DE1514952A1

DE1514952A1 - Lamellen-Magnetkern fuer induktive Geraete,insbesondere Transformatoren,sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1514952A1
Application number: DE19661514952
Authority: DE
Inventors: Willy Olsen
Original assignee: Telcon Magnetic Cores Ltd
Current assignee: Telcon Magnetic Cores Ltd
Priority date: 1965-03-30
Filing date: 1966-03-29
Publication date: 1969-09-04
Also published as: US3328737A; GB1104772A

Description

PATENTANWALT

DIPL-J-NG. ERIGH SCHUBERT . Telefon;(0271)32409

. Telegramm-Adr.: Patschub, Siegen

Postscheckkonten: Köln 106931, Essen 20362 Bankkonten: Deutsche Bank AG.,

Abs.: Patentanwalt Dipl.-Ing. SCHUBERT, 59 Siegen, Eiserner Straße 227 Filialen Siegen u. Oberhausen (RhId.)

Postfach 325

66 038 Kü/Schm ' 28. März 1966

Messrs ο .Telcon-Mägnetic Cores Limited, Telcon Works, Manor Hoyal, Crawley, Sussex, E η g 1 and'

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der amerikanischen Patentanmeldung Hr. 443 929 vom 30. März 1965 beanspruchte

Lamellen-Magnetkern für induktive Geräte, insbesondere Transformatoren, sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf Lamellen-Magnetkerne für induktive Geräte, insbesondere Transformatoren, sowie auf Verfahren zu¹ deren Herstellung. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, durch welches solche Kerne mit guten magnetischen Eigenschaften leicht und wirtschaftlich zusammengebaut werden können. ,.-....- ν . - ■ .

Bei einer Standardform der Transformatorkonstruktion ist ein Spulenaufbau mit einem Spulenfenster bzw. einer Spulenöff—

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nung versehen, durch, die ein Magnetkern hindurch verläuft

und zumindest den einen Schenkel der Spule umgibt. Der Kern dieser Bauart wird normalerweise aus-einer Vielzahl von Lamellen zusammengesetzt, um eine im allgemeinen rechteckige oder quadratische Kernform zu bilden. Wenn man einen solchen Kern diskutiert, so bezieht sich der Ausdruck "Schenkel" auf den oder die Kernbauteile, die durch die Öffnung in der Spule hindurch verlaufen, und auf den oder -die Bauteile parallel dazu. Der Ausdruck "Joche" bezieht sich auf die Bauteile, welche die Schenkel verbinden. Die Erfindung betrifft Kerne zur Verwendung bei induktiven Geräten, die dadurch hergestellt werden, daß die Lamellen aus magnetischem Streifenmaterial in Hingform zusammengebaut werden, die ineinander verschachtelt sind, wobei jede Lamelle in einer Ebene liegt, welche die Achse der Öffnung umgibt, daß das.Ganze preßverformt und dann wärmebehandelt wird, um-Spannungen zu beseitigen. Nach der Wärmebehandlung können die Lamellen in ^Gruppen'.getrennt werden, und jede Gruppe kann an einer Verbindungsstelle geöffnet werden, um mit einem Schenkel des durch, die Spulenöffnung.verlaufenden Kerns wieder zusammengebaut zu werden.. .-..-. - . - - ...-.-- . . ._τ ,..,...■.., ■.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß ein Streifen aus" magnetischem Material durch eine Schneidvorrichtung hindurch gefördert wird und daß vom Ende desselben aufeinanderfolgend Längsstücke abgeschnitten werden, und zwar derart, daß alle abgeschnittenen Längsstücke sich in der . _:,. _r ^v-;. Länge voneinander unterscheiden, derart,

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daß, wenn die Längsstücke jeweils in einen geschlossenen Ring geformt werden, wo "bei die Enden von zumindest einem überwiegenden Teil der Längsstücke aneinanderstoßen und die Enden der etwa übrigen Längsstücke sich überlappen, die Ringe ineinandergesetzt werden können, um einen Kern zu bilden, daß eine G-ruppe mit den längsten der genannten Längsstücke ausgewählt wird, daß die Längsstücke dieser Gruppe so angeordnet werden, daß alle . Enden in verschiedenen Querebenen liegen, daß die Längsatücke dieser so angeordneten Gruppe in eine geschlossene Ringform zusammengebaut werden, daß Mittel zum Halten der Stoßverbindungen vorgesehen werden und jegliche überlappten Verbindungen in der Gruppe geschlossen werden, daß in ähnlicher Weise eine Gruppe mit den längsten übrigen Längsstücken angeordnet und innerhalb der ersten Gruppe eingesetzt wird, und daß diese Vorgänge an weiteren Gruppen wiederholt werden, bis alle abgeschnittenen Längsstücke auf diese Weise zusammengebaut sind. Die Fertigung des Kerns wird dann durch den bekannten Verfahrensschritt des Zusammenpressens des Ganzen zu einer gewünschten Form und Wärmebehandlung des Ganzen zur Beseitigung von Spannungen und zum Setzen bzw. Endverformen des Kerns vervollständigt. ^;

Dieses Verfahren zur Herstellung eines Kerns hat den wesentlichen Vorteil, daß eine große Vielzahl von Mustern von gestaffelten Stoßverbindungen oder von Stoßverbindungen, die mit einem geringeren Teil von überlappten Verbindungen durchsetzt sind, leicht erzielt werden kann, wobei die Möglichkeit besteht,

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ein Muster mit den wünschenswerteβten magnetischen Eigenschaften für dan gerade vorliegenden Zweck auszuwählen. Eb versteht sich, daß der Ausdruck "Überlappende Verbindungen", wie er hier gebraucht wird, sich auf Verbindungen bezieht» bei denen sich die Enden einer Lamelle bis zu einem.solchen Maß überlappen,, welches nur ein geringer Anteil der gesamten Länge der Lamelle ist.

Bei den erfindungsgemäßen Kernen ist zumindest eine Lamelle in jeder Gruppe von Lamellen überlappt, wobei die überlappten fe Verbindungen aufgrund der Gesamtanordnung der Lamellen relativ • zu allen anderen überlappten Verbindungen gestaffelt sind* Auf »diese Weise wird den üblichen Bedenken hinsichtlich Überlappter Verbindungen, wonach die Breite des Kerne wesentlich vergrößert werde, Rechnung getragen. Andererseits wird ein kontinuierlicher magnetischer Kraftlinienweg um den Kern herum für jede Gruppe von Lamellen geschaffen. Es hat sioh herausgestellt, daß dieser Aufbau, der den Streufluß auf ein Mindestmaß herabsetzt, welcher an jeder Stoßverbindung erzeugt wird, und der ferner einen kontinuierlichen magnetischen Kraftlinienweg zumindest durch eine Stelle in jeder Gruppe von Lamellen . ; hindurch: liefert, den magnetliehen Wirkungsgrad des Kerns um

einige Prozent erhöiiA. Außerdem erltiohttrt diti tiberltp|»eß der ^ . Lamell· in Ö»d»r αruppt da· Zusammenbauen, d* dit überlapptt

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BAD ORIQINAt

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Bei einem neuen Muster von Verbindungen, das durch das . erfindungsgemäße Verfahren leicht erzielbar iat, sind die Stoßverbindungen der Lamellen in jeder Lamellengruppe in einem Zickzaokmuster angeordnet, welohes um den Kern herum in einer gegebenen Hichtung verläuft. So kann beispielsweise jede Lamellengruppe zehn einzelne Lamellen enthalten, und die Stoßverbindungen von zwei dieser Gruppen bilden ein ¹¹V". DIt Stoß- verbindungen am einen Schenkel des "V" fluchten nicht mit den Stoßverbindungen am anderen Schenkel des "V" und dem angrenzen- " den Sohenkel einer benachbarten V-förmigen Ausbildung von Verbindungen, Außerdem verlaufen die Spitzen der V-IOrmen in jeder der Lamellengruppen in einer Richtung um den Kern relativ, zur Spitze der unmittelbar vorausgehenden V-förmigen Gruppe von Verbindungen. Auf diese Weise gibt es Ibinen kontinuierlichen Luftspalt an einem Schenkel; des Kerns, so daß der Luftspalt infolge jeder einzelnen Stoßverbindung oben und unten von einem kontinuierlichen magnetischen Kraftlinienweg umgeben ist, der das Bestreben hat, die Streuung an jeder Verbindungsstelle auf j ein Mindestmaß herabzusetzen. Diese Anordnung erhöht den magnetischen Wirkungsgrad des Kerne, vermindert jedoch nicht die magnetischen Verluste infolge des Umstandes, daß kein kontinuierlicher magnetischer Kraftlinienweg um den Kern herum vorhanden ist, da jede Lamelle einen Luftspalt an der Stoßverbindung hat.

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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird es vorgezogen, die bleibenden Spannungen bzw. Reatspannungen in den magnetischen Kernen zu reduzieren, die vom Biegen der lamellen während des Zusammenbaus um die Spule herum herrühren, und zwar dadurch, daß der Raum·-» bzw, Füllfaktor des Kerns an den Ecken und entlang den EndJochen des Kerns reduziert wird· Es ist festgestellt worden, daß, obwohl man vorher der Auffaseung war, daß der Füllfaktor des Kerns sowohl in den Schenkeln als auch den Jochen des Kerns so hoch wie möglich sein soll, es nur wesentlich ist, einen sehr hohen Füllfaktor in den Schenkeln des Kerns aufrechtzuerhalten. Dadurch, daß der Füllfaktor in den Endjochen des Kerns reduziert wird, können die Restspannungen an den Ecken des Kerns infolge des Schlupfes der Lamellen relativ zueinander sowohl während der Wärmebehandlung als auch während des Zusammenbaus der Vorrichtung vermindert werden, wodurch die Spannungen an den.Ecken des Kerns vermindert werden. Es hat sich herausgestellt, daß, solange der Füllfaktor in den Schenkeln so hoch wie möglich gehalten wird, der normalerweise zwischen 96 und 99/& liegt, wobei der Raum im Bereich der Ecken und der Joche des Kerns bis zwischen 90 und 95# vermindert wird, eine Verminderung der Verluste infolge von KernBpannung um einige Prozent bewirkt werden kann. Der Kern weist vorzugsweise zwei gerade Schenkel und zwei gekrümmte Endjoche auf, wobei der Füllfaktor der Endjoche geringer ist als der Füllfaktor der beiden geraden Schenkel. Die Verbindungen der lamellen der innersten lamellengruppe können entlang einem Endjooh des Kernaufbaus gebildet werden,

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damit diese als Grundform beim Zusammenbau des Kerns dienen, und der Rest der Stoßverbindungen der anderen Lamellengruppen kann an einem Schenkel des Kerns gebildet werden, der in eine öffnung der dem Kern in den induktiven Aufbau zugeordneten Spule einzusetzen ist.

Sie Erfindung wird anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher beschrieben, und zwar zeigt Fig. 1 eine echematische Darstellung des Gerätes, welches zum

Fördern eines Streifens aus magnetischem Material ' und

zum Sohneiden in Lamellen-LängBstÜcke verwendet wird, •fc'ig. 2 einen Aufriß eines erfindungsgemäßen Kerns, Fig. 3 einen Aufriß einer Terbindungsanordnung einer Gruppe

von Lamellen, Fig. 4 einen Aufriß, der die Längsstücke von Lamellen zeigt,

welche durch das Gerät nach Fig. 1 hergestellt sind, Fig. 5 einen Aufriß einer Gruppe von Lamellen, die während einer Terfahrensstufe nach der Erfindung zusammengebaut

sind, " ^:

Fig. 6 sohematisch das Verfahren der Herstellung einer Gruppe

von Lamellen, während Fig. 7 einen Querschnitt durch eine magnetische Vorrichtung während der letzten Phasen des Zusammenbaue wiedergibt.

üach fig. 1 wird «in Streifen 1 aus orientiertem magnetischem Material von einer Terratahaipel 2 durch eine Antriebs-

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rolle 3 befördert, welche durch einen Antriebsmotor 4 gedreht wird. Die Vorratshaspel 2 wird selbst durch einen Streifenzuführmotor 5 gedreht, dessen Drehzahl durch eine Ifühlervorrichtung 6 in solcher Weise geregelt wird, daß ein stabiler Durchhang 7 des Streifens 1 zwischen der Vorratshaspel 2 und der Antriebsrolle 3 aufrechterhalten wird.

Der Streifen 1 wird in Längsriohtung durch die Antriebsrolle vorwärtsbewegt, und «war durch eine Schervorrichtung 8 und durch eine Führung (nicht dargestellt) hinduroh, die dazu dient, den Streifen gerade und ebtn zu halten, bis das vordere Ende 9 des Streifens 1 mit einem Tastschalter 10 in Berührung kommt, der an einem einstellbaren Anschlag 11 befestigt ist. Durch das Schließen des Schalters 10 durch das Ende 9 wird ein Abschaltrelais 12 erregt, um den Motor stromlos zu machen, und zwar so, daß, wenn" das vordere Ende 9 des Streifen« am Anschlag 11·anstößt, der Antrieb für dtn Streifen aufhört. Durch das Schließen des Schalters 10 wird außerdem die Abwärtsbewegung der Schneide 13 der Schere 8 ausgelöst, so daß, nachdem der Streifen stillsteht, wobei das vordere Ende 9 sich In Berührung mit dem Anschlag 11 befindet, eine vorbestimmte Länge L des Streifens von der Streifenzufuhr abgeschnitten wird. Haoh einer entsprechenden Zeit betätigt das duroh das Schließen des Schalters 10 erzeugte Signal die Führungen, duroh welohe das Langsstüok L des Streifens gehalten wird, damit dies· das LängsstUok L freigeben, um es auf eint geeignete Aufnahmevorrichtung (nicht dargestellt) fallenzulassen.

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Als Folge davon öffnet sich der Schalter 10, und der Antrieb, durch welchen der Streifen vorwärtsloewegt wird, wird wiederhergestellt und der so beschriebene Vorgang wiederholt, jedoch mit der folgenden Änderung. Naoh einer entsprechenden Zeltdauer wird durch das Schließen des Schalters 10 ein Spindelmotor 14 gestartet, um eine Spindelschraube 15 zu dehnen, die indirekt die Lage des Anschlages 11 bestimmt. In einer Weise, die nachfolgend noch erläutert wird, dreht sich der Spindelmotor in einer entsprechenden Richtung, um den Anschlag 11 zurückzuziehen, d.h. er bewegt ihn in einer Richtung vom Schermesser 13 weg. f

Der Spindelmotor 14 +reibt außerdem über einen Riemen 15 und ein Wechselgetriebe 16 einen Nocken 17 in Form einer eingekerbten Scheibe an, die in Vorderansicht bei 18 dargestellt ist.

Ein Betätigungsarm 19 eines Haltescnalters 20 trägt einen Nockenfolger 21, der normalerweise in der Kerbe 22 der Nockenscheibe 18 ruht. Unmittelbar nachdem die Drehung des Spindelmotora beginn-t, wird der Arm 19 angehoben, um den Schalter 20 zu schließen und die Stromzufuhr nach dem Motor .14 aufrechtzuerhalten, bis der Nocken eine vollständige Umdrehung ausgeführt hat und der Nockenfolger 21 wieder in die Kerbe 22 einfällt. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 16, welches mit einer Feineinstellungsvorrichtung 23 vtrsehen ist, ist so, daJ3 der Anschlag 11 eine neue Stellung entsprechend der Herstellung einee weiteren Längsstücks L' aus magnetischem Streifen einnimmt, welches länger ist als das vorher abgeschnitten· Länge« stück, und zwar um eine errechnet« Zunahme, wie nachfolgend noch

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erläutert wird.

Das dargestellte Gerät eignet sich zur Heretellung von Lamellengruppen von progressiv zunehmender Länge, bei denen die Längenzunaiime zwischen aufeinanderfolgenden Lamellen der Gruppen in allen Fällen gleich ist, und außerdem zur Herstellung von Lamellengruppen, bei denen die Zunahme für eine oder mehrere Lamellen größer ist als für die übrigen, mit dem Ergebnis, daß zumindest eine Lamelle der Gruppe nachfolgend eine

w überlappende anstatt eine stoßende Verbindung bildet. Diese letztere Punktion des Gerätes wird durch einen Zähler 24 gesteuert, der durch die Schneide 13 der Schere 8 betätigt wird. Der Zähler kann so eingestellt werden, daß nach einer vorbestimmten Anzahl, z.B. zehn, von Abwärtshüben der Schere eine magnetische Rückstellvorrichtung 25, durchweiche der Anschlag 11 relativ zur Spindelschraube 13 gehalten wird, den Anschlag 11 um eine Strecke zurückzieht, welche diejenige ergänzt, durch welche er durch die Spindelschraube 15 zurückgezogen wird. Die Anord-

nung ist so getroffen, daß diese Extra-Zurückziehung des Anschlags 11 nur solange aufrechterhalten wird, bis die nächste Lamelle abgeschnitten worden igt, und bevor das vordere Ende 9 des Streifens 1 wieder den Anschlag 11 erreicht, kehrt der Anschlag 11 wieder in seine Normal stellung relativ zur Rückstellvorrichtung 25 zurück. Mit anderen Worten heißt das, daß er in die Stellung zurückkehrt, die er eingenommen haben würde, wenn die letzte Zurüokziehungsstrecke gleich der vorangehenden Zurüokziehungsstrecke gewesen wäre.

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Mit einer geringen Abänderung kann das Gerät so eingerichtet werden,daß es die längste Lamelle zuerst und die kürzeste Lamelle zuletzt abschneidet, indem der Anschlag vorwärtsbewegt anstatt zurückgezogen wird. In diesem Falle wird der Zähler jedooh vorzugsweise so eingestellt, daß er die erste Lamelle jeder Gruppe anstatt die letzte langer macht (durch zeitweiliges Zurückziehen des Anschlags 11).

Ein Fühler 26, der einen Schalter 27 betätigt, ist vor- , gesehen, um den Antriebsmotor 4 über das Heiais 12 anzuhal- ! ten, wenn sich ein Streifenübereohuß ansammeln sollte.

Wenn ein Kern erwünscht ist, der nur Stoßlamellen aufweist, dann wird der Zähler außer Betrieb gesetzt, und das Gerät erzeugt einen Stapel von Lamellen von progressiv zunehmender oder abnehmender Länge, wobei die relativen Zunahmen von benachbarten Lamellen gleich sind. Wenn es bekannt ist, daß der Streifen keine einheitliche Dioke hat, und wenn zumindest grob bekannt ist, wie sich die Dicke verändert, dann ist es bei einiger Erfahrung möglich, das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 16 von Hand über die Feineinstellung 23 während des Betriebs des Gerätes einzustellen, um zumindest teilweise diese bekannte Dickenänderung zu berücksichtigen.

Beim Zusammenbau der Lamellen zur Bildung eines Kerns wird zunächst tine Gruppe von der größten Länge, z.B. zehn Stück,

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von dem Stapel abgenommen und vorzugsweise symmetrisch so angeordnet, daß die Enden in verschiedenen Querebenen liegen, d.h. in Ebenen, die mit Bezug auf jedes Ende der Gruppe, getrennt betrachtet, in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind. Dieses Inordnen kann von Hand erfolgen, und zwar beispielsweise dadurch, daß jedes Ende der Gruppe abwechselnd ergriffen wird und die Gruppe gebogen wird, oder es kann mittels einer abgestuften Matrize erfolgen, in welche das eine Ende der Gruppe gepreßt wird.

Das Verfahren des Zusammenbauens soll nunmehr im einzelnen mit Bezug auf die Pign. 2 bis 6 beschrieben werden, wie es für Kerne nach der Erfindung zur Anwendung kommt, die einige sich überlappende Lamellen aufweisen.

Die Fign. 2.und 3 zeigen einen erfindungsgemäßen Kern, der allgemein mit dem Bezugszeichen 31 versehen ist. Der Kern wird aus einer Vielzahl von ineinandergeschachtelten Gruppen von Lamellen gebildet, die zum Zwecke der Erläuterung mit 32, 33, 34, 35 und 36 bezeichnet sind, wobei die Gruppe 32 des Kerns die innerste Lamellengruppe und die Gruppe 36 dit äußerste Lamellengruppe ist. Die verschiedenen Lamellengruppen haben · alle die gleiche Grundform und weisen ein Paar von parallelen Schenkeln 37 und 38 auf, die über gekrümmte Endjoohe 39 und 4-1 miteinander verbunden sind. Die Schenkel 37 und 38 haben einen Füll- bzw. Wicklungsfaktor zwischen 96 und 99#, während die

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gekrümmten Joche39 und 41 sowie die Ecken, welche die Joche mit den Schenkeln 37 und 38 verbinden, einen Füllfaktor von annähernd 90 bis 95^o/o haben. Für Zwecke, die nachfolgend noch erläutert werden sollen, hat es sich als wünschenswert, wenn auch nicht als wesentlich , herausgestellt, den Krümmungsradius der Joche 39 und 41 gleich annähernd dem Zweifachen des Abstandes zwischen der innersten Lamelle der sich gegenüberliegenden Schenkel 37 und 38 zu halten. Wenn^nan dies mathematisch ausdrückt, wobei R der Krümmungsradius des Joches und A der Abstand zwischen den innersten Lamellen der Schenkel 37 und 38 ist, dann ist H = 2A.

Insbesondere in Fig. 3 ist im einzelnen die Anordnung der Lamellen in zwei benachbarten Gruppen des Kerns dargestellt. Wie in der Zeichnung dargestellt — und lediglich zum Zwecke der Erläuterung —, weisen· die Gruppen je zehn Einzellamellen auf. Die innerste Lamelle jeder Gruppe ist durch das Bezugszeichen 42 gekennzeichnet, und die äußerste Lamelle jeder Gruppe ist mit dem Bezugszeicnen 43 versehen. Bei der dargestellten Anordnung sind alle Lamellen der Gruppen 32 und 33 stoßverbunden, außer den äußersten Lamellen 43, die mit einer überlappten Verbindung versehen sind. Es ist bekannt, daß bei

Anwendung von Stoßverbindungen ein genauer Stoß niemals erzielbar ist, und kleine Luftspalten 44, wie beispielsweise die in Fig. 3 dargestellten Luftspalten 44, bestehen zwischen den sich gegenüberliegenden Enden jeder Lamelle. Die Luftspalten 44 der einzelnen Lamellen, d.h. die Stoßverbindungen jeder La-

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melle, sind relativ zu den Stoßverbindungen ihrer zwei benachbarten Lamellen in der Gruppe des Kerns versetzt. Die Versetzungen der Verbindungen der Gruppe 33 des Kerns sind nach Fig. 3 von links nach rechts gestaffelt, wenn man in Auswärtsrichtung von den innersten Lamellen 42 ausgeht. Wie bereits erwähnt, wird ein Zickzackmuster von Verbindungen angewandt, und somit erstrecken sich die Verbindungen der ersten Gruppe 32 von Lamellen von rechts nach links, wenn man von der innersten Lamelle 42 nach der äußersten Lamelle 43 fortschreitet. Jedoch sind die Verbindüngen 44 der Lamellengruppe 33 in Radialrichtung (quer zur Länge des Schenkels) relativ zu den Verbindungen der Lamellengruppe versetzt. Insbesondere liegen die Verbindungen der Lamellen der Gruppen 33 halbwegs zwischen den angrenzenden Verbindungen der Gruppe 32. Auf diese weise wirkt der citreufluß an der stoßverbindung jedex" Lamelle nicht mit dem Streufluß zusammen oder beeinträclitigt diesen in irgendeiner Weise oder hat das Bestreben, das Metall im Bereich des otreuflusses der anderen Verbindungen zu sättigen.

Wie bereits vorher erwähnt, ist die äußerste Lamelle jeder Gruppe mit einer überlappenden Verbindung versenen, die auf diese Weise zumindest einen kontinuierlichen magnetiscnen Kraftlinienweg um den Kern herum für jede Lamellengruppe bildet.Normalerweise bestehen die Bedenken gegen die Verwendung von überlappten Verbindungen darin, daß ein solcher Aufbau die Größe des Kerns infolge der doppelten Dicke des an jeder Überlappung vorhandenen Metalls vergrößert. Wie jedoch aus Figur 2

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hervorgeht, verläuft jede der überlappten Verbindungen entlang einem unabhängigen Querweg durch den KernschenXel hindurch, und somit ist die Zunahme in der Dicke an irgendeiner Stelle infolge einer einzelnen Überlappung einer Lamelle aus einer viel größeren Anzahl so gering, daß sie keine nennenswerte Wirkung auf die gesamte Abmessung des Gerätes hat.

Die überlappte Verbindung verbessert nicht nur die magnetischen Eigenschaften des Gerätes, sie macht außerdem den Auf- | bau des Kerns einfacher und erhöht die Schnelligkeit, mit welcher der Zusammenbau erfolgen kann. Das letztere Merkmal wird im einzelnen nachfolgend erläutert.

Fig. 4 zeigt eine volle Gruppe und eine weitere Teilgruppe von Lamellen, die symmetrisch gestapelt werden, nachdem sie durch die mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene Maschine abgeschnitten worden sind. Beim Schneiden der Lamellen auf Länge werden die Lamellen jeder Gruppe mit einer gleichmäßig zunehmenden Länge abgeschnitten, um den Längenzuwachs jeder ' I Lamelle auszugleichen. Wenn der Durchmesser des Kerns gebildet, wird. Die Lamelle 43 der dargestellten Gruppe wird ohne Verhältnis zu ihrer Lage im Kern in der Länge vergrößert, um die erforderliche Überlappung zu bilden. Andererseits folgt die Länge der Lamelle 42 und der nachfolgenden Lamelle der nächsten Gruppe des Kerns dem gleichen Muster wie alle Lamellen der vorhergehenden Gruppe, außer der Lamelle 43. Eine gestrichelte Linie, die allgemein mit dem Bezugszeichen 40 versehen ist,

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wurde entlang den Schnittflächen der Lamellen der beiden Gruppen eingezeichnet, um das kontinuierliche Muster der Längen zu veranschaulichen, wobei die Linie nur durch die Lamellen 43 unterbrochen wird, d.h. durch die äußerste Lamelle jeder Gruppe des Kerns.

Beim Zusammenbauen des Kerns werden die Lamellen jeder Gruppe des Kerns durch eines der bereits beschriebenen Verfahren in gestaffelter Beziehung angeordnet, wie in Fig. 4 dargestellt, so daß, wenn sie in einen Ring — in Wirklichkeit in ein Oval — geformt werden, die Verbindungsstellen relativ zueinander versetzt sind. Der Umstand, daß die äußerste Lamelle eine solche Länge hat, daß sie eine überlappte Verbindung bildet, erleichtert den Zusammenbau. Die Überlappung der äußeren Lamelle richtet zwangläufig alle anderen Lamellen aus und stellt den richtigen Stoß derselben sicher. Die Gruppe des Kerns mit dem größten JAzrchmesser wird zuerst gebildet und zwischen Wänden oder ortsfesten Anschlägen 45 (Fig. 5) angeordnet. Derjenige Bereich 46 der äußersten Lamelle 43, die überlappt ist und sich selbst berührt, wird in Berührung mit einer der Wände 45 gebracht, wobei infolge der dadurah zwischen den Berührungsflächen dieses überlappten Teilstücks erseugten Reibung die Tendenz des Kerns, sich auszudelren, d.h. aufzuwickeln, weitgehend vermindert wird. Darüber hinaus können gegebenenfalls die überlappten Teilstücke 46 der äußeren Lamelle punktgeechweißt oder umwickelt werden. In jedem Falle vermindert jede dieeer drei Alternativen die Luftspalte zwischen den Enden der atoß-

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verbundenen Lamellen jeder Gruppe.

Die ovale Form der äußeren Gruppe des Kerns ergibt sich aus der Einstellung des Vorratsmaterials, aus welchen die Lamellen geschnitten werden. Die ovale Form wird vorzugsweise beibehalten, da sie den anfänglichen Oberflächenkontakt zwischen der äußeren Lamelle und der Wand 45 im Bereich der Überlappung der äußeren Lamelle erhöht, um so bei einer gegebenen form die .Reibung weiter zu erhöhen.

Jede Gruppe des Kerns wird in der Reihenfolge der abnehmenden Abmessung innerhalb der größten äußersten Gruppe des Kerns zusammengebaut, bis die gewünschte Anzahl von Lamellen für den jeweils herzustellenden besonderen Kern vorgesehen ist.

Bs sei darauf hingewiesen, daß 'bei der Gruppe des Kerns, welche derjenigen dar !ig. 5 benachbart ist, die Verbindungsstellen in einer entgegengesetzten Richtung zu denen der ersten Gruppe versetzt sind, wobei .jede Verbindungsstelle von den Verbindungsstellen der ersten Gruppe versetzt ist« Der zickzackförmige Zusammenbau wird durch den ganzen Aufbau hindurch fortgesetzt, wobei die Verbindungsstellen jedes Schenkels von den dchenkeln auf jeder Seite desselben versetzt srind.

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Die Gruppen des Kerns können so behandelt werden, daß jede Gruppe eine geradlinige Form von Verbindungsstellen oder alternativ eine Zickzackform hat. Die Leichtigkeit des Zusammenbaus bei einer gegebenen Situation bestimmt die endgültige Form jeder.Gruppe des Kerns. Danach werden die Kerne in ihre gewünschte Form gebracht und dann wärmebehandelt, um Spannungen usw. zu beseitigen und den Kern in seiner endgültigen Form zu setzen.

Insbesondere wird in das Innere des Kerns ein zentraler Formungsdorn 47 gesetzt, welcher die Abmessung A des Kerns bestimmt, wobei die Abmessung A in Fig. 2 dargestellt ist. Der Kern mit dem darin befindlichen Dorn 47 wird dann in einen Aufbau eingebracht, der eine Bodenformplatte 48 und Endformplatten 49 und 51 aufweist. Die Formplatten werden dazu verwendet, die endgültige Form des Gerätes zu bestimmen, wobei die Platten 49 und 51 die äußerste Ausdehnung des Kerns bestimmen, wenn er in eine allgemein rechteckige Form gepreßt wird, und wobei die Bodenformplatte 48 eine Oberfläche bildet, gegen die der eine der Schenkel 37 und 38 des endgültigen Kerns geformt werden soll.

Ein Stempel 52, beispielsweise ein hydraulischer Stempel, trägt am Ende einen Kolben 53. Der Kolben 53 wird abwärtsbewegt, wie bei 50 in Fig. 6 dargestellt, und zwar durch den Stempel 52, damit er gegen den Kern drückt und diesen veranlaßt, sich nach der Seite in Richtung auf die Wände 49 und 51 auszudeiren. Die Wände 49 und 51 sind relativ zur Gesamtabmes-

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sung des Kerns so angeordnet, daß sie mit den Jochen 39 und 41 des Kerns nur dann in Wirkverbindung kommen, nachdem der Kern fast bis zu seiner endgültigen Form ausgedehnt worden ist. Insbesondere ist der Vorgang so, daß,, sobald der Kolben 53 sich nach unten bewegt und die Endteilstücke des Kerns beginnen, sieh in Richtung auf die Wände 49 und 51 zu bewegen, die Joche des Kerns mit den Wänden 49 und'51 in Wirkverbindung kommen und sich abzuflachen beginnen. Das System ist so dimensioniert, daß, wenn der Stempel seine Endstellung erreicht hat, sich die innerste Lamelle der Schenkel des Kerns sich gegen die obere " und untere Seite des Dorns 47 legen, bevor die Endjoche vollständig gestreckt werden. Durch richtige Einstellung der Wände 49 und 51 kann das Ausmaß der Krümmung der Joche des Kerns bestimmt werden.

Es ist ersichtlich, daß der Füllfaktor der Joche durch eine Kombination ihres Krümmungsgrades und der Längen der einzelnen Lamellen bestimmt wird. Die einzelnen Lamellen müssen ausreichend lang sein, damit, wenn die Schenkel unter maximalem * Druck stehen — zu welchem Zeitpunkt sie ihren höchsten Füllfaktor erreichen — die Länge der Lamellen eine gewisse Lockerheit in den gekrümmten Jochen gestatten, die während des Formens zusammengepreßt werden. Wenn die Wände 49 und 51 zu dicht eingestellt werden, dann können die Joche vollständig gestreckt werden, und das ganze zusätzliche Material oder die Länge der einzelnen Lamellen erscheint in den Ecken. Dadurch aber, daß man den Jochen die Möglichkeit gibt, eine Krümmung von einem

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Radius von annähernd gleich dem Doppelten der Höhe des Dorns 47 d.h. von der Abmessung A des fertiggestellten Kerns beizubehalten, wird der Extra-Länge in den einzelnen Lamellen die Möglichkeit gegeben, sich gleichmäßig in den Ecken und den Jochen des Kerns zusammeln, was den erwünschten Füllfaktor ergibt.

Die besondere Abmessung des Radius der Joche gleich dem Zweifachen der Höhe der Öffnung des Kerns ist nicht eine starre Abmessung, da, wie bereits erwähnt, der Füllfaktor in den Jochen und Ecken von 90 bis 95 # schwanken kann. Die obige Formel bildet jedoch ein besonders brauchbares Arbeitsverhältnis und zeigt die allgemeinen Baubeschränkungen die hier in Betracht kommen, auf.

Es sei darauf hingewiesen, daß der zusammengebaute Kern, bevor er aus der Montagevorrichtung der Fig. 5 herausgenommen wird, zunächst umwickelt werden sollte, damit er seine Form beibehält, vorausgesetzt, daß die äußere Lamelle der äußeren Gruppe des Kerns nicht punktgeschweißt oder bandagiert worden ist.

Wie bereite vorher erwähnt, wird der Kern, wenn er einmal durch das schematisch in Fig. 6 veranschaulichte Verfahren gebildet ist, in ein Gehäuse von der gleichen allgemeinen Abmessung wie der fertiggestellte Kern eingebracht und dann zur Wärmebehandlung in einen Ofen gegeben. ^Danach wird der Kern in einzelne Kerngruppen auseinandergenommen. Wenn die äußeren Lamellen punktgeschweißt waren, dann wird die Schweißstelle nunmehr aufgebrochen. Wenn die äußere Gruppe bandagiert war, dann wird das Band im Ofen

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verbrannt sein. Die einzelnen Gruppen des Kerns werden nunmehr um eine Spule herum zusammengesetzt, welche eine Einzel- oder Mehrfachspule eines Transformators bilden kann.

Gemäß Fig. 7 ist eine Spule mit zwei Schenkeln 54, 55 vorgesehen, die im Querschnitt dargestellt sind, wobei ein Spulenfenster bzw. eine Spulenöffnung 56 zwischen den beiden Schenkeln liegt. Die einzelnen Kerngruppen werden auseinandergezogen, um die Verbindungsstellen zwischen den Lamellen zu öffnen, f so daß die Gruppe des Kerns um einen Schenkel, wie beispielsweise den Schenkel 55, der Spule gelegt und dann in ihre gewünschte Form gepreßt werden kann, wobei die Enden der Lamellen nunmehr aneinanderstoßen und, die äußerste Lamelle sich selbst überlappt. Aus der Zeichnung geht hervor, daß die innerste Gruppe des Kerns als Form für das Zusammensetzen der übrigen Gruppen um diese herum dienen kann. Da jedoch die Verbindungsstellen der innersten Gruppe von Lamellen innerhalb der Spulenöffnung liegen, muß große Sorgfalt darauf verwendet werden, um die Ausfluchtung der Lamellen sicherzusfellen, und selbst dann kann man noch-nicht absolut sicher sein, daß die Lamellen genau zueinander fluchten oder daß, wenn sie einmal miteinander fluchten, sie ihre richtige Flucht beibehalten. Bei Anwendung der einzelnen, sich überlappenden Lamelle nach der Erfindung hat sich herausgestellt, daß die Enden der verschiedenen Lamellen leichter miteinander gefluchtet werden können, da die sich überlappende Lamelle als eine Fuhrung wirksam ist. Auf diese Weise kann der Zusammenbau schneller und mit größerer Sicherheit als bei bekannten Aufbauten ausgeführt werden.

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Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Patentansprüche

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Claims

PATENTANWALT DIPL-ING. ERICH SCHUBERT S 3 Teleflramm-Adr.: Pafschub, Siegen Postscheckkonten ι Köln 100931, Essen 203O. Bankkonten: Ab,: Patentanwa.t DipUn«,. SCHUBERT^9 S!e8en, Ei,.rner S.rafc 227 F^Cnu^Oberhausen(Rh.d.) 66 058 Kü/da 1514952 Patentansprüche 28. März 1Q66

1. Verfahren zur Herstellung eines aus Lamellen zusammengesetzten magnetischen Kerns, wobei eine Vielzahl von Streifen aus magnetischem Material von entsprechender Länge abgeschnitten wird_r die Streifen in Ringform zusammengesetzt werden, das Ganze zu einer Kernform gepreßt und warmebehandelt wird, um Spannungen zu beseitigen und den Kern zu setzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ganze dadurch vorbereitet wird, daß ein Streifen (1) aus magnetischem Material durch eine SchBidvorrichtung (8) befördert wird und daß aufeinanderfolgend von dem Ende desselben Längsstücke (L) so abgeschnitten ( werden, daß die geschnittenen Längsstücke (L) sich in der Länge voneinander unterscheiden, und zwar derart, daß, wenn die Längsstücke jeweils in einen geschlossenen Ring geformt werden, wobei die Enden von mindestens einem überwiegenden Teil der Längsstücke aneinanderstoßen und die Enden der übrigen Längsstücke gegebenenfalls sich überlappen , die Hinge zur Bildung eines Kerns ineinandergesetzt werden können, daß eine Gruppe, die.die längsten der Längsstücke aufweist, ausgewählt

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wird, daß die Längsstücke dieser Gruppe mit allen Enden in verschiedenen Querebenen angeordnet werden, daß die so angeordneten Längsstücke dieser Gruppe in eine geschlossene Ringforin (Fig. b) zusammengesetzt werden, daß Mittel (45) vorgesehen w^-erden, welche die Stoßverbindungen und jeglichen überlappenden Verbindungen in der Gruppe dicht zusammenhalten, daß in ähnlicher Weise eine Gruppe mit den längsten übrigen Längsstücken angeordnet wird und diese innerhalb der ersten Gruppe zusammengesetzt wird und daß diese Vorgänge an weiteren Gruppen wiederholt werden, bis alle geschnittenen LängsstÜoke in dieser Weise 2ü~ saiumengesetzt sind.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle abgeschnittenen Längsstücke (It) eich in der !Länge voneinander unterscheiden, derart, daß, wenn jedes Längestück in einen geschlossenen Ring geformt wird, wobei dessen Enden aneinanderstoßen, die Hinge zur Bildung eines Kerns ineinandergeeetzt werden können«

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (1) aus magnetischem Material in Längsrichtung auf einem geraden Weg durch eine Schneidvorrichtung (8) vorwärtsbewegt wird, bis das vordere aide (9) de» Streifens (1) ait einer Fühlervorrichtung (10) in Berührung kommt, die an eines Anschlag (11) sitzt, und die Fühlervorrichtung veranlaßt, die Bewegung des Streifens (1) anzuhalten und die Schneidvorrichtung (8) zu betätigen sowie einen Mechanismus für das Bewegen des Anschlags

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(11) über eine vorbestimmte Strecke in Gang zu setzen, und daß der Vorgang wiederholt wird, um aufeinanderfolgend vom Ende des Streifens Längsstücke (L) so abzuschneiden, daß die Längsstücke sich in ihrer Länge voneinander unterscheiden.

4· Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (11) über im wesentlichen die gleiche Strecke vorwärtsbewegt oder zurückgezogen wird, nachdem jedes Längsstück (L) abgeschnitten worden ist, und daß alle Längsstüeke so zusammengesetzt werden, daß ihre linden aneinanderstoßen.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (11) über'im wesentlichen die gleiche Strecke vorwärtsbewegt oder zurückgezogen wird, nachdem jedes Längsstück außer einem, einer Gruppe abgeschnitten worden ist, und in Intervallen um eine Strecke zurückgezogen wird, die ausreicht, um ein eine überlappende Lamelle bildendes Läng'sstück abschneiden zu können, und dann in diejenige Stolle zurückgebracht wird, die er eingenommen hätte, wenn di.e letzte Strecke, um welche er sich bewegte, ein Vorschub oder Rückr schub gewesen wäre, der gleich dem vorangehenden Vorschub oder Rückschub ist, wobei diese Vorgänge wiederholt werden, um eine Anzahl von Lamellengruppen zu erzeugen, in denen jeweils alle, außer einer Lamelle, fcjtoßverbindungen bilden und die übrige Lamelle eine überlappende Verbindung bildet.

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6· Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch die Schneidvorrichtung (8) betätigter Zähler (24)f nachdem jeweils eine vorbestimmte Anzahl vji Längsstükken zur Bildung von stoßverbundenen Lamellen abgeschnitten worden ist, eine Vorrichtung (25) zum vorübergehenden Zurückziehen des Anschlags (11) betätigt, damit eine .Lamelle, die eine überlappende Verbindung haben wird, abgeschnittuv warden kann₀

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß, bevor sie in eine geschlossene Ringform zusammengesetzt werden, diejenigen Lamellen jeder Gruppe, welche ütoßverbindungen haben werden, so angeordnet werden, daß ihre benachbarten Enden jeweils in einer von einer Reihe von mit gleichem Abstand angeordneten 4uerebenen liegen.

8. Verfiiren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen durch Einpressen des Endes der Gruppe in eine abgestufte Matrize angeordnet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige Form des Kerns dadurch erzielt wird, daß der zusammengesetzte Kern zwischen sich gegenüberliegenden Bauteilen gepreßt wird, bis die Joche des Kerns einen solchen Radius erhalten haben, daß der IMillfaktor derselben im Bereich von 90 bis 95 $ liegt.

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10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die endgültige Form des Kerns dadurch erreicht wird, daß ein Born (47) in den zusammengesetzten Kern eingesetzt wird, daß das Ganze in einen Bauteil mit einem Boden (48) und zwei Enden (49, 51) eingebracht wird, und daß das Ganze gegen den Boden dieses Bauteils gedrückt wird, bis die. Joche mit den ünden des Bauteils in V/irkverbindung kommen und als Folge dieser Wirkverbindung einen solchen Radius angenommen haben, daß der Fül3-faktor derselben im Bereich von 90 bis 95 i° liegt. ä

11♦ Aus Lamellen zusammengesetzter Magnetkern, bestehend aus einer Vielzahl von Gruppen (32 bis 36) von gekrümmten Kemla&ellen, wobei dieee Gruppen ineinander verschachtelt sind und jede dieser Gruppen eine Vielzahl von in radialer Richtung übereinandergelegten, stoßverbundenen Lamellen (42) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lamelle (43) jeder dieser Gruppen eine überlappte Verbindung aufweist.

12* Kern nach Anspruch 11 oder ein Kern, der nach dem Verfahren der Ansprüche 1 und 3 bis 10 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lamellen stoSverbunden sind, außer der äußersten Lamelle (43) jeder Gruppe, die eine überlappte Verbindung aufweist.

13. Kern nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die überlappten Verbindungen in Umfangsriehtung zueinander versetzt siftd.

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14. Kern, hergestellt nach dem Verfahren der Ansprüche

1 bis 10 oder nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßverbindungen jeder Gruppe von Lamellen in Umfangsrichtung relativ zueinander und relativ zu den Verbindungen von benachbarten Gruppen auf jeder Seite versetzt sind.

15. Kern naeh Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßverbindungen durch den ganzen Kern hindurch ein Zick-

k zackmuster bilden.

16# Kern nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Zickzackmuster um den Umfang des Kerns herum in einer gegebenen Richtung fortschreitet.

17. Kern nach ^_nSpruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßverbindungen jeder Gruppe von Lamellen im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen, die ein "V" mit der Ebene der Stoßverbindungen jeder benachbarten Gruppe bildet.

18. Kern nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schenkel des oder jedes V-förmigen Mustere relativ zu jedem benachbarten Schenkel eines V-förmigen Musters versetzt ist,

19. Kern nach Anspruch 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der gerade Schenkel (37, 38) mit Füllfaktoren von mindestens 96 ?4 und gekrümmte Joche (39, 41) »it JPüllfaktoren zwischen 90

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und 95 /£ aufweist.

20β Verfahren aur Herstellung eines Kerns nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dai3 der i'oriiiun^avoisjung so gesteuert wird, datf ein Kern erzeugt wird, der gerade Schenkel (37, 38) mit S¹IiIIfaktoren von mindestens 96 f> und gekrümmte Joche (39» 4-1) mit i'üllfa^toren zwischen 90 ^c/o und 95 'ί aufweist.

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