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Eisenkern für Transformatoren und Meßwandler, insbesondere Stromwandler
Zur Erhöhung,der Leistung und Genauigkeit von Meß,wandlern, inslbesondere Stromwandlern,
werden in steigendem Umfang Kerne aus ferromagnetischem Werkstoff hoher Permeabilität
verwendet. Derartige Kerne müssen nach ihrer letzten mechanischen Verformung einer
Wärmebehandlung unterzogen werden, damit sie auch wirklich die gewünschte (hohe
Permeabilität erhalten. Bei einem Teil der für,diese Zwecke verwendbaren Legierungen
haben,die Bleche nur in der Walzrichtung die guten magnetischen Eigenschaften. Man
hat daher vielfach dem Eisenkern die Foren eines Ringes gegeben, der aus Bandmaterial
gewickelt und danach der Wärmebehandlung unterzogen wird. Es ergibt sich hier der
geringste Stanzabfall und je Windung nur ein Luftspalt bei einer großen Überlappungsfiäche,
nämlich Bandbreite mal Umfang einer Windung. Ein Eisenkern aus gestanzten Ringblechen,
der je Ringblech keinen Luftspalt hat, bedingt einen großen Stanzaibfiall und `kann
aus Blechen, die nur .in Walzrichtung die guten magnetischen Eigenschaften haben,
naturgemäß nicht angefertigt werden. Der mechanische Zusammenhalt ist bei :beiden
Ringkernarten gut. Jedoch sind solche Ringkerne nicht überall verwendbar, beispielsweise
nicht bei Ei.nleiterstromwandlern,deren Isolierkörper Schirme mit einem Außendurchmesser
aufweist, der größer als der Innendurchmesser -des Ringkernes ist. Gibt man dem
Eisenkern eine Rahmenform und sc'hic'htet ihn aus U-förmigen Blechen unterschiedlicher
Schenkellänge mit Überlappung der Stoßstellen zusammen.so ergeben sich
vier
Luftspalte. Nachteilig .ist bei diesem Kernaufbau, daß der Stanzabfall groß ist
und Bleche, die nur in Walzrichtung .die gewünschten magnetischen Eigenschaften
,haben, nicht verwendbar sind.. Diese Mängel zeigt ein aus Blechstreifen zusammengesetzter
Rahmenkern nicht; jedoch ist hier die Überlappungsfläche wesentlich kleiner und
der mechanische Zusammenhalt der einzelnen den Kern bildenden Blechstreifen schlecht,
so daß besondere Maßnahmen zu seiner Verbesserung notwendig sind, die umständlich
und insbesondere platzraubend sind.
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Hier :schafft die Erfindung Abhilfe. Erfindungsgemäß besteht der Eisenkern
aus einer Vielzahl von zu je einem Winkel, vorzugsweise rechten Winkel, gefalteten
Blechstreifen und wird vorzugsweise derart zusammengesetzt, ,daß auf dem unteren
Schenkel jedes Winkelstreifens der obere Schenkel des nächsten Winkelstreifens liegt.
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Die Zahl .der Luftspalte bei einem derartigen Eisenkern beträgt zwar
auch vier, jedoch .ist die Überlappungsfläche beträchtlich größer als bei den aus
einfachen Streifen oder U-förmigen Blechen geschichteten Kernen. Der Stanzabfall
ist praktisch Null, und es können Bleche verwendet werden, die nur .in der Walzrichtung
ihre guten magnetischen Eigenschaften zeigen. Der mechanische Zusammenhalt eines
Eisenkerns gemäß der Erfindung ist wesentlich besser als .bei einem aus einfachen
Streifen .geschichteten Kern, da .sich die einzelnen Winkelstreifen auf der ganzen
Schenkellänge überlappen. Die zum Zusammenhalten der Blechstreifen dienenden Bolzen
können in den infolge der Faltung der Streifen freien Ecken des rahmenförmigen Eisenkerns
angeordnet werden, so daß sich eine wesentl.iohe Raumersparnis ergibt bzw. die sonst
für die Bolzen in den einzelnen Blechen erforderlichen Löcher oder Aussparungen,
die Stanzarbeit und Stanzäbfallbedingen, wegfallen.
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An Hand der schematischen Abb. i und 2 soll erläutert werden, wie
ein Eisenkern gemäß der Erfindung beispielsweise zusammengesetzt wird. Die Abb.
i zeigt vier zu einem Winkel gefaltete Blechstreifen 11, I2, 13 und 14. Auf den
unteren Schenkel i 111 des Winkelstreifens i i wird der obere Schenkel 12b des nächsten
Winkelstreifens 12, gelegt, auf dessen unteren Schenkel 12a der obere Schenkel 13b
des dritten Winkelstreifens. Der obere Schenkel i4P des vierten Winkelstreifens
liegt auf dem unteren Schenkel 13a des dritten Winkelstreifens, während der untere
Schenkel 14a unter den oberen Schenkel IIb des ersten Winkelstreifens i i geschichtet
wird. In der Abb. i sind zum besseren Verständnis die Winkelstreifen in gewissen
Abständen voneinander dargestellt. Bei dieser Schichtungsart ;bilden die vier Winkelbleche,
richtig aufeinandergelegt, einen rahmenförmigen Kernteil, den in Draufsicht die
Abb. 2 zeigt. Diese aus vier Winkelblechen zusammengesetzte Einheit weist, wie ohne
weiteres einzusehen ist, an allen Stellen die Stärke von zwei Blechstreifen auf.
Der Eisenkern wird nun aus einer entsprechenden Anzahl von solchen übereinändergeschichteten
Einheiten zusammengesetzt.
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Man kann aber auch die Zusammensetzung des Kerns so abändern, @daß
der untere Sehenkel i4a nicht wie .in Abb. i unter, sondern auf den Schenkel I ib
des ersten Winkelstreifens gelegt wird. Dann wird auf den Schenkel i4a der obere
Schenkel des nächsten, also fünften Winkelstreifens geschichtet u,sw. Dann bilden
die Winkelstreifen des Eisenkerns sozusagen eindurchlaufendes Band, das hochkant
zu einer Spule aufgewickelt ist.
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In beiden Fällen kann man den in Abb. 2 gestrichelt angedeuteten und
mit 15 bezeichneten Raum, der an jeder Ecke infolge der Faltung der Blechstreifen
frei wird gegenüber den sonst üblichen rg'hmenförrnigen Eisenkernen, zur Unterbringung
der Bolzen benutzen, mit denen der Eisenkern zusammengepreßt und gehalten wird.
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Falls an den gefalteten Ecken infolge der Falturig ein stärkerer Auftrag
eintreten sollte, so daß der Eisenkern an den Ecken dicker wird als die zusarnmengepreßten
Schenkel, so kann man dem durch gelegentliches Zwischenfügen von Streifen a:bhelfer4
@die nur eine Schenkellänge .aufweisen. Diese Streifen können aus nicht magnetischem
Werkstoff oder auch aus demselben Material wie die Winkelstreifen bestehen.
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Zwei derartige Rahmenkerne gemäß der Erfindung kann man auch zur Herstellung
eines Mantelkerns verwenden, indem sie in einer Ebene nebeneinander angeordnet werden.