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.
Magnetic core for stationary induction devices, in particular multi-phase transformers. The present invention relates to a magnetic core for stationary induction devices, in particular training-phase transformers. The invention is a development of an invention disclosed in US Patent No. 2-131128. The core shown in this patent consists of two closed and wound inner parts which are arranged next to one another and enclosed by a closed outer part consisting of wound magnetic bands.
The sides of the inner parts lying next to one another form the middle leg, and the other sides of the inner parts together with the sides of the outer part lying next to these sides form the outer legs of a three-phase transformer core. In such a core it is desirable that the flux can migrate from one part to the other as freely as possible, but this is very difficult because the reluctance in a direction perpendicular to the windings is very large.
Thus, part of the flow of the middle leg cannot pass through the entire cross section. migrate the outer limb, so that the flow is partly concentrated in the parts of these limbs formed by the inner parts. In the accompanying drawings, ver different embodiments of the invention are shown schematically.
1 shows an elevation with a partial section of a first embodiment, FIG. 2 shows a variant of FIG. 1, in which the flux transmission is even more favorable, and FIG. 3 shows another variant of FIG. 1, in which a number of magnetic strips connects each inner part with the outer part.
In the embodiment of FIG. 1, the core has two inner parts _1, B and an outer part C, which latter encloses the two inner parts and is made of wound magnetic strips like the inner parts. Each inner part consists of three ge closed core parts 10, 11, 13 and 10 ', l.1', 13 'made of wound magnetic bands. Preferably, magnetic strips made of silicon steel are used with fibers directed in the direction of winding.
Although each inner part could consist of a zigen flat-wound, a square cross-section resulting band, bands of different widths were used for the embodiment of FIG. 1, resulting in a cross-shaped cross-section of the inner parts.
A first magnetic tape is flat, bent and forms a closed core part 10 of a given width. Since the two inner core parts 10, 11 and 10 ', 11' of the one another identical inner parts A and B and the two outer core parts 18, 19 of the outer part C are known per se, the windings of these core parts were not shown. As explained later, a direct, metallic branch is provided between the inner and outer parts. These tapes are preferably uni a square mandrel wound; But it is also possible to use a round mandrel and to reshape the core part received.
A magnetic tape of greater width is then wound around the first core part 10 and forms a second core part 11. An even wider magnetic tape 12 is then wound around part 11 and forms the closed core part 13.
It is known per se when a magnetic core is completely wound. is to solder or tack weld the end of the magnetic tape, for example, as shown at 14, and to solder or weld the ends of the following tapes together. It has been found to be advantageous to slit the ribbon ends across their width to form dovetail-shaped, overlapping ends.
The closed, substantially four angular core inner parts t1, B with not cut abge magnetic strips 12 and 12 'are not on a. shown turntable mounted side by side, where they touch along their long sides. It is also possible to fix the square spikes on the table or to remove them first and fix the two inner parts A, B: directly on the table.
The turntable is rotated evenly, and a core part 17 of the desired thickness is wound from the strips 12, 12 ', which are parallel to each other, the two parts r1, B and forms the first part of the outer part C.
The number of turns of a finished core is about a hundred. It is clear that the thickness of the individual band in the drawing is greatly exaggerated and gives the impression. could that the connections of the bands cause irregularities in the core circumference. It must be pointed out that the thickness of a strip is on the order of a few thousandths of a millimeter and that the strip connections can be staggered. The size of the finished core is therefore not influenced by these connections.
When the core part 17 is completely wound, a core part 18 of the same thickness as the parts 11, 11 'is wound around the part 17. The individual windings of this part 18 are not shown. The ends of the bands 12, 12 'are staggered and the ends of the magnetic band of the part 18 are soldered, tack welded. or otherwise connected to one or both ends of the straps 12, 12 '. They could also be slit in their width and form tortoiseshell-shaped, overlapping ends.
A magnetic tape, the same width as the parts 10, 10 'bil Dende tape, is then wound around part 18 and forms part 19. The end of this tape is soldered, tack welded or fastened by means of a clamping band surrounding part C " .
The core has three legs, one in the middle, consisting of the two adjacent longitudinal sides of parts A, B and two lateral sides, consisting of the two on the other longitudinal sides of parts 3, 13 and the adjacent sides of part C.
The core is then annealed to remove the tension in the ribbons from winding. Since the magnetic strips are no longer processed in any way, there is no longer any voltage that would affect the transformer characteristics.
The transformer waves 20, 21, 22, i.e. the primary and secondary windings, are wound on the finished core.
The winding 20 is. around. the left (Fig. 1) </B> leg of part C and the free leg of part A is wound, the winding 21 is around which the leg 15 form the middle leg of parts A, B is wound, and the winding 22 is do the right leg of part C and. wound the free leg of part B.
Between the legs and the windings, insulating pads 23 are arranged, which hold the windings on the sen legs: These pads may consist of flat wedges that are driven between the same and the legs after the winding is made.
For the sake of simplicity, the movements in FIGS. 2 and 3 were omitted. shown. In the embodiment according to FIG. 2, even more favorable flow paths are provided between the core parts. The two inner parts A ', B' are identical to the parts A, B in FIG. 1 and are attached to the turntable in such a way that their direction of winding is the same.
B. Counterclockwise direction of rotation. The ends of the two magnetic strips 25, 26 of the parts 27, 28 are located at the opposite ends of the 29. The turntable is then rotated, namely in the opposite direction to the direction of winding, that is to say. here clockwise. The bands 2 5 and 26 are thus tim the parts A ',. B 'and form part 30 of the outer part <B> C </B>.
The magnetic tape of the last part 30 of each inner part is wrapped in reverse to close the flux path around the other inner part before the outer part C 'is wrapped. The magnetic tape 25 of the part 27 of the inner part A 'is wound counterclockwise, and the last turn 31 separates it from the middle leg at 32. The tape 25 is then wound in an anti-clockwise direction around the inner part B' and forms a turn 33, before the strips 25, 26 are wound together in a clockwise direction, to form part 30 of the outer part <I> C '</I> zii.
The magnetic band 26 of the last part 28 of the inner part B 'is wound in a counterclockwise direction of rotation, and the last turn 31 separates from the lower end of the middle leg 29 at 35. The band 26 is then wound around the part A' in a clockwise direction. wound and forms a turn 36 before the strips 25, 26 are wound together in a clockwise direction of rotation to form the part 30 of the outer part <B> C </B>. The two inner parts are thus closely connected, whereby the flow is better transferred from the end of the middle leg to the outer part C '.
The embodiment according to FIG. 3 is the same as that according to FIG. 1, with the difference that several magnetic strips connect the inner parts with the outer part. The inner parts D, E are the same as the corresponding parts A, B, but the different bands are of the same width, so that the cross-section of the core is square: instead of cross-shaped. Each turn consists of two parallel magnetic strips 40 for part D and 40 'for part E.
The thickness of the tapes shown allows only two parallel tapes per turn to represent darzu, but it is of course possible to wrap several tapes in a parallel direction around inner and outer parts. As in the case of FIG. 1, the strips 40 or 40 'were not cut off after the parts D, E had been completely wound, in order to be able to continue to wind the part F with these strips.
The two parts D, E are then aufmon benefits on a turntable, not shown, with the uncut free ends of the strips 40, 40 'are placed against each other, while the long sides of the parts D, E, as shown in Fig. 1, are side by side.
The parts D, E are preferably mounted in such a way that their direction of winding is the same and that the ends of the strips 40, 40 'are located at opposite ends of the middle leg. After a half turn of the turntable, the tapes 40, 40 'are parallel to each other, and with further rotation they are tightly wrapped around the parts D, E. These four parallel strips 40, 40 'form the outer part F, which has approximately the same thickness as the inner parts D, E. The ends of these bands are then soldered, welded or fastened by means of a clamping band.
You can thus build a transformer that has a wound core, and the inner and outer parts of which are directly linked by means of ferromagnetic strips. Note that this connection has no gaps and that the low reluctance ribbons have fibers directed in the direction of the flow. Note also that a branch leads the river from the middle limb to the outer limb and back.
The flux from each leg can come back through the entire cross-section of the other leg without transverse to the windings. arranged to have to enforce a high reluctance intermediate spaces, as has been the case until now.
It would also be possible to wind the outer part by hand instead of on the turntable.