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Ringförmiger Magnetkern Die Erfindung bezieht sich auf einen ringförmigen
Magnetkern für Belastungsspulen und andere elektromagnetische Geräte.
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Für viele Zwecke, insbesondere für Belastungsspulen, die für Trägerfrequenzen
gebraucht werden, werden Massekerne gefordert, die sehr niedrige Werte des Hystereseverlustes
besitzen. Bis zu einem gewissen Grade können niedrige Hystereseverluste erlangt
werden, indem einer gegebenen Menge magnetisierbaren Pulvers mehr Isolationsstoff
hinzugefügt wird, um Kerne mit niedrigerer Permeabilität herzustellen. Der Hystereseverlust
des erhaltenen Kernes kann betrachtet werden als der eines zusammengesetzten, aus
mag netisierbaren Teilchen bestehenden Körpers, wobei die Teilchen einen Hystereseverlust
besitzen, der durch nichtmagnetische Lücken, diekeinen Hystereseverlust aufweisen,
geändert ist. Im Falle von Nickel-Eisen-Massekernen, die nach dem Pressen wärmebehandelt
.sind, hat es sich gezeigt, daß in einem bestimmten Permeabilitätsbereich eine Reihe
von Kernen, die alle aus dem ,gleichen magnetisierbaren Pulver hergestellt sind,
nicht Hystereseverluste ,aufweisen, die mit diesem Verfahren, die Verluste zu berechnen,
übereinstimmen. Wenn die Kernpermeabilität verringert wird, nimmt nicht immer der
Hystereseverlust indem erwarteten Maße ,ab, und in einigen Fällen erreicht @er sogar
ein Minimum, jenseits dessen er wieder ansteigt, wenn die Kernpermeabilität weiterhin
erniedrigt wird. Dieses Ergebnis zeigt, daß der wirkliche Hystereseverlust der magnetisierbaren
Teilchen nicht der gleiche in Kernen mit verschiedenen Permeabilitäten ist. Bei
Kernen, die zur Erzielung :einer niedrigen Permeabilität isoliert sind, wird ein
vergleichsweise großer Betrag an Isolierstoff dem magnetisierbaren Pulver hinzugefügt.
Dieses Isoliermittel ist gewöhnlich wesentlich weicher
als die
Pulverteilchen und wirkt daher als ein Polster während des Preßverfahrens, so daß
die mechanische Verformung der Teilchen abnimmt, wenn die Menge des Isoliermaterials
vergrößert wird. Daher ist der wirkliche Hystereseverlust der magnetisierbaren Teilchen
größer, als im Vergleich die Kernpermeabilität reduziert wird. Diese Wirkung erkläxt
die anormalen Ergebnisse, die an Reihen von Kernen mit bestimmter Permeabilität
erhalten wurden.
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Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß, wenn :ein Ringkern
in Teilstücke aus Massekernmaterial aufgeteilt wird, die unter Einschaltung von
nichtmagnetischen Zwischenräumen zusammengefügt sind, um einen Ring mit niedrigerer
Permeabilität zu erzeugen, daß dann die Hystereseverlustkonstante dieses Kernes
und die eines entsprechenden, jedoch auf die bisher übliche Weise hergestellten
Kernes ungefähr im Verhältnis der Kernpermeabilitäten und die Hysteresefaktoren
infolgedessen ungefähr im Verhältnis 3:2 liegen. Diese Verringerung ist im allgemeinen
wesentlich größer als die, die durch Herstellen eines Kernes mit niedrigerer Permeabilität
.auf dem bisher üblichen Wege erhalten wird.
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Es ist zwar bereits eine Belastungsspule bekanntgeworden, deren Kern.
aus Eisendraht in Ringform hergestellt ist, wobei der Ring in vier Winduugsabschnitte
mit nichtmagnetischen Zwischenräumen aufgeteilt ist. Weiterhin sind Ringkerne bekannt,
die aus magnetisierbaren Bändern fortlaufend aufgewickelt sind. Die eine Art dieser
Kerne ist quer zur Kraftlinienrichtung unterteilt, während bei einer anderen Art
in der Feldrichtung nichtmagnetische, jedoch elektrisch leitende Zwischenschichten
vorgesehen sind. Demgegenüber werden aber gemäß der Erfindung nicht Drahtkern- oder
Bandkern-, sondern Pulverkernabschnitte verwendet und außerdem diese Pulverkernabschnitte
mit solcher Permeabilität und solchem Hystereseverlust hergestellt, daß für eine
vorgegebene endgültige Kernpermeabilität der Hystereseverlust des Kernes ein -Minimum
ist. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist, daß es mit einem gegebenen Pulver möglich
ist, nach der zusammengesetzten Bauweise Kerne mit niedriger Permeabilität zu erzeugen,
die nur einen Bruchteil desjenigen Hystereseverlustes besitzen, der bei einer Spule
mit der ;gleichen Permeabilität erlangt werden würde, die aber durch Hinzufügung
von mehr Isolierstoff zum magnetisierbaren Pulver erzeugt ist.
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Die Erfindung besteht daher in einem Ringkern, der aus mehreren magnetisierbaren
Teilstücken, von denen jedes aus einem zusammengepreßten Gemisch von magnetisierbarem
und nichtmagnetischem Werkstoff (Massekernmaterial) besteht, aufgebaut ist und bei
dem zwischen diesen Teilstücken im Kraftlinienweg befindliche nichtmagnetische Zwischenräume
vorgesehen sind, derart, daß die Hystereseverluste des Kernes niedriger sind als
diejenigen eines solchen Kernes, der gänzlich aus einem Gemisch von magnetisierbarem
und nichtmagnetischem Werkstoff besteht und die gleichen Abmessungen sowie die gleiche
Volumenpermeabilität besitzt.
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Praktische Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen
beschrieben, von denen Fig. i eine perspektivische Ansicht des Grundgedankens der
Anordnung der Teilstücke ,gemäß der Erfindung, Fig.2 eine perspektivische Ansicht
einer Ausführungsform des Halteringes für die Teilstücke und -Fig.3 eine perspektivische
Ansicht des zusammengesetzten Kernes zeigen.
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Die magnetisierbaren Teilstücke i gemäß Fig. i «--erden durch Isolieren
der magnetisierbaren Pulverteilchen, Pressen und Anwenden der bei der Herstellung
von Massekernen üblichen Verfahren gewonnen. Diese Teile i werden dann mit nichtmagnetischen
Zwischenräumen 2, beispielsweise aus Luft, zusammengefügt, um auf diese Weise einen
magnetischen Kreis zu bilden. Die Mengen der Zwischenräume, die zwischen die magnetisierbaren
Pulverteilchen in den Teilstükken i selbst sowie zwischen diese Teilstücke eingefügt
werden, sind so gewählt, daß ein Kleinstwert des Hystereseverlustes in Verbindung
mit niedrigen Gesamtkernverlusten in dem zusammengefügten Kern erhalten wird.
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Beispielsweise hat ein gepreßter Eisenpulverkern in der Form eines
zusammenhängenden Ringes eine Perme.abilität von 40 und einen Hysteresefaktor von
6, während der Ringkern in der erfindungsgemäßen Form aus Teilstücken, die mit nichtmagnetischen
Zwischenräumen zu einem Kern von gleichem Volumen zusammengesetzt sind, eine Kernpermeabilität
von io und .einen Hysteresefaktor von; i besitzt.
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Die Teilstücke i und die Zwischenräume 2 können mit jedem geeigneten
Bindematerial zusammengehalten werden, mit oder ohne Klammern. Im weiteren Verfolg
der Erfindung ist ein besonderer Haltering vorgesehen, der in den Fig. 2 und 3 gezeigt
ist und einen außerordentlich starren und praktischen Zusammenhalt des Kernes bewirkt.
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Aus den Fig.2 und 3 ist ersichtlich, daß der Haltering 3, der beispielsweise
aus einem Phenolkondensationsprodukt geformt ist, mit einer Anzahl von Ausnehmungen
4. versehen ist, um die magnetischen Teilstücke i in der
richtigen
Entfernung voneinander festzuhalten, wobei der Stoff 5 zwischen den Ausnehmungen
die aüchtmagnetischen Zwischenräume bildet. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, kann
der Haltering außen mit Schwänzen 6 versehen werden, die dazu dienen, die Windungen
voneinander zu trennen, die später auf dem Kern angebracht werden. Der Haltering
kann in zwei Hälften hergestellt sein, die gemäß Fig.3 so mit den magnetisierbaren
Teilstücken zusammengefügt sind, daß diese zwischen ihnen liegen. Andererseits kann
der Haltering um die magnetischen Teilstücke herumgeformt sein.
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Mit der Kernform gemäß der Erfindung ist es möglich, einen Kern aus
magnetisierbaren Teilstücken .aufzubauen, die voneinander abweichende Eigenschaften
haben, um auf diese Weise gewisse gewünschte Eigenschaften in dem zusammengesetzten
Kern zu erhalten. Beispielsweise ist -es durch die Verwendung verschiedener magnetisierbarer
Werkstoffe möglich, die Permeabilität, die magnetische Stabilität, den Hystereseverlust
oder den Temperaturkoeffizienten der Induktivität des Kernes willkürlich zu beeinflussen.