DE1178510B

DE1178510B - Layered rectangular core

Info

Publication number: DE1178510B
Application number: DEF18038A
Authority: DE
Inventors: Dr Wilfried Fritzsche
Original assignee: WILFRIED FRITZSCHE DR
Current assignee: WILFRIED FRITZSCHE DR
Priority date: 1955-07-27
Filing date: 1955-07-27
Publication date: 1964-09-24

Description

Geschichteter Rechteckkern Die nachstehend beschriebene Erfindung betrifft einen geschichteten Rechteckkern aus ferromagnetischem Material, insbesondere mit magnetischer Vorzugsrichtung, für Transformatoren, Drosselspulen, Transduktoren u. dgl., wobei zur Erzielung eines kleinen, magnetischen übergangswiderstandes die Schenkel- und Jochbleche abwechselnd einander überlappend geschichtet sind und bei gleichem wirksamem Eisenquerschnitt von Schenkel und Joch die Zahl der Schenkelbleche doppelt so groß wie die Zahl der Hauptjochbleche ist.Layered Rectangular Core The invention described below relates to a layered rectangular core made of ferromagnetic material, in particular With magnetic preferred direction, for transformers, choke coils, transducers and the like., In order to achieve a small, magnetic contact resistance, the Leg and yoke plates are alternately layered overlapping each other and at the same effective iron cross-section of leg and yoke is the number of leg plates twice as large as the number of main yoke plates.

Bisher werden als hochwertige Eisenkerne vorzugsweise Bandringkerne oder U- bzw. E-Schnitte verwendet, deren Jochbleche die doppelte Breite wie die der Schenkel haben. Erstere gestatten auch, magnetische Materialien mit nur einer Vorzugsrichtung voll auszunutzen. Die Bewicklung erfordert aber teure Spezialmaschinen. Werden sie aufgeschnitten, um bewickelte Spulenkörper einzusetzen, so steigt der Magnetisierungsstrom auch bei sorgfältiger Bearbeitung auf etwa den doppelten Wert. Bei den genannten U- bzw. E-Schnitten muß der magnetische Fluß die Joche in Querrichtung passieren. Dadurch steigt bei Blechen mit nur einer Vorzugsrichtung die erforderliche magnetische Erregung stark an. Man muß die ausgenutzte maximale magnetische Induktion herabsetzen. Dadurch erhält man wiederum höhere Werte der Induktivität der Drossel im annähernd gesättigten Zustand. Außerdem sind die erforderlichen vielfältigen Typen von Blechschnitten recht kostspielig.So far, the preferred high-quality iron cores have been band ring cores or U- or E-cuts are used whose yoke plates are twice as wide as the have the thigh. The former also allow magnetic materials with just one Take full advantage of the preferred direction. However, the wrapping requires expensive special machines. If they are cut open in order to insert wound bobbins, the increase increases Magnetizing current to about twice the value even with careful processing. With the mentioned U and E cuts, the magnetic flux must cross the yokes happen. This increases the required direction for sheets with only one preferred direction strong magnetic excitation. You have to use the maximum magnetic induction reduce. This in turn gives higher inductance values for the choke in the almost saturated state. Also, the required are diverse Types of sheet metal cuts quite expensive.

Eine andere Art des Aufbaues von Eisenkernen ist durch den Epsteinapparat für Prüfzwecke bekannt. Dabei werden Streifen gleicher Breite zu einem Viereck zusammengelegt, wobei die Ecken sich überlappen. Der Füllfaktor dieser Anordnung in den Schenkeln beträgt maximal 50%. Da dies keine wirtschaftliche Konstruktion ergibt, hat man diese Schichtung bisher nur zu Prüfzwecken benutzt.Another way of building iron cores is through the Epstein apparatus known for testing purposes. Strips of the same width are put together to form a square, with the corners overlapping. The fill factor of this arrangement in the legs is a maximum of 50%. Since this does not result in an economical construction, one has this stratification has so far only been used for testing purposes.

Bekannt sind ferner geschichtete Kerne mit Schrägschnitt in den Kernecken, wodurch ein günstiger Flußübergang bei gutem Füllfaktor ermöglicht wird. Die Fertigung schräggeschnittener Bleche ist jedoch schwieriger als die rechteckiger Blechstreifen. Auch hat der Schrägschnitt im allgemeinen Blechabfall zur Folge.Also known are layered cores with a bevel cut in the core corners, whereby a favorable flow transition with a good fill factor is made possible. Manufacturing However, diagonally cut sheet metal is more difficult than rectangular sheet metal strips. The bevel cut also generally results in sheet metal waste.

Weiterhin wurde bereits ein magnetischer Kern mit ausgeprägtem Sättigungspunkt vorgeschlagen, der aus abwechselnd in den Schenkeln und Jochen geschichteten, in den Ecken einander überlappenden und in der Längsrichtung magnetisch orientierten rechteckigen Blechstreifen besteht. Hierbei haben die Bleche in den Jochen größere Breite als in den Schenkeln, und jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Jochblechen sind von diesen überlappte Schenkelbleche in größerer Blechzahl als in den Jochen geschichtet. Dabei wird vorzugsweise der Eisenquerschnitt der Joche ebenso groß wie derjenige der Schenkel gemacht. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil einer sehr großen Bauhöhe.Furthermore, a magnetic core with a pronounced saturation point has already been established suggested that the layered from alternately in the thighs and yokes, in the corners overlapping and magnetically oriented in the longitudinal direction rectangular sheet metal strip. The sheets in the yokes have larger ones Width than in the thighs, and each between two successive yoke plates are of these overlapped leg plates in a larger number of plates than in the yokes layered. The iron cross-section of the yokes is preferably just as large like that of the thighs made. However, this arrangement has the disadvantage of very large overall height.

Die Nachteile der bekannten Kerne werden bei dem erfindungsgemäßen geschichteten Rechteckkern dadurch vermieden, daß parallel zu den Hauptjochblechen schmale Zusatzjochbleche vorgesehen sind, an die sich die zu diesem Zweck verkürzten Schenkelbleche anschließen und daß die Dicke der Hauptjochbleche, gemessen senkrecht zur Blechebene, geringer ist als die Dicke der Schenkel- bzw. Zusatzjochbleche.The disadvantages of the known cores are in the inventive layered rectangular core avoided by being parallel to the main yoke plates narrow additional yoke plates are provided to which the shortened for this purpose Connect the side plates and that the thickness of the main yoke plates, measured vertically to the sheet plane, is less than the thickness of the leg or additional yoke sheets.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer bereits vorgeschlagenen Anordnung mit zwei Schenkelblechpaaren 1 und einem Jochblechpaar 2 in Draufsicht und Schnitt, bei der nur wenige Bleche gezeichnet sind. Mit Paar ist jeweils das linke und rechte Schenkelblech oder das obere und untere Jochblech gemeint. Bei dieser Schichtung des Kerns werden immer je zwei Schenkelblechpaare übereinandergelegt. Darauf folgt ein Paar Jochbleche von der doppelten Breite der Schenkelbleche, auf die wieder zwei Paar Schenkelbleche folgen. An der Stelle der Jochbleche fehlen die Schenkelbleche und umgekehrt. Hier ist eine Ausfüllung mit einem bei Feuchtigkeit nicht quellenden, unmagnetischen Isolierstoff zweckmäßig. Aus dem Fehlen dieser SchenkeIbleche ergibt sich der Füllfaktor von 67%.F i g. 1 shows an exemplary embodiment of an arrangement that has already been proposed with two pairs of leg plates 1 and a pair of yoke plates 2 in a plan view and section, in which only a few plates are shown. The pair refers to the left and right leg plate or the upper and lower yoke plate. With this layering of the core, two pairs of leg plates are always placed one on top of the other. This is followed by a pair of yoke plates twice the width of the leg plates, which are again followed by two pairs of leg plates. In the place of the yoke plates, the leg plates are missing and vice versa. In this case, it is advisable to fill it with a non-magnetic insulating material that does not swell when exposed to moisture. The lack of these pivot plates results in a fill factor of 67%.

Eine Verbesserung des Füllfaktors ergibt sich, wenn man die Jochbleche dünner bemißt, so daß die blechfreien Stellen im Schenkel kleiner werden.An improvement in the fill factor is obtained when the yoke plates dimensioned thinner, so that the sheet-free areas in the leg are smaller.

Verkleinert man die Jochblechdicke, gemessen senkrecht zur Blechebene, z. B. auf der Schenkelblechdicke, so muß, damit der Querschnitt gleichbleibt, die Breite der Joche auf das 2x-fache der Schenkel heraufgesetzt werden. F i g. 2 zeigt eine solche Anordnung mit x = 2; d. h., die Jochbleche 2 haben die halbe Dicke der Schenkelbleche 1, aber die 4fache Breite. Der Füllfaktor steigt bei diesem Beispiel auf 8011/o.If the yoke plate thickness is reduced, measured perpendicular to the plate plane, e.g. B. on the thickness of the leg plate, so that the cross-section remains the same, the width of the yokes must be increased to 2x the leg. F i g. 2 shows such an arrangement with x = 2; that is, the yoke plates 2 have half the thickness of the leg plates 1, but four times the width. In this example, the fill factor increases to 8011 / o.

Durch die Verbreiterung der Joche wird jedoch die Länge der Schenkel etwas größer. Dieser Nachteil läßt sich beseitigen, wenn man einen der beiden aufeinanderliegenden Schenkelblechstreifen gegenüber dem anderen verkürzt und in den dabei gewonnenen Raum ein Zusatzjochblech einführt, wie es F i g. 3 in einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung zeigt. Dabei sind die Zusatzjochbleche mit 3 bezeichnet. Sie haben dieselbe Dicke wie die Schenkelbleche. Um die obengenannten Querschnittsbedingungen für die Jochteile zu erfüllen, muß bei einer Verminderung der Hauptjochblechdicke auf der Schenkelblechdicke die Breite der Hauptjochbleche das und die Breite der Zusatzjochbleche das der Breite der Schenkelbleche betragen. Es kann unter Umständen dabei vorteilhaft sein, den übergang des magnetischen Flusses in die gewünschten Bahnen durch dünne unmagnetische Zwischenschichten an den Stellen, an denen kein Fluß übergehen soll, sicherzustellen. Weiterhin ist es zweckmäßig, die Zusatzjochbleche abwechselnd in dem einen oder in dem anderen Joch anzuordnen.By widening the yokes, however, the length of the legs is slightly larger. This disadvantage can be eliminated by shortening one of the two sheet metal strips lying one on top of the other and inserting an additional yoke sheet into the space thus gained, as shown in FIG. 3 shows in an embodiment according to the invention. The additional yoke plates are denoted by 3. They have the same thickness as the leg plates. In order to meet the above-mentioned cross-sectional conditions for the yoke parts, when the main yoke plate thickness is reduced, on the thigh plate thickness the width of the main yoke plates that and the width of the additional yoke plates that the width of the leg plates. Under certain circumstances, it can be advantageous to ensure the transition of the magnetic flux into the desired paths by means of thin, non-magnetic intermediate layers at the points where no flux should pass. Furthermore, it is expedient to arrange the additional yoke plates alternately in one or in the other yoke.

Die in dieser Erfindung beschriebene Möglichkeit, die Schenkellänge zu verkürzen, indem man die Jochbleche teilt, läßt sich auch vorteilhaft bei Blechen mit zwei magnetischen Vorzugsrichtungen anwenden. F i g. 4 stellt diese Möglichkeit unter Verwendung von U-Schnitten dar. Der dieser Figur zugrunde gelegte Eisenkern ist aus U-förmigen Blechschnitten wechselseitig derart zusammengesetzt, daß der Jochbereich des einen Blechschnittes zum Teil die freien Schenkelenden des anderen Blechschnittes überragt und der dabei gewonnene Raum mit einem Zusatzjochblech ausgefüllt ist.The possibility described in this invention, the leg length to shorten it by dividing the yoke plates can also be advantageous for plates use with two preferred magnetic directions. F i g. 4 provides this possibility using U-cuts. The iron core on which this figure is based is composed of U-shaped sheet metal cuts alternately in such a way that the Yoke area of one sheet metal cut partly the free leg ends of the other Sheet metal cut and the space gained is filled with an additional yoke plate is.

Ein U-förmiger Blechschnitt 4, dessen Joch 5 z. B. die 1,5fache Breite wie der Schenkel hat, wird gemeinsam mit einem Zusatzjochblech 6 von halber Breite der Schenkel geschichtet. Die magnetischen Eigenschaften sind annähernd dieselben wie bei den bekannten Kernen mit U-Blechen mit doppelter Breite der Joche. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung die kürzere Baulänge des Eisenkernes.A U-shaped sheet metal section 4, the yoke 5 z. B. 1.5 times the width as the leg has, is together with an additional yoke plate 6 of half the width the leg layered. The magnetic properties are approximately the same as with the known cores with U-plates with double the width of the yokes. Advantageous is the shorter length of the iron core in this version.

Ein derartiger Aufbau ermöglicht auch die Verwendung von Blechen mit nur einer magnetischen Vorzugsrichtung in Kernen aus U-förmigen Blechschnitten. Haben deren Joche beispielsweise die doppelte Breite wie die Schenkel, so kann man zum Ausgleich des größeren magnetischen Widerstandes quer zur Vorzugsrichtung die erfindungsgemäß vorgeschlagenen zusätzlichen Jochteile verwenden, die dann in der Vorzugsrichtung magnetisiert werden. Eine günstige Auslegung ist es, sie etwa zwei Drittel so breit wie die Schenkel zu machen. Um einen günstigen übergang des magnetischen Flusses von den Schenkeln auf die Zusatzjochbleche zu erzielen, kann man die Stoßkanten von Schenkelblechteil und Jochblechteil in bezug auf ihre magnetische Vorzugsrichtung in bekannter Weise gegeneinander abschrägen. Darüber hinaus können alle nicht benötigten Teile der Bleche an den Ecken abgeschrägt und die entstehenden Hohlräume mit einem nicht quellenden, unmagnetischen Isolierstoff ausgefüllt werden.Such a structure also enables the use of metal sheets only one preferred magnetic direction in cores made of U-shaped sheet metal sections. For example, if their yokes are twice as wide as the legs, then you can to compensate for the greater magnetic resistance transversely to the preferred direction use proposed additional yoke parts according to the invention, which then in the Preferred direction are magnetized. A favorable interpretation is to have them about two Make it third as wide as your thighs. To have a favorable transition of the magnetic To achieve flow from the legs to the additional yoke plates, you can use the abutting edges of the leg plate part and yoke plate part with respect to their preferred magnetic direction bevel against each other in a known manner. In addition, all unnecessary Parts of the sheet metal beveled at the corners and the resulting cavities with a non-swelling, non-magnetic insulating material must be filled.

Natürlich läßt sich der hier beschriebene Aufbau von Eisenkernen auch auf andere Kernformen, z. B. E-Kerne (Mantelkerne), anwenden.Of course, the structure of iron cores described here can also be used to other core shapes, e.g. B. E-cores (jacket cores), use.

Claims

Claims: 1. Stratified rectangular core made of ferromagnetic Material, in particular with a preferred magnetic direction, for transformers, choke coils, Transductors and the like, whereby to achieve a small magnetic contact resistance the leg and yoke plates are alternately layered overlapping one another and with the same effective iron cross-section of leg and yoke, the number of leg plates twice as large as the number of main yoke plates, characterized in that parallel to the main yoke plates narrow additional yoke plates are provided to which the leg plates shortened for this purpose join, and that the thickness the main yoke plates, measured perpendicular to the plane of the plate, is less than the thickness the leg or additional yoke plates.

2. Rectangular core according to claim 1, characterized in that when the main yoke plate thickness is reduced the thigh plate thickness the width of the main yoke plates that times and the width of the additional yoke plates is the width of the leg plates.

3. Rectangular core according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the additional yoke plates alternately in one or the other Yoke are arranged.

4. Rectangular core according to claim 1 to 3, characterized in that the resulting cavities between the individual sheet metal layers of the legs and yokes are filled with non-swelling, non-magnetic insulating material. Considered publications: Austrian Patent No. 108 862; French Patent No. 1064 769; Belgian Patent No. 510 758; British Patent Specification No. 707 673. Contemplated older patents: German patent no. 1030 941st.