-
Geschachtelter Magnetkern Die Erfindung bezieht sich auf einen geschachtelten
Magnetkern für Drosselspulen u. dgl. mit mindestens zwei Kernfenstern und Überlappung
der einzelnen Blechlamellen an den Stoßstellen, bei dem wenigstens einer der Innenschenkel
aus einem Werkstoff mit ausgeprägtem magnetischem Sättigungsknick besteht.
-
Für manche Zwecke, beispielsweise für Schaltdrosseln von mechanischen
Stromrichtern, für magnetische Verstärker, für Gleichstromwandler usw., werden Drosselspulen
benötigt, die sich bereits bei kleinen Strömen sprunghaft sättigen. Man hat bisher
für derartige Drosselspulen meistenteils Bandkerne, vorzugsweise Ringbandkerne,
vorgesehen. Ihr Aufbau hat den Nachteil, daß verhältnismäßig viel hochwertiger magnetischer
Werkstoff benötigt wird und daß das Aufbringen der Wicklung bei einem geschlossenen
Bandkern schwierig ist.
-
Es ist auch ein geschachtelter Magnetkern bekannt, bei dem nur ein
Teil des Eisenweges aus einem Werkstoff mit scharfem Sättigungsknick, d. h. mit
nahezu rechteckiger Hystereseschleife, besteht.
-
Die Verwendbarkeit derartiger Kerne hängt von der Ausführung der Stoßstellen
der beiden Blechsorten ab. Man kann diese Stoßstellen derart ausführen, daß man
sie beidseitig schleift und durch geeignete Konstruktion so eng aneinanderpreßt,
daß der verbleibende Luftspalt unbeachtlichist. Eine derartige Ausführung ist jedoch
schwer zu verwirklichen. Bei der üblichen Überlappung der Bleche von Transformatorenkernen
werden die Bleche bekanntlich abwechselnd lang und kurz ausgeführt, wobei die kurzen
Bleche auf der Stirnseite gegen die Bleche des anderen Schenkels stoßen. Eine derartige
Ausführung ist für Kerne aus normalem Transformatorenblech ausreichend. Besteht
jedoch die Stoßstelle auf der einen Seite aus einem Blech mit scharfem Sättigungsknick,
so ergibt sich bei der üblichen Verschachtelung ein Verlauf der Magnetisierungskennlinie,
wie er in Fig. 2 a angedeutet ist, d. h., bei der Induktion 0,5 Bmax tritt ein unerwünschter
Knick der Magnetisierungskennlinie auf, welcher die zur Sättigung erforderliche
Feldstärke H, erheblich vergrößert. Erwünscht ist für; die als Beispiel genannten
Geräte ein Verlauf der Magnetisierungskennlinie entsprechend der Fig. 2b, bei dem
die Feldstärke H, bedeutend kleiner ist. Um diesen Verlauf zu erreichen, muß man
vermeiden, daß an der Stoßstelle auch auf Längen von der Größenordnung eines Zehntelmillimeters
eine Querschnittsverminderung auftritt. Eine solche Querschnittsverminderung auf
die Hälfte des vollen Wertes tritt bei der Ausführung der normalen Verschachtelung
dadurch auf, daß die stumpf gegen die Stirnseiten stoßende Blechhälfte praktisch
an der Stoßstelle einen kleinen Luftspalt aufweist, welcher bei normalen Blechen
deshalb nicht stark ins Gewicht fällt, weil die danebenliegenden Bleche betriebsmäßig
nicht gesättigt werden und daher einen Kurzschluß der Luftstrecken bilden. Anders
ist dies, wenn die Bleche betriebsmäßig in die Sättigung kommen. In diesem Fall
wird in der Nähe der Sättigung der Luftspalt der Stoßstelle voll wirksam, weil die
danebenliegenden Bleche gesättigt sind und daher keinen magnetisch gut leitenden
Nebenweg für den Luftspalt darstellen. Die Folge ist eine Scherung der Magnetisierungskennlinie
etwa in der oberen Hälfte, wie sie in Fig. 2 a angedeutet ist.
-
Bei sogenannten E-Kernen, bei denen die E-förmigen Blechlamellen durch
ein Joch geschlossen werden, hat man daher die abwechselnd von verschiedenen Seiten
geschichteten E-förmigen Blechlamellen zusammen mit den sie schließenden Jochblechen
gruppenweise so gegeneinander verschoben, daß die Luftspalte zwischen E-förmiger
Blechlamelle und Jochblech, die beiderseits neben der Längsseite einer E-förmigen
Blechlamelle liegen, gegeneinander versetzt sind. Dadurch wird erreicht, daß sich
niemals zwei Luftspalte beiderseits neben einer E-förmigen Blechlamelle gegenüberliegen
können.
-
Diese bekannte Anordnung, die nur für eine spezielle Blechlamellenform
anwendbar ist, bewirkt zwar eine gewisse Verminderung der zur Sättigung erforderlichen
Feldstärke H, Die Verminderung führt jedoch nicht zu dem idealen Grenzfall und ist
für viele Anwendungsfälle noch nicht ausreichend, abgesehen davon, daß die gesamten
E-förmigen Blechlamellen aus magnetisch hochwertigem Werkstoff bestehen müssen.
-
Die Erfindung zeigt nun einen Weg, der es gestattet, bei sparsamer
Verwendung von magnetisch hochwertigem Stoff die dargelegten Nachteile der bekannten
Anordnungen zu vermeiden. Der geschachtelte Magnetkern für Drosselspulen u. dgl.
mit mindestens zwei Kernfenstern und Überlappung der einzelnen
Blechlamellen
an den Stoßstellen, bei dem wenigstens einer der Innenschenkel aus einem Werkstoff
mit ausgeprägtem magnetischem Sättigungsknick besteht, ist nach der Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß die Blechlamellen oder Blechlamellenpakete dieses Innenschenkels
abwechselnd quer zu ihrer Längsrichtung um eine Strecke gegeneinander verschoben
sind, die wesentlich größer als die Blechdicke ist, und daß in die dadurch entstehenden
Schlitze die senkrecht anschließenden Blechlamellen eingefügt sind.
-
In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
veranschaulicht. Die Bleche 1 des mit Spulen 4 umgebenen Mittelschenkels des Magnetkernes
sind gegeneinander abwechselnd um die Strecke s verschoben. Dadurch entstehen auf
beiden Seiten des Mittelschenkels Schlitze von der Tiefe s, in welche die Bleche
2 des Joches hineingeschoben sind. Die nach links verschobenen Bleche 1 des Mittelschenkels
geben ihren Kraftfluß an die linken Jochbleche 2 ab, die nach rechts verschobenen
an die rechten Jochbleche 2. Dabei tritt keinerlei O_uerschnittsverminderung an
der Stoßstelle auf, wenn die Überlappung s größer als die Dicke 8 und die
Höhe lt der Jochbleche 2 größer als die Breite b der Bleche 1 gemacht wird. Da flach
aufeinandergefügte Bleche auch bei verhältnismäßig großem Druck noch einen gewissen
Luftspalt von der Größenordnung eines Hundertstelmillimeters darstellen, kann man
die Wirkung dieses Luftspaltes auf die Magnetisierungskennlinie dadurch unwirksam
machen, daß man die Überlappung s groß gegenüber der Blechdicke ö wählt, beispielsweise
10- bis 100mal größer. Bei einer Blechdicke von 0,1 mm ergibt sich dabei eine Überlappung
von 1 bis 10 mm.
-
Die Jochbleche 2 überlappen an ihren Enden die mit einer der Höhe
der Jochbleche entsprechenden Breite h ausgeführten Bleche 3 der Außenschenkel,
wie dies beim Aufbau von Lamellenkernen an sich bekannt ist.
-
Vorteilhafterweise kann man für die Bleche 2 und 3 Kaltwalzblech mit
magnetischer Vorzugsrichtung benutzen. Wie man aus der Zeichnung ersieht, ist für
das ausgeführte Beispiel wesentlich, daß sich der Kraftfluß des Mittelschenkels
nach Art eines Mantelumspanners nach zwei Seiten hin schließt. Die Verschiebung
der Mittelschenkelbleche gegeneinander bedeutet eine Herabsetzung des Eisenfüllfaktors
des Mittelschenkels. Man wird diese Verschiebung so klein wie möglich wählen, damit
die Wicklung 4 den Eisenkern möglichst eng umschließt und die Luftinduktivität dieser
Wicklung bei gesättigtem Mittelschenkel so klein wie möglich wird. Letztgenanntes
ist bei den angegebenen Verwendungszwecken unter anderm notwendig, um den Leistungsfaktor
hoch zu halten.
-
Statt die beiden Blechsorten für Blech ineinander zu verschachteln,
kann man auch jeweils mehrere Lagen des hochwertigen Bleches zusammen mit mehreren
Lagen des Bleches des Joches verschachteln oder für letztgenanntes von vornherein
ein dickeres Blech vorsehen. Man kann auch mehrere Lagen des hochwertigen Bleches
miteinander verkleben und so größere Blechdicken verschachteln.