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Aus Rechteckschnitten aufgebauter Kern für magnetische Kreise Es ist bekannt, Kerne für Kleindrosseln, Kleintransformatoren, Magnetspulen oder dergleichen, insbesondere für magnetische Verstärker aus geschichteten Rechteckschnitten aufzubauen, wie sie als U-, M-, E-, C-Schnitte u. a. gebräuchlich sind. Um den vor allem bei magnetischen Verstärkern ausserordentlich störenden Luftspalteinfluss der Stossfuge auszuschalten, werden diese Kerne vorwiegend überlappt geschichtet.
Da die überlappung in den Schenkeln die doppelte Blechzahl wie in den Jochen ergibt, hat diese Anordnung aber den Nachteil, dass die Joche magnetisch doppelt so hoch beansprucht werden wie die Schenkel, da sie denselben Fluss wie diese zu führen haben, jedoch nur den halben Eisenquerschnitt der Schenkel aufweisen. Um hier Abhilfe zu schaffen, wurde bereits vorgeschlagen, bei U- und M-Schnitten die Jochbreite gegenüber der Schenkelbreite zu verdoppeln. Damit besitzen Joche und Schenkel denselben Eisenquerschnitt. Ferner wurde dadurch der Flussübertrittsquerschnitt zwischen Jochen und Schenkeln verdoppelt, so dass der Luftspalteinfluss weiter sinkt.
Kerne ohne Luftspalteinfluss sind bekanntermassen auch die sogenannten Bandring- oder Spiralkerne. Als Kernmaterial verwendet man hier vorzugsweise kaltgewalztes Siliziumeisenblech, das gegenüber den warmgewalzten siliziumlegierten Blechen den Vorzug wesentlich besserer magnetischer Eigenschaften besitzt, wie z. B. kleine Verlustziffer, höhere Induktion bei derselben magnetischen Feldstärke und dergleichen. Diese Eigenschaften bestehen jedoch nur in der Walzrichtung der kaltgewalzten Bleche. Daher werden auch die Bänder für diese Bandringkerne in der Walzrichtung geschnitten und z. B. spiralförmig aufgewickelt.
Derartige Bandringkerne besitzen den grossen Nachteil, dass das nachträgliche Aufbringen der Wicklung auf den Kern sehr umständlich und damit teuer ist. Die Anwendung dieser Kerne bleibt daher aus wirtschaftlichen Gründen beschränkt.
Es wurde daher bereits vorgeschlagen, die zwar nur in einer Richtung vorhandenen magnetischen Eigenschaften des kaltgewalzten Bleches auch für geschichtete, aus Rechteckschnitten aufgebaute Kerne dadurch auszuwerten, dass die Höhe der quer zu der magnetischen Vorzugsrichtung liegenden Joche mehr als das Doppelte der Schenkelbreite, die Schenkellänge mehr als das 5fache der Jochlänge beträgt. Zwar ist es bekannt, solche Kerne aus kornorientierten Blechen aufzubauen, wie etwa Nickeleisenbleche mit zwei aufeinander senkrechtstehenden magnetischen Vorzugsrichtungen.
Die Nachteile dieser Kernmaterialien sind einmal ihr hoher Preis, der etwa das 20fache des kaltgewalzten Bleches - beträgt, zum andern ihre übergrosse Empfindlichkeit gegen mechanische Beanspruchung, durch die sie ihre bevorzugten magnetischen Eigenschaften vollständig verlieren können. Dieses Kernmaterial wird also schon aus wirtschaftlichen Gründen nur bei kleinen Kernen angewendet. Die erfindungsgemässe Erkenntnis ermöglicht nun den Aufbau eines magnetisch sehr hochwertigen Kernes mit Rechteckschnitten aus kaltgewalztem Blech ohne einen störenden Einfluss des quer zur Walzrichtung liegenden Joches.
Dies wird dadurch erreicht, dass die Höhe der quer zu der magnetischen Vorzugsrichtung liegenden Joche um das K-fache grösser als die doppelte Schenkelbreite ist, wobei K das Verhältnis von Induktion in Walz- richtung zu derjenigen quer zur Walzrichtung bei gleicher magnetischer Feldstärke und bei sonst gleichen Bedingungen darstellt. Damit sind Joche und Schenkel magnetisch gleichwertig, so dass auch das Verhältnis ihrer Längen beliebig sein kann und lediglich durch die wirtschaftlich und technisch günstigste Kernform bestimmt ist. Ein nach diesen Ge-
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sichtspunkten aufgebauter Kern stellt in technischer und wirtschaftlicher Beziehung ein Optimum dar.
In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch erläutert. Fig. 1 stellt die Magnetisierungskennlinien eines kaltgewalzten Bleches dar, und zwar wurde die Kennlinie 1 in Walzrichtung, die Kennlinie 2 senkrecht zur Walzrichtung gemessen. Wählt man als Arbeitspunkt, beispielsweise die Induktion B. längs zur Walzrichtung, so erhält man bei derselben Feldstärke H quer zur Walzrichtung eine Induktion B", wenn alle übrigen Bedingungen gleich bleiben. Will man quer zur Walzrichtung ebenfalls die Induktion B. erreichen, so muss der magnetische Widerstand verringert und damit der Querschnitt im Verhältnis K - B,,,/B" vergrössert werden.
Am Beispiel des überlappt geschichteten U-Kernes, gemäss Fig. 2, bedeutet dies also, dass die Jochhöhe a infolge der überlappten Schichtung zunächst einmal doppelt so gross wie die Schenkelbreite b sein muss und ausserdem noch auf Grund der schlechteren Eigenschaften des verwendeten Kernmaterials quer zur Walzrich- tung um den Faktor D = B",i'Bn zu vergrössern ist. Die Jochhöhe beträgt somit a - 2 - b # B",!B".
Die erfindungsgemässe Erkenntnis gestattet nun in jedem Fall eine optimale Ausnutzung des Kernmaterials, unter Wahrung der Vorzüge einer überlappten Schichtung und der Verarbeitung von Rechteckstanzschnitten, die einen einfachen und mecha- nisch festen Kernaufbau gewährleisten. Durch die erfindungsgemässe Bemessung des quer zur Walz- richtung liegenden Teils erhält man einen kochqualifizierten magnetischen Kreis, der in seiner Güte den Bandringkernen kaum nachsteht.
Der wesentlich einfachere Aufbau der überlappt geschichteten Kerne gestattet eine umfassende Verwendungsmöglichkeit für alle Zwecke, bei denen rechteckige Stanz- schnitte vorzugsweise angewendet werden können, insbesondere da, wo es auf hohe Qualität des magnetischen Kreises ankommt, also beispielsweise für magnetische Verstärker.
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It is known to build cores for small chokes, small transformers, magnetic coils or the like, in particular for magnetic amplifiers, from layered rectangular sections, such as U-, M-, E-, C-sections and the like. a. are common. In order to eliminate the air gap influence of the butt joint, which is extremely disruptive, especially with magnetic amplifiers, these cores are mainly layered in an overlapping manner.
Since the overlap in the legs results in twice the number of sheets as in the yokes, this arrangement has the disadvantage that the yokes are magnetically stressed twice as much as the legs, since they have to carry the same flux as these, but only half the iron cross-section the legs have. To remedy this situation, it has already been proposed to double the yoke width compared to the leg width for U and M cuts. This means that yokes and legs have the same iron cross-section. Furthermore, the flow cross-section between yokes and legs was doubled, so that the air gap influence is further reduced.
Cores without the influence of air gaps are known to be the so-called band ring or spiral cores. The core material used here is preferably cold-rolled silicon iron sheet, which has the advantage of significantly better magnetic properties over hot-rolled silicon-alloy sheets, such as e.g. B. small loss factor, higher induction with the same magnetic field strength and the like. However, these properties exist only in the rolling direction of the cold rolled sheets. Therefore, the strips for these ring cores are also cut in the rolling direction and z. B. wound spirally.
Band ring cores of this type have the great disadvantage that the subsequent application of the winding to the core is very laborious and therefore expensive. The use of these cores therefore remains limited for economic reasons.
It has therefore already been proposed that the magnetic properties of the cold-rolled sheet, which exist only in one direction, also be evaluated for layered cores made up of rectangular sections by making the height of the yokes transverse to the preferred magnetic direction more than twice the width of the legs, and more than the leg length than 5 times the yoke length. It is known to build such cores from grain-oriented sheets, such as nickel-iron sheets with two preferred magnetic directions perpendicular to one another.
The disadvantages of these core materials are, on the one hand, their high price, which is about 20 times that of cold-rolled sheet, and, on the other hand, their excessive sensitivity to mechanical stress, through which they can completely lose their preferred magnetic properties. This core material is therefore only used for small cores for economic reasons. The knowledge according to the invention now enables the construction of a magnetically very high-quality core with rectangular cuts from cold-rolled sheet metal without a disruptive influence of the yoke lying transversely to the rolling direction.
This is achieved in that the height of the yokes lying across the preferred magnetic direction is K times greater than twice the leg width, where K is the ratio of induction in the rolling direction to that transverse to the rolling direction with the same magnetic field strength and otherwise represents the same conditions. This means that yokes and legs are magnetically equivalent, so that the ratio of their lengths can be arbitrary and is only determined by the economically and technically most favorable core shape. One according to these
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The core built up from a technical and economic point of view represents an optimum.
The invention is illustrated schematically in the drawing. 1 shows the magnetization characteristics of a cold-rolled sheet, namely characteristic 1 was measured in the rolling direction and characteristic 2 was measured perpendicular to the rolling direction. If one chooses as the working point, for example, induction B. along the rolling direction, then with the same field strength H transverse to the rolling direction, an induction B "is obtained if all other conditions remain the same the magnetic resistance can be reduced and the cross-section increased in the ratio K - B ,,, / B ".
Using the example of the U-core, which is layered in an overlapping manner, according to FIG The rolling direction is to be increased by the factor D = B ", i'Bn. The yoke height is thus a - 2 - b # B",! B ".
The knowledge according to the invention now allows optimal utilization of the core material in every case, while maintaining the advantages of an overlapped layering and the processing of rectangular punched cuts, which ensure a simple and mechanically solid core structure. The dimensioning according to the invention of the part lying transversely to the rolling direction results in a magnetic circuit qualified to cook, which is hardly inferior in quality to the coil cores.
The much simpler structure of the overlapped cores allows a wide range of uses for all purposes for which rectangular punched cuts can preferably be used, especially where the high quality of the magnetic circuit is important, for example for magnetic amplifiers.