DE1030941B

DE1030941B - Magnetic core, especially for transducers and choke coils

Info

Publication number: DE1030941B
Application number: DEG18347A
Authority: DE
Inventors: Harald Mann Sorensen; Ulrik Hindenburg Krabbe
Original assignee: Giesenhagen K G
Current assignee: Giesenhagen K G
Priority date: 1955-03-23
Filing date: 1955-11-09
Publication date: 1958-05-29
Also published as: CH323756A; NL205649A; DE1023488B; BE546373A; CH323759A; NL205650A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Bei einem magnetischen Kern aus in der Längsrichtung magnetisch orientiertem Blech, z. B. bei Transduktoren und Drosselspulen, besteht häufig die Forderung, daß die magnetische Charakteristik ein scharfes Knie — einen ausgeprägten Sättigungspunkt — besitzt. Wenn der Magnetisierungszustand unter dem Knie liegt, soll die Permeabilität groß sein, liegt er oberhalb des Knies, soll sich der Fluß so wenig wie möglich mit der Feldstärke ändern. Es gibt Eisensorten, deren magnetische Eigenschaften eine solche Charakteristik sichern, vorausgesetzt, daß der Kern derart hergestellt ist, daß die Stoßfugen nur einen unbedeutenden Einfluß auf seine magnetischen Eigenschaften ausüben. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß der Kern aus einem langen Band ringförmig ohne Stoßfuge gewickelt wird. Hierbei ist es jedoch schwierig, die Wicklungen aufzubringen, da der Wicklungsdraht durch das Fenster des Kerns durchgefädelt werden muß.In the case of a magnetic core made of sheet metal magnetically oriented in the longitudinal direction, e.g. B. with transducers and reactors, there is often a requirement that the magnetic characteristic be sharp Knee - a pronounced saturation point - possesses. When the magnetization state is below the Knee is, the permeability should be high, he is above the knee, the flow should be as little as possible to change with the field strength. There are types of iron whose magnetic properties are such Ensure characteristic, provided that the core is made in such a way that the butt joints are only insignificant Exert influence on its magnetic properties. This can be achieved by that the core is wound from a long ribbon in a ring without a butt joint. Here it is, however difficult to apply the windings as the winding wire is threaded through the window of the core must become.

Man hat deswegen angestrebt, den Kern aus Blechstreifen derart zu schichten, daß die entstehenden Stoßfugen einen sehr kleinen magnetischen Widerstand aufweisen. Dazu hat man rechteckige Blechstreifen gleicher Breite für Joch und Schenkel verwendet und diese mit Überlappung in den Ecken aufeinandergeschichtet. Auf diese Weise sind jedoch nur die Ecken mit Eisen voll ausgefüllt, während die Schenkel und Joche ebensoviel Luftzwischenraum wie Eisen enthalten. Der Querschnitt, den eine Spule umschließt, umfaßt deswegen nur 5O^fl/o magnetisierbares Material und wird schlecht ausgenutzt, oder es wird, da der magnetisierbare Querschnitt im allgemeinen gegeben ist, die durchschnittliche Windungslänge der Spulen verhältnismäßig groß.The aim has therefore been to layer the core made of sheet metal strips in such a way that the resulting butt joints have a very low magnetic resistance. For this purpose, rectangular sheet metal strips of the same width were used for the yoke and legs and these were stacked on top of one another with an overlap in the corners. In this way, however, only the corners are completely filled with iron, while the legs and yokes contain as much air space as iron. The cross-section which a coil encloses therefore comprises only 50 ^fl / o magnetizable material and is poorly utilized, or, since the magnetizable cross-section is generally given, the average winding length of the coils is relatively large.

Es ist ferner für diese Zwecke ein Schichtkern bekannt. bei welchem aus Einzelstreifen zusammengesetzte U-förmige Blechlagen abwechselnd um 180° versetzt aufeinandergeschichtet sind. Jede U-förmige Blechlage besteht aus drei Blechstreifen, nämlich zwei Schenkelblechen und einem Jochblech, dessen Breite im Bedarfsfalle gleich der doppelten Schenkelbreite gewählt wird. Jeweils an einem Schenkelende sind diese Bleche an den Stoßstellen schräg abgeschnitten. Die Verwendung von derartigen schräg geschnittenen Blechstreifen ist jedoch in magnetischer Hinsicht insoweit nachteilig, als zwischen den aufeinanderliegenden Blechlagen Überlappungen nur in den entstehenden dreieckigen Zwickelflächen stattfinden, wodurch der magnetische Übergangswiderstand größer ist, als bei voller Überlappung in rechteckigen Flächen. In mechanischer Hinsicht sind schräg geschnittene Blechstreifen einmal deshalb nachteilig, weil der schräge Schnitt eine besondere Stanzarbeit erfordert, die besonders lästig ist, weil es sich um ein Magnetischer Kern, insbesondere für
Transduktoren und DrosselspulenA layered core is also known for this purpose. in which U-shaped sheet metal layers composed of individual strips are stacked alternately offset by 180 °. Each U-shaped sheet metal layer consists of three sheet metal strips, namely two leg plates and a yoke plate, the width of which is selected to be twice the leg width if necessary. In each case at one leg end, these sheets are cut off at an angle at the joints. However, the use of such obliquely cut sheet metal strips is disadvantageous from a magnetic point of view as overlaps only occur in the resulting triangular gusset surfaces between the sheet metal layers lying on top of one another, whereby the magnetic contact resistance is greater than with full overlap in rectangular areas. From a mechanical point of view, obliquely cut sheet metal strips are disadvantageous because the oblique cut requires a special punching work, which is particularly troublesome because it is a magnetic core, especially for
Transducers and inductors

- Anmelder:
Giesenhagen K. G._r
München 8, Josephsburgstr. 82- Applicant:
Giesenhagen KG _r
Munich 8, Josephsburgstr. 82

Beanspruchte Priorität:
Dänemark vom 23. März 1955Claimed priority:
Denmark 23 March 1955

Harald Mann S0rensen, Fruens B0geHarald Mann S0rensen, Fruens B0ge

und Ulrik Hindenburg Krabbe, Helsingor (Dänemark), sind als Erfinder genannt wordenand Ulrik Hindenburg Krabbe, Helsingor (Denmark), have been named as inventors

sehr teures, hartes und mechanisch empfindliches Spezialblech handelt. Aber nicht nur die Stanzarbeit, sondern auch das Schichten von schräg geschnittenen Streifen ist umständlicher als bei Verwendung von Rechteckstreifen.very expensive, hard and mechanically sensitive special sheet. But not only the punching work, but also layering diagonally cut strips is more cumbersome than using Rectangular strips.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird ein magnetischer Kern, bestehend aus abwechselnd in den Schenkeln und Jochen geschichteten, in den Ecken einander überlappenden und in der Längsrichtung magnetisch orientierten Blechstreifen, welche in den Jochen größere Breite haben als in den Schenkeln, gemäß der Efmdung in der Weise ausgebildet, daß sowohl für die Joche als auch für die Schenkel rechteckige Blechstreifen verwendet und zwischen zwei übereinanderliegend aufeinanderfolgenden Jochblechen jeweils von diesen überlappte Schenkelbleche in größerer Blechzahl als in den Jochen geschichtet sind. Überlappen z. B. jeweils zwei aufeinanderliegende Schenkelbleche ein Jochblech, so wird etwa 67 % des Schenkelquerschnitts mit magnetisch aktivem Material gefüllt und dadurch eine wesentliche Verbesserung im Vergleich mit den bekannten, aus rechteckigen Streifen geschichteten Kernen erzielt.To avoid these disadvantages, a magnetic core, consisting of alternately in the legs and yokes layered, overlapping in the corners and magnetic in the longitudinal direction oriented sheet metal strips, which have greater width in the yokes than in the legs, according to the Efmdung designed in such a way that rectangular sheet metal strips for both the yokes and the legs used and between two successive yoke plates lying one on top of the other, each of these overlapped leg plates are layered in a larger number of plates than in the yokes. Overlap z. B. in each case two stacked leg plates a yoke plate, then about 67% of the leg cross-section filled with magnetically active material and thus a significant improvement in comparison achieved with the known cores layered from rectangular strips.

Die Zeichnungen zeigen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung jeweils in Aufriß und Grundriß, und zwar zeigenThe drawings show various embodiments of the invention in elevation and plan, respectively, namely show

Fig. 1 und 1 a einen zweischenkligen Kern mit einer Wicklung auf jedem Schenkel und mit etwa 67 % Eisenfüllung in den Schenkeln,Fig. 1 and 1a a two-legged core with a winding on each leg and with about 67% Iron filling in the thighs,

Fig. 2 und 2 a ebenfalls einen zweischenkligen Kern mit einer Wicklung auf jedem Schenkel, doch mit 60% Eisenfüllung in den Schenkeln,Fig. 2 and 2a also a two-legged core with a winding on each leg, but with 60% iron filling in the thighs,

809 528/Ϊ68809 528 / Ϊ68

Fig. 3 und 3 a einen zweischenkligen Kern mit etwa 67% Eisenfüllung in den Schenkeln und einer Wicklung auf einem Schenkel,Fig. 3 and 3a a two-legged core with about 67% iron filling in the legs and one Winding on one leg,

Fig. 4 und 4 a einen dreischenkligen Kern mit etwa 67 % Eisenfüllung in den Schenkeln und einer Wicklung auf dem mittleren Schenkel,4 and 4 a a three-legged core with about 67% iron filling in the legs and one Winding on the middle leg,

Fig. 5 und 5 a einen dreischenkligen Kern mit etwa 67 % Eisenfüllung in den Schenkeln und einer Wicklung auf jedem Schenkel zu dreiphasigem Anschluß. ίο5 and 5 a a three-legged core with about 67% iron filling in the legs and one Winding on each leg for three-phase connection. ίο

In Fig. 1 und 1 a sind die Schenkelbleche mit 1, 2, die Jochbleche mit 5, 6 und die Wicklungen mit 11, 12 bezeichnet. In den Ecken überlappen zwei Schenkelbleche ein Jochblech, so daß die Eisenfüllung in den Schenkeln etwa 67% ausmacht. Die Jochbleche sind doppelt so breit wie die Schenkelbleche; die Joche weisen daher den gleichen Querschnitt auf wie die Schenkel. Dadurch, daß man die Joche mit größerem Eisenquerschnitt ausführt oder daß man für sie ein Material mit höherer magnetischer Sättigungsinduktion wählt, erzielt man die in vielen Fällen günstige Wirkung, daß nur das Blech in den Schenkeln gesättigt wird, wodurch die Streuung herabgesetzt wird.In Fig. 1 and 1a, the leg plates are denoted by 1, 2, the yoke plates with 5, 6 and the windings with 11, 12. In the corners, two leg plates overlap a yoke plate, so that the iron filling in the legs makes up about 67%. The yoke plates are twice as wide as the leg plates; the yokes therefore have the same cross-section as the legs. By making the yokes with a larger iron cross-section or by choosing a material with a higher magnetic saturation induction for them, the effect, which is favorable in many cases, is that only the sheet metal in the legs is saturated, whereby the scatter is reduced.

Bei dem in Fig. 2 und 2 a gezeigten Kern überlappen abwechselnd ein und zwei Schenkelbleche ein Jochblech. Die Eisenfüllung in den Schenkeln wird dadurch 60%, in den Jochen 40%, und wenn die Blechbreite der Jochbleche 50% größer als die der Schenkelbleche gewählt wird, erhält man die gleiche Kraftliniendichte auf dem ganzen Eisenpfad.In the case of the core shown in FIGS. 2 and 2a, one and two leg plates alternately overlap Yoke plate. The iron filling in the legs is 60%, in the yokes 40%, and if the The sheet width of the yoke sheets is chosen to be 50% larger than that of the leg sheets, the same is obtained Force line density all along the iron path.

Der in Fig. 3 und 3 a dargestellte Kern ist auf gleiche Weise aufgebaut wie der in Fig. 1 gezeigte, doch ist nur Schenkel 1 mit einer Wicklung 11 versehen. Um die Streuung herabzusetzen, sind nicht allein die Jochbleche 6 mehr als doppelt so breit gewählt wie die Bleche 1 des bewickelten Schenkels, sondern auch der andere Schenkel ist aus Blechen 2 aufgebaut, die etwa ein Drittel breiter sind als die Bleche 1.The core shown in Fig. 3 and 3a is constructed in the same way as that shown in Fig. 1, but only leg 1 is provided with a winding 11. To reduce the spread, are not only the yoke plates 6 selected to be more than twice as wide as the plates 1 of the wound leg, but also the other leg is made up of metal sheets 2, which are about a third wider than the Sheets 1.

Auch der Kern der Fig. 4 und 4 a hat nur eine Wicklung 11. Diese ist auf dem mittleren Schenkel 1 einer dreischenkligen Anordnung aufgebracht. Die Kraftlinien, die durch den Schenkel 1 verlaufen, verteilen sich dann auf die Schenkel 2 und 3 sowie die beiden Hälften der Joche. Die Stöße sind auf gleiche Weise ausgeführt wie in Fig. 1 und 3. Die Jochbleche 5 und 6 haben die gleiche Breite wie die Bleche des Schenkels 1, während die Bleche der Außenschenkel 2 und 3 nur halb so breit sind. Dadurch erreicht man die gleiche Kraftliniendichte über den ganzen Kern.The core of FIGS. 4 and 4 a also has only one winding 11. This is on the middle leg 1 applied in a three-legged arrangement. Distribute the lines of force that run through the leg 1 then on legs 2 and 3 and the two halves of the yokes. The shocks are the same Executed as in Fig. 1 and 3. The yoke plates 5 and 6 have the same width as the plates of the leg 1, while the metal sheets of the outer legs 2 and 3 are only half as wide. Achieved thereby one has the same density of lines of force over the whole core.

In Fig. 5 und 5 a ist ein dreischenkliger Kern mit je einer Wicklung 11, 12, 13 auf jedem Schenkel zum Anschluß an ein dreiphasiges Netz gezeigt, bei dem die Stoßstellen ebenso ausgebildet sind wie bei den in Fig. 1, 3 und 4 gezeichneten Konstruktionen.In Fig. 5 and 5 a is a three-legged core with a winding 11, 12, 13 on each leg for Connection to a three-phase network is shown in which the joints are formed in the same way as in the in Fig. 1, 3 and 4 drawn constructions.

Claims

Patent claims:

1.Magnetic core, especially for transducers and choke coils, with a pronounced saturation point, consisting of sheet metal strips alternately layered in the legs and yokes, overlapping in the corners and magnetically oriented in the longitudinal direction, which have a greater width in the yokes than in the legs, characterized in that both for the yokes and for the legs rectangular sheet metal strips are used and between two superimposed successive yoke sheets each of these overlapped leg sheets are layered in greater number of sheets than in the yokes ge.

2. Magnetic core according to claim 1, characterized in that the iron cross-section of the The yokes are as big as that of the legs.

3. Magnetic core according to claim 1, characterized in that the sheets from which the Core is constructed, consist of such a material and have such dimensions that the Iron is saturated in the legs enclosed by coils, while the remaining core parts are still unsaturated.

Considered publications:
Swiss patent specification No. 300 156.

1 sheet of drawings