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Geschichteter Eisenkern für elektrische Geräte Die Erfindung bezieht sich auf geschichtete Eisenkerne für elektrische Geräte, insbesondere auf Kerne für Drosseln, deren Eisenkreis durch Spalte im Kernschenkel unterbrochen ist. Um Verluste und die Erwärmung solcher Magnetkerne in der Nachbarschaft der Spalte niedrig zu halten, müssen die Spalte verhältnismässig schmal gewählt werden, was wieder bedingt, dass eine grosse Spaltzahl vorzusehen ist.
Magnetkerne mit viel Spalten sind im Aufbau, insbesondere wenn die Schenkel kreuzförmigen oder gestuften Querschnitt haben, schwierig und mechanisch nicht stabil. Dabei ist besonders nachteilig, dass die Schenkellamellen mittels die Blechlamellen durchsetzende Spannbolzen verspannt werden müssen. Ein weiterer Nachteil solcher verspannter Kerne ist in dem von ihnen erzeugten hohen Geräusch zu sehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kernbauform für aus Blechlamellen aufgeschichtete Kerne anzugeben, die vor allem bei mit Spalten versehenen Kernschenkeln noch leicht und billig herstellbar ist und die hinsichtlich Geräuscherzeugung günstiger ist als die bisherigen, mit getreppten Kernschenkeln ausgeführten Kerne. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kernform anzugeben, deren Schenkelquerschnitt weitgehend der runden Schenkelquerschnittsform angepasst ist und somit einen guten Füllfaktor aufweist,
bei gleichzeitig geringem Blechabfall bei der Herstellung.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die beiden Kernjoche aus geschichteten Blechen mit gleicher Streifenbreite bestehen und dass die Schenkel je aus drei formgleich geschichteten Blechpaketteilsäulen, deren jede einen Parallelogrammquerschnitt mit 120 - und 160 -Winkeln an den Ecken aufweist und zu einer gleichseitigen sechseckigen Gesamtkernsäule, wobei jeweils die Schnittkanten der mit ihren aneinanderliegen- den Flächen im Schenkelachsrichtung liegenden Bleche des auf die äusserste Blechebene einer Teilsäule der Nachbarsäule stossen, zusammengesetzt sind.
Bei Kernen mit Spalten in den Schenkeln werden die Schenkel vorteilhaft aus einer Vielzahl gleichgearteter, in Schenkelachsrichtung unter Zwischenlage nichtmagnetischer und nichtmetallischer Distanzplatten aufeinandergeschichteter Säulenabschnitte, deren jeder wieder aus drei Teilsäulenstücken mit Parallelogrammform zusammengesetzt ist, aufgebaut, und die Säulenstapel können mit den Kernjochen mit Hilfe von die Joche und die Säulenabschnitte in darin mittig vorgesehenen Nuten durchsetzenden Spannbolzen zusammengepresst werden.
Kerne dieser Art haben wegen ihrer sechseckigen Querschnittsform der Schenkel einen weit besseren Füllfaktor als die herkömmlichen abgetreppten Kernschenkel. Wenn die Blechpaketsäulen der Schenkel miteinander und mit den benachbarten Distanzplatten gemäss einer Variante der Erfindung verklebt sind, ergibt sich eine Kernausführung, die auch hinsichtlich Geräuscherzeugung weit günstiger ist als die bisher geschichteten, mit Spannbolzen verspannten Kernformen, die bekanntlich auch in magnetischer Hinsicht wegen der Flussablenkung durch die Spannbolzenlöcher in den Blechlamellen ungünstig waren.
Werden beim erfindungsgemässen Kern die axialen Blechbreiten der Bleche in den einzelnen Säulenabschnitten gleichgross gemacht, dann können die sämtlichen benötigten Bleche abfallos aus einem Blechband abgeschnitten und zum Kern ohne weitere Bearbeitung, wie Löcherstanzen, Spannbolzeneinsetzen usw., zusam- mengesetzt werden. Das Aufschichten der in diesen, Parallelogrammform aufweisenden Teilblechpaketsäulen ist unschwer durchführbar, insbesondere wenn zum Aufschichten entsprechende Rahmen oder Formen verwendet werden, in denen gleichzeitig auch das Verkleben und Festaufeinanderpressen der Lamellen durchführbar
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ist.
Die Verklebung der Lamellen untereinanaer und die Verklebung der Teilblechpaketsäulen miteinander sowie mit den zwischen die Säulenabschnitte eingelegten Distanzplatten ergibt einen mechanisch äusserst stabilen Kernaufbau, der kaum zu Geräuschbildung neigt. Dadurch kann das Magnetblech höher als bisher ausgenutzt werden, ohne dass der zulässige Geräuschpegel überschritten wird. Diese Erscheinung erlaubt den Kern kleiner zu dimensionieren, was ausser einer Ersparnis an Magnetblech auch eine Ersparnis an leitendem Wicklungsmaterial mit sich bringt.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert: Die Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau eines nach der Erfindung hergestellten Kerns in perspektivischer Ansicht.
Die Fig. 2 und 3 zeigen in perspektivischer Darstellung je die drei zum Kernschenkelaufbau verwendeten Teilblechpaketsäulen Die Fig. 4 veranschaulicht einen Querschnitt durch einen zusammengebauten Kernschenkel.
Der in Fig. 1 gezeigte zweischenklige geschichtete Magnetkern 10 besitzt zwei Schenkel 12 und 14, die an ihren Enden von den beiden Jochteilen 16 und 18 überdeckt sind. Bei 19 ist strichpunktiert eine auf dem Kernschnkel aufbringbare Wicklung angedeutet. Die Kernschenkel 12 und 14 weisen in ihrem Magnetkreis Spalten auf. Demzufolge sind eine Vielzahl von Säulenabschnitten 50 in Schenkelachsrichtung unter Zwischenlage nichtmetallischer und nichtmagnetischer Distanzplatten 52 aufeinander gestapelt. Die Joche 16 und 18 sind in herkömmlicher Weise aus Blechen 20 aufgeschichtet, die alle die gleiche Streifenbreite aufweisen.
Die in der Jochpaketmitte liegenden Bleche sind gegen- über den übrigen Jochblechen bis auf den Achsabstand der beiden Schenkel 12 und 14 verkürzt, wodurch sich in den Jochen Nuten 22 für das Durchführen der die Kernschenkel mittig durchsetzenden Spannbolzen 24 und 26 ergeben. Für die Joche kann kernorientiertes Blech verwendet werden oder bei Drosselkernen auch warmgewalztes Magnetblech. Die Spannbolzen 24 und 26 sind aus einem geeigneten, nichtmagnetischen Material, z. B. aus unmagnetischem rostfreiem Stahl gefertigt und sie können von einem Isolierrohr umgeben sein.
Die Jochblechlamellen sind mittels auf die Jochaussenseiten aufgelegten Spannplatten 28 und 30 bzw. 32 und 34, die an den Jochstirnseiten entlang laufen, und die Spannplatten durchsetzenden Spannbolzen 36 verspannt. Die Spannplatten können aus Holz, Aluminium oder einem geeigneten nichtmagnetischen Material hergestellt sein. Das untere Joch 18 ruht samt seiner Verspanneinrich- tung auf daran befestigten Tragbalken 38 und 40.
An den oberen Spannplatten bzw. am oberen Joch sind Balken 42 und 44 befestigt, die mit Hubösen zum Anheben der Kernkonstruktion versehen sein können. Im Ausführungsbeispiel sind die Balken 38 und 40 sowie 42 und 44 mittels der sie durchsetzenden Spannbolzen 24 und 26 gehalten. Wenn die Tragbalken aus Metall gefertigt sind, dann müssen zwischen diesen und den anliegenden Jochpartien geeignete Isolierzwischenlagen 46 angebracht werden,
um ein Kurzschliessen der benachbarten Jochlamellen zu verhindern. Als Isolier- zwischenlagen können dazu blattförmige Isolierstücke oder auch Isolierharzüberzüge an den Balken dienen. Da die beiden Kernschenkel 12 und 14 gleichartig ausge- führt sind, wird nachstehend nur der Aufbau von Kernschenkel 12 unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 3 und 4 beschrieben: Der Schenkel 12 ist aufgebaut aus einer Vielzahl von in Kernschenkelachsrichtung übereinandergestapelter, aus Magnetblech aufgeschichteter Säulenabschnitte 50.
Diese Säulenabschnitte haben vorzugsweise alle gleiche axiale Höhe W, Fig. 2, sodass also für deren Herstellung nur eine einzige Blechbandbreite erforderlich ist. Die Blechlamellen eines jeden Säulenabschnittes haben rechteckige Form und sind so zusammengeschichtet, dass sie mit ihren aufeinanderliegenden Flächen in Schenkelachsrichtung und mit ihren längeren Schnittkanten in zu der Schenkelachse 51 senkrechten Ebenen liegen. Voneinander sind die Säulenabschnitte durch isolierende Distanzteile, z.
B. Isolierplatten 52 getrennt, die je nach dem infrage kommenden Verwendungsfall entsprechende Dicke aufweisen und zweckmässig aus Keramik, Glas, Harz oder geschichtetem Plastikmaterial bestehen können. Wichtig dabei ist, dass für die Isolierplatten 52 ein Material mit hohem Elastizitätsmodul gewählt wird und das Material den Drücken bei der Kernverspannung standzuhalten vermag.
Die einzelnen Blechlamellen der Säulenabschnitte sind in besonderer Weise geschichtet, um eine sechseckige Querschnittsform des Kernschenkels zu erreichen, dessen Füllfak- tor weitgehend dem runden Schenkelquerschnitt nahe- kommt. Jeder Säulenabschnitt besteht demzufolge aus drei Segmenten (Teilsäulen) 60, 62, 64 (s. Fig. 2 bis 4). Jedes Segment besteht wieder aus einer Vielzahl aneinander geschichteter rechteckiger Blechlamellen 66, die alle die gleiche Breite W in axialer Richtung des Kernschenkels haben, wobei aber die Blechlamellen bis auf wenige an die Schenkelachse 51 heranreichende Lamellen gleiche Länge haben.
Die aneinanderliegenden Blechlamellen jedes Segments sind in Richtung ihrer längeren Schnittkante so gegeneinander verschoben, dass sich ein parallelogrammartiges Gebilde ergibt, das zwei Winkel von 120 und zwei Winkel von 60 hat (s. Fig. 4). Die Schichtung dieser parallelogrammförmigen Segmente 60, 62, 64 wird zweckmässig in einem geeigneten Halterahmen vorgenommen in dem dann insbes. auf die Stirnseiten der Segmente ein Klebemittelauftrag 82, wie in Fig. 2 nur partiell angedeutet, z. B. ein Epoxydharz- auftrag aufgebracht wird, um die Lamellen miteinander zu verkleben.
Dabei wird der Lamellenstapel bis zur Erhärtung des Klebemittels gepresst. Drei in der vorgenannten Weise hergestellte Segmente 60, 62, 64 werden mit ihren 120 -Winkeln aneinanderstossend zu einem sechseckigen Säulenabschnitt zusammengesetzt. Die Öffnung 70 für das Hindurchführen eines den Kernschenkel durchsetzenden Bolzens 24 (s.
Fig. 1) ist dadurch geschaffen, dass die der S chenkelachse benachbarten Blechlamellenenden jedes der drei Segmente mit verkürzter Länge L2 gegenüber der Länge L1 der übrigen Lamellen ausgeführt ist. Die dabei in jedem der drei Segmente erhaltenen Nuten 72, 74, 76 ergeben beim Zusammensetzen der drei Segmente ein sechseckiges Durchtrittsloch 70 für den Spannbolzen 24. Die Grösse der Nuten ist dabei entsprechend dem Durchmesser des Kernschenkelspannbolzens 24 bzw. dem Durchmesser- des diesen umgebenden Isolierrohres 80 zu wählen.
Selbstverständlich brauchen die drei Kernsegmente nicht in der vorbeschriebenen Weise für sich hergestellt werden, um dann zur Gesamtsäule zusammengebaut werden zu können. Es können vielmehr die drei Segmente auch zusammen aufgeschichtet werden, indem die Blechlamellen z. B. in einem Ringrohr aufgeschichtet werden.
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Dabei kann das Klebemittel für die Lamellen den ganzen Rohrinnenraum mit ausfüllen. Die Distanzstücke 52, die. zwischen den einzelnen Säulenabschnitten einzubringen sind, haben die gleiche sechseckige Querschnittsform wie die Säulenabschnitte 50 und besitzen auch mittig ein entsprechendes Durchgangsloch 102.
Beim Aufbau des Kernschenkels werden die Oberflächen der Distanzstük- ke 52 mit Klebemitteln versehen und ebenso die Oberflächen der drei zusammenzusetzenden Teilpaketsäulen und auch die aneinanderstossenden Seitenflächen werden mit einem Klebemittelauftrag versehen. Hiermit ergibt sich ein mechanisch fester Kernschenkel, nachdem dieser mittels der Spannbolzen 24, 26 bis zum Erhärten des Klebemittels gepresst ist. Zwischen dem unteren sowie obern Joch und den Schenkelendflächen sind je Isolierzwischenlagen 88 bzw. 90 anzubringen.
Die Aufeinanderschichtung der Säulenabschnitte übereinander geschieht mit abwechselnder Verdrehung der Säulenabschnitte gegeneinander um 60 um die Schenkelachse, sodass die Blechlamellen der einander benachbarten Säulenabschnitte sich praktisch kreuzen. Als besonders geeignetes Klebemittel wurde Epichlorhydrin mit Bisphenol A und Zugabe von feinverteiltem Füllstoff und Katalysator gefunden. Dieses Klebemittel hat eine ausreichende Topfzeit und eine Konsistenz, die das Auslaufen verhindert. Als Füllstoffe eignen sich in besonderem Masse gefälltes Calciumcarbonnat mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 10 micron, während als Katalysator Diäthylaminopropylamine geeignet sind.
Eine beispielsweise günstige Zusammensetzung des Klebemittels enthält 200 gr Epichlorhydrin / Bis-phenol Epoxydharz, 130 gr Calciumcarbid und 16 gr Diäthyla- minoprop-ylamin. Die Anteile des Füllstoffes und des Katalysators können selbstverständlich je nach der Vis- cosität des benutzten Epoxydharzes verändert werden, wenn ein bestimmtes Zeittemperaturhärtungsverhältnis gewünscht wird.
Nachdem der gesamte Kern, also Joche und Schenkel aufgebaut und die Schenkelteile miteinander verklebt sind und mittels der Spannbolzen während des Verklebens gepresst sind, wird in herkömmlicher Weise das obere Joch wieder abgehoben und nach Aufbringen der Wicklung 19 wieder aufgesetzt und befestigt.