DE472403C

DE472403C -

Info

Publication number: DE472403C
Application number: DE1923472403D
Authority: DE
Priority date: 1923-05-26
Filing date: 1923-05-26
Publication date: 1929-03-01

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 1. MÄRZ 1929

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE 5

A 39999 VIIIJ2i c¹ Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 7. Februar iQ2g

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin*) Aus Drähten zusammengesetzter, magnetisch stabiler Kern für Induktionsspulen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. lYlai 1923 ab

Bei Verwendung magnetischen Materials zur Erhöhung des Induktionsflusses eines magnetischen Feldes ist es zur Vermeidung übermäßiger Energie Verluste durch Wirbelströme erforderlich, dem magnetischen Stoff in den beiden senkrecht zur magnetischen Feldrichtung liegendeil Richtungen einen hohen elektrischen Widerstand zu geben. Dies kann geschehen durch Verwendung eines Stoffes mit

ίο genügend hohem spezifischen Widerstand oder durch genügend weitgehende Unterteilung des Stoffes in einer oder beiden zur magnetischen Feldrichtung senkrechten Richtungen. So verwendet man beispielsweise bei den in der Fernmeldetechnik gebräuchlichen Induktionsspulen ringförmige Kerne aus Band, Blech (Unterteilung in einer Richtung senkrecht zur Feldrichtung) oder Draht (Unterteilung in beiden Richtungen senkrecht zur Feldrich-

ao tung).

In vielen Fällen ist es erforderlich, die Spulen magnetisch stabil (unempfindlich gegen Strombelastung) zu machen. Dies kann durch eine Unterbrechung des Kernes in der Feldrichtung, d. h. eine Ausbildung freier Pole, erreicht werden. Man hat daher vorgeschlagen, ringförmige Kerne, wie sie für Kclastungsspulen von Fernmeldeleitungen verwendet werden, durch Anbringen eines oder mehrerer solcher Schlitze magnetisch stabiler zu machen. Die auf diese Weise bei ringförmigen Kernen erreichte Stabilität häng!: bei gegebenem Material nur von der Breite des Schlitzes ab. Um nun die Stabilität zu erreichen, wie sie für Pupinspulen erforderlich ist, mußte ein solcher Schlitz von derartiger Breite sein, daß das dadurch entstehende Streufeld eine Verwendung für den genannten Zweck wegen der Gefahr gegenseitiger Beeinflussung wieder unmöglich machen würde. Man versuchte nun die Streuung dadurch herabzusetzen, daß man statt eines Schlitzes mehrere entsprechend schmälere Schlitze anbrachte. Sofern die Schlitze wieder über den ganzen Querschnitt des Ringes verlaufen, müssen die Kernteile durch mechanische Spannvorrichtungen zusammengehalten und zwischengelegte Trennschichten verwendet werden. Für den Fall der nicht vollkommenen Trennung bleiben alle Schlitze daher durch magnetische Nebenschlüsse überbrückt, die die Stabilitäi wieder beträchtlich herabsetzen.

Die Mängel dieser Kerne sind erkannt worden, und zu ihrer Behebung· ist man zu einer vollständigen »Unterteilung« des Kernmaterials übergegangen, d. h. zur Verwendung von Kernen, die aus pulverförmigem magnetischen Material mit Isoliermaterial unter sehr hohem Druck zu dichten Körpern zusammengepreßt werden.

Durch eine derartig hohe mechanische Be-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden: Dr. Hans Jordan in Berlin-Karlshorst und Dr. Walther Ehlers in Berlin-Grünau.

anspruchung des Materials wird jedoch die Permeabilität wieder stark beeinträchtigt; es werden daher selbst bei den höchsten Drücken und den besten Materialien nur verhältnismäßig kleine wirksame Permeabilitäten erzielt. Überdies sind für diese Herstellungsart besondere Spezialanlagen erforderlich, die die Herstellung umständlich und kostspielig machen.

ίο Nach der Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß als Kcrnmaterial Drähte verwendet werden, deren Längsachsen senkrecht zur Feldrichtung oder geneigt dazu verlaufen, so daß der Kern einmal, wie der Massekern, in Richtung des Feldes unterteilt, d. h. in Richtung des Feldes geschichtet ist und außerdem in nur einer dazu senkrechten Richtung. Durch den Fortfall einer weiteren Unterteilung senkrecht zur Feldrichtung gegenüber den Massekernen wird eine ivescntlich bessere Raumausnutzung und damit bedeutend höhere wirksame Permeabilität erzielt als bei den bisher bekannten Kernen. Andererseits behält dieser Kernaufbau infolge der homogenen und gleichmäßigen »Unterteilung« in der Fcldrichtung in bezug auf Stabilität alle die Vorzüge, die, wie oben erwähnt, bei geschlitzten Kernen niemals vorhanden sein können.

Dabei ist zu beachten, daß nach der Erfindung die erwähnten Unterteilungen nicht genau in der Feldrichtung bzw. senkrecht dazu erfolgen müssen, sondern daß es vielmehr genügt, daß die Unterteilungen in den geforderten Richtungen genügend große, den Ansprüchen an Stabilität und Wirbelstromfreiheit entsprechende Komponenten besitzen. Da eine möglichst hohe Permeabilität erwünscht ist und an die Stabilität nur beschränkte Anforderungen gestellt werden, so kann man auf die vollkommenste Stabilität verzichten und durch Veränderung der Neigung der Unterteilungsrichtung eine höhere wirksame Permeabilität auf Kosten der Stabilität erzielen. Man kann auch die Abhängigkeit der wirksamen Permeabilität von der Neigung der Unterteilungsrichtung dazu benutzen, um eine bestimmte gewünschte wirksame Permeabilität durch \^eränderung der Neigung einzustellen.

Die Herstellung von Drahtkernen gemäß der Erfindung ist technisch ohne Schwierigkeiten und ohne Anwendung hoher permeabiiiiätsschädlicher Drücke möglich.

Man erhält dadurch einen Kern mit außerordentlich geringen Wirbelstromverlusten, wenn man beachtet, daß zusammenhängende Drahtstückc keine ganz oder teilweise geschlossenen Bahnen um die magnetischen

Kraftlinien bilden dürfen. Es empfiehlt sich daher nach der Erfindung die Verwendung kurzer, annähernd gerader Einzeldrahtstücke oder Stäbchen, die im wesentlichen senkrecht zur Feldrichtung liegen.

Für die Herstellung von Kernen aus Draht ist es in manchen Fällen empfehlen sw crt, zunächst Teilstücke aus solchen Draht stücken herzustellen, diese zu dem Gesamtkern zusammenzusetzen und den Gesamtkern durch Pressqn, gegebenenfalls mit einem geeig·- net ein Bindelmittel, oder durch, eine Umhüllung, beispielsweise aus Stahldraht, einen festen Halt zu verleihen. Das Bindemittel kann aus IsdU'ermjatarial bestehen oder auch, zur Ausfüllung¹ der Hoihlräuine zwischen den Drahten, aus isioiliiertexn magnetischen Pulver.

Die Teilstücke lassen sich z. B. herstellen durch Zerschneiden eines Drahtseiles oder eines aus Draht gewickelten Ringes von genügend großem Durchmesser. Dabei empfiehlt es sich, das Seil oder den Ring durch ein geeignetes Bindemittel oder durch eine Umhüllung zu einem festen Körper zu vereinigen, damit die Einzelstücke nach dem Zerschneiden ihre Form behalten. Um einen dichten Kernstofr zu bekommen, ist es vorteilhaft, den zu zerschneidenden Drahtkern lageweise und fest unter Zug aufzuwickeln und außerdem den ganzen Ring bzw. das Seil oder die Einzelstückc nachträglich mit oder ohne Bindemittel zu pressen. Soll ein ringförmiger Kern hergestellt werden, so empfiehlt es sich, dem zu zerschneidenden Drahtring bzw. dem Drahtseil einen annähernd kreisring-sektorförmigen Querschnit t zu geben.

Zur Erzielung einer möglichst hohen wirksamen Permeabilität ist es erforderlich, das gegebene Volumen bestmöglichst auszunutzen. Es ist daher empfehlenswert, Einzcldrähte mit verschiedenem Querschnitt oder auch Drähte mit nicht kreisförmigem Querschnitt zu verwenden.

Die Erfindung ist durch die Zeichnung erläutert.

Abb. ι zeigt eine perspektivische Ansicht eines nach der Erfindung hergestellten Kernabschnittes. Der Kern K besteht aus den Einzeldrähten D, die durch die Bandage U zusammengehalten werden. Aus der Abbildung ist zu ersehen, daß der Kern einmal in der Feldrichtung und einmal senkrecht zur Feldrichtung unterteilt ist.

Abb. 2 zeigt einen gemäß der Erfindung hergestellten Kern, der aus sektorförmigen Teilstücken T zusammengesetzt ist. Die sektorförmigen Teile bestehen wieder aus Drahtstücken D und sind in etwas anderer Weise als der Kern nach Abb. 1 durch Stahldrähte i7 zusammengehalten. Besteht diese Umhüllung, wie im vorliegenden Sonderfalle,

aus magnetischem, aber nicht magnetisch stabilem Material, so ist natürlich nur so wenig Material für die Umhüllung zu verwenden, daß die Stabilität des ganzen Kernes nicht übermäßig leidet.

Abb. 3 zeigt, auf welche Weise die sektorförmigen Teile T hergestellt werden. Aus Draht D wird ein Ring R derart gewickelt, daß der Ring einen kreissektorförmigen Ouerschnitt annimmt. An den durch punktierte Linien bezeichneten Stellen wird der Ring durchschnitten; auf diese Weise werden die sektorförmigen Abschnitte T gewonnen.

Abb. 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Kern quer zum Draht bei Verwendung von Rund draht,

Abb. 5 einen Querschnitt bei Verwendung von Runddraht D und D₁ von verschiedenem Querschnitt,

Abb. 6 einen Querschnitt bei Verwendung von Draht D₀ mit quadratischem Querschnitt.

Die Raumausnutzung ist bei der Anordnung nach Abb. 5 und 6 besser als bei der nach Abb. 4.

Claims

Patentansprüche:

ι. Aus Drähten zusammengesetzter, magnetisch stabiler Kern, insbesondere für Induktionsspulen, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Drähte senkrecht oder geneigt zur Feldrichtung verlaufen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus Einzeldrahtstücken zusammengesetzt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtstücke zur Erzielung einer höheren wirksamen Permeabilität verschiedenen Durchmesser oder einen nicht kreisförmigen Querschnitt besitzen.
4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente durch eine geeignete ITmhüllung, beispielsweise Stahldraht, zusammengehalten werden.
5. Verfahren zur Herstellung der Kerne nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente des Kernes zu der ge\vünschten Form unter Verwendung eines Bindemittels zusammengefügt werden, das aus Isoliermaterial oder auch aus isoliertem Pulver besteht.
6. Verfahren zur Herstellung der Kerne nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente zu der gewünschten Form unter Druck zusammengefügt werden.
7. Verfahren zur Herstellung der Einzeldrahtstücke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtstücke durch Zerschneiden eines Drahtringcs oder Drahtseiles gewonnen werden.
8. Verfahren zur Herstellung der Einzeldrahtstücke nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtstücke durch Zerschneiden eines Drahtringes oder Drahtseiles von kreisringsektorförmigem Querschnitt gewonnen werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen