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Sohichtkern Es sind Zweischenkelschichtkerne bekannt, die ein 1, 3
bis 1, 8-fach, vorzugsweise 1,5-fach verstärktes Joch mit Stoßfugen kombinieren,
die in den Kernschenkeln in einer Entfernung von o, 25- bis o, 12-, vorzugsweise
o, 15-facher Kernschenkellänge von den Kernsohenkelmitten entfernt liegen und die
gerade über die volle Schenkelbreite verlaufen. Welche Schichtkerne sind bekanntermaßen
mit jochverstärkten ungleichsohenkeligen U-Blechen (Fig 1) oder-allerdings weniger
praktisch-mit U/U-Paaren (Fig 3) von jochverstärkten gleichschenkeligen U-Blechen
geschichtet.
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Es sind ferner Schichtkerne vorgenannter Art bekannt, die vorzugsweise
im Inneren noch zusätzliche Blechlagen gleichen Umrisses und Fensters enthalten,
von denen jede Blechlage nicht mehr als zwei Stoßfugen aufweist, wobei diese erst
in gerader Verlängerung der Kernschenkelinnenkante in das verbreiterte Kernjoch
treten und dann nach außen derart abgewinkelt verlaufen, daß sie an einer Kernjochabschr'gung
enden. Solche zusatz-, lichen Blechlagen sind bekanntermaßen mit jochverstärkten
L-Blechen (Fig 2) geschichtet, die in deren Bleohjooh eine vom Schenkel wegstrebende
parallelogrammartige Verschiebung und zugespitztes Blechschenkelende aufweisen oder
mit U/Y - Paaren (Fig 4) von je einem jochverstärkten gleichschenkeligen U-Jtück,
in dessen zugespitzte Blechschenkelenden sich ein passendes Y-Jochstück einfügt,
geschichtet.
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Etwa für Natztransformatoren, Breitbandübertrager und ähnliche induktive
Vorrichtungen, die mit hohen Induktionen
| (Schenkel-Scheitelwert) arbeiten und deshalb ferromagnetisches |
| tt |
| Material hoher Sättigung (2o bis 21 kGauß) benutzen und bei |
| denen sehr oft das Gewicht pro Leistung und die Kosten pro
Lei- |
stung das Hauptproblem der Verwendbarkeit darstellen, stehen zwei Arten von Kernblechmaterial
zur Verfügung : Das nicht-
| kornorientierte warmgewalzte Blech praktisch ohne magnetische |
| I' |
Vorzugsrichtung und das kornorientierte kaltgewalzte Blech, das
parallel zur Walzrichtung eine magnetische Vorzugsrichtung mit nur äußerst geringen
Magnetisierungsleistungen und Verlustleistungen aufweist, das aber viel teuerer
ist als das watmgewalzte Blech. Es ist hierbei bekannt, die genannten jochverstärkten
Schichtkerne mit Stoßfugen im Schenkel auch unter Mitbenutzung von Blechlagen mit
Stoßfugen im Joch entweder mit Kernblechen aus dem niohtkornorientierten warmgewalzten
Blech oder mit Kernblechen aus dem kornorientierten kaltgewalzten Blech zu fertigen.
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Bei der ausschließlichen Verwendung von nichtkornorientiertem warmgewalztem
Blech besteht die Schwierigkeit, daß die Bleche mit geringem Silizium-bzw. Aluminiumgehalt
zwar wegen ihrer hochliegenden Sättigung geringe Magnettaierungaleistungen erfordern,
die hohe Induktionen zulassen würden, daß aber diese Bleche hohe Eisenverluste (WV1-3,
e...
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2,3 W/kg) aufweisen, so daß die hohen Induktionen nicht ausnutzbar
sind. Die Bleche mit hohem Silizium-bzw Aluminiumgehalt haben umgekehrt zwar geringe
Eisenverluste (WV10 = 1, 0 bis 1, 5 W/kg), erfordern aber so hohe Magnetisierungsleistungen,
daß hier aus diesen Gründen keine hohen Induktionen benutzbar sind.
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Die ausschließliche Verwendung von kornorientierten kaltgewalzten
Blechen ermöglicht dagegen eine Steigerung der Induktion bis an die durch die Sättigung
überhaupt gegebene Grenze. Sogar bei diesen hohen Induktionen bleiben die Magnetisierungsleistungen
und Verlustleistungen noch wesentlich kleiner als es für den Betrieb-im Vergleich
zu den sekundär abgegebenen Leistungen-erforderlich wäre. Zudem ist im praktischen
Betrieb immer mit unvorhersehbaren Überspannungen und gelegentlichen Frequenzabfällen
zu rechnen, ao daß im Normalbetrieb ohnehin ein Sicherheitsabstand von der Sättigungsgrenze
eingehalten werden muß. Die ausschließliche Verwendung von kornorientierten kaltgewalzten
Blechen führt dabei zu einer solchen Verteuerung, daß trotz dieser technisch hervorragenden
Eigenschaften solche Kerne aus kaltgewalztem Material nicht in dem an sich rein
technisch erforderten Maß eingesetzt werden können. Befestigungslöcher im Joch wirken
sich bei ausschließlicher Verwendung von kornorientierten kaltgewalzten Blechen
sehr ungünstig aus.-3-
Die Erfindung löst dieses Problem und kommt
somit einem drängenden Bedürfnis nach.
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Beim Brfindungsgegenstand ist bei noch ausreichend geringen Magnetisierungsleistungen
und Verlustleistungen die im Normalbetrieb praktisch ohnehin nicht überschreitbare
Induktion nutzbar. Dies ist dadurch erreicht, daß in genannten Schichtkernen Kerableche
(Fig 1 bzw Fig 3), die Blechlagen mit genannten Schenkelstoßfugen ergeben, aus nichtkornorienti@
ten warmgewalzten Blechen bestehen und daß die zusätzlich benutzten Kernbleche (Fig
2 bzw Fig 4), die Blechlagen mit den genannten Jochstoßfugen ergeben, aus kornorientierten
kaltgewalzten Blechen bestehen, deren magnetische Vorzugsrichtung parallel zu den
Schenkeln gelegt ist ; bei einem Y-3tück zweckmäßig parallel zum Joch. Hierbei liegt
in der Regel immer eine solche Blechlage aus kornorientiertem kaltgewalztem Blech
zwischen zwei solchen Blechlagen aus niohtkornorientiertem warmgewalztem Blech Am
geeignetsten ist hierbei eine fort- ! während abwechselnde Schichtung (etwa Fig
5 : .... a, b, c, d, a, b, c, d .....), wobei vorteilhaft-wie auch sonst bei Erfordernis
extrem geringer magnetischer Ausstreung - als äußerste Lagen immer nur Blechlagen
mit Schenkelstoßfugen benutzt sind. Werden hierbei kaltgewalzte Bleche mit beidseitiger
Lamellenisolation benutzt, so können die warmgewalzten ! Bleche beidseitig völlig
blank bleiben (oder auch umgekehrt), was den Eisenfüllfaktor erhöht und die Fabrikation
wesentlich vereinfacht.
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Durch diese fortlaufende Abwechslung der zwei mit verschiedenen Stoßfugen
versehenen Kernblechlagen aus verschiedenem Material unterscheidet sich somit der
erfindungsgemäße Kern von bekannten Kernen für Mehrzweckübertrager, bei denen verschiedene
Teile der Pakethöhe mit Kernblechen verschiedenen ; Materials gestopft sind und
die den Zweck haben, etwa für Sprechströme geringer Amplitude eine hohe Impedanz
und gleichzwitig für Rufströme hoher Amplitude einen hohen Wirkung grad zu erzielen.
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Die erfindungsgemäß fortlaufende Abwechslung von SChnittform und Material
ergibt einen besonders günstigen Kraftfluß- ! austausch zwischen den unterschiedlichen
Lagen, so daß sich
in mehrerlei Hinsicht wesentlich günstigere Verhältnisse
herausstellen.
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Die Mitverwendung von Kernblechlagen mit Jochstoßfugen aus kornorientierten
kaltgewalzten Blechen senkt auch bei dünnen kornorientierten kaltgewalzten Blechen
den Eisenverlust (Hysterese und Wirbelstrom) so stark, daß die Kernbleohlagen mit
chenkelstoßfugen etwa aus vergleichsweise starkem nichtkornorientiertem warmgewalztem
Blech mit besonders geringem Silizium= oder Aluminiumgeh alt bestehen können. Die
bei solchem Blech geringeren Magnetisierungsleistungen (im wesentlichen Blindverluste)
ermöglichen eine insgesamt sehr hohe Betriebsinduktion, wobei derartige nichtkornorientierte
warmwalzte Blechschnitte auch noch besonders billig werden.
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Wenn z. B. für die Kernbleche aus nichtkornorientiertem warmgewalztem
Blech die hierfür meistgebräuchliche Blechstärke von o, 5o mm und für die Kernbleche
aus kornorientiertem kaltgewalztem Blech die hierfür meistgebräuchliche Stärke von
0, 35 mm benutzt wird, ergibt sich somit insgesamt ein Kern mit oa 60 % warmgewalztem
Blech und nur ca 4o % kaltgewalztem Blech. Bei einer solchen Querschnittverteilung
werden die Wirkungen der Schenkelstoßfugen nur wenig herabgesetzt, während sich
in den Jochen noch praktisch kein Stoßfugeneinfluß bemerkbar macht. Da bei derartigen
Kernen gerade dMt erhöhten magnetischen Spannugnen an den besonderen Schenkels «
fugen in absonderlicher Weise insgesamt extrem geringe magnetische Ausstreuung bewirken,
während Joohstoßfugen die magnetische Ausstreuung steigern, wird somit bei erfindungsgemäßer
Mitverwendung von dünneren kornorientierten kaltgewalzten Blechen mit Jochstoßfugen
die magnetische Ausstreuung nur wenig erhöht, während die Magnetisierungsleistung
aus folgen-
| den Gründen stark abfällt i |
Im verbreiterten Joch stören die Joohstoßfugen der Blechlagen aus den kornorientierten
kaltgewalzten Blechen schon deshalb weniger, da im Joch der Kraftfluß ohnehin senkrecht
zur magnetischen Vorzugsrichtung verläuft und sich dadurch ähnliche Verhältnisse
wie in nichtkornorientierten warmgewalzten Blechen ergeben. Infolge der Verbreiterung
der Joche
vermögen bereits die Blechlagen aus den nichtkornorientierten
warmgewalzten Blechen den größten Teil des Kraftflusses ohne nennenswerte Magnetisierungsleistungen
und Verlustleistungen aufzunehmen.
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In den viel höher beanspruchten Schenkeln, in denen die Blechlag
@ aus kornorientierten kaltgewalzten Blechen ohne Sohenkels-Mfugen mit ihrer Vorzugsrichtung
parallel zum Schenkel liegen, läuft jedoch der Kraftfluß bevorzugt in den kornorientierten
kaltgewalzten Blechlagen, die dadurch nahezu bis' zur Sättigung ausgenutzt werden.
Hierdurch werden im Normalbetrieb die Blechlagen aus dem nichtkornorientierten warmgewalzt
ten Blech stark entlastet, so daß insgesamt die Magnesierungaleistungen und Verlustleistungen
gering bleiben. Bei gelegentlichen Überspannugnen und Frequenzabfällen bieten die
entlaste-
| ten Blechlagen aus dem nichtkornorientierten warmgewalzten |
| ! |
| Blech immer noch eine hinreichende Reserve. |
| Die Anbringung von Befestigungslöohern im Joch ist bei |
erfindungsgemäßer Benutzung von kornorientierten kaltgewalzten und nichtkornorientierten
warmgewalzten Blechen nicht so störend wie bei Benutzung von ausschließlich kornorientierten
kaltgewalzten Blechen.
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Dieses Zusammenwirken der nichtkornorientierten warmgewalzten Bleche
in den Kernblechlagen mit Schenkelstoßfugen schon mit einem geringeren Gewiehts-Prozentsatz
kornorientierten kaltgewalzten Bleches in den Kernblechlagen mit Jochstoßfugen ergibt
somit einen Schichtkern, der in seinem Gewicht pro Leistung den teueren Kernen aus
nur kornorientierten, kaltgewalzten Blechen und in seiner Wirtschaftlichkeit den
billigen Kernen aus nur nichtkornorientierten warmgewalzten Blechen nahe kommt.
So kann z. B. ein Kern mit beidseitig blankem warmgewalztem Blech DIN III (o, 5
mm) und dem beidseitig isolierten kaltgewalzten Blech Oriented M-6X (0935 mm)
| mit einer Induktion (Schenkel-Scheitelwert) bis über 17 kgauß |
| betrieben werden, wobei er bereits billiger ist als ein Kern |
| mit nur warmgewalztem Blech DIN IV, o, 35 mm. !' |