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Geschichteter Magnetkern Die vorliegende Erfindung betrifft einen geschichteten Magnetkern, beispielsweise in hoch- wertigen Transduktoren. In solchen Fällen ist es von Bedeutung, dass die Reluktanz des Kernes so niedrig wie möglich ist und dass die Magnetisierungskurve ein möglichst scharfes Knie aufweist. Der Kern muss daher so ausgeführt sein, dass lokale Sättigungen nicht auftreten können.
Diese Eigenschaften können teils durch geschlossene Ringkerne erfüllt werden und teils durch Kerne, die von geraden Schenkel- und Joch- blechen, die an den Stossfugen überlappungsflächen bilden, aufgebaut sind. Diese beiden Typen ermöglichen die Verwendung von Blechen mit magnetischer Vorzugsrichtung.
Bei geschichteten Kernen wird das Kernmaterial in magnetischer Hinsicht gut ausgenützt, und es wird möglich, sowohl in den Schenkel- als auch in den Jochteilen einen Eisenfüllfaktor von im wesentlichen 100% zu erhalten. Es bestehen jedoch grosse Schwie- rigkeiten beim Anbringen der Wicklungen.
Geschichtete Kerne mit überlappungsfugen ergeben in den Schenkeln nicht ohne besondere Massnahmen höhere Füllfaktoren als 50%., aber bei solchen Kernen können die Wicklungen bequem angebracht werden.
Man kann in einfacher Weise höhere Füllfaktoren als 500/0 in den Schenkeln erhalten, indem man den Kern mit einem Joch ausführt, das doppelt so breit ist wie die Schenkel. Dabei wird es möglich, den magnetischen Fluss von zwei Schenkelblechen zu je ihrem dazwischenliegenden Jochblech zu leiten, wodurch der Füllfaktor in den Schenkeln 67 %. wird. Besonders bei grösseren Magnetkernen kann es aber unzweckmässig sein, eine doppelte Jochbreite zu haben.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetkern aus geraden Schenkel- und Jochblechen und ist gekennzeichnet dadurch, dass sämtliche Schenkel- und Jochbleche paarweise überlappungsflächen von im wesentlichen dreieckiger Form bilden. Der Kern erfüllt also die primäre Bedingung, dass keine flussführenden Stossfugen vorkommen.
Unabhängig davon, welches Material verwendet wird, wird kein Teil des Kernes früher gesättigt als die Schenkel. Dieses Resultat wird dadurch erreicht, dass sämtliche Schenkelbleche mit einer überlappungs- fläche auf den zugehörigen Jochblechen liegen. Diese Fläche ist im allgemeinen viel grösser als die Schnittfläche eines Schenkel- oder Jochbleches.
Ganz allgemein gilt, dass je grösser die Breite eines Schenkel- bleches oder eines Jochbleches im Verhältnis zu der Dicke dieser Bleche ist, umso weniger beeinflussen die Luftspalte der überlappungsflächen die Reluk- tanz des Kernes. Dadurch, dass der Kern aus rechtwinkligen Blechen aufgebaut ist, ist es möglich, erstklassiges Material mit magnetischer Vorzugsrichtung anzuwenden, und gleichzeitig können fertiggewickelte Spulen verwendet werden.
Der Umstand, dass nicht die ganze verfügbare quadratische oder rechteckförmige Anlegefläche zwischen einem Schenkelblech und einem Jochblech für die überlappungsfläche ausgenützt wird, sondern nur eine solche von im wesentlichen dreieckiger Form, bringt den Vorteil mit sich, dass zwei fugenbildende Schenkel- und Jochbleche so angeordnet werden können, dass das Schenkelblech in dem einen Paar in derselben Schicht liegen kann wie das Jochblech in dem anderen Paar. Die dreieckigen Fugenflächen der beiden Paare können dann zusammen die obengenannte maximal verfügbare Anlegefläche bilden.
Scheinbar wird dabei eine Stossfuge zwischen Blechen gebildet, deren Enden beispielsweise schräg abgeschnitten sind. Diese Stossfuge wird jedoch niemals flussführend. Sowohl aus funktionellen wie aus herstellungstechnischen Gründen ist es am zweckmässigsten, dass die Enden der in derselben Schicht
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liegenden Bleche nach einer geraden Linie schräg abgeschnitten sind und dass die Bleche eine Stossfuge längs dieser Linie bilden. Im Prinzip braucht jedoch die genannte Linie nicht gerade zu sein, sondern kann eine beliebige Form haben. Die Stossfuge muss jedoch eine Hauptrichtung von der äusseren Ecke des fertigen Kernes zu dessen inneren Ecke haben.
Gewöhnlich genügt es, wenn die Schenkel- und die Jochbleche dieselbe Breite aufweisen, und in solchen Fällen können gewisse Bleche nach einer 45 -Linie abgeschnitten werden. Es kann jedoch wünschenswert sein, dass die Jochbleche eine etwas grössere Breite haben als die Schenkelbleche, so dass das Joch bei einem grösseren Fluss gesättigt wird als die Schenkel. In solchen Fällen kann entweder das Abschneiden der Bleche nach einem Winkel geschehen, der von 45 abweicht, wobei die totale überlappungsfläche in der Ecke des Kernes rechtwinklig wird, oder es können weiterhin 45 -Schnitte verwendet werden, wobei diese Fläche quadratisch wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen anhand der Zeichnungen näher erklärt werden. Fig. 1 zeigt das Prinzip für das Zusammenlegen der Joch- und Schenkelbleche. Die Fig. 2 bis 6 zeigen, wie man in verschiedener Weise gewisse Bleche abschneiden kann, und die Fig. 7 bis 9 stellen auf andere Weise zusammengesetzte Kerne dar.
In Fig. 1 werden zwei Paare Joch- und Schenkelbleche gezeigt. Mit 1 ist ein Jochblech bezeichnet, das mit einer überlappungsfläche auf einem Schenkelblech 2 liegt. 3 ist ein Jochblech, das mit über- lappungsfläche an dem Schenkelblech 4 anliegt. In beiden Paaren ist eines der Bleche schräg abgeschnitten.
In dem ersten Paar ist das Jochblech 1 schräg nach einer geraden Linie abgeschnitten, die mit der gestrichelten Linie 5 auf dem Schenkelblech 2 zu- sammenfällt. In dem anderen Paar ist das Schenkelblech 4 schräg abgeschnitten nach einer geraden Linie, die mit der gestrichelten Linie 6 auf dem Jochblech 3 zusammenfällt. Es entstehen also zwei dreieckförmige Überlappungsflächen innerhalb jedes Blechpaares.
Auf Grund des schrägen Abschneidens von zwei Blechen ist es möglich, die zwei Paare so zusammenzulegen, dass die Jochbleche 1 und Schenkelbleche 4 in derselben Schicht und mit den schräg abgeschnittenen Enden als Stossfuge aneinanderliegen. Unter den Voraussetzungen, die früher in der Beschreibung genannt wurden, sind die Ü berlappungsflächen gross genug, um den magnetischen Fluss zwischen Schenkel und Joch zu überführen, ohne dass eine nennenswerte Erhöhung der Reluktanz des Kernes eintritt. Es ist auch offenbar, d'ass die entstehende Stossfuge nicht flussführend sein wird.
In Fig. 2 wird eine Ecke des Kernes gezeigt, wo das Schenkelblech 7 dieselbe Breite a wie das Joch- blech 8 hat. Das letztere ist in der gezeigten Ecke schräg abgeschnitten, und die Schnittlinie 9 teilt die quadratische überlappungsfläche nach einer 45 -IIinie. In Fig.3 wird ein Beispiel dafür gezeigt, dass die Schnittlinie 10 nicht geradlinig zu sein braucht. Sie kann z. B. wellenförmig gemacht werden gemäss der Figur, oder sie kann auch zahnförmig oder bogenförmig sein oder irgend eine andere beliebige Form haben.
Eine Bedingung ist jedoch, dass die Schnittlinie sich hauptsächlich zwischen der äusseren Ecke des Kernes und dessen Innerem erstreckt, so dass jeder Längsstreifen 7', 7" . . . eines Bleches auf einen Längsstreifen 8', 8" . . . des Bleches trifft, auf dem es mit einer Überlappungsfläche liegt.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen drei Arten, wie man die Bleche abschneiden kann, wenn die Breite der Joch- bleche 11 die der Schenkelbleche 7 übersteigt.
Die totale überlappungsfläche wird rechteckig (a, b), und nach Fig. 4 kann. die Schnittlinie 12 sich diagonal erstrecken, wobei der Schnittwinkel von 45 abweicht. Das Abschneiden kann auch in einem 45 - Winkel geschehen, entweder von der zu bildenden inneren Ecke des Kernes (13 in Fig. 5) oder von dessen zu bildenden äusseren Ecke (14 in Fig. 6).
Die verschiedenen Ausführungsformen nach den Fig. 7 bis 9 unterscheiden sich voneinander durch die Anzahl verschieden geformter Bleche, die zur Verwendung gelangen. In Fig. 7 kommen vier verschiedene Bleche vor, in Fig. 8 drei verschiedene Bleche und in Fig.9 nur zwei verschiedene Sorten von Blechen.
In den Fig. 7 stellen die Bleche 15 und 16 zwei Jochbleche dar, die in derselben Schicht liegen. Unter diesen liegt ein Rahmen, der von den Jochblechen 17, 18 und Schenkelblechen 19, 20 gebildet wird. Die Schenkel- und die Jochbleche im Rahmen bilden miteinander Stossfugen. In der folgenden Schicht liegen zwei Schenkelbleche 20", 21. Die darauf folgende Schicht umfasst wieder zwei Jochbleche 22, 23, und in der nächsten Schicht folgt ein weiterer Rahmen, bestehend aus den Jochblechen 24, 25 und den Schenkelblechen 26, 27.
Der Kern wird schliesslich mit einer Schicht abgeschlossen, die zwei Schenkelbleche 28, 29 enthält. In dieser Weise wird der Kern in der -ewünschten Dicke aufgebaut, In jeder Ecke des Kernes wird das Prinzip nach Fig. 1 angewendet, und das Resultat wird eine Eisenfüllung in den Schenkeln von 67"/o. Die Jochbleche 15 bilden somit eine dreieckige Überlappungsfläche mit den Schenkelblechen 19, und das Jochblech 17, das in derselben Schicht liegt wie die Schenkelbleche 19, liegt mit einer dreieckigen Überlappungsfläche am Schenkelblech 20 an. In diesem Fall kommen Jochbleche 15, 22 vor, die in der Hauptsache rechtwinklig in beiden Enden abgeschnitten sind, und Jochbleche 17, 24, die in beiden Enden schräg abgeschnitten sind.
Das Entsprechende gilt für die Schenkelbleche 20", 28 bzw. 19, 26.
In Fig. 8 wird ein Beispiel eines Kernes gezeigt, in dem alle Schenkelbleche dieselbe Form haben, während für die Jochbleche zwei verschiedene Blechschnitte verwendet werden. Die Schenkelbleche sind rechtwinklig in einem Ende abgeschnitten und schräg in dem anderen.
Eine Einheit des Kernes besteht aus einem Jochblech 30 in einer Schicht, den Schenkel-
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blechen 31, 32 und dem Jochblech 33 durch Stossfuge miteinander verbunden in einer darunter liegenden Schicht, den Schenkelblechen 34, 35 und dem Jochblech 36 durch Stossfüge miteinander verbunden in der folgenden Schicht, wobei die Jochbleche 33, 36 verschiedenen Jochen angehören, und schliesslich aus dem Jochblech 37 in der folgenden Schicht. Der Aufbau des Kernes wird danach mit einem neuen Jochblech 38 in derselben Schicht wie das Jochblech 37 fortgesetzt, den Blechen 39, 40, 41 in der darauffolgenden Schicht und den Blechen 42, 43, 44 in der nächsten Schicht und schliesslich mit dem Jochblech 45 in einer weiteren Schicht abgeschlossen.
Es bilden sich auch hier dreieckige überlappungsflächen. Der Füllfaktor beträgt ebenfalls 67 9/a.
In Fig. 9 kommt nur ein Typ von Jochblechen und ein Typ von Schenkelblechen zur Verwendung. Beide Typen sind an dem einen Ende rechtwinklig und an dem anderen Ende schräg abgeschnitten. Die schräg abgeschnittenen Enden eines Schenkelbleches (46, 48) und eines Jochbleches (47, 49) bilden miteinander eine Stossfuge. Der Kern wird in der Weise aufgebaut, dass die genannte Stossfuge in den aufeinanderfolgenden Schichten zur nächsten Ecke des Kernes versetzt werden soll. Dabei sind bei zwei aufeinanderliegenden Schenkel- oder Jochblechen die rechtwinklig abgeschnittenen Enden nach verschiedenen Richtungen (46, 48 oder 49, 50) gewendet.
In der obersten Schicht liegt die Stossfuge 51 in der vorderen linken Ecke im Kern, in der nächsten Schicht liegt die Stossfuge 52 in der hinteren linken Ecke. In der darauffolgenden Schicht liegt die Stossfuge 53 in der rechten hinteren Ecke usw. Wenn der Kern zusammengedrückt wird, werden drei Schichten von zwei Schenkel- oder Jochblechen mit dreieckigen überlappungsflächen gebildet, und der Eisenfüllfaktor um den ganzen Kern herum wird also 67 /o.
Wenn es ohne Schwierigkeiten möglich ist, eine doppelte Jochbreite zuzulassen, kann das vorgeschlagene Schichtungssystem auch angewendet werden, um dem Kern einen höheren Füllfaktor in den Schenkeln zu geben. Somit kann der Schichtungstyp, der in Fig. 7 gezeigt wird, angewendet werden, um einen Kern mit einem 80"/aigen Füllfaktor zu erhalten. In diesem Fall werden Gruppen von Joch- und Schenkelblechen verwendet, die gemäss den drei obersten oder den drei untersten Schichten in Fig. 7 zusammengelegt sind.
Auf eine solche Gruppe mit nach oben gewendeten Jochblechen wird eine neue Gruppe mit nach unten gewendeten und um eine Jochbreite in der Längsrichtung verschobenen Joch- blechen gelegt. Dabei entsteht eine Gruppe mit vier Schenkelblechen in fünf Schichten. Solche Gruppen werden zusammengefügt, bis der Kern eine gewünschte Dicke erlangt. Gewisse Jochbleche müssen dabei durch Zwischenlagen aus unmagnetischem Ima- terial gestützt werden, die in den Kern eingelegt werden.