DE1039663B

DE1039663B - Ferromagnetic two-legged core

Info

Publication number: DE1039663B
Application number: DEP16166A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Philberth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-09-26
Filing date: 1953-09-26
Publication date: 1958-09-25

Description

Ferrom.agnetischer Zweischenkelschichtkern Die Erfindung betrifft einen geschlossenen ferromagnetischen ZweischenkeIschichtkern für Transformatoren, Drosseln oder ähnliche induktive Apparate. Solche Kerne, die, aus zwei Schenkeln und zwei diese an den Enden verbindenden Jochen bestehen, sind allgemein bekannt, und es ist üblich, die einzelnen Schichten solcher Kerne mit mehreren Stoßfugen. zu versehene. die zur Verringerung der Luftspaltwirkung in den einzelnen Schichten versetzt gegeneinander angeordnet sind.Ferromagnetic two-legged layer core The invention relates to a closed ferromagnetic two-legged core for transformers, Chokes or similar inductive devices. Such kernels, which, from two legs and there are two yokes connecting at the ends are generally known and it is customary to have the individual layers of such cores with multiple butt joints. to be provided. to reduce the air gap effect in the individual layers are arranged offset from one another.

Es sind auch derartige Zweischenkelschichtk°rnee bekannt, die verstärkte Joche aufweisen und in denen Stoßfugen erst in gerader Verlängerung der Schichtkernschenkelinn:enkante in das Schichtkernjoch treten und dann nach außen abgewinkelt verlaufen. Diese Kerne weisen jedoch Blechlagen mit mehr als zwei Stoßfugen auf und sind deshalb für Transformatoren geringerer Abmessungen aus zwei Gründen ungünstig. Jede Stoßfuge weist einen zusätzlichen, undefnnie@rharen magnetischen Widerstand auf, der um so stärker ins Gewicht fällt, je kleiner die Eisenweglänge ist. Eine größere Zahl von Stücken je. Blechlage erschwert das Zusammenfügen des Pakets, was sich um so störender auswirkt. je kleiner die Abmessungen sind.There are also two-legged layers of this type known which reinforced Have yokes and in which butt joints are only in a straight extension of the inner leg of the layer: enkante step into the core yoke and then angled outwards. These kernels however, have sheet metal layers with more than two butt joints and are therefore suitable for transformers smaller dimensions are unfavorable for two reasons. Each butt joint has an additional, undefnnie @ rharen magnetic resistance, which is all the more important, the smaller the iron path length. A greater number of pieces each. Sheet position made difficult the assembly of the package, which is all the more disruptive. the smaller the Dimensions are.

Es sind ferner Zweischenkelschichtkerne mit gegenüber den Schenkeln verstärkten Jochen bekannt, in denen- jede Blechlage aus nur zwei Blechstücken besteht und mithin nur zwei Stoßfugen aufweist. Diese Stoßfugen verlaufen in den bekannten Kernen in Verlängerung der Schichtkernschenkelinnenkante durchweg gerade innerhalb der verstärkten Joche. Bei derartigem geradem Jochstoßfugenverlauf wird die Stoßfuge jedoch wesentlich kürzer als bei abgewinkeltem Verlauf und verläuft durchweg parallel zum Schenkel. Schone bei einfachem, nichtkorno,rientiertem Material werden hierdurch größere Jochverstärkungen erforderlich, um eine zu starke Sättigung der an den Stoßfugen durchlaufenden Laneellen zu verhindern. Bei einachsig kornorientiertem Material muß sogar das Feld bei diesen bekannten Kernen in den an den Stoßfugen durchlaufenden Blechlamellen durchweg senkrecht zur magnetischen Vorzugsrichtung verlaufen. Dies erfordert aber eine wesentlich größere Jochverstärkung - etwa 2fach -, als dies an sich durch die Goss-Kristallstruktur des Materials notwendig wäre. Diese bekannten Kerne haben somit den Nachteil eines ?-Zehraufwands, der Gewicht und Volumen in einem oft untragbaren Maße erhöht.There are also two-leg layer cores with opposite the legs known reinforced yokes, in which each sheet metal layer consists of only two sheet metal pieces and therefore only has two butt joints. These butt joints run in the known Cores as an extension of the inner edge of the layer core leg consistently straight inside the reinforced yokes. With such a straight yoke butt joint course, the butt joint becomes However, it is much shorter than the angled course and runs parallel throughout to the thigh. This is gentle on simple, non-grain, oriented material larger yoke reinforcements are required to avoid excessive saturation of the butt joints to prevent lanes running through. With uniaxial grain-oriented material In the case of these known cores, the field must even be in the continuous ones at the butt joints Sheet metal lamellas run perpendicular to the preferred magnetic direction throughout. this but requires a much greater yoke reinforcement - about 2 times - than this would be necessary due to the Goss crystal structure of the material. These well-known Cores therefore have the disadvantage of? - additional effort, the weight and volume in increased to an often intolerable degree.

Es sind auch Zweischen,kelschichtkerne bekannt, deren Ecken abgeschrägt sind und deren Schichten je zwei in den Jochen abgewinkelt verlaufende Stoflfugen enthalten. Die, bekannten. Kerne dieser Art weisen jedoch keine Jochverstärkung auf, der magnetische Jochwiderstand solcher Kerne ist daher sehr hoch.There are also two branches, kelschichtkerne known whose corners beveled and their layers are each two angled fabric joints in the yokes contain. The, well-known. Cores of this type, however, have no yoke reinforcement on, the yoke magnetic resistance of such cores is therefore very high.

Um diese und auch die erwähnten Nachteile anderer bekannter Schichtkerne zu vermeiden, ist unter Kombination bekannter Einzelmerkmale ferromagnetischer Kerne der aus zwei gleichförmig breiten Schenkeln und zwei verstärkten, die Schenkel verbindenden Jochen bestehende. in jeder Blechlage nur zwei Stoßfugen l;zw. Luftspalte enthaltende Zweischenkelschicht1;ern gemäß der Erfindung mit abgeschrägten Ecken ausgebildet, und die Stoßfugen bzw. Luftspalte verlaufen erst in gerader Verlängerung der Schichtkeraschenkelinnenkante in das Schichtkernjoch hinein und dann nach außen abgewinkelt, derart, daß sie an den Abschrägungen der Schichtkernjoche enden.About these and also the mentioned disadvantages of other known layer cores Avoid using a combination of known individual features of ferromagnetic cores the one made up of two legs of the same width and two reinforced legs connecting the legs Yokes existing. in each sheet layer only two butt joints l; betw. Containing air gaps Two-leg layer1; erns formed according to the invention with beveled corners, and the butt joints or air gaps only run in a straight extension of the inner edge of the inner edge into the core yoke and then angled outward so that they at the bevels of the core yokes end.

Zweckmäßig liegt eine etwaige magnetische Vorzugsrichtung des Kernmaterials parallel zu den Schichtkernschenkeln, in gesonderten Jochzwischenstücken zweckmäßig parallel zu den Schichtkernjochen.Any preferred magnetic direction of the core material is expediently located parallel to the layer core legs, in separate intermediate yoke pieces useful parallel to the core layer yokes.

Die zum Aufbau eines Kernes gemäß der Erfindung aufeina.nderzuschichtenden Kernbleche weisen Jochteile auf. deren Bleche gleich der Breite der Schichtkernjoche ist. Die Jochteile sind entsprechend, der Abschrägung der Kerne bzw. entsprechend der abgewinkelten Führung der Stoßfugen bzw. Luftspalte des Schichtkernjoches ebenfalls abgeschrägt. Die Kernblechschenkel sind in passender Weise zu den Jochabschrägungen an ihrem freien Ende ebenfalls abgeschrägt, wobei damit die Kernblechschenkelenden in eine Spitze, auslaufen. Diese Abschrägungen verlaufen dabei vorzugsweise unter 45° zur Schenkelinnenkante. Die, Breite der Kern:blechschenkel ist gleich der Breite, der Schichtkernschenkel und ist bis zum Ansatz der genannten Spitze gleichförmig. Die Breite der Jochteile wird vorzugsweise um den Faktor 1,3 bis 1.8, insbesondere um den Faktor 1,5 größer gewählt als die Breite der Schenkel. Die Länge g der Kernblechschenkel ist - wie dies aus der Fig. 1 ersichtlich ist - um ein Stück i größer als die Schichtkernschenkellänge. Die günstigsten Eigenschaften werden hierbei mit einer derartigen Verlängerung i und einer derartigen Spitze erreicht, daß die Stoßfugen bzw. Luftspalte bis nahe oder bis genau an das von der Jochlängskante gebildete Ende der Schichtkernjochabschrägungen führen, was sich bei Jochverstärkungen der genannten Größenanordnung mit Werten für i ergibt, die der 0,8- bis 1,Ofachen Schenkelbreite entsprechen.The one on top of the other to build up a core according to the invention Laminations have yoke parts. the sheets of which are equal to the width of the core yokes is. The yoke parts are corresponding to the bevel of the cores or accordingly the angled guidance of the butt joints or air gaps of the layer core yoke as well beveled. The sheet metal legs match the yoke bevels in a suitable manner also beveled at their free end, with the core sheet metal leg ends in a tip, run out. These bevels preferably run underneath 45 ° to the inner edge of the leg. The, width of the core: sheet metal leg is equal to the width, the layered core limb and is uniform up to the point where the said tip begins. The width the yoke parts is preferably by a factor of 1.3 to 1.8, in particular selected to be greater by a factor of 1.5 than the width of the legs. The length g of the core sheet metal legs is - as can be seen from FIG. 1 - by a piece i larger than the length of the layer core leg. The most favorable properties are achieved here with such an extension i and such a tip, that the butt joints or air gaps close to or exactly to that of the longitudinal edge of the yoke formed end of the core yoke bevels lead to what happens with yoke reinforcements the aforementioned order of magnitudes with values for i that are 0.8 to 1.0 times Leg width correspond.

Durch diese Formgebung reichen die Kernblechschenkel in das Schichtkernjoch hinein und bilden so die Stoßfugen bzw. Luftspalte, die erst in gerader Verlängerung der Schichtkernschenkelinnenkante in das Schichtkernjoch treten und dann nach außen abgewinkelt verlaufen, um an der Abschrägung der Schichtkernjochecken zu enden.As a result of this shape, the sheet metal legs extend into the layer core yoke into it and thus form the butt joints or air gaps, which are only in a straight extension the layered core leg inner edge into the layered core yoke and then to the outside run angled to end at the bevel of the layer core yoke corners.

Ein besonders vorteilhafter derartiger Kernblechschnitt ist ein jochverstärkter einschenkeliger L-Schnitt, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Dieser hat einen in der oben beschriebenen Weise verlängerten und zugespitzten Kernbleehschenkel und ein Jochteil, das an der dem Schenkel gegenüberliegenden Seite einen parallelogrammartigen, vom Kernblechschenkel sich wegneigenden Ansatz aufweist, der sich der Kernblechschenkelzuspitzung anpaßt. Zwei gleiche solcher L-Schnitte je mit dem Kernblechschenkel des einen Bleches an das Kernblechjoch des anderen angelegt, ergeben eine Lage eines Zweischenkelschichtkernes gemäß der Erfindung mit je einer Stoßfuge bzw. einem Luftspalt in jedem Schichtkernjoch mit dem genannten Verlauf (s. Fig.3). Bei wechselseitiger Schichtung ergeben solche L-Schnitte gemäß der Erfindung einen Zweischenkelschichtkern mit je zwei verzapften Stoßfugen in jedem Schichtkernjoch mit dem genannten Verlauf.A particularly advantageous core sheet section of this type is a yoke-reinforced one single-leg L-section, as shown in FIG. 1. This one has an in lengthened and pointed core sheet metal legs in the manner described above and a yoke part, which on the side opposite the leg has a parallelogram-like, from the core lamination leg inclined approach, which the core lamination leg tapering adapts. Two identical L-cuts each with the core sheet metal leg of one sheet applied to the core sheet yoke of the other, result in a layer of a two-legged core according to the invention with one butt joint or one air gap in each layer core yoke with the course mentioned (see Fig. 3). With alternate stratification, these result L-sections according to the invention have a two-legged core with two mortised each Butt joints in each layer core yoke with the named course.

Ein weiteres Beispiel für Kernblechschnitte zum Aufbau eines Kernes gemäß der Erfindung ist in Fig.2 dargestellt. Hiernach besteht jede Kernschicht aus einem U-förmigen Blech mit einem Kernblechjoch und zwei in der oben beschriebenen Weise verlängerten und zugespitzten Kernblechschenkeln und einem hierein passenden Jochzwischenstück mit Y-förmig verlaufenden Seitenkanten. Ein derartiges Y-Stück in ein U-Stück der dargestellten Form eingepaßt, ergibt ebenfalls einen Zweischenkelschichtkern gemäß der Erfindung mit zwei Stoßfugen bzw. Luftspalte in einem Schichtkernjoch mit dem genannten Verlauf (s. Fig.4). Bei wechselseitiger Schichtung solcher Blechschnitte ergeben sich Kerne mit entsprechenden verzapften Stoßfugen.Another example of core sheet metal cuts to build a core according to the invention is shown in Fig.2. According to this, there is every core layer from a U-shaped sheet metal with a core sheet yoke and two in the one described above Way lengthened and pointed sheet metal legs and one that fits into them Yoke intermediate piece with Y-shaped side edges. Such a Y-piece Fitted into a U-piece of the shape shown, also results in a two-legged core according to the invention with two butt joints or air gaps in a layered core yoke with the course mentioned (see Fig. 4). With alternate layering of such sheet metal cuts cores result with corresponding mortised butt joints.

Der erfindungsgemäße Kern zeichnet sich gegen-über den bisher bekanntgewordenen Kernen durch eine Reihe von Vorzügen aus Der magnetische Stoßfugenwiderstand ist besonders klein, da nur zwei Stoßfugen je Blechlage auftreten. diese an Stellen reduzierter Induktionen (nämlich in den verstärkten Jochen) liegen und darüber hinaus durch die Winkelung besonders lwlg sind. Diese starke Verminderung des Stoßfugeneinflusses etwa bei verzapften Stoßfugen rührt daher, da.ß bereits etwa 80°/o des Sättigungskraftflusses der Schenkel im Joch von den jeweils durchlaufenden Lamellen aufgenommen wird, während der kleine restliche Teil auch noch auf einem z. B. 1,6fach vergrößerten Spaltquerschnitt übergehen kann. Wenigstens teilweise kann dabei das Feld in den an den Stoßfugen durchlaufenden Blechlamellen parallel zu den Schenkeln - d. h. parallel zu einer etwaigen magnetischen Vorzugsrichtung -verlaufen. Derartige: Kerne verhalten sich daher praktisch schon fast wie, stoßfugenfreie Kerne. Sie eignen sich daher z. B. für Transformatoren, die mit hoher Induktion betrieben werden können und somit eine hohe Wirtschaftlichkeit aufweisen. Sie eignen sich daher ebensogut auch etwa für übersättigte Steuerdrosseln usw. Die verstärkten Joche bedeuten auch eine wesentliche Senkung des Wattverlustes und des magnetischen Materialwiderstandes des Kernes, da infolge der verringerten Induktion in den Jochen deren Hysterese- und Wirbelstromverluste klein sind und deren Permeabilität bedeutend höher bleibt als die Permeabilität der Schenkel. The core according to the invention is distinguished from the cores previously known by a number of advantages. The magnetic butt joint resistance is particularly small, since only two butt joints occur per sheet metal layer. these are located in places of reduced induction (namely in the reinforced yokes) and, in addition, are particularly wavy due to the angulation. This strong reduction in the influence of butt joints, for example with mortised butt joints, is due to the fact that already about 80% of the saturation force flow of the legs in the yoke is absorbed by the respective continuous lamellae, while the small remaining part is still on a z. B. 1.6 times enlarged gap cross-section can pass. At least in part, the field in the sheet-metal lamellae running through the butt joints can run parallel to the legs - that is, parallel to any preferred magnetic direction. Such: Cores behave practically almost like, butt joint-free cores. They are therefore suitable for. B. for transformers that can be operated with high induction and thus have a high level of economy. They are therefore just as suitable for oversaturated control throttles, etc. The reinforced yokes also mean a significant reduction in the wattage loss and the magnetic material resistance of the core, since due to the reduced induction in the yokes, their hysteresis and eddy current losses are small and their permeability remains significantly higher than the permeability of the thighs.

Die magnetische Austreuung in den Außenraum ist beim erfindungsgemäßen Kern so klein gehalten, wie es bei einem Zweischenkelkern mit fast ganz unterdrückten Stoßfugenwiderständen praktisch möglich ist. Dies erklärt sich aus den geringen magnetischen Widerstand der Joche samt darinliegenden Stoßfugen in Verbindung mit der Tatsache, daß der Ein- -fluß der Jochstoßfugen auf die magnetische Ausstreuung an der Stirn des Kernes durch den Eckenbeschnitt der Joche zusammen mit dem schräg nach außen abgewinkelten Verlauf der Stoßfugen weitestgehend unterdrückt ist. Durch diesen Verlauf der Stoßfugen ist erreicht, daß die Stirnfläche des Kernes von keiner Stoßfuge berührt wird und somit der magnetische Widerstand im Stirnbereich des Joches keine stoßfugenbedingte Vergrößerung erfährt. Damit bleibt der magnetische Spannungsabfall im Stirnbereich klein, so daß nur kleine magnetische Ausstreuung an der Stirn des Kernes auftritt.The magnetic diffusion into the outside space is in accordance with the invention Core kept as small as it is with a two-leg core with almost completely suppressed Butt joint resistance is practically possible. This is explained by the small amount magnetic resistance of the yokes including butt joints in connection with the fact that the influence of the yoke joints on the magnetic dispersion on the forehead of the core through the corner trim of the yokes together with the diagonally outwardly angled course of the butt joints is largely suppressed. By this course of the butt joints is achieved that the end face of the core of none Butt joint is touched and thus the magnetic resistance in the frontal area of the yoke does not experience any enlargement caused by butt joints. This leaves the magnetic voltage drop small in the forehead area, so that only small magnetic scattering on the forehead of the Kernes occurs.

Der erfindungsgemäße Kern ist aus zwei Gründen sehr materialarm. Er kommt bereits mit einer nur etwa 1,5fachen Jochverstärkung aus, wobei die Jocheckenabschrägung weiterhin Geweicht und Volumen erspart. Die erfindungsgemäßen L-Schnitte sind etwa bei gleicher Fenster- wie Schenkelbreite nahezu abfallos feTtigba.r, indem in einander folgenden Stanzschritten immer die Jocheckenabschrägung eines Schnittes sich in die stoßfugenseitige Abschrägung des nächstfolgenden Schnittes einpaßt.The core according to the invention is very poor in material for two reasons. He gets by with only about 1.5 times the yoke reinforcement, with the yoke corner bevel continues to save weight and volume. The L-cuts according to the invention are about with the same window and leg width, almost waste-free, by being in one another following punching steps, the yoke corner bevel of a cut is always in the bevel on the butt joint side of the next following cut fits.

Die Schichtung des erfindungsgemäßen Kernes ist wegen der Zweiteiligkeit und der geeigneten Form der Schnitte überaus einfach. Dies ist bei kleineren Induktionsgeräten ein wichtiger Faktor, weil deren Wirtschaftlichkeit wesentlich durch den Lohnanteil bestimmt wird. Der erfindungsgemäße Kern kann besonders leicht maschinell geschichtet werden, wobei die zugespitzten Enden der Schnitte mühelos durch die Spulenkörper hindurchgleiten.The layering of the core according to the invention is because of the two-part structure and the appropriate shape of the cuts extremely easy. This is the case with smaller induction devices an important factor because their profitability is largely determined by the wage share is determined. The core according to the invention can be layered by machine particularly easily with the pointed ends of the cuts effortlessly through the bobbin slide through.

Die Erfindung löst somit das Problem, alle diese genannten Vorteile zugleich derart zu vereinigen. daß alle diese einzelnen Vorteile nahezu ebenso weitgehend gegeben sind wie in denjenigen bekannten Kernen, die immer nur den einen oder anderen Vorteil bestmöglich zu erzielen vermögen. Die Erfindung erfüllt somit ein bisher unbefriedigtes technischwirtschaftliches Bedürfnis.The invention thus solves the problem, all of these advantages mentioned at the same time to unite in such a way. that all of these individual advantages are almost as extensive are given as in those known nuclei, which are always only one or the other Able to achieve advantage in the best possible way. The invention thus fulfills a hitherto unsatisfied technical and economic need.

Claims

PATENT APPROACH = C11E: 1. Ferromagnetic two-legged core with two legs of uniform width and two reinforced., connecting the legs Yokes, which contains sheet metal layers with only two butt joints or air gaps, which are in the reinforced yokes are, characterized in that the corners of the Kernes are bevelled and the butt joints or air gaps are only in a straight extension the layered core leg inner edge into the layered core yoke and then to the outside run at an angle in such a way that they are at these bevels of the core layer yokes end up.

2. Two-legged core according to claim 1, characterized in that the Core is layered with core sheets, whose core sheet yokes with their width (j) Reinforced about 1.3 to 1.8 times, preferably 1.5 times, compared to the leg width (c) are., whose sheet metal legs correspond to the bevels of the core corners, preferably angled at 45 °, run to a point and their core sheet metal legs up to Approach of these tips have lengths (g) which are opposite to the length of the layer core leg enlarged by such a piece (i) of preferably 0.8 to 1.0 times the leg width are that the butt joint or air gap to close to or exactly to the front end the core yoke bevels leads.

3. Core sheet cut for two-legged core according to claim 1 or 2, characterized by a yoke-reinforced L-shape, the yoke part thereof on the side opposite the limb a parallelograinm-like, from the core: sheet metal limb has inclined approach (Fig. 1).

4. core sheet metal cut pair for two-legged core according to claim 1 or 2, characterized by a yoke-reinforced, isosceles U-piece and by a piece with Y-shaped side edges that fits into the pointed core sheet-metal limb of this U-piece as a yoke intermediate piece (Fig. 2). Documents considered: German Patent No. 597 310; Austrian Patent No. 108 862; Swiss Patent No. 257 843; British Patent Nos. 534 567,551732; "Soft magnetic materials" (company publication of Vacuumschmelze AG), 1954, p. 88; DIN sheet E 41302 from November 1940.