DE618989C - Elektromagnetische Einrichtung fuer UEbertrager, Pupinspulen, Relais, elektroakustische Vorrichtungen u. dgl. - Google Patents

Description

• Elektromagnetische Einrichtung für Übertrager, Pupinspulen, Relais, elektroakustische Vorrichtungen u. dgl. In dem Hauptpatent ist vorgeschlagen worden, bei elektromagnetischen Einrichtungen für Übertrager, Pupinspulen, Relais, elektromagnetische Vorrichtungen u. dg1., bei welchen das magnetische Belastungsmaterial der Einrichtung senkrecht zum magnetischen Wechselstromnutzfeld mit einem magnetischen Gleichfeld belastet ist, die magnetische Gleichfeldbelastung his zur Sättigung des magnetischen Belastungsmaterials oder darüber hinaus zu bemessen. Nach dem Hauptpatent sollten zur Herstellung des Querfeldes Querjoche für das in der Längsrichtung vom Nutzfeld durchflossene Magnetikum benutzt werden. Die Querjoche sollten dabei entweder als Dauermagnete oder Elektromagnete mit Gleichstromspeisung ausgeführt werden. Auch ist nach dem Hauptpatent der Vorschlag bekanntgeworden, magnetisierbare Drähte, die als Magnetikum dienen sollten, unmittelbar vom Gleichstrom durchfließen zu lassen. Die Einrichtungen besaßen aber noch die Schwierigkeiten, daß sich die Ouermagnetisierung nur auf einen Teil des Aktivvolumens erstreckte, oder aber es wurden die zusätzlichen Bauteile zu umfangreich. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, einfache Einrichtungen anzuwenden, die es erlauben, das Querfeld ohne umständliche Einrichtungen zu realisieren.
• Nach der Erfindung geschieht dies dadurch, daß das magnetische Belastungsmaterial aus Schichten von Blechen, Bändern oder Drähten zum Teil magnetisch harten und zum Teil magnetisch weichen Materials hergestellt sind und daß das magnetisch harte Material senkrecht zum Nutzfeld magnetisiert wird, um das Querfeld zu erzeugen.
• Es ist zwar bereits magnetisches Belastungsmaterial bekanntgeworden, das aus Blechen zum Teil weichen, zum Teil harten Materials hergestellt war, doch wurde dieses Material nicht zur Erzeugung eines- Querfeldes im Material selbst benutzt.
• Für den Gegenstand der vorliegenden Erfindung ergeben sich verschiedene Ausführungsformen, von denen die im folgenden in den Fig. i bis 3 wiedergegebenen besonders vorteilhaft sind.
• In Fig. i ist schematisch der Querschnitt eines Bandringkernes dargestellt, der abwechselnd aus Bändern weichen und harten magnetisierbaren Materials i und 2 hergestellt ist, z. B. aus Stahlbändern und Weicheisenbändern. Der Kern wird vor oder nach dem Aufbringen der Wicklungen einem. Magnetisierfeld Hm unterworfen, wodurch die magnetisch harten Bänder eine Magnetisierung erhalten und nach Abstellen des magnetisierenden Feldes H", einen Fluß durch das magnetisch weiche Material ergeben, der dieses bis zur Sättigung vorspannt. Der Vorspannungsgleichfluß verläuft normal zum Nutzfluß, der in der Zeichnung senkrecht zur Zeichenebene gerichtet ist: Nähere Einzelheiten über die Magnetisierung sind im folgenden an Hand der Fig. 4 gezeigt.
• Fig. 2 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform des Belastungsmaterials, nach dem dieses aus ringförmigen Blechen, die übereinandergeschichtet sind, - in Ringkernspule hergestellt ist. Die Pfeile in der Figur geben die Richtung des magnetisierenden Hilfsfeldes H," an.
• In Fig.3 sind noch weitere Kernformen wiedergegeben, die beispielsweise für Übertrager und Drosselspulen besonders geeignet sind. Auch hier werden Bleche harten und weichen Materials übereinandergeschichtet und eine Quermagnetisierung in der durch die Pfeile gegebenen Richtung hergestellt.
• In Fig. 4 ist schematisch eine Einrichtung zur Herstellung der Quermagnetisierung gezeigt, bestehend aus einem Elektromagneten EM, der den in der Pfeilrichtung angegebenen FLuß erzeugt. Zwischen den Polen des Elektromagneten sind der Deutlichkeit halber nur zwei Bänder oder Bleche im Querschnitt gezeigt, die dem Kern in den obengenannten Fig. i bis 3 entsprechen. Die harten Bleche i werden durch den Fluß des Elektromagneten EM magnetisiert und halten bei Abstellen des Feldes einen Fluß in der durch die Pfeile angegebenen Richtung aufrecht. Der Fluß geht durch das magnetisch weiche Material des Bleches 2 senkrecht zum Nutzfluß, welcher wieder senkrecht zur Zeichenebene zu denken ist: Die . oben angegebenen Ausführungsbeispiele betreffen Belastungsmaterial, das in der Nutzfeldrichtung nicht unterteilt ist. Es kann natürlich auch eine Unterteilung des Materials in der Nutzflußrichtung vorgesehen sein, beispielsweise durch Luftspalte. So kann das Belastungsmaterial auch die Form von Querdrahtringkernen besitzen mit in der Richtung der Symmetrieachse des Kernes verlaufenden Drahtstücken und einem Querfeld, das in der Richtung der Drähte verläuft. Die Drähte sind abwechselnd aus weichem und hartem Material herzustellen. , Als magnetisch hartes Material wird vorzugsweise ein solches mit hohen Werten der Remanenz,. insbesondere über 4ooo Gauß, gewählt. Um das Querfeld unabhängig von dem Nutzfluß aufrechtzuerhalten, muß auch die Koerzitivkraft hoch liegen. Eine Koerzitivkraft von io Oersted ist beispielsweise für viele Zwecke der Schwachstromtechnik ausreichend. Als Material kommen in Frage: Kohlenstoffstahl, wie' er beispielsweise für Rasierklingen verwendet wird und der bei hoher Remanenz .Koerzitivkräfte von etwa 5 bis io Oersted aufweist. Auch Kobaltstahl und Aluminiumstahlsorten sind besonders geeignet. Das magnetisch weiche Material ist möglichst mit einer niedrigen Sättigung der Induktion zu wählen. Als Materialien dieser Art haben sich besonders Eisen-Nickel-Legierungen, vorzugsweise mit überwiegendem Nickelgehalt, vorteilhaft erwiesen. Unter diesen besitzen hochgeglühte Eisen-Nickel-Kupfer-Legierungen, vorzugsweise mit etwa 70 0i, Nickel, io Ofo Eisen und insbesondere 3 % Molybdäii, Rest Kupfer,. kleine Sättigungsinduktion. Auch die kleine Koerzitivkraft dieser Materialien und die äußerst hohe Anfangspermeabilität machen diese Legierungen für die vorliegenden Zwecke geeignet. Eine Legierung mit 720/0 Nickel, i10/0 Eisen, 14 01, Kupfer und 3 % Molybdän besitzt beispielsweise eine Sättigungsinduktion von etwa 6ooo Gauß bei einer Koerzitivkraft von etwa nur o,0-14. Eine Legierung mit 70 0@0 Nickel, io 0/0 Eisen, 17 010 Kupfer und 3 0@0 Molybdän erreicht ihre Sättigung bereits b'ei einer Induktion von 4000. Diese Legierungen können mit Permeabilitäten über 2o ooo hergestellt werden.
• Auch die bekannten Eisen-Nickel-Legierungen mit 78i'2 1'0 Nickel, Rest Eisen, erscheinen trotz der verhältnismäßig hoch liegenden Sättigungsinduktion von etwa 9- bis 10 00o, geeignet.
• Das Verhältnis der Mengen an magnetisch weichem und magnetisch hartem Material wird vorzugsweise nach Maßnahme des Verhältnisses der Remanenz des harten Materials zur Sättigungsintensität des weichen Materials gewählt. Besitzt beispielsweise das magnetisch harte Material eine hohe Remanenz, so können diesem mehrere Schichten weichen Mate@Ws parallel geschaltet werden.
• Berechnungen haben ergeben, daß bei einer derartigen Verwendung eines vormagnetisierten harten Materials und eines weichen Materials die Quermagnetisierung sich auf den überwiegenden Teil des Aktivvolumens des weichen Materials erstreckt.
• Fig. 5 zeigt den Verlauf der Induktion im Abstande x von der Mitte eines Bandes, dessen Breite 2 cm beträgt. Es ist daraus zu ersehen, daß bis etwa 95 % des Materials auf dem Wert der Induktion 4500 gehalten werden können.
• In dem Beispiel wurde eine Remanenz von etwa q,5oo angenommen für das magnetisch harte Material und Permeabilitäten des harten Materials von 500 und des weichen Materials von 5ooo. Die Bänder wurden mit a cm Breite und zo-Q cm Dicke angenommen.
• Unter Umständen kann es vorteilhaft erscheinen, die magnetisch harten und magnetisch weichen Bänder gemeinsam zu walzen und derart kombinierte Bleche oder Bän#ler herzustellen. Dies ist besonders mit Rücksicht auf die Herstellung äußerst dünner Bänder -zur Herabsetzung der Wirbelstromver luste wünschenswert.
• Unter Umständen kann zwischen den hochpermeablen Blechen und den Stahlblechen noch eine Zwischenschicht unmagnetischen Metalls vorgesehen werden, um das Zusammenhaften der Bleche beim Walzvorgang zu verbessern und/oder geringere Stärken der magnetisierbaren Bleche zu erreichen. Es ist dabei nicht unbedingt erforderlich, das Linmagnetische Material zwischen den Blechen zu entfernen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß derartige unmagnetische Stoffe, auch wenn sie erhebliche Leitfähigkeit besitzen, zugelassen werden können (sogar Kupferbleche). Die durch den gemeinsamen Walzvorgang erzielbare geringere Stärke der hochpermeablen Bleche hat zum Erfolg; daß trotz der leitenden Bleche zwischen ihnen die Wirbelstromverluste geringer werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Elektromagnetische Einrichtung für Übertrager, Pupinspulen, Relais, elektroakustische Vorrichtungen u.'dgl. nach Patent 577 357, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Belastungsmaterial aus geschichteten Blechen, Drähten oder Bändern zum. Teil magnetisch harten und zum Teil magnetisch weichen Materials hergestellt ist und daß das magnetisch harte Material senkrecht zum Nutzfeld zur Erzeugung des Gleichfeldes magnetisiert ist. a. Einrichtung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Belastungsmaterial in Form eines Bandringkernes aufgebaut ist und die magnetisch harten Bänder in Richtung der Symmetrieachse magnetisiert sind. 3. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das Belastungsmaterial in Form von Blechpaketen angeordnet ist, die in Richtung der Blechebene magnetisiert sind. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Belastungsmaterial in Form eines Querdrahtringkernes aus in der Richtung der Kernsymmetrieachse verlaufenden Drahtstücken aufgebaut ist, deren magnetisch harte Drähte in der Längsrichtung magnetisiert sind. 5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, däß das magnetisch harte Material mit hohem Wert der Remanenz, insbesondere über 4ooo Gauß, gewählt ist. 6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch weiche Material mit einer niedrigen Sättigung der Induktion gewählt ist. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetisch weiches Material eine - Eisen-Nickel-Legierung, vorzugsweise mit überwiegenden Nickelgehalt, gewählt ist. B. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Verwendung einer hochgeglühten Eisen-Nickel-Kupfer-Legierung, vorzugsweise mit etwa 7o oho Nickel, zo 04 Eisen, insbesondere 3 % Molybdän und Rest Kupfer. g. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an magnetisch weichem und magnetisch hartem Material nach Maßgabe des Verhältnisses der Remanenz des harten Materials zur Sättigungsintensität des weichen Materials gewählt ist. so. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierbaren Bleche oder Bänder verschiedener Zusammensetzung gemeinsam gewalzt sind, gegebenenfalls unter Zwischenfügung nichtmagnetisierbaren Materials.