<Desc/Clms Page number 1>
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
<Desc/Clms Page number 2>
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-
<Desc/Clms Page number 3>
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.
<Desc / Clms Page number 1>
Layered Magnetic Core The present invention relates to a layered magnetic core, for example in high-quality transducers. In such cases it is important that the reluctance of the core is as low as possible and that the magnetization curve has as sharp a knee as possible. The core must therefore be designed in such a way that local saturation cannot occur.
These properties can partly be fulfilled by closed toroidal cores and partly by cores made up of straight leg and yoke plates that form overlapping surfaces at the butt joints. These two types allow the use of sheets with a preferred magnetic direction.
In the case of laminated cores, the core material is used well from a magnetic point of view, and it becomes possible to obtain an iron fill factor of substantially 100% in both the leg and yoke parts. However, there are great difficulties in attaching the windings.
Layered cores with overlapping joints do not result in fill factors higher than 50% in the legs without special measures, but with such cores the windings can be conveniently attached.
One can easily obtain fill factors higher than 500/0 in the legs by making the core with a yoke that is twice as wide as the legs. This makes it possible to conduct the magnetic flux from two leg plates to their respective intermediate yoke plates, whereby the fill factor in the legs is 67%. becomes. However, especially with larger magnetic cores, it can be inexpedient to have a double yoke width.
The present invention relates to a magnetic core made of straight leg and yoke plates and is characterized in that all leg and yoke plates form pairs of overlapping surfaces of an essentially triangular shape. The core therefore fulfills the primary condition that there are no flux-carrying butt joints.
Regardless of the material used, no part of the core will be saturated earlier than the legs. This result is achieved in that all the leg plates lie on the associated yoke plates with an overlap area. This area is generally much larger than the sectional area of a leg or yoke plate.
In general, the greater the width of a leg plate or a yoke plate in relation to the thickness of these plates, the less the air gaps of the overlapping surfaces influence the reluctance of the core. Because the core is made up of rectangular sheet metal, it is possible to use first-class material with a preferred magnetic direction, and at the same time fully wound coils can be used.
The fact that not the entire available square or rectangular contact surface between a leg plate and a yoke plate is used for the overlap area, but only one of essentially triangular shape, has the advantage that two joint-forming leg and yoke plates are arranged in this way that the leg plate in one pair can be in the same layer as the yoke plate in the other pair. The triangular joint surfaces of the two pairs can then together form the above-mentioned maximum available contact surface.
It appears that a butt joint is formed between metal sheets, the ends of which are cut off at an angle, for example. However, this butt joint never carries the river. For both functional and manufacturing reasons, it is most expedient that the ends of the in the same layer
<Desc / Clms Page number 2>
lying sheets are cut diagonally in a straight line and that the sheets form a butt joint along this line. In principle, however, the line mentioned does not need to be straight, but can have any shape. The butt joint must, however, have a main direction from the outer corner of the finished core to its inner corner.
It is usually sufficient if the leg and yoke plates have the same width, and in such cases certain plates can be cut off along a 45 line. However, it can be desirable that the yoke plates have a somewhat larger width than the leg plates, so that the yoke is saturated with a greater flow than the legs. In such cases, the sheets can either be cut off at an angle other than 45, with the total overlap area in the corner of the core becoming rectangular, or 45 cuts can still be used, with this area becoming square.
Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Fig. 1 shows the principle for merging the yoke and leg plates. FIGS. 2 to 6 show how certain sheets can be cut in different ways, and FIGS. 7 to 9 show cores assembled in different ways.
In Fig. 1, two pairs of yoke and leg plates are shown. 1 with a yoke plate is referred to, which lies with an overlap area on a leg plate 2. 3 is a yoke plate which rests on the leg plate 4 with an overlapping surface. In both pairs, one of the sheets is cut off at an angle.
In the first pair, the yoke plate 1 is cut off at an angle along a straight line which coincides with the dashed line 5 on the leg plate 2. In the other pair, the leg plate 4 is cut obliquely along a straight line which coincides with the dashed line 6 on the yoke plate 3. So there are two triangular overlapping areas within each pair of sheets.
Due to the oblique cutting of two sheets, it is possible to put the two pairs together so that the yoke sheets 1 and leg sheets 4 lie against one another in the same layer and with the ends cut off at an angle as a butt joint. Under the conditions that were mentioned earlier in the description, the overlapping areas are large enough to transfer the magnetic flux between the leg and yoke without a significant increase in the reluctance of the core occurring. It is also evident that the joint that will be created will not flow.
In FIG. 2, a corner of the core is shown where the leg plate 7 has the same width a as the yoke plate 8. The latter is cut off at an angle in the corner shown, and the cutting line 9 divides the square overlap area according to a 45 -II line. In Figure 3 an example is shown that the cutting line 10 does not need to be straight. You can z. B. be made wavy according to the figure, or it can also be tooth-shaped or arc-shaped or have any other shape.
One condition, however, is that the cutting line extends mainly between the outer corner of the core and its interior, so that each longitudinal strip 7 ', 7 "... Of a sheet metal on a longitudinal strip 8', 8". . . of the sheet metal on which it lies with an overlap area.
FIGS. 4 to 6 show three ways in which the sheets can be cut off when the width of the yoke sheets 11 exceeds that of the side sheets 7.
The total overlap area becomes rectangular (a, b), and as shown in FIG. 4 can. the line of intersection 12 extend diagonally, the angle of intersection deviating from 45. The cutting can also take place at a 45 angle, either from the inner corner of the core to be formed (13 in FIG. 5) or from its outer corner to be formed (14 in FIG. 6).
The various embodiments according to FIGS. 7 to 9 differ from one another in the number of differently shaped metal sheets that are used. In FIG. 7 there are four different sheets, in FIG. 8 three different sheets and in FIG. 9 only two different types of sheets.
In FIG. 7, the sheets 15 and 16 represent two yoke sheets which are in the same layer. Below these is a frame which is formed by the yoke plates 17, 18 and leg plates 19, 20. The side and yoke plates in the frame form butt joints with one another. In the next layer there are two leg plates 20 ″, 21. The following layer again comprises two yoke plates 22, 23, and in the next layer there is another frame consisting of yoke plates 24, 25 and leg plates 26, 27.
The core is finally closed with a layer that contains two leg plates 28, 29. In this way the core is built up in the desired thickness. The principle of FIG. 1 is applied in every corner of the core, and the result is an iron filling in the legs of 67 "/ o. The yoke plates 15 thus form a triangular overlap area with the leg plates 19, and the yoke plate 17, which lies in the same layer as the leg plates 19, rests with a triangular overlap area on the leg plate 20. In this case, yoke plates 15, 22 are present, which are mainly cut off at right angles at both ends , and yoke plates 17, 24, which are cut obliquely in both ends.
The same applies to the leg plates 20 ″, 28 and 19, 26.
In Fig. 8 an example of a core is shown in which all the leg plates have the same shape, while two different sheet metal cuts are used for the yoke plates. The leg plates are cut at right angles in one end and obliquely in the other.
A unit of the core consists of a yoke plate 30 in one layer, the leg
<Desc / Clms Page number 3>
plates 31, 32 and the yoke plate 33 connected to one another by butt joints in an underlying layer, the leg plates 34, 35 and the yoke plate 36 connected to one another by butt joints in the following layer, the yoke plates 33, 36 belonging to different yokes, and finally from the Yoke plate 37 in the following layer. The construction of the core is then continued with a new yoke sheet 38 in the same layer as the yoke sheet 37, the sheets 39, 40, 41 in the subsequent layer and the sheets 42, 43, 44 in the next layer and finally with the yoke sheet 45 in completed another shift.
Triangular overlapping areas are also formed here. The fill factor is also 67 9 / a.
In Fig. 9, only one type of yoke plates and one type of leg plates are used. Both types are cut at right angles at one end and at an angle at the other end. The obliquely cut ends of a leg plate (46, 48) and a yoke plate (47, 49) form a butt joint with one another. The core is built up in such a way that the aforementioned butt joint is to be moved to the next corner of the core in the successive layers. In the case of two leg or yoke plates lying on top of one another, the ends cut off at right angles are turned in different directions (46, 48 or 49, 50).
In the top layer, the butt joint 51 is in the front left corner in the core, in the next layer the butt joint 52 is in the rear left corner. In the next layer the butt joint 53 is in the right rear corner, etc. When the core is compressed, three layers of two leg or yoke plates with triangular overlapping surfaces are formed, and the iron fill factor around the entire core is thus 67 / o.
If it is possible without difficulty to allow a double yoke width, the proposed layering system can also be used in order to give the core a higher filling factor in the legs. Thus, the type of layering shown in FIG. 7 can be used to obtain a core with an 80 "/ ye fill factor. In this case, groups of yoke and leg plates are used, corresponding to the top three or the bottom three Layers in Fig. 7 are merged.
On such a group with yoke plates turned upward, a new group with yoke plates turned downward and displaced by a yoke width in the longitudinal direction is placed. This creates a group with four leg plates in five layers. Such groups are put together until the core has a desired thickness. Certain yoke plates have to be supported by intermediate layers made of non-magnetic material, which are inserted into the core.