwohl jeder Innenteil aus einem ein zigen flach gewickelten, einen viereckigen Querschnitt ergebenden Band bestehen könnte, wurden für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 Bänder verschiedener Breite verwendet, wodurch sich ein kreuzförmiger Querschnitt der Innenteile ergibt.
Ein erstes magnetisches Band ist fla,ch- gewiekelt und bildet einen geschlossenen Kernteil 10 gegebener Breite. Da die zwei innern Kernteile 10, 11 bzw. 10', 11' der ein ander gleicher Innenteile A und B und die zwei äussern Kernteile 18, 19 des Aussenteils C an sich bekannt sind, wurden die Wicklun gen dieser Kernteile nicht dargestellt. Wie später erläutert, ist ein direkter, metallener Zweig zwischen dem Innen- und Aussenteil vorgesehen. Diese Bänder werden vorzugs weise uni einen quadratischen Dorn ge wickelt; es ist aber auch möglich, einen runden Dorn zu verwenden, und den erhal tenen Kernteil umzuformen.
Ein magnetisches Band grösserer Breite ist dann um den ersten Kernteil 10 gewickelt und bildet einen zwei ten Kernteil 11. Ein noch breiteres magneti sches Band 12 ist dann um den Teil 11 ge wickelt und bildet den geschlossenen Kern teil 13.
Es ist an sich bekannt, wenn ein magneti scher Kern fertig gewickelt. ist, das Ende des magnetischen Bandes beispielsweise zu löten oder zui heftschweissen, wie bei 14 gezeigt, und die Enden der sieh folgenden Bänder aneinanderzulöten oder -zuschweissen. Es hat sieh als vorteilhaft erwiesen, die Bänderenden in ihrer Breite zu schlitzen, um schwalben- sehwanzförtnige, sich überlappende Enden zu bilden.
Die geschlossenen, im wesentlichen vier eckige Kerninnenteile t1, B mit nicht abge schnittenen magnetischen Bändern 12 bzw. 12' werden auf einem nicht. dargestellten Drehtisch nebeneinander montiert, wobei sie sich längs ihrer Längsseiten berühren. Es ist an sieh auch möglich, die viereckigen Dorne auf dem Tisch zu befestigen oder dieselben zuerst zu entfernen und die beiden Innenteile A, B :direkt auf dem Tisch zu befestigen.
Der Drehtisch wird gleichmässig gedreht, und ein Kernteil 17 gewünschter Dicke wird aus den parallel nebeneinanderliegehden Bändern 12, 12' tun die beiden Teile r1, B ge wickelt und bildet den ersten Teil des Aussen teils C.
Die Anzahl Wicklungen eines fertigen Kernes ist ungefähr hundert. Es ist klar, da.ss die Dicke des einzelnen Bandes in der Zeichnung stark übertrieben ist und den Eindruck erwecken. könnte, dass die An schlüsse der Bänder Unregelmässigkeiten des Kernumfanges hervorrufen. Es muss darauf hingewiesen werden, da.ss die Dicke eines Bandes von der Grössenordnung einiger Tau sendstelmillimetern ist und dass die Band- ansehlüsse gestaffelt angeordnet werden kön nen. Der Umfang des fertigen Kernes ist daher von .diesen Anschlüssen nicht beein flusst.
Wenn der Kernteil 17 fertig gewickelt ist, wird ein Kernteil 18 gleicher, Dicke wie die Teile 11, 11' um den Teil 17 gewickelt. Die einzelnen Wicklungen dieses Teils 18 sind nicht, dargestellt. Die Enden der Bänder 12, 12' sind gestaffelt angeordnet, und die Enden des magnetischen Bandes des Teils 18 sind gelötet, heftgeschweisst. oder sonstwie mit einem oder beiden Enden der Bänder 12, 12' verbunden. Man könnte sie auch in ihrer Breite schlitzen und sehwalbenschwa.nzför- mige, sich überlappende Enden bilden.
Darauf wird ein magnetisches Band, gleicher Breite wie das die Teile 10, 10' bil dende Band, um den Teil 18 gewickelt und bildet einen Teil 19. Das Ende dieses Bandes ist gelötet, heftgeschweisst oder mittels eines den Teil C" umschliessenden Klemmbandes be festigt.
Der Kern weist drei Schenkel auf, einen mittleren, bestehend aus den beiden aneinan- derliegenden Längsseiten der Teile A, B und zwei seitlichen, bestehend aus den zwei an dern Längsseiten der Teile 3, 13 und den anliegenden Seiten des Teils C.
Der Kern wird dann ausgeglüht, utn die durch das Wickeln entstehende Spannung der Bänder zu eliminieren. Da nachher die magnetischen Bänder nicht mehr irgendwie bearbeitet werden, entsteht keine Spannung mehr, die die Transformatorcharakteristik beeinflussen würde.
Die Transformatorwieklungen 20, 21, 22, das heisst die Primär- und Sekundärwicklung, werden auf dem fertigen Kern gewickelt.
Die Wicklung 20 ist. um. den linken (Fig. <B>1)</B> Schenkel des Teils C und den freien Sehenkel des Teils A gewickelt, die Wick lung 21 ist um die den Schenkel 15 bilden den, mittleren Schenkel der Teile A, B ge wickelt, und die Wicklung 22 ist tun den rechten Schenkel des Teils C und. den freien Schenkel des Teils B gewickelt.
Zwischen den Schenkeln und den Wick lungen sind isolierende Unterlagen 23 an geordnet, welche die Wicklungen auf die sen Schenkel festhalten: Diese Unterlagen können eventuell zum Teil aus flachen Keilen bestehen, die nach Herstellung der Wicklun gen zwischen dieselben und die Schenkel ge trieben werden.
Der Einfachheit halber wurden die Wiek- lungen in den Fig. 2 und 3 nicht. dargestellt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind noch günstigere Flusswege zwischen den Kernteilen vorgesehen. Die beiden Innenteile A', B' sind gleich den Teilen A, B in Fig. 1 und werden auf dem Drehtisch derart ange- oi cinet, dass ihr Wicklungssinn der gleiche ist., z.
B. Gegenuhrzeigerdrehsinn. Die Enden der beiden magnetischen Bänder 25, 26 der Teile 27, 28 befinden sich an den entgegen- gesetzten Enden des 29. Der Drehtisch wird dann gedreht, und zwar im umgekehrten Sinn zum Wicklungssinn, das heisst. hier im Uhrzeigerdrehsinn. Die Bänder 2 5 und 26 werden somit tim die Teile A',. B' gewickelt und bilden den Teil 30 des Aussen teils<B>C</B>.
Das magnetische Banddes letzten Teils 30 jedes Innenteils ist in umgekehrter RichttLUg gewickelt, um den Flussweg um den andern Innenteil zu schliessen, und zwar bevor der Aussenteil C' gewickelt wird. Das magnetische Band 25 des Teils 27 des Innenteils A' ist im (-r'egenuhrzeigerdrehsinn gewickelt, und die letzte Windung 31 trennt sieh vom mittleren Schenkel bei 32. Das Band 25 wird dann im Ulirzeigerdrehsinn um. den Innenteil B' ge wickelt und bildet eine Windung 33, bevor die Bänder 25, 26 gemeinsam im Uhrzeiger drelisinn gewickelt sind, um .den Teil 30 des Aussenteils <I>C'</I> zii bilden.
Das magnetische Band 26 des letzten Teils 28 des Innenteils B' ist im Gegenuhrzeiger- drehsinn gewickelt, und die letzte Windung 31 trennt sich vom untern Ende des mittleren Schenkels 29 bei 35. Das Band 26 wird dann im Uhrzeigerdrehsinn einmal um den Teil.A' gewickelt und bildet eine Windung 36, bevor die Bänder 25, 26 gemeinsam im Uhrzeiger drehsinn gewickelt sind, um den Teil 30 des Aussenteils<B>C</B> zu bilden. Die beiden Innen teile sind somit eng verbunden, wodurch der Fluss vom Ende des mittleren Schenkels auf den Aussenteil C' besser übertragen wird.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist dem nach Fig. 1 gleich, mit dein Unterschied, dass mehrere magnetische Bänder die Innen teile mit .dem Aussenteil verbinden. Die bei den Innenteile D, E sind ,den entsprechenden Teilen A, B gleich, wobei jedoch die verschie denen Bänder gleicher Breite sind, so dass der Querschnitt des Kernes viereckig: statt kreuzförmig ist. Jede Windung besteht aus zwei parallelen magnetischen Bändern 40 für den Te=il D bzw. 40' für den Teil E.
Die Dicke der dargestellten Bänder erlaubt nur zwei parallele Bänder pro Windung darzu stellen, es ist aber selbstverständlich möglich, mehrere Bänder in paralleler Richtung um Innen- und Aussenteile zu wickeln. Wie im Falle von Fig. 1, wurden die Bänder 40 bzw. 40', nach Fertigwicklung der Teile D, E nicht abgeschnitten, um den Teil F mit diesen Bändern weiter wickeln zu können.
Die beiden Teile D, E werden dann auf einem nicht dargestellten Drehtisch aufmon tiert, wobei die ungeschnittenen freien Enden der Bänder 40, 40' aneinandergelegt sind, während die Längsseiten der Teile D, E, wie in Fig. 1 dargestellt, nebeneinander liegen.
Vorzugsweise werden die Teile D, E der art montiert, dass ihr Wicklungssinn der gleiche ist und da.ss die Enden der Bänder 40, 40' sich an entgegengesetzten Enden des mittleren Schenkels befinden. Nach einer, halben Drehung des Drehtisches sind die Bänder 40, 40' parallel zueinander, und bei weiterer Drehung werden sie dicht um die Teile D, E gewickelt. Diese vier parallelen Bänder 40, 40' bilden den Aussenteil F, der annähernd die gleiche Dicke wie die Innen- teile D, E hat. Die Enden dieser Bänder sind dann gelötet, geschweisst oder mittels eines Klemmbandes befestigt.
Man kann somit einen Transformator bauen, der einen gewickelten Kern aufweist, und dessen Innen- und Aussenteile direkt mit tels ferromagnetischen Bändern verkettet sind. Man beachte, dass diese Verbindung keine Zwischenräume aufweist, und dass die eine kleine Reluktanz aufweisenden Bänder in der Richtung des Flusses gerichtete Fa sern haben. Man beachte ferner, da.ss ein Zweig den Fluss vom mittleren Schenkel zum Aussenschenkel und zurück führt.
Der Flu ss von jedem Schenkel kann durch den ganzen Querschnitt des andern Schenkels zurückkom- men, ohne quer zu den Wicklungen. angeord nete, eine hohe Reluktanz aufweisende Zwi schenräume durchsetzen zu müssen, wie dies bis jetzt der Fall war.
Es wäre an sich ebenfalls möglich, den Aussenteil statt auf dem Drehtisch von Hand zu wickeln.