DE743670C - Magnetkern mit rechteckiger Magnetisierungskennlinie, insbesondere fuer Drosselspulen in Stromrichtern mit mechanisch bewegten Kontakten - Google Patents

Description

• Magnetkern mit rechteckiger Magnetisierungskennlinie, insbesondere für- Drosselspulen in Stromrichtern mit mechanisch bewegten Kontakten Für gewisse Zwecke der Elektrotechnik, z. B. für Stromrichter mit mechanisch bewegten Kontakten, ist es notwendig, mit Magnetkernen zu arbeiten, deren Ummagnetisierungskennlinie der Re chteckform möglichst nahekommt. Eine Drosselspule, deren Eisenkern diese Bedingung erfüllt, hat z. B. in einem Wechselstromkreis einen sprunghaft veränderlichen Widerstand. Solange der Strom groß ist, ist der Widerstand, da der Kern gesättigt ist, sehr gering. In der Nähe des Nulldurchganges des Stromes tritt die Ummagnetisierung des Kernes ein. Während dieser Zeit hat die Drosselspule einen hohen induktiven Widerstand, so daß der Strom eine Weile lang praktisch auf Null bleibt. Ein solcher Stromverlauf ist zur .Stromwendung in Umformern, Maschinen oder Stromrichtern erwünscht.
• Bislang wurden als Kernwerkstoffe Materialien mit einer bestimmten Gleichlagerung der Kristallite verwendet. Diese läßt sich in bekannter Weise durch besondere Walz- und Glühbehandlung erzeugen.
• Es ist weiter bekannt, daß man bei gerade ausgestreckten Drähten aus gewissen ferromagnetischen Legierungen durch Anwendung von Zug in der Längsrichtung eine Aufrichtung der Hystereseschleife erzielen kann und daß im Grenzfalle starken Zuges die Hystereseschleife die Form eines Rechtecks hat. Derartige Stoffe müssen der Bedingung genügen, daß ihre Magnetostriktion positiv ist, d. h. sie müssen im ungespannten Zustand unter Einwirkung eines 'Magnetfeldes ihre Länge vergrößern. Ist diese Bedingung erfüllt, so folgt daraus aus thermodvnamischen Gründen die eben angegebene Wirkung einer elastischen Zugspannung.
• Die Erfindung besteht darin, daß der Werkstoff für den Kern von Drosselspulen der oben bezeichneten Art positive Magrietostriktion hat und im Betrieb unter einer Zu"-, Spannung solcher Größe steht, daß die Reni4-', nenz sehr hoch und die Koerzitivkraft mög= lichst klein ist. Während man bislang gezwungen war, zur Verhinderung mechanischer Einwirkungen auf die Kerne solcher Drosseln diese sorgfältig vor mechanischen Beanspruchungen, z. B. durch Wicklung, zu schützen und dadurch wertvollen Wickelraum verlor, kann man bei einem Material nach der Erfindung, welches zur Erzielung seiner guten magnetischen Eigenschaften künstlich unter starken mechanischen Zug gesetzt wurde, erheblich an Wickelraum sparen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie einen Weg zeigt, preiswertere Materialien z. B. mit geringem Nickelgehalt zu verwenden. .Man kann z. B. die bisher hauptsächlich verwendete Legierung mit 50'/o oder mehr Nickel durch eine solche mit z. B. ioo(o Nickel ersetzen. Bei größerer Annäherung an die Rechteckform der Ummagnetisierungskennlinie wird hierbei außerdem eine Heraufsetzung der Sättigungsmagnetisierung erreicht, was für die bezeichneten Verwendungszwecke von Bedeutung ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nach dem Wickeln der Kerne keine Glühung notwendig ist. daß daher die Wirbelstromisolation auch durch nicht feuerfeste Materialien, wie Lackanstrich oder Papier, bewerkstelligt werden kann. Schließlich hat man auch in der Formgebung des Kernes und seines Querschnittes freiere Hand.
• Die Größe des angewendeten Zuges ist nicht gleichgültig. Nach Fig. i der Zeichnung, die eine qualitative Darstellung des grundsätzlichen Verlaufes von Remanenz und Koerzitivkraft mit der Größe der Zugspannung gibt, wird man etwa eine Zugspannung von der Größe Z anwenden, da dann die Remanenz bereits den größten und die Koerzitivkraft noch den kleinsten Wert hat, wie es zur Erzeugung einer Rechteckschleife notwendig ist. Für das Anbringen der Zugspannung bestehen verschiedene Möglichkeiten. Das Material, das in Fig. 2 z. B. in Drahtform angenommen ist, wird rnit einem Ende fest auf einer vorzugsweise unrnagnetischen ringförmigen Unterlage oder auch nach Fig.3 an einen von drei oder mehr im Vieleck z. B. leicht um ihre Achse drehbaren Bolzen verankert. Sodann wird es z. B. mit Hilfe einer ReibungSvorrichtung unter Zug gesetzt und so auf den Ring bzw. auf den Bolzen aufgewickelt. Das Drahtende wird schließlich wieder in geeigneter Weise, z. B. unter Federzug, verankert. Dabei ist es zweckmäßig, Gleitmittel, wie etwaGraphit, anzuwenden, um den Zug über die ganze Länge des Drahtes oder Bandes gleichmäßig zu verteilen. Das An-!-legen des Zuges kann auch so erfolgen, daß ;'der Draht oder das Band zuerst ohne Zuganwendung auf einen Ring oder aitf Bolzen aufgewickelt wird, «-elche Vorrichtungen besitzen, mit denen nach Fertigstellung des Kernes dieser auseinandergepreßt «erden kann. In Fig... kann z. B. der Ring 2 mit Hilfe einer Schraubvorrichtung 3 auseinandergedriicktwerden, so daß der Bandkern i unter 7ugspannung gesetzt wird.
• Der Zug kann auch dadurch hervorgerufen «-erden, daß das aufgewickelte Band oder der Draht beim Wickeln höhere Temperatur hat als der Tragkörper, so daß nach dem Temperaturausgleich eine Zugspannung im Draht zurückbleibt. Durch Auswahl geeigneter Materialien für den Tragkörper ist dafür Sorge zu tragen, daß diese Zugspannung bei der betriebsmäßigen Erwärmung in genügender Weise aufrechterhalten bleibt.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltdrossel für Stromrichter mit mechanisch bewegten Kontakten mit einem Magnetkern mit rechteckiger Magnetisierungskennlinie, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff für den Kern positive Magnetostriktion hat und im Betrieb unter einer Zugspannung solcher Größe steht, daß die Remanenz sehr hoch und die Koerzitivkraft jedoch möglichst klein ist.
2. 2. Magnetkern nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkstoff mit hoher Sättigungsinagnetisierung insbesondere größer als 16 500 Gauß vorgesehen ist.
3. 3. Magnetkern nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkstoff vorgesehen ist, in dein durch besondere Walz- und Glühbehandlung eine Textur erzeugt worden ist. d..
4. Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet. daß die Zugspannung während des Wickelns des Drahtes oder Bandes, aus dem der Kern wirbelstromarni aufgebaut wird, erzeugt wird.
5. 5. Magnetkern nach Anspruch i bis .I, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche den Zug während des Betriebes dauernd aufrechterhält.
6. 6. 'Magnetkern nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern auf einen Tragkörper aufgewickelt ist, welcher durch elastische Zwischenglieder bzw. Schraubvorrichtungen auseinandergepreßt werden kann.
7. 7. Magnetkern nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern in radialer Richtung aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist, von denen jeder einzelne eine die Zugspannung erzeugende Vorrichtung besitzt.
8. Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Draht oder Band beim Wickeln auf höherer Temperaturgehalten werden als der Tragkörper.
9. 9. Magnetkern nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper aus einem Material besteht, welches sich bei der betriebsmäßigen Erwärmung mindestens ebenso stark ausdehnt wie das Material des Magnetkernes.