CH365441A - Magnetischer Kern - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
    Magnetischer   Kern Die Erfindung betrifft einen magnetischen Kern z. B. für Transformatoren insbesondere grösster Leistungen oder Drosselspulen, welcher aus mehreren aus Bändern, z. B. in einem Stück, gewickelten Teilkernen zusammengesetzt sind. Es werden Anordnungen der Teilkerne vorgeschlagen, welche sich insbesondere bei Blechen mit magnetischer Vorzugsrichtung als besonders günstig erwiesen und ausserdem einen geringen Platzbedarf beanspruchen. 



  Die Anordnung und Ausführung der    magnetischen   Kerne spielen bei Transformatoren und Drosselspulen eine besondere Rolle. Je grösser die Leistung und je höher die Spannung ist, um so höhere Anforderungen werden in    fabrikatorischer   Hinsicht an solche Kerne gestellt. 



  Man hat bereits Kerne kleinerer Transformatoren aus Eisenbändern    gewickelt,   so dass diese in einem einzigen Fabrikationsgang hergestellt werden können. Die Wicklung ist dann durch Drehen mit    Hilfe   besonderer Wickeleinrichtungen aufzubringen. Dies ist nötig, weil diese Kerne einschliesslich des Joches geschlossen hergestellt werden. Man kann also nicht die fertig hergestellte Wicklung aufschieben. Die Verwendung von Wickeleinrichtungen ist aber nur bei kleineren Leitungsquerschnitten und einfachen Wicklungen, also kleineren Leistungen der    Transformatoren   möglich. Für Transformatoren grösserer und grösster Leistung ist diese Ausführung aber nicht brauchbar, da deren Wicklungen vor dem Aufbringen auf den Kern hergestellt und dann aufgeschoben werden müssen.

   Auch sind die Kernquerschnitte so gross, dass die Bleche nur schwer in ihrer ganzen Breite gewickelt werden können. Bei grossen    Querschnitten   des Kernes erhöht sich die Gefahr der Blechschlüsse und damit der    Wirbelstrombildung,   welche die Eisenverluste erhöht und die gefürchteten sogenannten Eisenkrankheiten hervorruft. Um fertige    Wicklungen   auf magnetische    Kerne   aufbringen zu können, werden bei kleineren Transformatoren die Kerne aufgeschnitten und nach dem Aufbringen der Wicklung wieder    zusammengesetzt.   



  Um diese Massnahme auch bei grösseren Leistungen anzuwenden, wären sehr teuere Bearbeitungsmaschinen    zur      Auftrennung   der grossen    Eisenkerne   und nachfolgend eine Feinbehandlung    zur   Vermeidung von Schlüssen zwischen den Platten und zur guten Passung an den Schnittflächen    erforderlich.   Das Aufschieben fertiger Wicklungen bei grossen Leistungen erforderte bisher die getrennte Herstellung von Säulen und Jochen. 



  Hierbei ist aber bei der Verwendung von Blechen mit magnetischer    Vorzugsrichtung   eine stetige Umlenkung des Flusses an den Stossstellen nicht möglich, so dass die Verluste unnötig gross werden. 



  Es    stellt   sich also die Aufgabe, die Vorteile der Verwendung von Eisenbändern zur Herstellung der Kerne, der leichten Aufbringung der Wicklung und die Vermeidung    unnötiger   Eisenverluste miteinander zu verbinden, um hiermit auch die grössten Leistungen beherrschen zu können. 



  Erfindungsgemäss ist nun der Kern aus mehr als zwei aus Bändern gewickelten, aufgeschnittenen,    zweischenkligen   Teilkernen zusammengesetzt, bei welchen je die Bänder der    einzelnen   Lagen verschiedene Breite haben, welche so abgestuft ist, dass der    Eisenquerschnitt   desjenigen Schenkels    eines   jeden    Teilkernes,   welcher mit einem Schenkel des oder der anderen Teilkerne    zu   einer Säule zusammenstösst, zusammen einen ganz oder teilweise    ausgefüllten,   angenähert    kreisringförmigen   Gesamtquerschnitt ergibt. 



  Es handelt sich also um die Kombination mehrerer einzelner Kennzeichen, welche teilweise bekannt sind. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 In    Fig.   1 ist eine    Ausführung   eines solchen    Kernes      dargestellt.   Es ist dort die Draufsicht gezeigt. Die Teilkerne sind mit 1 bis 8 bezeichnet.    Fig.   2 zeigt die    Seitenansicht,      eines   Teilkernes. Jeder besteht aus zwei Schenkeln 9 und 10, welche aufgeschnitten sind, beispielsweise in der Mitte 11. Die Schnittfläche kann auch an anderen Stellen vorgesehen werden, am oberen Ende eines Schenkels 12 oder am Joch 13. Die    gestaffelte      Lagerung   der Bleche ist am Teilkern 1 dargestellt. Das Blech 13 ist breiter als 14, 14 breiter als 15 usw.

   Hierdurch entsteht an den Enden eine    Prismenform.   Die Abstufung muss so bemessen sein, dass sich aus den    Teilkernen   eine praktisch geschlossene    Kreisringfläche   ergibt. In der    Fig.   1 sind acht Teilkerne gezeigt. Auf der in der Mitte    befindlichen   Säule kann die nicht gezeichnete Wicklung aufgebracht werden. Die einzelnen Lagen der Bleche werden zunächst von innen nach aussen breiter. Die breiteste Lage bildet eine Sehne in der    Kreisringfläche,   die darauf folgenden Lagen sind    dann   wieder kleiner, um das Kreissegment ausfüllen zu können (16, 17).

   Die Schenkel, welche den    Kreisring   bilden, können unmittelbar    aneinanderstossen.   Man kann aber auch zwischen ihnen einen Spalt stehen lassen, welcher mit anderem Material 18, beispielsweise wärmefestem Isoliermaterial, ausgeführt wird. Die Spalte können auch als Kühlschlitze verwendet werden. 



  Die Kerne werden mit bekannten Mitteln zusammengehalten. Man kann als Bandage einen Ring um die Säule legen, innen können    Prisonstifte   die gegenseitige Lage der Schenkel festhalten. Auch die aufgeschnittenen Teile können auf ähnliche Weise zusammengehalten werden. Wie in    Fig.2   dargestellt, können die Teile 19 um den Schenkel gelegt werden. Man kann die Kernteile in bekannter Weise auch zusammenkleben. 



  Es gibt nun eine grosse Anzahl verschiedener Varianten der Zusammensetzung, welche für sich besondere Vorteile haben. Abgesehen von der Zahl der einzelnen    Teilkerne,   welche verändert werden kann, kann auch die gegenseitige Lage geändert werden. So ist es möglich, zwar die einzelnen    Teilkerne   im gleichen Winkel zueinander anzuordnen, aber einen Teilkern, beispielsweise den Kern 5, auszulassen. An dieser Stelle entsteht dann ein freier Raum, in welchem die Zuleitungen untergebracht werden können. Bei kleineren Transformatoren kann man auch einen    Kernteil   etwas schmaler machen, um Platz für die    Zuführung   zu erhalten. 



  Man kann auch einzelne Lagen    zu   Paketen zusammenfassen, wie    Fig.3   für einen Teilausschnitt des    Kernes   zeigt, und zwischen ihnen eine wärmefeste Isolation 20    mitwickeln.   Diese muss saugfähig sein, damit keine Luftzwischenräume entstehen; sie kann aus Glas- oder Asbestgewebe, auch aus Metalloxydpulver gebildet werden. 



  Sehr günstig wirkt sich der Erfindungsgedanke aus, wenn mehr als eine Säule bewickelt ist. Eine solche Anordnung mit beispielsweise zwei Säulen ist in    Fig.   4 dargestellt. Die beiden Säulen sind mit 21 und 22 bezeichnet. Die Säule 21 wird aus den Teilkernen 23, 24, 25 zusammengesetzt, die Säule 22 aus den Teilkernen 23, 26, 27. Der Teilkern 23 ist also beiden Säulen gemeinsam, während die anderen Kerne einer einzigen Säule zugeordnet sind. Letzte bilden miteinander einen rechten Winkel. Der beiden Säulen gemeinsame Kern bildet mit den anderen Teilkernen einen Winkel von 135". 



  Man kann auch jede Säule eines magnetischen Kernes einzeln aus verschiedenen Teilkernen zusammensetzen. Dies zeigt    Fig.   5. Hierbei liegen die einzelnen Teilkerne senkrecht zueinander. Sie sind mit 28 bis 35 bezeichnet. 



  Eine andere Kernform kann dadurch erreicht werden, dass man in    Fig.   4 statt der beiden Teilkerne 24 und 25 drei zueinander senkrechte Kerne verwendet, wie in    Fig.6   dargestellt. Der Teilkern 36 ist hier beiden Säulen gemeinsam, von den übrigen sind je drei einer Säule zugeordnet. 



  Man kann auch alle Teilkerne in einer Linie anordnen, wie    Fig.   7 zeigt. Die Abstufung der einzelnen Blechlagen muss dann so sein, dass an den Enden eine    Halbkreisform   entsteht, wie beispielsweise am Teilkern 37 gezeigt ist. 



  Eine weitere Möglichkeit, um die Teilkerne bei grossen Transformatoren leicht herstellen zu können, ist, die    Teilkerne   auch in Längsrichtung zu unterteilen    (Fig.   8). Die Längsunterteilung ist dort mit 39 bezeichnet. 



     Fig.   9 zeigt noch eine    Ausführung   ähnlich    Fig.   4, aber mit noch einmal längs aufgeteiltem Kern 23. Diese Unterteilung ist ebenfalls mit 39 bezeichnet worden. 



  Auch auf Transformatoren oder Drosselspulen mit mehr als zwei bewickelten Kernen lässt sich der Erfindungsgedanke mit Vorteil anwenden. Die Ausführung entspricht der    Fig.7,   wenn statt der dort gezeigten zwei Säulen drei oder mehr gedacht werden. Alle Säulen liegen dabei in einer Linie und sind durch Teilkerne miteinander verbunden, welche dem Teilkern 3 8 entsprechen. 



  Der Vorteil der Erfindung besteht vor allem darin, dass mit Hilfe der vorgeschlagenen Unterteilung des Kernes in mehrere Teilkerne und deren Wiederzusammensetzung ihre Herstellung einfach und für mehrere    Transformatorengrössen   in gleicher Weise erfolgen kann. Eine Begrenzung der Leistung nach oben ist nicht mehr vorhanden.

   Die gestuften Lagen der Bleche verringern den    Platzbedarf.   Die Aufteilung auf mehrere Teilkerne und gegebenenfalls die weitere Längsunterteilung vermindert durch die damit verbundene    Verkleinerung   der magnetischen Umlaufspannung um den Querschnitt der Teilkerne die Gefahr der    Wirbelstrombildung.   Man kann durch die Möglichkeit, einfache Herstellungsverfahren zu verwenden, die Herstellungsdauer des ganzen Kernes auf einen    Bruchteil   der Dauer der bisher bekannten Ausführungen herabsetzen;

   die    Magnetisierströme   sind um eine Grössenordnung geringer als bei den bekannten Ausführungen, weil der    Magnetfluss   stets 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 in der Richtung des Bleches verläuft und keine den    Magnetisierungsbedarf   erhöhende Spalte oder Einschnürungen vorhanden sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Magnetischer Kern, welcher aus Bändern gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus mehr als zwei aus Bändern gewickelten, aufgeschnittenen, zweischenkligen Teilkernen zusammengesetzt ist, bei welchen je die Bänder der einzelnen Lagen verschiedene Breiten haben und die Breiten so abgestuft sind, dass der Eisenquerschnitt desjenigen Schenkels jedes Teilkernes, welcher mit einem Schenkel des oder der anderen Teilkerne zur Bildung einer Säule zusammenstösst, zusammengesetzt einen ganz oder teilweise ausgefüllten, angenähert kreisringförmigen Gesamtquerschnitt ergibt. UNTERANSPRÜCHE 1. Magnetischer Kern nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kerne so zusammengesetzt sind, dass zwischen ihnen Abstände vorhanden sind. 2.

   Magnetischer Kern nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder zu Einzelpaketen zusammengefasst sind, zwischen denen eine wärmefeste Isolationsschicht mitgewickelt worden ist. 3. Magnetischer Kern nach Patentanspruch, dessen eine Säule mit einer zylinderförmigen Wicklung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass er aus mehr als drei aus Bändern gewickelten Teilkernen besteht, deren gegeneinander gekehrte Schenkel einen ausgefüllten, angenähert runden, gemeinsamen Zentralkern bilden, und dass die Wicklung über den Zentralkern geschoben ist. 4.

   Magnetischer Kern nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht bewickelten Aussenschenkel der Teilkerne von der Achse des Zentralkernes ausgehend einen mehr als dreischenk- ligen Stern bilden. 5. Magnetischern Kern nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die breitesten Bänder der zu einem Zentralkern zusammengefassten Schenkel Sehnen des Querschnittkreises des Zentralkernes darstellen. 6. Magnetischer Kern nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel der Teilkerne in der Mitte durchgeschnitten sind, um die Wicklung aufbringen zu können. 7. Magnetischer Kern nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel der Teilkerne an ihren Enden aufgeschnitten sind. B.

   Magnetischer Kern nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Joche der Teilkerne aufgeschnitten sind. 9. Magnetischer Kern nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenschenkel zueinander je gleichen Abstand haben, aber ein Teilkern ausgelassen ist zur Unterbringung der Ableitungen. 10. Magnetischer Kern nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilkern einen kleineren Querschnitt hat als die anderen. 11. Magnetischer Kern nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkerne miteinander einen rechten Winkel bilden. 12. Magnetischer Kern nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Teilkerne einer einzigen Säule und mindestens ein Teilkern zwei Säulen zugeordnet ist. 13.

   Magnetischer Kern nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass je Säule zwei Teilkerne miteinander einen rechten Winkel bilden, bei welchem die breitesten Bänder Sehnen des Querschnittkreises der Säule darstellen und ein Teilkern 135 zu jedem dieser Teilkerne liegt,, dessen breiteste Bänder den Durchmesser des Querschnittskreises darstellen, und d'ass dieser Teilkern beiden Säulen zugeordnet ist (Fig.4, 9). 14.

   Magnetischer Kern nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass je drei untereinander rechte Winkel bildende Teilkerne einer Säule, ein weiterer Teilkern beiden Säulen zugeordnet ist (Fig. 6). 15. Magnetischer Kern nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle Teilkerne in einer Linie liegen (Fig.7). 16. Magnetischer Kern nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkerne in der Längsrichtung mehrmals unterteilt sind (Fig. 8). 17.

   Magnetischer Kern nach Unteransprüchen 12 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass vier bewickelte Säulen vorgesehen sind, wobei drei Teilkerne je zwei Säulen zugeordnet sind und zwei Säulen aus je einem Teilkern, welcher einer weiteren Säule zugeordnet ist, und je zwei weiteren Teilkernen zusammengesetzt sind, welche nur dieser Säule zugeordnet sind und dass alle Säulen in einer Linie liegen.