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Aus unterteilten Blechen geschichteter, ferromagnetischer Kern, insbesondere für Transduktoren Die vorliegende Erfindung betrifft einen aus unterteilten Blechen geschichteten, ferromagnetischen Kern mit einem eine elektrische Steuerwicklung aufzunehmen bestimmten Steuerschenkel, einem eine - elektrische Arbeitswicklung aufzunehmen bestimmten Arbeitsschenkel und zwei diese Schenkel miteinander verbindenden Jochen, insbesondere für Trans- duktoren.
Es ist schon vorgeschlagen worden, einen solchen Kern aus U-förmigen, umschichtig, das heisst abwechslungsweise gegensinnig gestapelten Blechen aufzubauen, bei welchen die beiden Schenkel gleiche Breite aufweisen und die Fensterbreite und die Joch- breite gleich der doppelten Breite eines der Schenkel ist. Es ist auch bekannt, die dafür vorgesehenen U-förmigen Bleche in der Weise zu unterteilen, dass jedes U-Blech aus drei Streifen zusammengesetzt ist, deren Längsrichtung in der Walzrichtung des Bleches verläuft und die an den Stossstellen mit diagonaler Schrägung auf Gehrung geschnitten sind.
Die U- Bleche bestehen dann je aus zwei Schenkelstreifen und einem Jochstreifen, wobei sich der Vorteil ergibt, dass die Blechteile praktisch auf ihrer ganzen Länge nur in der Walzrichtung magnetisiert werden. Für Transduktoren werden dabei die Bleche aus solchem ferromagnetischem Material hergestellt, das in der Walzrichtung eine annähernd rechteckige Magnetisierungsschleife aufweist.
Verwendet man zwei Kerne der erwähnten Art in der bei Transduktoren bekannten Zwillingsanordnung, bei welcher jeweils auf dem einen Kernschenkel die Steuerwicklung angebracht ist, so zeigt sich, dass bei bestimmten Betriebsverhältnissen, z. B. bei Verwendung einer niederohmigen Steuerspannungsquelle, erhebliche Verformungen der Kennlinie des Trans- duktors auftreten, welche sich sehr ungünstig aus- wirken und die Verwendbarkeit des Transduktors in Frage stellen können.
Zur Verminderung dieses Nachteiles, der durch eine magnetische Streuung verursacht wird, mussten bisher die Wicklungen auf den Transduktorkernen derart aufgeteilt werden, dass auf jedem der vier Kernschenkel je eine Arbeits- und eine Steuerwicklung angeordnet war, wobei für beide Kerne insgesamt je vier Arbeits- bzw. Steuerwicklungen benötigt wurden. Die Herstellung und Ver- drahtung dieser acht Spulen war jedoch fertigungstechnisch umständlich und kostspielig.
Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist der erfindungsgemässe Kern derart ausgebildet, dass die Breite des Steuerschenkels grösser ist als die Breite des Arbeitsschenkels und dass die Breite eines jeden Joches zwischen der doppelten Breite des Steuerschenkels und der doppelten Breite des Arbeitsschenkels liegt.
Ein Ausführungs- und ein Anwendungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes sind in der beigefügten Zeichnung schematisch veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt mit voll ausgezogenen Linien ein unterteiltes U-förmiges Kernblech und mit gestrichelten Linien ein zweites, gleiches Blech in umschichtiger Anordnung zwecks Bildung eines geschlossenen Kernes.
Fig. 2 zeigt eine Anwendung von zwei aus Blechen gemäss Fig. 1 gebildeten Kernen bei einem Transduktor.
Das in Fig. 1 mit voll ausgezogenen Linien dargestellte U-förmige Kernblech ist in drei Streifen 11, 12 und 13 unterteilt, die aus ferromagnetischem Blechmaterial derart ausgeschnitten sind, dass die Walzrichtung des letzteren in Längsrichtung der Streifen verläuft. An den Stossstellen zwischen dem einen Schenkel 11 und dem Joch 13 bzw. dem
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anderen Schenkel 12 und dem Joch 13 sind die Streifen mit diagonaler Schrägung auf Gehrung geschnitten. Die Breite a des einen Schenkels 11 ist grösser als die Breite b des anderen Schenkels 12, und die Breite c des Joches liegt zwischen der doppelten Breite 2a des einen und der doppelten Breite 2b des anderen Schenkels.
Zur Bildung eines geschlossenen Kernes werden mehrere Bleche der beschriebenen Ausführung in der erforderlichen Anzahl umschichtig gestapelt, wie in Fig. 1 mit voll ausgezogenen und gestrichelten Linien angedeutet ist. Die aufeinanderfolgenden U- förmigen Kernbleche werden dabei abwechslungsweise gegensinnig übereinandergelegt, so dass in Fig. 1 das Blech 13 einmal unten und einmal oben ist, während stets Schenkel gleicher Breite übereinander zu liegen kommen. Der aus den breiteren Streifen 11 bestehende Schenkel des Kernes ist zur Aufnahme einer elektrischen Steuerwicklung bestimmt und wird daher als Steuerschenkel bezeichnet.
Der andere aus den schmäleren Streifen 12 bestehende Schenkel des Kernes ist zur Aufnahme einer elektrischen Arbeitswicklung bestimmt und wird daher als Arbeitsschenkel bezeichnet. Die Breite der Schenkel und der Joche des Kernes stimmt mit der Breite a, b bzw. c der Streifen 11, 12 und 13 überein.
Gemäss Fig.2 sind zwei Kerne 14 und 15 der beschriebenen Art in Zwillingsanordnung nebeneinander angeordnet, derart, dass die breiteren Schenkel unmittelbar nebeneinander verlaufen, während die beiden schmäleren Schenkel voneinander abgekehrt sind. Um die beiden breiteren Schenkel ist eine für beide Kerne gemeinsame Steuerwicklung St angeordnet. Jeder der aussen liegenden, schmalen Schenkel der Kerne ist von einer Arbeitswicklung A1 bzw. A? umgeben. Es sind im ganzen also nur drei Spulen herzustellen und zu verdrahten.
Die beiden Arbeitswicklungen A1 und A2 sind durch die entsprechenden Arbeitsschenkel und die Joche der Kerne magnetisch miteinander gekoppelt. Mit Hilfe eines durch die Steuerwicklung St fliessenden Stromes lässt sich die Magnetisierung des Kernmaterials und damit die Kopplung zwischen den Arbeitswicklungen verändern. Dadurch, dass die Breite jedes der Steuerschenkel der Kerne grösser als die Breite eines jeden Arbeitskernes ist, und dass die Breite der Joche zwischen der doppelten Breite eines Steuerschenkels und der doppelten Breite eines Arbeitsschenkels liegt, gelingt es, die Streuung der Arbeitswicklungen herabzusetzen und damit eine unerwünschte Verformung der Kennlinie des beschriebenen Transduktors zu vermeiden.
Wie die Erfahrung zeigt, ist die Auswirkung dieser Dimensionierungen von der Grösse der Transduktor- kerne abhängig, und zwar in der Weise, dass bei grösseren Transduktorkernen der prozentuale Unterschied zwischen den Breitenabmessungen a und b der Kernschenkel grösser zu wählen ist als bei kleineren Kernen.
Bei praktisch ausgeführten Transduk- toren von 5 ... 4000 W Leistung wurde die angestrebte Wirkung in befriedigender Weise dann erzielt, wenn die Breite a der Steuerschenkel um 20 ... 50% grösser gemacht wurde als die Breite b der Arbeitsschenkel. Eine merkliche und vorteilhafte Wirkung ist jedoch in gewissen Fällen schon bei einer Ver- breiterung der Steuerschenkel um 10%, festzustellen.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf Kerne mit U-förmigen Kernblechen, die aus drei in Walzrichtung geschnittenen Streifen mit diagonaler Schrä- gung an den Stosskanten zusammengesetzt sind, sondern erstreckt sich auch auf Kerne mit in anderer Weise unterteilten Blechschnitten sowie auf solche Kerne, die sinngemäss aus unterteilten L-förmigen Blechen geschichtet sind.
Ferner ist die Erfindung nicht auf Kerne für Transduktoren beschränkt, sondern die beschriebenen Kerne sind in gewissen Fällen auch bei Drosselspulen oder Transformatoren anwendbar.
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The present invention relates to a ferromagnetic core layered from subdivided metal sheets, with a specific control leg to accommodate an electrical control winding, a specific working leg to accommodate an electrical working winding and two yokes connecting these legs, in particular for Transducers.
It has already been proposed to build up such a core from U-shaped, stacked sheets, that is alternately stacked in opposite directions, in which the two legs have the same width and the window width and the yoke width are equal to twice the width of one of the legs. It is also known to subdivide the U-shaped sheets provided for this purpose in such a way that each U-sheet is composed of three strips, the longitudinal direction of which runs in the direction of rolling of the sheet and which are mitered at the joints with diagonal bevel.
The U-shaped sheets then each consist of two leg strips and a yoke strip, with the advantage that the sheet metal parts are magnetized practically over their entire length only in the rolling direction. For transducers, the sheets are made from a ferromagnetic material that has an approximately rectangular magnetization loop in the rolling direction.
If two cores of the type mentioned are used in the twin arrangement known from transducers, in which the control winding is attached to one core leg, it is found that under certain operating conditions, e.g. If, for example, a low-resistance control voltage source is used, considerable deformations of the characteristic curve of the transducer occur, which have a very unfavorable effect and can jeopardize the usability of the transducer.
To reduce this disadvantage, which is caused by magnetic scattering, the windings on the transductor cores had to be divided up so far that one working and one control winding was arranged on each of the four core legs, with a total of four working or control windings for both cores Control windings were required. The manufacture and wiring of these eight coils, however, was laborious and expensive in terms of manufacturing technology.
To avoid this disadvantage, the core according to the invention is designed in such a way that the width of the control leg is greater than the width of the working leg and that the width of each yoke is between twice the width of the control leg and twice the width of the working leg.
An exemplary embodiment and an application example of the subject matter of the invention are illustrated schematically in the accompanying drawing.
1 shows with full lines a subdivided U-shaped core sheet and with dashed lines a second, identical sheet in a layered arrangement for the purpose of forming a closed core.
FIG. 2 shows an application of two cores formed from metal sheets according to FIG. 1 in a transducer.
The U-shaped core sheet shown in solid lines in FIG. 1 is divided into three strips 11, 12 and 13 which are cut out of ferromagnetic sheet material in such a way that the rolling direction of the latter runs in the longitudinal direction of the strips. At the joints between one leg 11 and the yoke 13 or the
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other leg 12 and the yoke 13, the strips are mitered with a diagonal bevel. The width a of one leg 11 is greater than the width b of the other leg 12, and the width c of the yoke is between twice the width 2a of one leg and twice the width 2b of the other leg.
To form a closed core, several metal sheets of the embodiment described are stacked in the required number in layers, as indicated in FIG. 1 with solid and dashed lines. The successive U-shaped core sheets are alternately placed on top of one another in opposite directions, so that in FIG. 1 the sheet 13 is once below and once above, while legs of the same width always come to lie one above the other. The leg of the core consisting of the wider strips 11 is intended to accommodate an electrical control winding and is therefore referred to as the control leg.
The other leg of the core, which consists of the narrower strips 12, is intended to receive an electrical working winding and is therefore referred to as the working leg. The width of the legs and the yokes of the core corresponds to the widths a, b and c of the strips 11, 12 and 13.
According to FIG. 2, two cores 14 and 15 of the type described are arranged next to one another in a twin arrangement in such a way that the wider legs run directly next to one another, while the two narrower legs face away from one another. A control winding St common to both cores is arranged around the two wider legs. Each of the outer, narrow legs of the cores has a working winding A1 or A? surround. All in all, only three coils have to be manufactured and wired.
The two working windings A1 and A2 are magnetically coupled to one another by the corresponding working legs and the yokes of the cores. With the help of a current flowing through the control winding St, the magnetization of the core material and thus the coupling between the working windings can be changed. Because the width of each of the control legs of the cores is greater than the width of each working core, and that the width of the yokes is between twice the width of a control leg and twice the width of a working leg, it is possible to reduce the spread of the working windings and thus one to avoid undesirable deformation of the characteristic curve of the described transducer.
As experience shows, the effect of these dimensions depends on the size of the transducer cores, in such a way that with larger transducer cores the percentage difference between the width dimensions a and b of the core legs is greater than with smaller cores.
In the case of practical transducers with an output of 5 ... 4000 W, the desired effect was achieved in a satisfactory manner when the width a of the control legs was made 20 ... 50% larger than the width b of the working legs. In certain cases, however, a noticeable and beneficial effect can already be determined when the control legs are widened by 10%.
The invention is not limited to cores with U-shaped core sheets, which are composed of three strips cut in the rolling direction with a diagonal bevel at the abutting edges, but also extends to cores with sheet metal cuts subdivided in another way and to those cores which, mutatis mutandis are layered from subdivided L-shaped sheets.
Furthermore, the invention is not limited to cores for transducers, but rather the cores described can also be used in certain cases in reactors or transformers.