DE2923069A1 - Magnetischer kern fuer elektromagnetische geraete - Google Patents

Description

Magnetischer Kern für elektromagnetische Geräte

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Kern für elektromagnetische Geräte der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Zu den hier gemeinten elektromagnetischen Geräten gehören vor allem Drosselspulen, aber auch Transformatoren. Derartige Geräte enthalten einen Kern aus geschichtetem, weichmagnetischem Blech, der einen oder mehrere geschlossene magnetische Kreise für den magnetischen Fluß bildet. Der Kern besteht aus zwei Jochen und zwischen den Jochen angeordneten Schenkeln, auf denen Wicklungen angebracht sind. Wenn der Kern, vorzugsweise bei Drosseln, in Form eines Rahmens aus geradlinigen Blechstreifen hergestellt wird, besteht meistens der Wunsch, daß dieser Schicht auf Schicht aufgebaute Rahmen an allen Stellen dieselbe Breite haben soll, so daß der Magnetfluß ohne Schwierigkeit im Rahmen umfließen kann, ohne dabei von einer Schicht in eine andere überwechseln zu müssen. Ein solches Überwechseln bedingt nämlich, daß der Fluß an dieser Stelle senkrecht zur Fläche der Blechschicht fließt, wodurch

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große Zusatzverluste in den Blechflächen entstehen, die zu einer unerwünschten Erwärmung des Kernes führen.

In gewissen Fällen ist es jedoch wünschenswert, einzelnen Teilen des Kernes aus mechanischen Gründen eine andere Querschnittsform zu geben, obwohl die Größe des Querschnittes im wesentlichen konstant "Bleibt. So ist es wünschenswert, die wicklungstragenden Schenkel mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt herzustellen, damit die kreiszylindrische Wicklungsspule besser aufgepaßt werden kann. Die Joche behalten dabei ihren rechteckigen Querschnitt bei.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen magnetischen Kern zu entwickeln, bei welchem die Querschnittsformen von Schenkel und Joch unterschiedlich sein können, ohne daß dadurch die genannten Zusatzverluste im Kern auftreten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein magnetischer Kern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welcher erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannnten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

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Fig. 1 einen Drosselkern nach der Erfindung in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 den Verlauf des magnetischen Flusses am Übergang zwischen Schenkel und Joch bei der Drossel gemäß Fig. 1.

Figur 1 zeigt einen Kern für eine Drossel, der aus einem viereckigen Rahmen mit rechteckigem Querschnitt und einem mitten im Rahmen stehenden Schenkel mit kreisförmigem Querschnitt besteht, welcher Schenkel in bekannter Weise eine nicht dargestellte Wicklung trägt. Der Rahmen besteht aus einem oberen und einem unteren Joch 1, die von zwei Außenschenkeln 2 zusammengehalten werden, sowie einem zwischen den Jochen angeordneten mittleren Schenkel 3. Wenn der Rahmen ideal dem kreisförmigen Querschnitt des mittleren Schenkels angepaßt würde, dann müßte er einen elliptischen Querschnitt mit dem Verhältnis 1:2 zwischen kleiner und großer Achse haben. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung haben die Joche und Außenschenkel einen rechteeckigen Querschnitt, dessen lange Seite größer ist als der Durchmesser des mittleren Schenkels und dessen kurze-Seite kleiner ist als die Hälfte davon, wobei die Bemessung Jedoch so getroffen ist, daß der Querschnitt von Joch und Außenschenkel fortlaufend ungefähr dem halben Querschnitt des mittleren Schenkels entspricht. Trotzdem soll der magnetische Fluß sich gleichmäßig über den Querschnitt von Joch und Außenschenkel verteilen, so daß an allen Stellen dieser Teile die gleiche Flußdichte auftritt.

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Um dies zu erreichen wird zwischen den Enden des mittleren Schenkels und den Jochen je eine Querflußplatte 4 aus geschichteten ferromagnetischen Blechen eingefügt, wobei die Bleche hochkant zur Ebene der Querflußplatte 4 stehen und ihre Längsrichtung senkrecht zur Schichtrichtung der Joche verläuft. Der magnetische Fluß kann dann aus jedem Blech im Joch in jedes Blech der Querflußplatte eintreten und von hier in den mittleren Schenkel eintreten, bzw.. umgekehrt. Sowohl beim Übergang zwischen Joch und Querflußplatte sowie beim Übergang zwischen Schenkel und Querflußplatte tritt der Fluß durch die schmalen Schnittkanten der Bleche und nicht durch die breiten Seitenflächen der Bleche. Der Fluß kann also zwischen dem rechteckigen Querschnitt des Joches und dem runden Querschnitt des Kernschenkels übertragen werden, indem er im erforderlichen Umfang quer zur Längsrichtung des Joches in den Blechen der Querflußplatte fließt, so wie es Figur 2 zeigt, in deijder Fluß durch grobe gestrichelte Linien 5 angedeutet ist.

Damit man eine gute Verteilung des Flusses erhält, ist es vorteilhaft, gleichförmige Luftspalte zwischen mittlerem Schenkel und Querflußplatte einerseits und zwischen Querflußplatte und Joch andererseits vorzusehen. Dies kann beispielsweise durch Zwischenlagen 6 aus unmagnetischem Material an den genannten Stellen erreicht werden. Ferner ist es zweckmäßig, die Querflußplatte so auszubilden, daß die Möglichkeit eines senkrecht zur Schichtung der Platte

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verlaufenden magnetischen Flusses erschwert wird. Zu diesem Zweck werden gemäß der Erfindung unmagnetische Zwischenlagen 7 in geeigneter Verteilung angebracht. Wieviele solcher Zwischenlagen vorzusehen sind und wie sie zueinander in der Querflußplatte angebracht werden, ist von Fall zu Fall zu entscheiden, da diese Entscheidung sowohl von den geometrischen als auch magnetischen Verhältnissen abhängig ist.

Wenn es nur darum geht, einen gleichmäßig verteilten Übergang des magnetischen Flusses zwischen Schenkel und Joch herzustellen, dann braucht die Querflußplatte 4 in Längsrichtung der Joche nur unbedeutend langer zu sein, als der Durchmesser des mittleren Schenkels. Die Querflußplatte kann jedoch auch gleichzeitig zur axialen Abstützung für die Wicklung des mittleren Schenkels verwendet werden. Dadurch wird eine Vereinfachung des mechanischen Aufbaues der Drossel erreicht, da die auf die Wicklung wirkenden axialen Preßkräfte dann unmittelbar auf den Jochrahmen übertragen waden und nicht von dem aus den Preßflanschen für die Joche gebildeten Konsolen aufgenommen werden müssen, wie dies bei Drosseln und Transformatoren üblich ist. In diesem Falle wird die ebene Fläche der Querflußplatten soweit ausgedehnt, daß sie im wesentlichen die gesamte Stirnfläche der Wicklung bedeckt. Hierbei dient die Querflußplatte zugleich in an sich bekannter Art als Shunt, der den aus dem Wicklungsquerschnitt austretenden magnetischen Streufluß

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einsammelt und in das Joch überführt. Dadurch wird verhindert, daß der Streufluß in die umgebenden Konstruktionsteile, wie Preßflansche und Gehäuse, eindringt und dort Wirbelstromverluste verursacht.

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Claims (4)

Rechts- und Patentanwalt Dr.-taq. JoaeWm Eosckar 10.5.1979 β FRANKFURT/M. 1 20 668 P Ratheneupl. 2 · Tel. (0611) 28 23 65 Patentansprüche:

1. ) Magnetischer Kern für elektromagnetische Geräte mit ge-/T5chichteten Jochen, die einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt haben, zwischen denen ein oder mehrere mit, Wicklungen versehene Schenkel mit im wesentlichen rundem Querschnitt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Enden der Schenkel (3) und den angrenzenden Jochen (1) geschichtete Querflußplatten (4) angeordnet sind, deren
Schichtungsrichtung im wesentlichen senkrecht zur Schichtungsrichtung des Joches verläuft und die wenigstens den ganzen Querschnitt des Schenkels und die ganze Breite des Joches
bedecken.

2. Magnetischer Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Querflußplatten (4) und den Jochen (1) sowie zwischen den/dem Schenkeln/Schenkel (3) und den Querflußplatten Luftspalte (6) vorgesehen sind.

3. Magnetischer Kern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querflußplatten mit in Schichtungsrichtung der Bleche verlaufenden Zwischenlagen (7) aus unmagnetischem Material versehen sind.

4. Magnetischer Kreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querflußplatten eine so große Fläche haben, daß sie im wesentlichen die Stirnflächen der Wicklungen bedecken und die Wicklungen ,axial abstützen.

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