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Magnetkern aus Material mit magnetischer Vorzugsrichtung Bei Magnetkernen, die aus in der Walzrichtung magnetisch gerichtetem Blech hergestellt sind, ist es ausserordentlich bedeutungsvoll, dass der magnetische Fluss in möglichst grösstem Ausmasse der magnetischen Vorzugsrichtung folgt, so dass die guten Eigenschaften des Materials völlig ausgenützt werden. Ein Magnetkern besteht gewöhnlich aus zwei oder mehr Schenkeln, die mittels zu den Schenkeln quer liegender Joche mechanisch oder magnetisch vereinigt sind. Die Schenkel und die Joche sind aus aufeinandergestapel- ten Blechen zusammengesetzt und bilden sich überlappende Stossfugen, die bei Kernen aus nicht gerichtetem Material quer zur Längsrichtung der Bleche verlaufen.
Bei der Verwendung magnetisch gerichteter Bleche werden die einzelnen Bleche so hergestellt, dass die magnetische Vorzugsrichtung und die Längsrichtung der Bleche zusammenfallen. Es ist jedoch offensichtlich, dass quer verlaufende Fugen nicht verwendet werden können, da die magnetischen Kraftlinien dabei zum Teil quer zur magnetischen Vorzugsrichtung laufen müssen. Der magnetisch günstigste Kern wird erhalten, wenn die Stossfugen an den Ecken des Kernes gerade Linien zwischen den inneren und den äusseren Teilen der Ecke bilden, so dass die Richtung des Flusses und die magnetische Vorzugsrichtung überall zusammenfallen.
Wenn die Joche und die Schenkel die gleiche Breite haben, werden also die einzelnen Stossfugen einen Winkel von 45 zu den Längsrichtungen der anstossenden Bleche bilden. Es ist jedoch ersichtlich, dass, wenn alle Blechschichten mit diesen idealen Stossfugen ausgeführt und hierauf in normaler Weise aufeinandergestapelt werden, keine überlappung der Fugen erzielt wird.
Die Aufgabe bei der Herstellung eines Magnetkernes aus Material mit magnetischer Vorzugsrichtung ist folglich, magnetisch richtig angeordnete Stossfugen und gleichzeitig eine überlappung der Stossfugen zu erhalten. Verschiedene Lösungen dieser Aufgabe sind bekannt, die indessen mit Nachteilen behaftet sind. Die bekannten Anordnungen sind dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Blechschichten so aufeinandergestapelt sind, dass sie einander völlig decken, dass aber die Stossfugen der verschiedenen Schichten etwas ungleich ausgeführt und angeordnet sind, so dass eine überlappung erhalten wird. Um dies zu erzielen, hat man in einigen Fällen den Stossfugen nicht die magnetisch günstigste Ausformung gegeben.
In anderen Fällen hat man die Joche breiter als die Schenkel gemacht, und da die Bleche gewöhnlich aus Blechstreifen hergestellt werden, muss man dabei mindestens zwei verschiedene Streifenbreiten verwenden, wodurch die Herstellung umständlich und verteuert wird. Bei anderen Anordnungen haben die kurzen Seiten der Bleche eine gebrochene Kontur, was bei der Herstellung der Bleche mehrere Arbeitsvorgänge verursacht; häufig hat die gebrochene Kontur eine solche Form, dass die Bleche aus dem Streifen gestanzt werden müssen, was beträchtlich teurer ist als das Schneiden mit einer normalen Blechschere.
Noch andere Anordnungen erlauben zwar die Anwendung eines Scherverfahrens, aber die kurzen Seiten aller Bleche bilden nicht denselben Winkel zur Längsrichtung der Bleche, weshalb es erforderlich ist, dass mehrere verschieden eingestellte Blechscheren verwendet werden müssen, oder dass, wenn nur eine Blechschere verwendet wird, diese während des Scher- prozesses verstellt wird.
Alle bekannten Anordnungen sind ferner dadurch gekennzeichnet, dass alle Blechschichten nicht identisch ausgeführt sind, weshalb man bei der Zusammenfügung des Kernes entweder eine grosse Anzahl von Blechen verschiedener Form handhaben oder gewisse Bleche von einer Schicht zur nächsten wenden muss, wodurch die Zusammenfügung kompliziert wird.
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Die Erfindung betrifft einen Magnetkern für Transformatoren oder andere induktive Apparate, bestehend aus Schenkeln und Jochen, die aus mehreren Schichten parallel zur Ebene des Kernes gestapelter Bleche mit einer magnetischen Vorzugsrichtung in ihrer Längsrichtung zusammengesetzt sind und sich überlappende Stossfugen bilden, von denen mindestens ein Teil einen spitzen Winkel von zweckmässig etwa 45a zur Längsrichtung der Bleche aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass alle Bleche mindestens einer gewissen Schicht eine gewisse Strecke in der Längsrichtung der Schenkel im Verhältnis zu den entsprechenden Blechen der benachbarten Schichten verschoben sind, so dass eine überlappung der Stossfugen erreicht wird.
Diese Ausführung hat mehrere Vorteile gegenüber früher bekannten Anordnungen. Die Erfindung gestattet, dass alle Blechschichten identisch ausgeführt werden können, so dass die kleinstmögliche Anzahl von verschiedenen Blechformen erforderlich ist und gleichförmige Bleche dieselbe Lage in allen Schichten haben. Es ist ferner möglich, den Stossfugen die magnetisch günstigste Form zu geben mit einer Kontur, die aus einer geraden Linie zwischen der inneren und der äusseren Ecke der entsprechenden Schicht besteht. Hierdurch wird auch erreicht, dass die kurzen Seiten der einzelnen Bleche eine gerade Kontur bekommen, so dass die Bleche durch ein einfaches Scherverfahren hergestellt werden können.
Bei den meisten Kernen sind die Schenkel und die Joche vorzugsweise von gleicher Breite, wobei voraussetzungsgemäss die kurzen Seiten aller Bleche denselben Winkel zur Längsrichtung der Bleche bilden, was die Herstellung der Bleche weiter vereinfacht.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Fig. 1 stellt schematisch die Ausführung eines zweischenkligen Kernes dar, die Fig. 2 bis 5 zeigen einige Ausführungen dreischenkliger Kerne.
Fig. 1 zeigt einen zweischenkligen Kern. Die voll ausgezogenen Linien deuten die Umrisse und die Stossfugen einer gewissen Schicht oder die einer gewissen Gruppe von Schichten an, während die gestrichelten Linien benachbarte Schichten andeuten. Wie ersichtlich, sind alle Blechschichten gleich ausgeführt, so dass nur zwei verschiedene Blechformen erforderlich sind, die eine für die Schenkel 1 und die andere für die Joche 2. Die Stossfugen an den Ecken bilden gerade Linien 3 von den inneren Ecken 5 einer Blechschicht zu den entsprechenden äusseren Ecken 4. Hierdurch bekommen die kurzen Seiten der Bleche eine gerade Kontur, so dass die Bleche von einem Streifen mit gewünschter Breite mittels einer Blechschere abgeschnitten werden können.
Wenn, wie in diesem Fall, die Schenkel 1 und die Joche 2 von gleicher Breite sind, wird der Winkel zwischen den kurzen Seiten und den langen Seiten aller Bleche 4511, weshalb keine Umstellung der Blechschere erforderlich ist. Bei der Zusammenfügung der Blechschichten des Kernes werden zuerst eine oder mehrere Schich- ten aufeinandergelegt, z. B. in der von den gestrichelten Linien angedeuteten Schicht. Hierauf wird dieselbe Anzahl von Schichten in die von den voll ausgezogenen Linien angedeutete Lage gelegt, so dass diese Schichten im Verhältnis zu den zuerst gelegten Schichten eine gewisse Strecke rn in der Längsrichtung der Schenkel verschoben werden.
Die nächsten Blechschichten werden in dieselbe Lage wie die zuerst gelegten Schichten gelegt usw., wodurch die Fugen einander überlappen. Daraus ergibt sich, dass die Schenkelbleche 1 um die Strecke m länger gemacht werden als bei einem in üblicher Weise ausgeführten Kern, gleichzeitig damit, dass der vorliegende Kern 2 m höher wird. Dieser Nachteil wird indessen von der vereinfachten Herstellung der Bleche und der vereinfachten Zusammenfügung des Kernes gut aufgewogen.
Magnetkerne mit drei oder mehr Schenkeln können nach denselben Grundsätzen wie der oben beschriebene zweischenklige Kern ausgeführt werden. Die mehrschenkligen Kerne werden also mit denselben Stossfugen an den Kernecken ausgeführt, und die Zusammenfügung der Blechschichten wird mit derselben wechselweisen Verschiebung der Blechschichten ausgeführt. Es ist hierbei jedoch möglich, zwischen mehreren verschiedenen Ausführungen der Stossfugen zwischen den Mittelschenkeln und den Jochen zu wählen.
Fig. 2 zeigt einen dreischenkligen Magnetkern, bei dem jedes Joch aus zwei getrennten, aber gleich ausgeführten Jochblechen 6 und 7 besteht. Die Stossfuge zwischen dem Mittelschenkelblech 8 und den Joch- blechen 6 und 7 hat eine Kontur, die aus zwei geraden und gegenseitig winkelrechten Linien 9 und 10 von den Ecken 11 und 12 zwischen dem Mittelschenkelblech 8 und den Jochblechen 6 und 7 besteht. Die Jochbleche 6 und 7 bilden auch eine gemeinsame Stossfuge 13, die eine gerade Linie vom Kreuzungspunkt der beiden Linien 9 und 10 quer zur äusseren Seite 14 der Jochbleche 6 und 7 bildet.
Diese Ausführung der Stossfuge entspricht offenbar allen Anforderungen, dass die magnetischen Kraftlinien überall in der magnetischen Vorzugsrichtung der Bleche verlaufen sollen. Das Schenkelblech 8 und die Jochbleche 6 und 7 bekommen jedoch kurze Seiten mit gebrochenen Konturen, die indessen von einer solchen Form sind, dass die Bleche durch ein Scher- verfahren hergestellt werden können. Daneben bildet der hauptsächliche Teil der kurzen Seiten einen Winkel von 45a zur Längsrichtung der Bleche, was die Herstellung der Bleche erleichtert.
Fig. 3 zeigt ebenfalls einen dreischenkligen Kern. Auch hier ist jedes Joch in zwei gleich ausgeführte Jochbleche 6 und 7 geteilt. Die Stossfugen zwischen dem Mittelschenkelblech 8 und den Jochblechen 6 und 7 bestehen hierbei aus zwei geraden Linien 15 und 16 von den Ecken 11 und 12 zu einem gemeinsamen Punkt, der auf der äusseren Seite 14 der Jochbleche und auf der Verlängerung der Längsachse des Mittelschenkels gelegen ist. Hierdurch werden nur die kurzen Seiten des Mittelschenkelbleches 8 gebrochen, und
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mehrere Arbeitsvorgänge der Herstellung der Bleche werden im Verhältnis zur Ausführung nach Fig. 2 eingespart.
Ein Teil des magnetischen Flusses muss aber doch zum Teil quer zu der Vorzugsrichtung laufen.
Fig. 4 zeigt noch eine andere Ausführung der Stossfuge zwischen den Mittelschenkelblechen 8 und den Jochblechen 6 und 7. Die Stossfuge hat bei dieser Ausführung eine Kontur, die aus einer geraden Linie 18 von der einen Ecke 12 zu der äusseren Seite 14 der Jochbleche besteht. Diese Linie bildet einen Winkel von 45 zur Längsrichtung der Jochbleche 6 und 7, und von einem Punkt auf dieser Linie läuft eine andere gerade Linie 19 quer zur erstgenannten Linie zu der anderen Ecke 11. Diese Fuge hat gute magnetische Eigenschaften, und dazu bilden die kurzen Seiten aller Bleche denselben Winkel zur Längsrichtung der Bleche. Die Herstellung wird jedoch dadurch etwas kompliziert, dass zwei verschiedene Jochbleche erforderlich sind.
Fig. 5 zeigt eine Ausführung der Stossfuge zwischen dem Mittelschenkel und dem Joch, die den Vorteil hat, dass die Herstellung der Bleche aus einem Blechstreifen keinen Schrott ergibt. Die Stossfugen zwischen dem Mittelschenkelblech 8 und den Joch- blechen 6 und 7 haben hierbei eine Kontur, die aus zwei geraden Linien 20 und 21 von den Ecken 11 und 12 zwischen dem Mittelschenke-lblech 8 und den Jochblechen 6 und 7 zu einem gemeinsamen Punkt 22 auf der äusseren Seite 14 der Jochbleche 6 und 7 und auf der Verlängerung der einen langen Seite 23 des Mittelschenkels besteht.
Die eine gerade Linie 21 bildet also einen Winkel von 45 zur Längsrichtung des Joches, während die andere gerade Linie 20 quer zur Längsrichtung des Joches ist. Hierdurch ist es notwendig, dass die Mittelschenkelbleche 8 wechselweise in den verschiedenen Schichten angeordnet werden, so dass der Kreuzungspunkt 22 der geraden Linien 20 und 22 in gewissen Schichten auf die Verlängerung der anderen langen Seite 24 des Mittelschenkels gelegt wird, wie die gestrichelten Linien andeuten. Bei dieser Ausführung werden alle kurzen Seiten gerade, und eine mechanisch starke Fuge zwischen dem Mittelschenkel und dem Joch wird erreicht. Der magnetische Fluss muss aber zum Teil quer zu der magnetischen Vorzugsrichtung laufen.
Die Strecke m der gegenseitigen Verschiebung der verschiedenen Blechschichten wird natürlich möglichst klein gewählt, damit eine gute mechanische Zusammenfügung der verschiedenen Teile des Kernes erreicht werden kann. Es ist möglich, die Strecke m dadurch weiter zu verkleinern, dass die äusserste Blechschicht oder einige der äussersten Blechschichten jeder Seite des Kernes mit queren Stossfugen ausgeführt werden. Diese Blechschichten beeinflussen, da sie wenig zahlreich sind, die magnetischen Eigenschaften des Kernes nur unbeträchtlich, aber verstärken den Kern mechanisch, so dass die Strecke m klein gehalten werden kann.
Um einen für die Wicklungen zweckmässigen Schenkelschnitt zu erreichen, werden die Magnetkerne gewöhnlich mit Abtreppungen ausgeführt, so dass die Breite der Joch- und Schenkelbleche von der Mittelebene des Kernes zu den beiden Seiten vermindert wird. Wenn die Erfindung auf einen solchen abge- treppten Kern angewendet wird, ist es zweckmässig, die äussersten oder einige der äussersten Blechschichten jeder Abtreppung mit normalen queren Stossfugen auszuführen.