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Geschachtelter Magnetkern Für manche Zwecke, beispielsweise Schaltdrosseln von mechanischen Stromrichtern (Kontaktumformern), Regeldrosseln von anderen Stromrichtern, für magnetische Verstärker, für Gleichstromwandler usw., werden Drosselspulen benötigt, die sich bereits bei kleinen Strömen sprunghaft sättigen. Man hat bisher für derartige Drosselspulen meistenteils Bandkerne, vorzugsweise Ringbandkerne, vorgesehen. Dieser Aufbau hat den Nachteil, dass verhältnismässig viel hochwertiges magnetisches Material benötigt wird, und dass das Aufbringen der Wicklung bei einem geschlossenen Bandkern unbequem ist.
Die Erfindung bezweckt, einen Bandkern zu vermeiden, und schlägt einen geschachtelten Magnetkern vor, bei dem nur ein Teil des Eisenweges aus einem Material mit scharfem Sättigungsknick, das heisst mit Rechteckschleife, besteht. Erfindungsgemäss sind die hochwertigen Bleche des Mittelkernes abwechselnd gegeneinander um eine Strecke verschoben, welche grösser ist als die Blechdicke und angenähert gleich der überlappungslänge des hochwertigen Materials mit dem sonstigen Material ist.
Die Verwendbarkeit derartiger Kerne hängt von der Ausführung der Stossstellen der beiden Blechsorten ab. Man kann diese Stossstellen derart ausführen, dass man sie beidseitig schleift und durch geeignete Konstruktion so eng aneinanderpresst, dass der verbleibende Luftspalt unbeachtlich ist. Eine derartige Ausführung ist jedoch schwer zu verwirklichen. Im Sinne der Erfindung wird die Verbindungsstelle in überlapptem Stoss hergestellt. Bei der üblichen überlappung von Transformatorenkernen werden die Bleche bekanntlich abwechselnd lang und kurz ausgeführt, wobei die kurzen Bleche auf der Stirn- seite gegen die Bleche des anderen Schenkels stossen.
Eine derartige Ausführung ist für Kerne aus nor- malern Transformatorenblech ausreichend. Besteht jedoch die Stossstelle auf der einen Seite aus einem Blech mit scharfem Sättigungsknick, so ergibt sich bei der üblichen Verschachtelung ein Verlauf der Magnetisierungskennlinie, wie er in Fig.2a angedeutet ist, das heisst bei der Induktion 0,5 B"""_, tritt ein unerwünschter Knick der Magnetisierungskenn- linie auf, welcher die zur Sättigung erforderliche Feldstärke H, erheblich vergrössert.
Erwünscht ist bei den angedeuteten Geräten ein Verlauf der Magnetisie- rungskennlinie wie in Fig. 2b, wo die Feldstärke H, bedeutend kleiner ist. Um diesen Verlauf zu erreichen, muss man vermeiden, dass an der Stossstelle auch auf Längen von der Grössenordnung eines Zehntelmillimeters eine Querschnittsverminderung auftritt.
Eine solche Querschnittsverminderung auf die Hälfte des vollen Wertes tritt bei der Ausführung der normalen Verschachtelung dadurch auf, dass die stumpf gegen die Stirnseiten stossende Blechhälfte praktisch an der Stossstelle einen kleinen Luftspalt aufweist, welcher bei normalen Blechen deshalb nicht stark ins Gewicht fällt, weil die danebenliegenden Bleche betriebsmässig nicht gesättigt werden und daher einen Kurzschluss der Luftstrecken bilden.
Anders ist dies, wenn das Blech wie bei den angedeuteten Verwendungszwecken betriebsmässig zur Sättigung kommt. In diesem Fall wird in der Nähe der Sättigung der Luftspalt der Stossstelle voll wirksam, weil die daneben liegenden Bleche gesättigt sind und daher keinen magnetisch gut leitenden Nebenweg für den Luftspalt darstellen.
Die Folge ist eine Scherung der Magnetisierungskennlinie etwa in der oberen Hälfte, wie sie in Fig. 2a angedeutet ist. Nach der Erfindung wird dies dadurch vermieden, dass die überlappung derart ausgeführt wird, dass auch nicht auf kleinsten Strecken der Stossstellen eine Verminderung des Eisenquerschnittes des Sättigungsmaterials auftritt.
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In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Die Bleche 1. des Mittelschenkels des Magnetkernes sind gegeneinander abwechselnd um die Strecke s verschoben.
Dadurch entstehen auf beiden Seiten des Mittelkernes 1 Schlitze von der Tiefe s, in welche die Bleche 2 des Querschenkels hineingeschoben werden. Die nach links verschobenen Bleche des Kernes 1 geben ihren Kraftfluss an die linken Querbleche 2 ab, die nach rechts verschobenen an die rechten Querbleche 2. Dabei tritt keinerlei Querschnittsverminderung an der Stossstelle auf, wenn die überlappung s grösser als die Dicke @ und die Höhe h der Querbleche 2 grösser als die Breite b der Bleche 1 gemacht wird.
Da flach aufeinandergefügte Bleche auch bei verhältnismässig grossem Druck noch -einen gewissen Luftspalt von der Grössenordnung Hundertstelmillimeter darstellen, kann man die Wirkung dieses Luftspaltes auf die Magnetisierungskennlinie dadurch unwirksam machen, dass man die überlappung s gross gegenüber der Blechdicke d wählt, beispielsweise 10- bis 100mal grösser. Bei einer Blechdicke von 0,1 mm ergibt sich dabei eine L7berlappung von 1 bis 10 mm.
Die Stossstellen der Bleche 2 mit den Blechen 3 werden ebenso oder auch auf normale Weise ausgeführt; letzteres dann, wenn man für die Bleche 2 und 3 eine grosse Höhe h und ein Material wählt, dessen Sättigungsinduktion weit höher liegt als die der Bleche 1. Vorteilhafterweise kann man für die Bleche 2 und 3 Kaltwalzblech in Vorzugsrichtung benutzen. Wie man aus der Zeichnung sieht, ist für das ausgeführte Beispiel wesentlich, dass sich der Kraftfluss des Mittelschenkels 1 nach Art eines Mantelumspanners nach zwei Seiten hin schliesst. Die Verschiebung der Mittelschenkel ge- geneinander bedeutet eine Herabsetzung des Eisenfüllfaktors des Mittelschenkels.
Man wird diese Verschiebung so klein wie möglich wählen, damit die Wicklung 4 den Eisenkern möglichst eng umschliesst und die Luftinduktivität dieser Wicklung bei gesättigtem Mittelkern 1 so klein wie möglich wird. Letzteres ist bei den angedeuteten Verwendungszwecken notwendig unter anderem, um den Leistungsfaktor der Stromrichter hoch zu halten.
Statt die beiden Blechsorten Blech für Blech ineinander zu verschachteln, kann man auch jeweils mehrere Lagen des hochwertigen Bleches zusammen mit mehreren Lagen des Bleches des Schlussjoches verschachteln oder für letzteres von vornherein ein dickeres Blech vorsehen. Man kann auch mehrere Lagen des hochwertigen Bleches miteinander verkleben und so grössere Blechdicken verschachteln.