DE2013943A1

DE2013943A1 - Magnetisches Schaltungsbauteil nach Art eines Magnetkernes oder Solenoids

Info

Publication number: DE2013943A1
Application number: DE19702013943
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-07-14
Filing date: 1970-03-24
Publication date: 1971-02-04
Also published as: NL7010152A; FR2056159A5; LU61101A1; GB1272888A

Description

Patentanwalt . /^ Q~y {&>„„+ Dipl.-Phys.

5 Köln » Fri.esensira'&o ü-H ■ Tcljfon 21 41 95
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20. März 1970 IG/we

Jose Maria Bregante Castella

Cassa de la Selva (Gerona), Spanien

Magnetisches Schaltungsbauteil nach Art eines Magnetkernes oder A Solenoids.

Die Erfindung betrifft, ein magnetisches Schaltungsbauteil nach Art eines Magnetkernes oder Solenoids, für. Transformatoren,
SLbstInduktionen u. dgl., mit mindestens einer säulenförmigen, stromdurchflossenen Wicklung, dessen Magnetfeld duroh magnetischen bzw. magnetisierbaren Werkstoff schließbar ist.

Solche Bauteile werden auch.für Fluoreszenz^ Quecksilberdampf- bzw. Natriumdampfgeräte, Elektromagnete, Schütze und allgemein für alle Geräte, die einen Luftspalt benötigen, verwendet.

Es sind bereits Kerne bekannt, die aus Blechen, Platten oder La- fj mellen aus magnetischem Eisen, aufeinander geschichtet, gebildet werden, sowie an ihren Berührungsflächen isoliert sind, um nach Möglichkeit die Foucaultsehen Ströme auszuschalten. Die Luftspalte gewinnt Man durch Schaffung von Luftzwischenräumen durch Trennung der Lamellen in konkrete Zonen.

Bei Verwendung einer Ringspule würde der herkömmliche Eisenkern (bzw. Joch) z.B. drei parallele Zweige aufweisen. Der mittlere geht durch das Spuleninnere, während die beiden anderen aussen herumführen. Das ganze Gefüge wäre an jedem Ende, d. h. an jeder Seite der Spule, durch je einen Querzweig (Jocharm) verbunden
und der Luftspalt würde an bzw. zwischen Teilen dieser Verbin-

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-2-dungsbauteile vorgesehen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche dem sogenannten E.isenschluß dienende Kerne kompakter gleichmäßiger und die toten Räume ausfüllend, auszugestalten, eine flachere Bauart ermö^ichaa und den Luftspalt gleichmäßig in der Masse zu verteilen, dadurch die Geometrie und die Eigenschaften der Konstruktion zu verbessern oder, im Einzelfall, Hohlräume überhaupt zu vermeiden.

Nach einer wesentlichen Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Spulenwicklung mindestens teilweise von einer verformbaren oder fließfähigen, gleichmäßig verteilte magnetische Partikel (kleine Elemente) aufnehmenden bzw. mit solchen vorher versetzten Masse, insbesondere einer Kunstharz-bzw. Harzmasse, umgeben ist, derart, daß die notwendige Luftspalte gleichmäßig in mindestens einem Teil des Magnetkerns o. dgl. verteilt sind.

Hieraus ist ersichtlich, daß bei Anwendung der Erfindung der Kern ein einziger gleichförmiger Teil ist, der sämtliche toten Räume, die der herkömmliche Kern hinterlassen würde, ausfüllt und der Dank der Besonderheit, daß er den gleichförmig in der Masse verteilten Luftspalt aufweist, auch keine Hohlräume haben muß.

Jeder Kern wird somit vollkommen oder teilweise aus Partikeln (kleinen Elementen) magnetischen Materials, das entsprechend orientiert ist, gebildet , zwischen denen anhand eines geeigneten Harzbades Räume von nicht magnetischem Material bestehen. Diese Räume können sich infolge der Viskosität, QualUät und Art des benutzten Harzes ändern, wodurch verschiedene Zwischenspalte erzielt werden, die später thermisch behandelt werden bzw. behandelt werden können.

In den Kernen nach der vorliegenden Erfindung mindert die Aufteilung der einzelnen Elemente und die Isolierung zwischen denselben auf viel wirkungsvollere Weise den Verlust durch diese Poucaultschen- bzw. die Kriechströme.

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Der Aufbau durch Partikel oder Aufteilung des Kerns ergibt den Vorteil, den Kern zu giessen oder ihn durch Pressung vorzuformen, was zur Schaffung eines einfachen Kernes für jede Art von. Spulen führt.

Es liegt auch noch im Rahmen der Erfindung kreisrunde, elliptische oder ovale Ringspülen zu verwenden, mit all den Vorteilen dieser Bauweise wie die kurze Wickelzeit, verringertes Gewicht und kleineren ohmschen Widerstand für eine gewisse Anzahl Wicklungen,

Beispielsweise und nicht einschränkend besteht die Erfindung in der Bildung des Kernes für runde Ringspuleji.

Das magnetische Schaltungsbauteil ist insbesondere ein rechteckiger Priskenblock, der leicht zu handhaben und zu installieren ist,

Das Volumen ist bemerkenswert kleiner in Bezug auf ähnliche herkömmliche Geräte.

Da Formharz verwandt wird, läßt sich der Kern in einer Form öder Matrize formen, die das Gehäuse der Reaktanz oder des Elementes selbst darstellen kann, stets in einfacher, zweckentsprechender Form, wobei vorher die Spule oder Spulen in der richtigen Stellung in die Form eingebracht werden.

Die große mechanische Starrheit, die das Material diesem Kern verleiht, der in seinem gesamten Volumen keinen Hohlraum aufweist, wird durch eine ausgezeichnete Wärmeübertragung von der Spule nach außen hin ergänzt. Durch die Wirkung des Isolierlack^ der die Partikel umschließt, ist das Schaltungsbauteil vollkom-" men gegen die Umgebungsfeuchtigkeit abgedichtet.

■ Das so gebildete kompakte Ganze kann in einem Gehäuse aus Kunststoff o. dgl. untergebracht werden, das hitzebeständig und nicht. feuergefährlich ist.

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Erfindungsgemäß gebaute Itektanzen geraten. z.B. außerordentlich flach und können an ihre Träger, Anbringungsstelle o, dgl. lediglich mittels einer Durchführung von Schrauben durch vorgesehene Öffnungen (in der Masse) an entsprechenden Stellen befe- . etigt werten.

Diese Erfindung kann so abgewandelt werden, daß der gleichmäßig verteilte Luftspalt nur in einem Teil eines herkömmlichen Kerns angeordnet ist, der außer den vorstehenden Vorteilen den einer größeren Länge d&s Luftspaltes aufweist, so daß bei Betrieb die Einflüsse der Herstellungstoleranzen und -Änderungen geringer sind, bei gleicher magnetischer Wirkung, während der restliche Stromkreis eine zähe, widerstandsfähige Befestigung erhält, unter Vermeidung der mechanischen Erschütterungen und der Geräusche·

Eine nicht einschränkende Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigent

Abb. 1 perspektivisch einen Ausschnitt der Reaktanz, die

eine Spule einbezieht, mit dem Kern, Abb. 2 die gesamte Reaktanz in Draufsicht Abb. 3 die gleiche Reaktanz in Seitenansicht.

Diese Reaktanz ist charakterisiert durch die runde Form ihrer Spule, u.a. mit den Vorteilen einer größeren Kompaktheit, einer wirkungsvolleren Ausscheidung der Wärme und einer maximalen Nutzung des Kupfers.

Wie den nachstehenden Ausführungen zu entnehmen ist, kann diese Spule z.B. für besondere Anwendungsfälle, mit gleichen oder ähnlichen Vorteilen, auch in elliptischer oder ovaier Form gebaut werden. Da es aber die kreisrunde Form ist, die maxieal das charakteristische Bild der erfindungsgemäßen Vorteile aufweist, iaui sie bezuggenommen.

Bekannte Spulen für Reaktanzen haben viereckige oder rechteckige

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Torm, da die von magnetischen Platten gebildeten Kerne Prismen-, viereckige oder rechteckige Form aufweisen und diese Spulen eben die Umhüllung für diese Kernformen bilden müssen.

Bei einer erfindungsgemäßen Spule wird der Kern auf der Spule selbst aufgebaut, durch, fließfähiges Material,, das alle Hohlräume ausfüllt und sich der Spulenform anpaßt, wobei nicht nur das Innere gefüllt wird_f sondern auch ein gewisses Volumen vollkommen rings um die Spule eingenommen wird.. Die gesamte Reaktanz in sich (oder ein ähnlich ausgeführter, nach den gleichen Prinzipien orientierter Gegenstand) kann daher eine beliebige Blockanordnung aufweisen. .. IJ

Beim Wickeln einer z.B. rechteckigen Spule entstehen zweifellos eine Zugspannung, wenn der Draht sich um die Kanten des Trägers legt, und Auflockerungen an den seitlichen Zonen des Trägers, sodaß die Spule nicht angemessen geformt wird.

Das ist ein anderer Nachteil, der ausgeschaltet wird, indem Spulen von rundem (evtl..auch elliptischem oder ovalem) Querschnitt verwandt werden. ' .

Gemäß Abb*.1 bildet der Kern einen Block 1, der nicht nur die

Spule 2 umhüllt, sondern auch ihren Innenraum ausfüllt. λ

Dieser Block 1 wird von einem gleichmäßig in der Masse verteiltem Luftspaltmaterial gebildet,

Die Spulenwicklungen 3 sind aus Abb. 1 ersichtlich. Um einen geschlossenen Magnetkreis zu erhalten, wird sich an den äußeren ■ Enden der Spule 2 das Material 1 um einen gewissen Abstan-d 4 und 5· verlängert«. Die Lötschwänze der Spule 2 sind so bemessen, daß sie durch das Material bzw. durch die Masse 1 nach außen treten.

Nach Abbildungen 2 und 3 wird die Reaktanz durch ihre ^!eckausbildung charakterisiert als ein Teil von regulärer und gleich-

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-eiförmiger Geometrie, die die Spule oder Spulen eischließt, sowie einen Kern mit seinem gleichmäßig darin verteilten Luftspalt, der auch die Anschlußleiste ■ odei· - leisten enthält, während der Block ein oder mehrer Langlöcher 8 aufweist* durch die Schrauben oder ähnliche Befestigungselemente geführt werden, zur Befestigung der Reaktanz an der Unterlage.

Dadurch wird die Reaktanz außerordentlich kompakt, die Wan» wird einwandfrei gestreut, sie läßt sich leicht handhaben, ist anpasefähig und nimmt nur kleinsten Raum ein.

Also wird die Reaktanz von einem Block 1 gebildet, der im dargestellten Beispiel ein rechtwinkliger Quader ist, der aber auch prismatisch sein kann, von beliebigem geignetem regelmäßigem Schnittbild.

Dieser Block ist außerordentlich flach. Es ergibt sich beispielsweise, daß die Höhe b geringer ist als die Hälfte der Breite a ist.

An einer oder beiden Seiten sind Leisten ausgebildet, die die Anschluß elemente 10 des^BxÜSis 1 tragen.

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Claims

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- 20. März 1970 IG/we Jose Maria Bregante Castella

P a t e η t a η s ρ r ü c h e . ·

IJ Magnetisches Schaltungsbauteil nach Art eines Magnetkernes oder Solenoids, für Transformatoren, induktive Widerstände (Reaktanzen) u, dgl., mit mindestens einer spulenförmigen, stromdurchflossenen Wicklung, dessen Magnetfeld durch magnetischen bzw. magnetisierbaren Werkstoff schließbar ist, dadurch gekennzeichnet j daß die Spulenwicklung mindestens teilweise von einer verformbaren oder fließfähigen, gleichmäßig verteilte magnetische Partikel aufnehmenden bzw. mit solchen vorher versetzten Masse, insbesondere einer Kunstharz-bzw. Harzmasse, umgeben ist, deart, daß notwendige Luftspalte gleichmäßig in mindestens einem Teil des Magnetkernes verteilt sind.
2. Magnetisches Schaltungsbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Kern ein kompakter Block regelmässiger, einfacher Form ist, der die Spule oder Spulen umschließt.
3. Magnetisches Schaltungsbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem in:· herkömmlicher Weise gebildeten Kern bzw. Kernteil zusammengefügt ist.
4., Magnetisches Schaltungsbauteil nach einem der vorstehenden 'Ansprüche, mit einer Spule runden, ausnahmsweise auch elliptischen oder ovalen Querschnitts, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule vollständig von einem, den Kern bildenden Block umschlossen wird, mit gleichmäßig verteiltem Luftspalt, wobei dieser Block auf einem Träger untergebracht bzw. verbunden ist, während die Löt-

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schwänze der Spule durch die Kernmasse nach außen geführt sind.
5. Magnetisches Schaltungsbauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen vorgeformten Kern für eine Spule runden Querschnitts.
6. Magnetisches Schaltungsbauteil nach.Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sein vorgeformter Kern ein Teil eines herkömmlichen Kernes ist.
7. Magnetisches Schaltungsbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine dementsprechende Reaktanz bzw* ein induktiver Widerstand von geometrisch regelmäßiger Blockform ist, wobei an einer oder mehreren Seiten Leisten mit Anschlußklemmen vorhanden und der Block nicht höher als seine halbe Breite ist und ferner ein oder mehrere Löcher zwecks Durchführung von Befestigungsmitteln zum Träger aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Schaltungsbauteiles nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpartikel ausgerichtet werden.
S. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Schaltungsbauteiles, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernmasse bzw. die Partikel thermisch behandelt weafen.
10. Magnetisches Schaltungsbauteil in Verbindung mit Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftspalte auf gleichmässige Art und Weise ganz oder teilweise im Magnetkern verteilt ist, wozu dieser Kern oder ein Teil desselben aus einer geeigneten Harzmasse besteht, in der gleichförmige kleine Elemente aus magnetischem Material, entsprechend orientiert, verteilt sind, welche thermisch behandelt werden, wobei die Abmessungen der Räume zwischen diesen Magnetelementen in Folge der Viskosität, Menge, Qualität und Art des verwandten Harzes variieren.

r ρ Γ, Ο O C / 1 O / 7