Aus Blechen mit magnetischer Vorzugsrichtung geschichteter Eisenkern für elektrische Geräte. Die sogenannten kaltgereckten Eisenbleche mit magnetischer Vorzugsrichtung erweisen sich bei der Herstellung von Eisenkernen für Transformatoren, Drosseln usw. als besonders günstig, wenn sie im Kern so angeordnet sind, dass die Magnetisierung nur in der Vorzugs richtung, also in der Richtung, in der die Molekularmagnete ausgerichtet sind, erfolgt. In diesem Falle ergeben sich eine wesentlich höhere Magnet.isierbarkeit und auch kleinere Eisenverluste als bei den allgemein gebräuch lichen hochlegierten Siliziumblechen.
Nachteilig bei den kaltgereckten Blechen ist, dass sie bei einer Magnetisierung quer zur Walzrichtung mehrfach höhere Verluste be sitzen als in der Walzrichtung, ja selbst höhere Verluste als die üblichen hochlegierten Eisen bleche. Würde man nun den Kern aus kalt gereckten Blechen in der herkömmlichen Weise aufschichten und schachteln, dann er gäben sich an den Kernecken sowie an den Übergangsstellen vom Schenkel zum Joch Kernstücke, in denen der magnetische Fluss gekrümmt in den Blechen verläuft. Dadurch würde aber die magnetische Induktion bei ganz aus kaltgereckten Blechen bestehenden Kernen eine starke Komponente quer zur Vorzugsrichtung erhalten. Dies wäre insofern nachteilig, weil dadurch bis zu einem gewissen Grad der Vorteil. der kaltgereckten Bleche wieder verlorenginge.
Um diesem Übelstand zu begegnen, wurde schon vorgeschlagen, die Eisenkerne nicht allein aus kaltgereckten Blechen, sondern aus einer Mischung dieser und den bisher übli chen siliziumlegierten Blechen aufzubauen. Nach diesem Vorschlag sollten die Bleche mit magnetischer Vorzugsrichtung nur dort ein gesetzt werden, wo der magnetische Fluss in der Walzrichtung verläuft, also in den Schen keln und Jochstücken. Die üblichen Bleche dagegen sollten an den Übergangsstellen vom Schenkel zum Joch, also an den Stellen, an denen der magnetische Fluss eine Krümmung erfährt, verwendet werden.
Zum Ausgleich der durch die Verwendung der weniger magnetisierbaren Eisenbleche an den über gangsstellen entstehenden Ungleichmässigkei ten im Fluss wurde vorgeschlagen, die Kern teile aus normalem Eisenblech entsprechend zu verstärken.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zu finden, die es gestattet, bei ganz aus Ble ehen mit magnetischer Vorzugsrichtung auf gebauten Eisenkernen den Vorteil der besse ren Magnetisierbarkeit in der Vorzugsrich tung voll auszunutzen.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die zum Kernaufbau benutzten Blechstreifen senkrecht stehend zu den Kern fensterebenen aufeinandergeschichtet sind und dass an den Kernecken die Enden der geraden Sehenkelbleehe mit.
den Enden der ebenfalls geraden Jochbleche mittels rechtwinkelig ab gebogener und nach dem Biegevorgang einer Wärmebehandlung unterworfener Blechstrei fen verbunden sind, wobei die gebogenen Teile der Blechstreifen derselben Kernecke nach einer gemeinsamen Krümmungsachse gebogen sind, so dass bei jedem dieser BleelLstreifen dessen gebogener Teil einen der jeweiligen Lage des Blechstreifens in der Kernecke zu geordneten Krümmungsradius hat.
In Fig. 1 ist ein dreisehenkeliger Eisen kern, z. B. ein Transformatorkern, in Seiten ansieht und in Fig. 2 in Draufsicht im Schnitt durch die Schenkelmitte dargestellt. Die Fig. 3 zeigt die Bleehschiehtung bei einem Kern, bei dem jeweils einzelne Viereckrahmen zur Kernherstellung verwendet, sind. In allen Figuren sind mit 1 die Schenkelbleche und mit 2 die Jochbleche bezeichnet. Sowohl die Schenkel- als auch die Jochbleche stellen ge rade Blechstreifen dar. Die Enden dieser Bleche sind an den.
Kernecken durch recht winkelig abgebogene Blechstreifen als Eck- bleche 3 miteinander verbunden. Die Abwin- kelung dieser Bleche ist so vorgenommen, dass die Biegestelle stets mit einem bestimm ten, der jeweiligen Lage des Bleches in der Kernecke entsprechenden Krümmungsradius ausgeführt ist, das heisst der Krümmungs- radius muss stets so gewählt sein, dass sich jeweils das näehstaufzulegende Eckblech satt an das vorhergehende anlegt.
Der Krüm- mungsradius der Eckbleche nimmt demzu- folge von innen nach aussen zu. Eine Beson derheit der Eckbleche ist, dass nur Bleche verwendet werden dürfen, die nach dem Biegevorgang einer Wärmebehandlung unter worfen worden sind. Als besonders geeignet für diesen Zweck hat sich das Glühen der Bleche herausgestellt.
Durch die Wärmebe handlung wird angestrebt, die beim Biegen von Blechen mit magnetischer Vorzugsrich tung sich einstellende Veränderung der magnetischen Eigenschaften der Bleche wie der aufzuheben, so da.ss also beim Kern gemäss der Erfindung auch die Eckbleche wieder etwa die gleichen Magnetisierungseigenschaf- ten wie die übrigen zum Bernaufbau benutz ten Bleche haben.
Die Aufeinanderseliiehtun- der Kern bleche geschieht zweckmässig in der für Band kerne bekannten Weise, indem sieh jeweils der nä.ehstfolgende Blechstreifen, an den vor hergehenden anschliesst. Die Bleche schichten sieh dadurch einer Spirale folgend aufein ander auf. An den Stol;fltielien können die einzelnen Bleche stumpf aneinanderstossen, oder sie können aber auch an diesen Stellen sieh etwas überlappen.
Die Benutzung von be sonderen Eckblechen gestattet es, auch bei den nach Art der Bandkerne aufgebauten Eisenkernen, den Jochteil erst naehträglieh, beispielsweise nach Aufbringen der Wicklun gen auf den Sehenkel, einzufügen. Das Ein schachteln der Joch- und Kernbleche ist. in ähnlicher Weise wie bei den üblichen Eisen kernen durchführbar.
Bei lIehrsehenkelker- nen können zwei bzw. mehrere in der v orbe- schriebenen Weise aufgebaute Kerne von einem äussern, in gleicher Weise hergestellten Kern umfasst werden, so wie dies beispiels weise die Fig. 1 bei einem Dreisehenkelkern zeigt. Hier umfasst der aus den Sehenkelble- ehen 10 und den Joelibleehen 20 sowie den Eckblechen 30 aufgebaute Kern die aus den Teilen 1, 2, 3 her-estellten beiden innern Eisenkerne.
Selbstverständlich ist es auch möglich, den Kern dadurch aufzusehiehten, dass man die einzelnen Bleche jeweils zu einem viereckigen Rahmen zusammensetzt., über den sich dann der nächstfolgende Rahmen auf legt, bis die volle Kernstärke erreicht ist. (siehe Fig. 3). Auch hier ist das Einsehaeh- teln der Eckpartien in der bisher üblichen Weise durchführbar.
Um bei der Kernherstellung den Schen kelquerschnitt etwa der Kreisform anzuglei ehen, können, wie die Fig. 2 erkennen lässt, die jeweils weiter der Kernmitte zu liegenden Schenkelbleche mit, grösserer Breite, so wie der gewünschte Sehenkelquersehnitt es erfor dert, ausgeführt werden. Bei dem erfindungs gemässen Eisenkern ist dies sehr leicht mög lich und vor allem ohne Blechabfall.
Wollte man bei einem üblichen Bandkern die gleiche Bleehabstufung im Schenkelteil erreichen, dann wäre dies nicht nur recht umständlich und kostspielig, weil die in den Schenkel teilen zu liegen kommenden Blechpartien erst ausgeschnitten erden müssten, sondern es wäre darüber hinaus mit dem Zuschneiden der Schenkelbleche auch eine beträchtliche Materialvergeudung verbunden.
Die Erfindung ist in verschiedener Hin sicht vorteilhaft. Vor allem können die guten Eigensehaften der Bleche mit magnetischer Vorzugsriehtung voll. ausgenützt. werden, und dadurch wird auch die damit verbundene Her absetzung des aktiven Eisengewichtes voll ständig erreicht. Geräte mit solchen Eisenker nen werden also nicht nur kleiner und leich ter, sondern sie ergeben damit in der Gesamt- lieit billigere Geräte und vor allem wegen ihrer kleineren Bauweise auch den Vorteil, dass sie leichter unterbringbar sind, was be sonders in raumbeschränkten Orten, z. B. Bergwerken, von grosser Bedeutung sein kann.
Ein wesentlicher Vorteil ist noch, dass sich Kerne gemäss der Erfindung leicht aufschich ten lassen und dass das Einschachteln der Joche und Eckteile keine besonderen Schwie rigkeiten bereitet. Das umständliche Durch fädeln und Aufbringen der Wicklung auf den bisher üblichen Bandkern kommen dadurch völlig in Wegfall. Im Gegensatz zu den bis lierigen Bandkernen ist bei dem Eisenkern gemäss der Erfindung auch noch sehr leicht eine rechteckige Kernform erzielbar. Bei den bekannten Bandkernen musste diese Kern form erst nachträglich durch Pressen erzielt werden. Bei grossen Bandkernen wäre dieser Vorgang überhaupt nicht durchführbar. Nach der Erfindung können aber sogar die grössten Viereckkerne nunmehr unschwer hergestellt werden.
Wichtig ist noch, dass mit dem er findungsgemässen Eisenkern ohne Schwierig keit jede Schenkelquerschnittsform erreichbar ist. Hierzu ist es, wie bereits angedeutet, lediglich notwendig, die Schenkelbleche ent sprechend breit zuzuschneiden, was ohne Ab fall möglich ist.
Iron core for electrical devices, layered from sheet metal with a preferred magnetic direction. The so-called cold-drawn iron sheets with a preferred magnetic direction prove to be particularly advantageous in the manufacture of iron cores for transformers, chokes, etc. when they are arranged in the core so that the magnetization is only in the preferred direction, i.e. in the direction in which the molecular magnets are used are aligned. In this case, there is a significantly higher magnetizability and also lower iron losses than with the commonly used high-alloy silicon sheets.
The disadvantage of cold-drawn sheets is that, when magnetized across the rolling direction, they have several times higher losses than in the rolling direction, and even higher losses than the usual high-alloy iron sheets. If the core of cold-stretched sheet metal were to be stacked and nested in the conventional manner, it would be core pieces at the core corners and at the transition points from the leg to the yoke, in which the magnetic flux is curved in the sheets. As a result, however, the magnetic induction in cores consisting entirely of cold-stretched sheet metal would have a strong component transverse to the preferred direction. This would be disadvantageous in that it would be beneficial to a certain extent. the cold-stretched sheets would be lost again.
In order to counter this deficiency, it has already been proposed that the iron cores not only be constructed from cold-drawn sheet metal, but from a mixture of these and the previously common silicon-alloyed sheets. According to this proposal, the sheets should only be set with a preferred magnetic direction where the magnetic flux runs in the direction of rolling, ie in the legs and yoke pieces. The usual metal sheets, on the other hand, should be used at the transition points from the leg to the yoke, i.e. at the points where the magnetic flux experiences a curvature.
To compensate for the inequality in the flux resulting from the use of the less magnetizable iron sheets at the transition points, it was proposed to reinforce the core parts made of normal iron sheet accordingly.
The object of the invention is to find a solution that makes it possible to fully utilize the advantage of the better magnetizability in the preferential direction when completely made of bleed with magnetic preferential direction on built iron cores.
According to the invention, this is achieved in that the sheet-metal strips used for the core structure are stacked on top of one another standing perpendicular to the core window levels and that at the core corners the ends of the straight wall brackets are included.
the ends of the straight yoke plates are connected by means of sheet metal strips bent at right angles and subjected to heat treatment after the bending process, the bent parts of the sheet metal strips of the same core corner being bent along a common axis of curvature, so that with each of these sheet metal strips its bent part is one of the respective position of the sheet metal strip in the core corner has an ordered radius of curvature.
In Fig. 1 a three-handled iron core, z. B. a transformer core, looks in pages and shown in Fig. 2 in plan view in section through the middle of the leg. FIG. 3 shows the sheet metal layer in a core in which individual square frames are used for core production. In all figures, 1 denotes the leg plates and 2 denotes the yoke plates. Both the leg and the yoke plates are straight sheet metal strips. The ends of these plates are on the.
Core corners are connected to one another as corner plates 3 by sheet metal strips bent at right angles. These sheets are angled in such a way that the bending point is always designed with a certain radius of curvature corresponding to the respective position of the sheet in the core corner, i.e. the radius of curvature must always be chosen so that the corner sheet to be placed closest is always fed up with the previous one.
The radius of curvature of the corner plates consequently increases from the inside to the outside. A special feature of the corner sheets is that only sheets may be used that have been subjected to heat treatment after the bending process. Annealing the metal sheets has proven to be particularly suitable for this purpose.
The aim of the heat treatment is to cancel the change in the magnetic properties of the metal sheets that occurs when bending sheets with a preferred magnetic direction, so that the corner sheets also have approximately the same magnetization properties as the core according to the invention the rest of the sheets used to build the Bern.
The stacking of the core sheets is expediently done in the manner known for tape cores, in that the next sheet metal strip connects to the preceding one. As a result, the sheets are stacked in a spiral following one another. The individual metal sheets can butt against one another on the stub flaps, or they can also overlap somewhat at these points.
The use of special gusset plates makes it possible to insert the yoke part only after sewing, for example after applying the Wicklun conditions to the loop, even with the iron cores constructed in the manner of the band cores. The nesting of the yoke and core sheets is. feasible in a similar way as with the usual iron cores.
In the case of teaching leg kernels, two or more cores constructed in the manner described can be encompassed by an outer core produced in the same way, as shown, for example, in FIG. 1 for a three-leg core. Here, the core built up from the armature sheets 10 and the joeli sheets 20 as well as the corner sheets 30 includes the two inner iron cores made from parts 1, 2, 3.
Of course, it is also possible to see the core by putting the individual sheets together to form a square frame, over which the next frame is then placed until the full core thickness is reached. (see Fig. 3). Here, too, the corner parts can be covered in the usual way.
In order to match the leg cross-section approximately to the circular shape during core production, the leg plates located further to the core center can be executed with greater width, as required by the desired leg cross-section. With the iron core according to the invention, this is very easily possible, please include and, above all, without sheet metal waste.
If you wanted to achieve the same bleed gradation in the leg part with a conventional strip core, then this would not only be very cumbersome and costly, because the sheet metal parts to be located in the leg parts would first have to be cut out, but it would also be one of cutting the leg plates to size considerable waste of material associated.
The invention is advantageous in various ways. Above all, the good properties of the sheets with magnetic preferential direction can fully. exploited. and thereby the associated reduction in the active iron weight is fully achieved. Devices with such iron cores are not only smaller and lighter, they also result in overall cheaper devices and, above all, because of their smaller design, the advantage that they can be accommodated more easily, which is particularly important in restricted spaces, e.g. . B. mines, can be of great importance.
Another significant advantage is that cores according to the invention can be easily stacked and that the nesting of the yokes and corner parts does not cause any particular difficulties. The cumbersome threading through and application of the winding to the tape core that was customary up to now are completely eliminated. In contrast to the large ribbon cores, with the iron core according to the invention a rectangular core shape can also be achieved very easily. With the known tape cores, this core shape only had to be achieved subsequently by pressing. With large tape cores, this process would not be possible at all. According to the invention, however, even the largest square cores can now be produced without difficulty.
It is also important that with the iron core according to the invention any leg cross-sectional shape can be achieved without difficulty. For this purpose, as already indicated, it is only necessary to cut the leg plates accordingly wide, which is possible without waste.