EP0108921B1 - Ringbandkern mit Luftspalt und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ringbandkerns - Google Patents
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- H01F41/0213—Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s)
Definitions
- the invention relates to a ring band core made of ferromagnetic material with at least one air gap and an annular support body supporting the band layers.
- the invention further relates to a method for producing such a ring band core.
- Suitable spacers can also be inserted into the air gap in order to distance the air gap.
- the winding of the wire should surely be prevented from slipping in the area of the air gap.
- annular support body consists of non-magnetic material and has a depression in the area of the air gap.
- An expedient method for producing a toroidal core according to the invention can be carried out in such a way that a depression is pressed into the support body made of non-magnetic material at at least one point on its circumference in such a way that there is a depression in the area between the support body and the tape layers wound thereon Intermediate space forms and then the wound tape layers in the area of this recess are severed into the intermediate space.
- the ring band core according to the invention has the advantage that the embossed recess in the ring-shaped supporting body supporting the band layers considerably increases the manufacturing reliability for producing an air gap and the air gap has a largely unchangeable width. It is also achieved by the lateral shoulders of the recess that when the toroidal core is wound with electrically conductive wires, the windings in the intended sectors remain fixed on both sides of the air gap and no wire windings can get into the immediate area of the air gap.
- a relatively thin-walled support ring made of a non-magnetic stainless steel alloy is provided as the supporting body, which has a groove-shaped depression in the area of the air gap. This is preferably wider than the air gap, so that there is also sufficient security in series production that only the magnetically effective band layers but not the support ring itself are severed in the production of the air gap.
- support rings made of other non-magnetic materials such as. As plastic or ceramic can be used.
- a support ring made of plastic would also have the advantage that it could be made in the required shape. An additional deformation step to produce the depression could be omitted.
- the toroidal core After relaxation annealing at approx. 1,050 ° C, the toroidal core is given an all-round plastic coating made of epoxy resin. Thereafter, an air gap 3 approximately 1 mm wide is milled into the band layers 2 of the core with a tolerance of approximately ⁇ 0.03 mm.
- the z. B. can consist of two parallel windings of copper wire, each with the same number of turns.
- a choke coil wound in this way is suitable as part of a deflection system for ink-jet recorders, since it is essential that the air gap width of the toroidal core has a narrow tolerance and the air gap for receiving a movable permanent magnet is free from annoying wire windings.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Ringbandkern aus ferromagnetischem Material mit mindestens einem Luftspalt und einem die Bandlagen abstützenden ringförmigen Tragkörper. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ringbandkerns.
- Bei Magnetkernen, beispielsweise für Drosselspulen und Transformatoren, die aus einem mit einem durchgehenden Luftspalt versehenen gewickelten Blech- oder Folienpaket bestehen, bereitet die Konstanthaltung der Luftspaltbreite nicht unerhebliche Schwierigkeiten. Dies gilt in besonderem Maße für solche Kerne, die aus einigen wenigen Lagen eines sehr dünnen weichmagnetischen Bandes von beispielsweise etwa 0,05 mm Dicke gewickelt werden und bei denen trotzdem enge Toleranzen für die Luftspaltinduktivität vorgeschrieben sind. Zur Herstellung eines Luftspalts werden in der Regel sämtliche Bandlagen eines Magnetkerns mindestens an einer bestimmten Stelle durchtrennt. Danach wird auf den Kern eine Wicklung aus elektrisch leitendem Draht aufgebracht.
- Aus der DE-PS-749 247 ist bereits ein aus bandförmigem magnetischem Material gewickelter Ringbandkern mit einem den Kern auftrennenden Luftspalt bekannt. Zur Fixierung des Luftspalts ist hierbei vorgesehen, die einzelnen Bandwindungen des Kerns beiderseits des zu schneidenden Luftspalts vor Beginn des Schneidvorgangs mechanisch fest zusammenzuhalten, beispielsweise indem die Bandwindungen durch Nieten miteinander verbunden werden. Eine zusätzliche auf den Wickelkern einwirkende Preßvorrichtung erlaubt es, die Breite des Luftspalts innerhalb geringer Grenzen auf einen unveränderlichen Wert einzustellen.
- Zur Distanzierung des Luftspalts können ebenfalls geeignete Abstandsstücke in den Luftspalt eingebracht werden.
- Weiterhin ist es bekannt, zur Erhöhung der mechanischen Stabilität, insbesondere eines aus sehr dünnem ferromagnetischem Band gewickelten Ringbandkerns einen die Bandlagen abstützenden Tragkörper zu verwenden, der dann zur Herstellung des Luftspalts zumindest teilweise durchtrennt wird. Ein Konstanthalten der Breite des Luftspalts kann bei einem derartigen Ringbandkern ohne zusätzliche Befestigungsmittel nicht erreicht werden. Ferner hat es sich als nachteilig erwiesen, daß nach dem Bewickeln dieser Ringbandkerne mit elektrisch leitenden Drähten einige Windungen in den unmittelbaren Bereich des Luftspalts rutschen können.
- Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ringbandkern mit Luftspalt derart auszubilden, daß er auch bei Bandlagen aus sehr dünnem Band eine so große mechanische Stabilität aufweist, daß sich die Breite eines eng tolerierten Luftspalts nach Durchtrennen der magnetisch wirksamen Bandlagen nicht verändern kann. Außerdem soll beim Ringbandkern ein Verrutschen der Drahtwindungen in den Bereich des Luftspalts sicher verhindert werden.
- Dies wird bei einem Ringbandkern der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß der ringförmige Tragkörper aus nichtmagnetischem Werkstoff besteht und im Bereich des Luftspalts eine Vertiefung aufweist.
- Ein zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Ringbandkerns kann in der Weise ausgeführt werden, daß in den aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehenden Tragkörper an mindestens einer Stelle seines Umfangs derart eine Vertiefung eingedrückt wird, daß sich im Bereich der Vertiefung zwischen dem Tragkörper und den darauf aufgewickelten Bandlagen ein Zwischenraum bildet und wobei dann die aufgewickelten Bandlagen im Bereich dieser Vertiefung bis in den Zwischenraum hinein durchtrennt werden.
- Gegenüber den bisher bekannten geschlitzten Ringbandkernen hat der erfindungsgemäße Ringbandkern den Vorteil, daß durch die eingeprägte Vertiefung in dem die Bandlagen abstützenden ringförmigen Tragkörper die Fertigungssicherheit zur Herstellung eines Luftspalts erheblich erhöht wird und der Luftspalt eine weitgehend unveränderliche Breite aufweist. Ferner wird durch die seitlichen Schultern der Vertiefung erreicht, daß bei der Bewicklung des Ringbandkerns mit elektrisch leitenden Drähten die Wicklungen in den vorgesehenen Sektoren beiderseits des Luftspalts fixiert bleiben und keine Drahtwindungen in den unmittelbaren Bereich des Luftspalts gelangen können.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ringbandkerns ist als Tragkörper ein relativ dünnwandiger Stützring aus einer nichtmagnetischen rostfreien Stahllegierung vorgesehen, der im Bereich des Luftspalts eine rinnenförmige Vertiefung aufweist. Diese ist vorzugsweise breiter als der Luftspalt, damit auch in der Serienproduktion genügend Sicherheit vorhanden ist, daß bei der Herstellung des Luftspalts nur die magnetisch wirksamen Bandlagen nicht aber der Stützring selbst durchtrennt werden. Neben metallischen nichtmagnetischen Stützringen können ebenfalls Stützringe aus anderen nichtmagnetischen Materialien, wie z. B. Kunststoff oder Keramik, verwendet werden. Ein Stützring aus Kunststoff hätte zudem den Vorteil, daß er gleich in der benötigten Form hergestellt werden könnte. Ein zusätzlicher Verformungsschritt zur Herstellung der Vertiefung könnte hierbei entfallen.
- Anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung noch näher erläutert werden :
- Die Figur zeigt schematisch im Schnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ringbandkerns. Auf dem Stützring 1, der eine Dicke von etwa 0,3 mm besitzt, sind Bandlagen 2 aus weichmagnetischem Material aufgewickelt. Der Stützring 1 weist im Bereich des Luftspalts 3 eine Vertiefung 4 auf, die breiter ist als der Luftspalt 3. Es ist deutlich zu erkennen, daß für den Luftspalt 3 ausschließlich Bandlagen 2 aus weichmagnetischem Material durchtrennt wurden. Der Stützring 1 wurde dagegen nicht durchtrennt und kann daher unverändert die Fixierung und Distanzierung des Luftspalts 3 gewährleisten. Die gesamte Oberfläche des aus dem Stützring 1 und dem darauf aufgewickelten weichmagnetischen Band 2 bestehenden Ringbandkerns ist mit einer Isolierungsschicht 5 versehen. Diese Isolierungsschicht 5 dient zu einer zusätzlichen Stabilisierung der aufgewickelten Bandlagen 2 und soll außerden mögliche Kurzschlüsse zwischen den magnetischen Bandlagen 2 und den Drähten der Wicklung vermeiden.
- Ein geschlitzter Ringbandkern gemäß der Erfindung kann beispielsweise durch die folgenden Fertigungsschritte hergestellt werden :
- Zunächst wird ein Stützring 1 aus nichtrostendem Stahl mit einem Durchmesser von etwa 11 mm und einer Breite von 3,5 mm an einer Stelle derart verformt, daß eine rinnenartige Vertiefung 4 von etwa 1/10 des Durchmessers des Stützrings 1 entsteht. Auf diesen verformten Stützring 1 werden nun etwa 34 Lagen eines 0,05 mm dicken Bandes aus einer weichmagnetischen Nickel-Eisen-Legierung aufgewickelt, die etwa 48 % Nickel und als Rest Eisen einschließlich geringer Desoxidationszusätze enthält. Derartige Legierungen besitzen eine relativ hohe Sättigungsinduktion von 1,55 T.
- Nach einer Entspannungsglühung bei ca. 1 050 °C erhält der Ringbandkern einen allseitigen Kunststoffüberzug aus Epoxidharz. Hiernach wird ein etwa 1 mm breiter Luftspalt 3 mit einer Toleranz von etwa ± 0,03 mm in die Bandlagen 2 des Kerns gefräst.
- Zur Verwendung als Drosselspule wird auf den geschlitzten Ringbandkern anschließend eine Bewicklung aufgebracht, die z. B. aus zwei Parallelwicklungen aus Kupferdraht mit jeweils gleicher Windungszahl bestehen kann. Eine derart bewickelte Drosselspule ist als Teil eines Ablenksystems für Tintenstrahlschreiber geeignet, da es hierbei wesentlich darauf ankommt, daß die Luftspaltbreite des Ringbandkerns eine enge Toleranz aufweist und der Luftspalt zur Aufnahme eines beweglichen Dauermagneten frei von störenden Drahtwindungen ist.
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