DE1003267B

DE1003267B - Magnetic core without air gap for controllable saturation throttles

Info

Publication number: DE1003267B
Application number: DES31276A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilhelm Kafka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-09-05
Filing date: 1953-09-05
Publication date: 1957-02-28
Also published as: FR1092655A; GB750109A; CH324868A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Bei vielen Regelaufgaben ist es häufig notwendig, daß der im Regelkreis erforderliche Verstärker eine kleine Zeitkonstante hat. Elektronische Verstärker bereiten in dieser Hinsicht keine Schwierigkeiten; jedoch ist es manchmal aus bestimmten Gründen nicht erwünscht oder nicht möglich, derartige Verstärker zu verwenden. Schwierigkeiten ergeben sich dagegen bei Magnetverstärkern, vor allem wenn nur eine geringe Steuerleistung zur Verfügung steht, so daß ein beträchtlicher Verstärkungsfaktor erforderlich ist.For many control tasks it is often necessary that the amplifier required in the control loop is a small one Has time constant. Electronic amplifiers do not present any difficulties in this regard; however it is sometimes undesirable or impossible to use such amplifiers for certain reasons. On the other hand, difficulties arise with magnetic amplifiers, especially when there is only a low control power is available, so that a considerable gain factor is required.

Bisher hat man sich damit beholfen, einen Magnetverstärker normaler Bemessung nur in einem sehr kleinen Bereich auszusteuern. Man mußte dabei jedoch den empfindlichen Nachteil in Kauf nehmen, daß große Ungenauigkeiten entstehen, wenn die den Lastkreis des Magnetverstärkers versorgende Wechselspannung aus irgendwelchen Gründen nicht konstant blieb. Hochgenaue Regelaufgaben, bei denen nur eine sehr geringe Steuerleistung verfügbar und gleichzeitig eine geringe Zeitkonstante gewünscht ist, waren deshalb mit Magnetverstärkern insbesondere unter den genannten Umständen bisher nicht befriedigend zu lösen. Diese Schwierigkeit zu beheben, stellt eine der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben dar.So far one has made do with it, a magnetic amplifier of normal dimensions only in a very control a small area. However, one had to accept the serious disadvantage that it was large Inaccuracies arise when the alternating voltage supplying the load circuit of the magnetic amplifier turns off for some reason did not stay constant. Highly precise control tasks where only a very small one Control power is available and at the same time a low time constant is required, were therefore with magnetic amplifiers not to be solved satisfactorily so far, especially under the circumstances mentioned. This difficulty to remedy, represents one of the objects on which the invention is based.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei der Bemessung von Magnetverstärkern die Wechselspannung U des Lastkreises, die Windungszahl w_s der Steuerwicklung und die Windungszahl w^ der Lastwicklung nicht willkürlich gewählt werden können, wenn bei einer gegebenen Zeitkonstante τ und gegebener Frequenz f der Wechselspannung U eine bestimmte geringe Steuerleistung ausreichen soll. Für die Steuerleistung läßt sich die Formel aufstellen:The invention is based on the knowledge that when dimensioning magnetic amplifiers, the alternating voltage U of the load circuit, the number of turns w _{s of} the control winding and the number of turns w ^ of the load winding cannot be chosen arbitrarily if at a given time constant τ and a given frequency f der AC voltage U should suffice a certain low control power. The formula can be set up for the tax output:

N = ^-L N = ^ -L

(1. · Δ H) . U (1. · Δ H). U

■ 4,44 -f-x-w_L ■ 4.44 -fxw _L

Der Ausdruck (l_e AH) stellt dabei den Unterschied an Magnetisierungsamperewindungen für den positiven und negativen Sättigungsfluß dar, l_e ist die Eisenweglänge des Magnetverstärkerkerns und AH die Feldstärkeänderung, die erforderlich ist, um die der Wechselspannung U entsprechende Flußänderung zu erhalten. Die Wechselspannung U kann praktisch nicht kleiner gemacht werden als etwa 10 Volt, da sonst bei der nachfolgenden Gleichrichtung der Schwellwert der üblichen Gleichrichter zu sehr ins Gewicht fällt und die genaue Proportionalität zwischen Eingangs- und Ausgangswert des Magnetverstärkers zu sehr von der Temperatur der Gleichrichter verfälscht wird. Die Windungszahl w_L kann bei kleinen Magnetverstärkern höchstens etwa 10 000 betragen, da der Drahtquerschnitt nicht beliebig klein gemacht werden kann und sonst zuviel Wickelraum verbraucht wird und da außerdem die Wicklung Luftspaltloser magnetischer Kern
für steuerbare SättigungsdrosselnThe expression (l _e AH) represents the difference in magnetization ampere turns for the positive and negative saturation flux, l _e is the iron path length of the magnetic amplifier core and AH the change in field strength required to obtain the change in flux corresponding to the alternating voltage U. The alternating voltage U can practically not be made less than about 10 volts, otherwise the threshold value of the usual rectifiers will be too important in the subsequent rectification and the exact proportionality between the input and output values of the magnetic amplifier will be falsified too much by the temperature of the rectifiers . The number of turns w _L in small magnetic amplifiers can be a maximum of about 10,000, since the wire cross-section cannot be made as small as desired and otherwise too much winding space is used and, in addition, the winding has an air gap-free magnetic core
for controllable saturation chokes

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Wilhelm Kafka,Dipl.-Ing. Wilhelm Kafka,

Tennenlohe-Turmberg bei Erlangen,Tennenlohe-Turmberg near Erlangen,

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

zu teuer wird. Da die Frequenz f festliegt und auch eine bestimmte, geringe Zeitkonstante gefordert wird, läßt sich nach der obigen Formel nur noch durch Verkleinern des magnetischen Kernwiderstandes, also durch Verbessern der Eisenqualität oder eine Verkleinerung der Eisenweglänge 1 „ eine Herabsetzung der Steuerleistung N_s erzielen. Die sich hieraus in der Praxis ergebenden Grenzen seien an Hand eines Beispiels ermittelt.becomes too expensive. Since the frequency f is fixed and a certain, short time constant is required, according to the above formula, a reduction in the control power N _s can only be achieved by reducing the magnetic core resistance, i.e. by improving the iron quality or reducing the iron path length. The limits resulting from this in practice are determined using an example.

Berechnet man nach der obigen Formel für die Steuerleistung einen normalen Bandringkern für einen Magnetverstärker, so erreicht man etwa bei 10 cm Eisenweglänge ein technisch wirtschaftliches Minimum, da noch kleinere Kerne mit Maschinen kaum mehr gewickelt werden können. Für beispielsweise U = 10 Volt, f = 50 Hz, τ = 0,02 Sekunden, 1,= 10 cm und w_L= 10 000 erhält man bei einem relativ hochwertigen Kernwerkstoff, wie beispielsweise dem unter der Handelsbezeichnung »Permenorm 5000 Z « bekannten Werkstoff, einen bisher praktisch erreichten geringsten Wert der Steuerleistung N_a = 0,32 mW.If one calculates a normal band ring core for a magnetic amplifier according to the above formula for the control power, a technically economical minimum is achieved with an iron path length of about 10 cm, since even smaller cores can hardly be wound with machines. For example, U = 10 volts, f = 50 Hz, τ = 0.02 seconds, 1, = 10 cm and w _L = 10,000 is obtained with a relatively high-quality core material such as that known under the trade name "Permenorm 5000 Z " Material, a previously practically achieved lowest value of the control power N _a = 0.32 mW.

Der Magnetisierungsstrom beträgt dabei 0,2 mA und der Eisenquerschnitt bei einer Sättigungsinduktion von 15 000 Gauß 0,06 cm². Ein Bandringkern mit einem solchen kleinen Eisenquerschnitt ist kaum herstellbar, da er keine Festigkeit hat.The magnetizing current is 0.2 mA and the iron cross-section at a saturation induction of 15,000 Gauss is 0.06 cm ² . A band ring core with such a small iron cross-section can hardly be manufactured because it has no strength.

Durch die Erfindung wird es ermöglicht, die aufgezeigte Grenze bedeutend zu unterschreiten, obwohl dasThe invention makes it possible to significantly fall below the indicated limit, although the

nach den obigen Überlegungen an Hand der Formel für die Steuerleistung nicht mehr möglich erscheint und ohne daß dabei Nachteile hinsichtlich der Empfindlichkeit gegen Netzspannungs- oder Temperaturschwankungen in Kauf genommen werden müssen.after the above considerations based on the formula for the tax benefit no longer appears possible and without disadvantages in terms of sensitivity to mains voltage or temperature fluctuations must be accepted.

509· 837/307509 837/307

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Gemäß der Erfindung wird bei einem magnetischen Vorteile durch Verwendung verschiedener Werkstoffe Kern für Steuerdrosseln, vor allem für Magnetverstärker, für Engpaßteil und übrigen Kernteil erzielt werden, besonders geringer Steuerleistung bei gleichzeitig kleiner Hierzu wird im besonderen vorgeschlagen, für den Zeitkonstante, unter Anwendung eines für Last- und Engpaßteil einen Werkstoff mit zumindest annähernd Steuerwicklungen gemeinsamen magnetischen Systems, 5 rechtwinklig geknickter Magnetisierungskennlinie zu ein bei Vollaussteuerung gesättigter Engpaßteil und ein wählen, z. B. den unter der Handelsbezeichnung bedabei noch ungesättigter, vorzugsweise weit unterhalb kannten Werkstoff »Permenorm 5000 Z«, und für den der Sättigung betriebener übriger Kernteil vorgesehen im übrigen Kernteil einen Werkstoff, der sich durch eine Sinne der Erzielung eines großen gemeinsamen Wicklungs- steile und engschleifige Magnetisierungskennlinie bei fensters bei gleichzeitig kleiner magnetischer Gesamt- io geringer Induktion auszeichnet. Derartige Stoffe sind spannung. Durch den Engpaß wird erreicht, daß zur z. B. unter den Handelsbezeichnungen Mumetall, M1040 vollen Aus- bzw. Umsteuerung nunmehr nur noch eine und vor allem Superrnalloy bekannt. Ein weiterer vor-Amperewindungszahl erforderlich ist, die zur Sättigung teilhafter Bemessungsvorschlag besagt, daß der Engpaßbzw, zur Umsättigung des Engpaßteils ausreicht. Für teil aus dünnen Blechen besteht, die eine Dicke von die Sättigung des Engpasses wird eine wesentlich kleinere 15 0,1 mm oder weniger haben, während die Bleche der Steuerleistung benötigt als bisher für einen gesamten anderen Lage mindestens die doppelte Dicke aufweisen. Kern. Der übrige Teil des magnetischen Kerns braucht Die Fig. 1 und 2 in der Zeichnung zeigen die für die dann nur zwischen verhältnismäßig niedrigen Induktions- genannten Werkstoffe charakteristischen Magnetisierungswerten ummagnetisiert zu werden. Das bedeutet ferner, kurven. Fig. 1 gilt für einen Werkstoff, der für den daß der Kern baulich im Verhältnis zu magnetischen 20 Sättigungsengpaß vorteilhaft ist. Bei einer Maximai-Kernen ohne Sättigungsengpaß größer ausgeführt werden induktion B₁ von etwa 14 000 Gauß wird zum Umkann, so daß auch ein größerer Wickelraum als bisher zur magnetisieren eine Feldstärke AH₁ von etwa 0,4 A/cm Verfügung steht. benötigt. Fig. 2 gilt für einen Werkstoff, wie er für denAccording to the invention, a magnetic advantage is achieved by using different materials core for control chokes, especially for magnetic amplifiers, for bottleneck part and the rest of the core part, particularly low control power with simultaneously small - and bottleneck part a material with at least approximately control windings common magnetic system, 5 right-angled bent magnetization characteristic to choose a bottleneck part saturated at full level and a, z. B. the under the trade name still unsaturated, preferably known far below the material "Permenorm 5000 Z", and for the saturation operated remaining core part is provided in the remaining core part a material that is through a sense of achieving a large common winding part and narrow-loop magnetization characteristic with window with simultaneously small overall magnetic io low induction. Such substances are tension. The bottleneck ensures that the z. B. under the trade names Mumetall, M1040 full control or reversal is now only known and especially Superrnalloy. Another pre-ampere-turns is required, which states that the bottleneck is sufficient to saturate the bottleneck part. For part of thin sheets, the thickness of the saturation of the bottleneck will have a much smaller 15 0.1 mm or less, while the sheets of control power required than previously for a whole other layer have at least twice the thickness. Core. The remaining part of the magnetic core needs to be reversed. FIGS. 1 and 2 in the drawing show the magnetization values that are characteristic of the materials mentioned only between relatively low induction values. That also means turning. Fig. 1 applies to a material that is structurally advantageous for the core in relation to the magnetic saturation bottleneck. With a Maximai cores without a saturation bottleneck, induction B ₁ of about 14,000 Gauss becomes Umkann, so that a larger winding space than before is available to magnetize a field strength AH ₁ of about 0.4 A / cm. needed. Fig. 2 applies to a material as it is for the

Ein Magnetverstärkerkern mit einer Querschnitts- übrigen Kernteil vorteilhaft ist. Beispielsweise ist hier Verjüngung ist an sich bereits bekanntgeworden. Der 25 zum Umsättigen zwischen ± 1000 Gauß eine Feldstärke-Kern, der äußerlich einem Mantelkern ähnelt, weist änderung AH₂ von 0,015 A/cm erforderlich. (Die gejedoch zwei verschiedene miteinander verkettete Magnet- nannten Werte, die einem bekannten Normblatt entsysteme auf, von denen eines nur wechselnden Kraftfluß stammen, sind als Richtwerte aufzufassen; sie gelten nur und das andere nur gleichbleibenden Kraftfluß führt. beispielsweise und unter bestimmten, in dem Normblatt Der mittlere Schenkel des bekannten Kerns weist in der 30 erwähnten Bedingungen.)A magnetic amplifier core with a cross-section remaining core part is advantageous. For example, tapering has already become known per se. The 25 for resaturation between ± 1000 Gauss a field strength core, which externally resembles a cladding core, has a change AH ₂ of 0.015 A / cm required. (However, the two different, interlinked magnet values, which are based on a known standard sheet, from which one only changes the flow of force, are to be understood as guide values; they only apply and the other only leads to a constant flow of force, for example and under certain conditions in which Standard sheet The middle leg of the known core has the conditions mentioned in the 30.)

Mitte zwei die Querschnittsverjüngung bildenden Stege Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind in der auf, von denen jeder einen Zweig der in zwei parallele Zeichnung einige Ausführungsbeispiele für die neuen Hälften mit verschiedenem Wicklungssinn aufgeteilten magnetischen Kerne dargestellt. In den Fig. 3 und 4 ist Lastwicklung trägt. Die Steuerwicklungen umfassen eine Steuerdrossel mit einem Einwegkern nach der dagegen den gesamten Mittelschenkel. Es sind demnach ₃g Erfindung in zwei verschiedenen Ansichten dargestellt, verschiedene Kernwege für die verschiedenen Flüsse Die Schenkel des Kerns, auf denen, wie in Fig. 3 angevorhanden. Die Querschnittsverjüngung des bekannten deutet ist, Last- und Steuerwicklungen 1 untergebracht Kerns ist außerdem im Gegensatz zur Erfindung nur für sind, haben in der Mitte je einen Engpaß 2. Der Kern ist das eine von gleichbleibendem Fluß erregte Magnetsystem aus verschieden dicken, mit I und II bezeichneten Lagen wirksam. Der bekannte Kern hat ferner für die Last- und ₄₀ von Kernblechen aufgebaut, die außerdem beispielsweise Steuerwicklungen verschiedene Kernfenster. Der ma- aus verschiedenen magnetischen Werkstoffen bestehen, gnetische Kern nach der Erfindung ist demgegenüber Für die dickeren Lagen I, die hier beispielsweise jeweils dadurch gekennzeichnet, daß Last- und Steuerwick- aus zwei Einzellagen bestehen, wird vorteilhaft ein Werklungen in einem gemeinsamen Kernfenster untergebracht stoff gewählt, der sich (vgl. Fig. 2) durch eine steile und sind. Der bekannte Magnetverstärkerkern betrifft zudem 45 engschleifige Magnetisierungskennlinie auszeichnet, z. B. nicht die der Erfindung der zugrunde liegende Haupt- Mumetall oder M1040. Für die dünneren Lagen II ist aufgäbe der Erzielung einer kleinen Steuerleistung bei ein Werkstoff gewählt, der (vgl. Fig. 1) eine zumindest gegebener geringer Zeitkonstante. annähernd rechtwinklige geknickte Magnetisierungs-Eine weitere der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kennlinie aufweist, z. B. Permenorm 5000Z, vor allem betrifft eine vorteilhafte Bemessung des neuen Kerns 50 Supermalloy. Die dickeren Blechlagen I bestehen jeweils mit Sättigungsengpaß. Die Abmessungen sowie die aus zwei vorzugsweise kongruenten, U-förmigen Teilen 3; Werkstoffe von Engpaß und übrigem Kernteil werden die dünneren Blechlagen II bilden dagegen in sich gevorteilhaft so gewählt, daß der bei einer Umsättigung des schlossene ringförmige Lagen 4, die aus einzelnen, z. B. Engpaßteils im übrigen Kernteil erforderliche Ampere- rechtwinkligen Stücken zusammengesetzt sein können, windungszahlunterschied den zum Umsättigen des Eng- 55 Die dabei vorliegenden Stoß- oder Schnittstellen in den paßteils erforderlichen Amperewindungszahlunterschied Lagen 4 werden, wie Fig. 4 erkennen läßt, bei den nicht wesentlich überschreitet. In anderen Fällen kann es einzelnen Blechlagen vorteilhaft gegeneinander versetzt vorteilhaft sein, Abmessungen und Werkstoffe von Eng- angeordnet. Für die den Engpaßteil bildenden Blechpaßteil und übrigem Kernteil derart zu wählen, daß lagen II können jedoch auch in sich geschlossene Blechdie für den Engpaßteil und die für den übrigen Kernteil 60 ringe verwendet werden; allerdings ist das Aufbringen zum Umsättigen erforderlichen magnetischen Spannungen der Wicldungen hierbei schwieriger als bei geteilten zumindest annähernd gleich groß sind. Es ist außerdem Blechlagen. Die den Engpaß bildenden Blechlagen II vorteilhaft, wenn Querschnitt und Länge des Engpaßteils können ferner auch als geradlinige Stücke ausgebildet weniger als ein Drittel der entsprechenden Maße des sein, die etwa der Größe der Schenkelkerne entsprechen, übrigen Kernteils betragen. Die zumindest annähernde 65 Der magnetische Fluß darf auch bei verhältnismäßig Gleichheit der magnetischen Spannungen kann dadurch kurzem Übergangsweg von einer Blechlage in die andere erreicht werden, daß — unter der Voraussetzung gleicher jedoch keinen merklichen Widerstand finden. Der Kern Werkstoffe für die Kernteile — deren Querschnitte sich wird daher senkrecht zur Fläche der Blechlagen zusammenzumindest annähernd so zueinander verhalten sollen gepreßt, beispielsweise durch Hohlniete, für die die wie die Weglängen der Kernteile. Zudem können weitere 70 Bohrungen 5 vorgesehen sind. Da die U-förmigen Kern-In the middle, two webs forming the cross-sectional tapering. To further explain the invention, FIG. 1 shows a branch of the magnetic cores divided into two parallel drawings, some embodiments for the new halves with different winding directions. In Figs. 3 and 4 load winding is carried. The control windings include a control throttle with a one-way core after which, however, the entire center leg. There are accordingly ₃ g of the invention shown in two different views, different core paths for the different flows. The legs of the core, on which, as shown in FIG. The cross-sectional tapering of the known indicates that load and control windings 1 are housed core is also, in contrast to the invention, only for are, each have a bottleneck 2 in the middle. The core is a magnet system excited by constant flux from different thicknesses, with I and II designated layers effective. The known core also has _{different core windows for the load and 40} of core sheets, which also, for example, control windings. The magnetic core according to the invention consists of different magnetic materials. For the thicker layers I, which are each characterized here, for example, in that load and control windings consist of two individual layers, a work is advantageously housed in a common core window chosen, which (see. Fig. 2) by a steep and are. The well-known magnetic amplifier core also relates to 45 narrow-loop magnetization characteristics, e.g. B. not the main Mumetall or M1040 underlying the invention. For the thinner layers II, the aim would be to achieve a small control power with a material which (cf. FIG. 1) has at least a given low time constant. approximately right-angled bent magnetization-Another object underlying the invention has characteristic curve, for. B. Permenorm 5000Z, especially concerns an advantageous dimensioning of the new core 50 Supermalloy. The thicker sheet metal layers I each have a saturation bottleneck. The dimensions and the two preferably congruent, U-shaped parts 3; Materials of bottleneck and the rest of the core part will form the thinner sheet metal layers II, however, advantageously chosen so that the closed ring-shaped layers 4, which consist of individual, z. B. bottleneck part in the remaining core part required ampere-right-angled pieces can be put together, the number of turns difference to saturate the bottleneck exceeds. In other cases, it can be advantageous to offset individual sheet metal layers with one another, with dimensions and materials arranged closely. For the sheet-metal fitting part forming the bottleneck part and the rest of the core part to be chosen such that layers II can, however, also be used for self-contained sheet metal which rings for the bottleneck part and for the remaining core part 60; however, the application of the magnetic tensions required for resaturation of the windings is more difficult in this case than with divided windings, which are at least approximately the same size. It is also sheet metal. The sheet metal layers II forming the bottleneck are advantageous if the cross-section and length of the bottleneck part can also be designed as straight pieces less than a third of the corresponding dimensions of the remaining core part, which correspond approximately to the size of the leg cores. The at least approximate 65 The magnetic flux may be achieved even with relatively equality of the magnetic voltages, a short transition path from one sheet metal layer to the other that - provided that the same but no noticeable resistance is found. The core Materials for the core parts - the cross-sections of which are therefore perpendicular to the surface of the sheet metal layers should be pressed together at least approximately in the same way, for example by hollow rivets, for which the length of the path of the core parts. In addition, a further 70 bores 5 can be provided. Since the U-shaped core

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teile 3 im Engpaß nur durch einige dünne Blechlagen bildende Mittelschenkel etwa quadratischen Querschnittpart 3 in the bottleneck only by a few thin sheet metal layers forming middle legs approximately square cross-section

miteinander verbunden sind, ist es vorteilhaft, besondere hat. Die Wirkungsweise des Mittelschenkels 10 als Eng-related to each other, it is advantageous to have special. The mode of operation of the middle leg 10 as an engaging

Bandagemittel zum Erhöhen der Steifigkeit des Kerns paß im Sinne der Erfindung erklärt sich durch den imBandage means to increase the rigidity of the core pass in the context of the invention is explained by the im

vorzusehen. Als Bandagemittel können beispielsweise Verhältnis zum übrigen Kernteil geringeren Querschnittto be provided. The bandage means, for example, can have a smaller cross-section in relation to the rest of the core part

Ringe verwendet werden, die aus nichtmagnetischem 5 und die geringere Länge. Der mittlere Schenkel sättigtRings are used that are made of non-magnetic 5 and the shorter length. The middle thigh is filling

Werkstoff, wie Messing, Kunststoff od. dgl., bestehen. sich bereits, während die übrigen Teile des Kerns nurMaterial such as brass, plastic or the like., Are made. itself already, while the remaining parts of the core only

Sie können auf den äußeren Kernblechen angebracht eine ganz geringe Induktion aufweisen; infolgedessenThey can have a very low induction when attached to the outer core sheets; Consequently

und mit dem Blechpaket zusammengehalten werden. wird nur eine geringe Steuerleistung benötigt.and are held together with the laminated core. only a small amount of control is required.

Fig. 3a zeigt, wie die U-förmigen Kernteile nach Fig. 3 Bei einem Kern nach Fig. 10 mit aus einem Stück und vorteilhaft aus einem Blechstreifen ohne Abfall ausge- io ohne Schnittstellen gefertigten Blechen bereitet das Aufstanzt werden können. Die Schenkelbreite der U-Stücke bringen der Wicklungen besondere Schwierigkeiten. Um ist halb so groß gewählt wie die Breite der Kernfenster. ein Durchfädeln der Wicklungen durch die Kernfenster Die Bleche 4 (Fig. 4) für die dünneren Blechlagen II zu vermeiden, kann ein geteilter Spulenkasten auf dem können eine Form gemäß Fig. 3 b haben. Mittelschenkel angebracht werden. Die Kernteile werden,Fig. 3a shows how the U-shaped core parts according to FIG. 3 In a core according to FIG. 10 with one piece and The punching prepares sheets which are advantageously made from a sheet metal strip without waste can be. The width of the legs of the U-pieces creates particular difficulties for the windings. Around is chosen to be half the width of the core window. threading the windings through the core window To avoid the metal sheets 4 (Fig. 4) for the thinner sheet metal layers II, a split coil box on the can have a shape according to FIG. 3 b. Middle legs are attached. The core parts are

Die magnetischen Kerne nach der Erfindung können 15 nachdem sie miteinander befestigt sind, von außen her, außer als Einwegkerne auch als Mehrwegkerne, d. h. als beispielsweise durch ein antreibendes Reibrad, in Dre-Mantelkerne ausgebildet sein. Die Fig. 5 bis 7 zeigen hung um den Mittelschenkel 10 versetzt. Auf diese hierfür ein Beispiel. Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel Weise lassen sich die Wicklungen bequem aufbringen, nach Fig. 3 und 4 ist auch dieser Kern, wie Fig. 6 er- Die Fig. 11 und 12 sowie 13 und 14 zeigen jeweils in kennen läßt, aus verschiedenen Blechlagen I und II 20 verschiedenen Ansichten ebenfalls Mantelkerne nach der gebildet. Während die dünneren Blechlagen II sämtlich Erfindung. Die Kerne bestehen vorzugsweise ganz aus aus gleichen E-förmigen Blechschnitten gemäß Fig. 5 Ferrit und sind insbesondere zur Verwendung bei höheren bestehen, die etwa die gesamte Fläche des Kerns be- Frequenzen bestimmt. Als Engpaßstelle 2 dient in decken, sind für die dickeren Blechlagen I Bleche ver- Fig. 11 und 12 ähnlich wie in Fig. 8 der mittlere Kernschiedenen Schnitts gewählt. Diese bestehen jeweils 25 schenkel, der hier jedoch aus einem einsetzbaren Schenkelaus zwei mit den äußeren Schenkeln aneinanderstoßenden stift 11 aus Ferrit besteht. Er ist zwecks lückenloser Blechteilen 6 bzw. 7. Während Joch- und Mittelschenkel und festsitzender Einpassung in den übrigen Kernteil an dieser Teile kongruent sind, sind die äußeren Schenkel den Enden schwach konisch ausgebildet. Die fertigjeweils in den einzelnen Blechlagen verschieden lang, gewickelten Spulen mit den Wicklungen 12 und 13 wodurch eine gegenseitige Versetzung der Stoßstellen a, 30 werden bei herausgenommenem Schenkelstift 11 in das a', b, b' usw. der verschiedenen Blechlagen erzielt ist. Kernfenster eingesetzt; alsdann wird der Schenkelstift 11 Der Kern nach Fig. 5 bis 7 hat im Gegensatz zu dem wieder eingeführt, der dabei durch eine, öffnung in der nach Fig. 3 und 4 nur einen Engpaß 2 im Mittelschenkel. Spule hindurchgreift. Die Engpaßwirkung des Mittel-Die vorliegende Kernform ist außerdem in sich stabil, so schenkeis erklärt sich hier ähnlich wie im Ausführungsdaß keine besonderen Bandagemittel benötigt werden. 35 beispiel nach Fig. 10.The magnetic cores according to the invention can, after they are fastened to one another, be designed from the outside, in addition to being disposable cores, also as reusable cores, ie as, for example, by means of a driving friction wheel, in Dre jacket cores. 5 to 7 show hung around the central leg 10 offset. Here is an example of this. Similar to the exemplary embodiment, the windings can be conveniently applied; according to FIGS. 3 and 4, this core, as shown in FIG II 20 different views also formed shell cores after the. While the thinner sheet metal layers II are all invention. The cores are preferably made entirely of the same E-shaped sheet metal sections according to FIG. 5 ferrite and are in particular made for use at higher frequencies that determine approximately the entire area of the core. As a bottleneck point 2 is used in ceilings, sheets are selected for the thicker sheet metal layers I, similar to FIG. 11 and 12 as in FIG. These each consist of 25 legs, which here, however, consist of an insertable leg consisting of two pin 11 made of ferrite which abut with the outer legs. It is 6 or 7 for the purpose of gapless sheet metal parts. While the yoke and middle legs and tight fit in the remaining core part are congruent on these parts, the outer legs are slightly conical at the ends. The finished coils with the windings 12 and 13 are wound in the individual sheet metal layers of different lengths, whereby a mutual displacement of the joints a, 30 is achieved with the leg pin 11 removed in the a ', b, b' etc. of the different sheet metal layers. Core window inserted; The core according to FIGS. 5 to 7 has, in contrast to that, which has only one bottleneck 2 in the middle limb through an opening in the one according to FIGS. 3 and 4. Reaches through the coil. The bottleneck effect of the means - the present core shape is also inherently stable, so this is explained here, similar to the embodiment, that no special bandaging means are required. 35 example according to FIG. 10.

Die einzelnen Kernbleche sind so ausgebildet, daß sie in Die Fig. 13 und 14 zeigen ein zweiphasiges Ausfertiggewickelte Spulen ohne Verbiegen eingesteckt führungsbeispiel des Kerns nach Fig. 11 und 12. Der werden können. Kern hat zwei Engpässe 2, die durch die Schenkelstifte 11The individual core sheets are designed so that they show a two-phase fully wound in FIGS. 13 and 14 Coils inserted without bending the exemplary embodiment of the core according to FIGS. 11 and 12. The can be. Kern has two bottlenecks 2, which are caused by the leg pins 11

An Stelle der beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 gebildet werden. Jeder von ihnen ist von einer Arbeitsbis 7 vorgeschlagenen Blechschnitte können gemäß Fig. 6 40 wicklung 14 bzw. 15 für die verschiedenen Phasen um- und 7 für einen Mantelkern nach der Erfindung auch schlossen. Die für bei Phasen gemeinsame Steuer-Blechschnitte üblichen Schnitts verwendet werden, bei wicklung 16 sowie gegebenenfalls weitere, nicht dargedenen der Mittelschenkel 8 an einem Ende vom an- stellte Hilfswicklung sind dagegen auf dem mittleren, schließenden Jochteil 9 abgetrennt ist und der Engpaß 2 dickeren Schenkel 17 untergebracht, der mit dem Kerndurch Vergrößern des Luftspaltes an der Schnittstelle 45 joch beispielsweise aus einem Stück hergestellt ist.
erzielt ist. Wie Fig. 9 im Schnitt zeigt, trifft letzteres Der Gegenstand der Erfindung erschöpft sich nicht in nur für die dickeren Blechlagen I zu, während die den an Hand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsdünneren Blechlagen II ohne vergrößerte Luftspalte an beispielen. Die neuen Kerne mit Sättigungsengpaß den Schnittstellen ausgeführt sind. Auch diese Aus- lassen sich ferner mit denselben Vorteilen außer bei führungsform benötigt keine besonderen Bandagemittel; 50 Magnetverstärkern auch bei anderen Arten von Sättiein Einschachteln der Bleche in fertiggewickelte Spulen gungsdrosseln verwenden, vor allem bei Gleichstrom oder ist ebenfalls möglich. Gleichspannungswandlern, ferner bei magnetischen Mo-Instead of being formed in the exemplary embodiment according to FIG. 5. Each of them is from a work to 7 proposed sheet metal cuts can according to Fig. 6 40 winding 14 or 15 for the various phases around and 7 for a jacket core according to the invention also closed. The cuts used for common control sheet metal cuts in phases, with winding 16 and possibly other, not shown, middle legs 8 at one end of the auxiliary winding are, however, separated on the middle, closing yoke part 9 and the bottleneck 2 thicker legs 17 housed, which is made of one piece with the core by enlarging the air gap at the interface 45, for example.
is achieved. As FIG. 9 shows in section, the latter applies. The subject matter of the invention is not limited to only the thicker sheet metal layers I, while the thinner sheet metal layers II described with reference to the drawing are exemplary without enlarged air gaps. The new cores with saturation bottleneck the interfaces are executed. These outlets, too, can be opened with the same advantages, except in the case of the guide form, which does not require any special bandaging means; 50 Magnetic amplifiers can also be used for other types of saturation. Nesting the metal sheets in fully wound coils can also be used, especially with direct current, or it is also possible. DC voltage converters, also for magnetic mo-

Fig. 10 zeigt in Aufsicht einen aus geschichteten dulatoren, Impulserzeugern und Phasendrehern.
Blechen bestehenden Mantelkern. Diese Ausführungs- Vorteilhafte Anwendungsgebiete für die Erfindung form weicht von denen nach den bisherigen Figuren 55 liegen überall dort vor, wo eine kleine Steuerleistung erheblich ab. Es sind keine verschiedenen Blechlagen besonders wichtig ist. Zum Beispiel werden bei Regelverwendet. Außerdem haben die einzelnen Blechlagen einrichtungen mit Rückführungen zur Bildung der keine Schnitt- oder Stoßstelle, sondern sind aus einem Rückführungsgröße Kondensatoren, Drosselspulen od. dgl. Stück ausgestanzt. Der Mantelkern nach Fig. 10 unter- verwendet. Durch die magnetischen Kerne nach der scheidet sich von einem üblichen Mantelkern äußerlich 60 Erfindung wird es ermöglicht, mit verhältnismäßig schon allein dadurch, daß der Mittelschenkel im Ver- kleinen Kondensatoren oder Drosselspulen auszukommen, hältnis zu den Außenschenkeln bedeutend schmaler ist. Ferner wird bei der Stromregelung von elektrischen Das Besondere dieser Kernform besteht darin, daß der Maschinen die regelnde Größe vielfach von einem in dem Engpaß durch den mittleren Schenkel gebildet wird und Stromkreis eingeschalteten Widerstand abgeleitet. Durch daß für den Kern ein an sich bekannter Werkstoff mit 65 die Anwendung der Erfindung bei einer derartigen zwei magnetischen Vorzugsrichtungen verwendet ist. Regelung kann der Widerstand verhältnismäßig klein Die Wicklungen werden wie bei den üblichen Mantel- gehalten werden, so daß nur noch unwesentliche Verluste kernen auf dem mittleren Schenkel untergebracht. Die an dem Widerstand auftreten. Bei der Stromregelung Schichthöhe des Kerns wird vorteilhaft gleich der Breite von elektrischen Maschinen, die eine Wendepolwicklung des Mittelschenkels 10 gewählt, so daß der den Engpaß 70 haben, kann die regelnde Größe auch von den Wendepol-Fig. 10 shows a plan view of a layered dulators, pulse generators and phase rotators.
Sheet metal existing jacket core. This form of embodiment. Advantageous areas of application for the invention differ from those according to the previous FIGS. 55 wherever a small control output differs considerably. There are no different sheet metal layers is particularly important. For example, are used at. In addition, the individual sheet metal layers have devices with returns to form the no intersection or joint, but capacitors, inductors or the like. Pieces are punched out of a feedback variable. The jacket core according to FIG. 10 is underused. The magnetic cores according to the invention make it possible, relatively simply because the middle limb to make do with small capacitors or inductors, is significantly narrower than the outer limbs. The special feature of this core form is that the regulating variable in the machines is often formed by a resistor that is switched on in the bottleneck through the middle leg and is derived from the circuit. Because a material known per se with 65 is used for the core, the application of the invention in such two preferred magnetic directions is used. Regulation, the resistance can be relatively small. The windings are kept as with the usual jacket, so that only insignificant losses are housed on the middle leg. That occur at the resistor. When regulating the current, the layer height of the core is advantageously equal to the width of electrical machines which have a reversing pole winding of the center leg 10 so that they have the bottleneck 70, the regulating size can also depend on the reversing pole.

wicklungen abgenommen werden; durch die Kerne nach der Erfindung wird eine derartige Regelung auch dann ermöglicht, wenn die Wendepolwicklung relativ niederohmig ist. Besondere Verstärkungsmittel anderer Art für die regelnden, rückführenden od. dgl. Größen können somit fortbleiben. Mit einem nach der Erfindung aufgebauten Magnetverstärker kann infolge der verhältnismäßig kleinen Steuerleistung ohne weiteres ein Amperewindungszahlregelvergleich hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Ein Magnetverstärker mit einem Kern nach der Erfindung ist außerdem bei Magnetverstärkern kleiner Ausgangsleistung besonders angebracht, da der erforderliche geringe Eisenquerschnitt gemäß der Erfindung konstruktiv leichter in Form eines normalen Kerns verwirklicht werden kann, vor allem im Gegensatz zu Wickelkernen. Hinsichtlich des konstruktiven Aufbaues der neuen Kerne ist noch wichtig, daß das Schachteln der Kerne und das Wickeln der Spulen ebenso einfach wie bei normalen Transformatoren ist.windings are removed; by the cores according to the invention, such a regulation is also then made possible when the reversing pole winding is relatively low resistance. Special reinforcing agents of a different kind for the regulating, returning or similar variables can thus remain. With a constructed according to the invention Due to the relatively small control power, magnetic amplifiers can easily compare the number of ampere turns high accuracy. A magnetic amplifier with a core according to the invention is also in magnetic amplifiers small output power particularly appropriate, since the required small iron cross-section according to the invention can be more easily realized constructively in the form of a normal core, especially in contrast to winding cores. With regard to the structural design of the new cores, it is also important that the nesting the cores and winding the coils is just as easy as with normal transformers.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Air gap-free magnetic core for controllable saturable chokes with particularly low control power with a simultaneously small time constant, especially for magnetic amplifiers, using a load and control windings common magnetic system, characterized in that the core a bottleneck part that is saturated at full output and one that is still unsaturated, preferably The remaining core part operated well below saturation has in the sense of achieving a large common winding window at the same time smaller total magnetic voltage.

2. Magnetic core according to claim 1, characterized by such a choice of dimensions as well as the materials of the bottleneck part and the rest of the core part that the magnetic tensions at a Magnetization of the bottleneck part from positive to negative saturation in the bottleneck part and the rest of the core part are approximately the same size.

3. Magnetic core according to claim 1 or 2, characterized in that the cross section and length of the bottleneck part are less than a third of the corresponding dimensions of the remaining core part.

4. Magnetic core according to claim 2 or 3, characterized in that the at least approximate Equality of the magnetic tensions is achieved that - provided that the same materials for the core parts - whose cross-sections are at least approximately so to one another behave like their distances.

5. Magnetic core according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bottleneck part consists of a different magnetic material than the rest of the core part.

6. Magnetic core according to claim 5, characterized in that the bottleneck part is made of a material with at least approximately at right angles bent magnetization characteristic, z. B. from Permenorm 5000Z, while the rest of the core part is made of a material that is separated by a characterized by steep and narrow-loop magnetization characteristics at low induction, e.g. B. made of mumetal or M1040, especially Supermalloy.

7. Magnetic core according to one of claims 1 to 7, characterized in that it consists of different alternating, in particular, different thick core sheet layers and that the bottleneck by omitting individual layer parts in one, preferably the thicker of the two layers is formed.

8. Magnetic core according to claim 7, characterized in that for the different core sheet layers magnetic materials according to claim 7 are used.

9. Magnetic core according to claim 7 or 8, characterized in that the forming the bottleneck Sheets each have a thickness of 0.1 mm or less and the core sheets of the other layers of sheets of have at least twice the thickness.

10. Magnetic core according to one of claims 1 to 9, characterized in that it has several bottlenecks Has.

11. A magnetic path core according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the one, especially the thicker, of the two sheet metal layers consist of two preferably congruent U-pieces, by fastening with the other sheets forming the bottleneck part at the desired distance are held from each other, preferably in conjunction with bandaging means to increase the Stiffness of the core.

12. Magnetic core according to claim 11, characterized in that the leg width of the U-pieces half the width of the core window.

13. Magnetic jacket core according to one of claims 7 to 9, characterized in that core sheets customary sheet metal cuts are used, in which the middle leg at one end of the adjoining Yoke part is cut off, and that the bottleneck by increasing the air gap the interface of one sheet metal layer, preferably the one with the larger cross section, is achieved.

14. Magnetic jacket core according to one of claims 7 to 9, characterized in that the one, in particular the thicker of the two sheet metal layers of two in the assembled state only to the Outer legs are made of abutting parts, each of which has part of the middle leg, and that the other sheet metal layer covers approximately the entire area of the core, at least the center leg, covering shape, preferably E-shaped.

15. Magnetic core according to claim 14, characterized in that the joints of the abutting Outer legs are at least partially offset from one another in the various sheet metal layers.

16. Magnetic core according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is a layered Sheath core made of special iron with two perpendicular magnetic preferential directions is, and that the bottleneck part is on the middle leg.

17. Magnetic core according to claim 16, characterized in that its layer height is approximately the same is the width of the central leg, so that the central leg has an approximately square cross-section.

18. Magnetic core according to one of claims 1 to 15, in particular for high frequencies, characterized characterized in that it consists at least partially of ferrite.

19. Magnetic core according to claim 18, characterized in that the bottleneck part consists of ferrite.

20. Magnetic core according to claim 19, characterized in that the bottleneck part by an in a recess of the rest of the core part fitted pin is formed, which is preferably at the fitting points is weakly conical.

21. Magnetic core according to claim 20, characterized in that it is a double core for two-phase Operation is designed with two pins serving as outer legs for receiving the phase-different pins Load windings and a middle leg consisting of one piece with the rest of the core part for the common control winding and, if necessary, further auxiliary windings.

1010

22. Use of the core according to one of claims 1 to 21 for DC voltage or DC current converters.

Documents considered: German Patent No. 733 783; ETZ-A, July 1, 1952, pp. 438/439.

1 sheet of drawings