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Magnetkern, insbesondere für Transformatoren oder Drosseln Für die Kerne von elektromagnetischen Induktions- einrichtungen, wie Transformatoren, Drosselspulen oder dergleichen, sind sehr mannigfaltige Bauformen bekannt. Die einzelnen Konstruktionen sind im wesentlichen jeweils nach zwei Hauptanforderungen ausgerichtet, nämlich einerseits günstige magnetische (Betriebs-)Eigenschaften und anderseits rationelle, arbeits- und materialsparende Herstellung. Die bekannten Kernformen stellen durchwegs einen Kompromiss dar, indem bezüglich des einen oder andern dieser beiden Gesichtspunkte Nachteile in Kauf genommen werden.
Wohl am häufigsten werden Magnetkerne verwendet, die aus einer Mehrzahl von ebenen Blechlamellen mit bestimmten, gestanzten Umrissen geschichtet sind (sogenannte UI- oder EI-Kerne). Bei diesen Schichtkernen ist nachteilig, dass das Einschichten der Einzelbleche in die Wicklung eine zeitraubende Handarbeit darstellt und sich einer Automatisierung hartnäckig entzieht. Dabei besteht auch dauernd die Gefahr einer Beschädigung der Wicklung durch die scharfen Blechkanten. Ferner ergibt sich beim Ausstanzen der Bleche in der Regel ein beträchtlicher Materialabfall. Wohl sind Spezialformen bekannt, bei denen der Abfall stark herabgesetzt ist, doch beruhen diese Formen auf ganz bestimmten Massverhältnissen (insbesondere Stegbreite/ Fensterbreite), deren Einhaltung die Formgebung, z.
B. eines Transformators, stark einschränkt bzw. zu schlechteren Betriebseigenschaften und einem ungünstigen Eisen/Kupfer-Verhältnis führt.
Dem erwähnten, aus flachen Formblechen geschichteten Kern steht der aus einem Blechband von passender Breite gewickelte Ringbandkern gegen- über. Dieser weist zunächst bedeutende Vorteile auf, nämlich geringer Abfall, einfache Herstellung (wickeln) und hohe Anpassungsfähigkeit bei der Dimensionierung unter Verwendung von einfachen, verstellbaren Wickelvorrichtungen, das heisst, weitgehend freie Wahl der Fensterfläche, Bandbreite, Anzahl der Blechlagen, Schenkellänge usw.
Besonders angezeigt ist diese Kernform bei Verwendung von Blechsorten mit magnetischer Vorzugsrichtung, da hierbei die magnetischen Kraftlinien über ihre ganze Länge im Kern in dieser Vorzugsrichtung (Längsrichtung des Blechstreifens bzw. Walzrichtung) verlaufen, im Gegensatz zu den eingangs genannten Schichtkernen.
Die dem Ringbandkern anhaftenden Nachteile zeigen sich hingegen beim Zusammenbau von Kern und Wicklung: Geht man von einem geschlossenen Ringkern aus, so muss die Wicklung mit komplizierten Spezialmaschinen oder von Hand aufgebracht werden; beides ist umständlich und wird nur in Sonderfällen angewendet. Häufiger sind Konstruktionen, bei denen ein Ringkern aus zwei separaten, U-förmi- gen Kernhälften zusammengesetzt wird, die über die vorbereitete Wicklung gesteckt werden.
Die Kernhälf- ten können dabei voneinander getrennt oder durch Auftrennen eines vorerst geschlossenen Ringbandkerns gewonnen werden (sogenannter Schnittbandkern).
Aber auch mit solchen zusammengesetzten Ring- kernen konnte bis anhin keine durchwegs befriedigende Lösung gefunden werden. Die Hauptschwierigkeit liegt darin, den Einfluss der Luftspalte zwischen den einander zugekehrten Stirnflächen der beiden Kernhälften herabzusetzen. Besonders wichtig ist dies bei der Verwendung von Blechen mit magnetischer Vorzugsrichtung wegen der dort erreichbaren erhöhten Induktion im Kern. Die Verhältnisse liegen so, dass ein schlecht gestalteter Luftspalt die durch Anwendung eines hochwertigen Blechmaterials erzielten Vorteile ohne weiteres wieder zunichte
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macht.
Zusätzliche Schwierigkeiten bereiten beim Schnittbandkern auch die Elastizität des Bleches (auseinanderfächern des Blechpaketes nach dem Auftrennen), Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften durch mechanische Spannung beim Biegen, Kurzschlüsse zwischen benachbarten Blechlagen durch das Auftrennen des Ringkernes usw.
Aus allen diesen Gründen erfordert die Herstellung von Schnittbandkernen eine aussergewöhnliche Sorgfalt und zahlreiche, zum Teil komplizierte Arbeitsgänge, wie Glühen des gewickelten Ringkerns in neutraler Atmosphäre, Imprägnieren mit Kunstharzmasse, Auftrennen des Kerns, Schleifen und Läppen der Stossflächen. Der grosse Fabrikationsaufwand und der daraus resultierende Preis für solche Kerne stehen natürlich einer allgemeinen Verbreitung entgegen.
Anderseits ist es bekannt, dass der schädliche Luftspalteinfluss dadurch stark vermindert und praktisch beseitigt werden kann, dass die Blechenden in benachbarten Blechschichten einander überlappen, das heisst die Stossstellen der Einzelbleche in Längsrichtung der magnetischen Kraftlinien versetzt sind.
Versuche in dieser Richtung sind auch bei den erwähnten, aus zwei U-förmigen Hälften zusammengesetzten Ringkernen unternommen worden, und zwar derart, dass die Blechenden abwechselnd länger und kürzer bemessen wurden, wobei die einander zugekehrten Schenkelenden der U-förmigen Kern- hälften kammartig ineinandergreifen sollten.
Es zeigt sich aber, dass diese Massnahme'der alternierenden überlappung in der Praxis ebenfalls versagt. Infolge der auftretenden Dickenabweichungen der handels- üblichen Bleche - die sich im Blechstapel über mehrere Blechschichten addieren - gelingt es nicht, die kammartigen Schenkelenden gegenseitig zum Passen zu bringen, diese lassen sich deshalb kaum oder nur mit grosser Mühe ineinanderfügen, wobei an den einzelnen Blechlappen die Blechisolation verletzt wird, was erhöhte Wirbelstromverluste zur Folge hat.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten mannigfaltigen Schwierigkeiten zu beseitigen. Sie geht aus von einem Magnetkern, insbesondere für Transformatoren oder Drosseln, mit mindestens einem Paar von U-förmigen Kernteilen, die mit gegeneinander gekehrten U- Schenkeln einen geschlossenen Magnetkreis bilden und je aus einer Mehrzahl gebogener Blechstreifen geschichtet sind, wobei in benachbarten Blechschichten die Stossstellen von je zwei Streifenenden in Längsrichtung der U-Schenkel versetzt sind.
Es wird dabei eine besonders einfache, weitgehend mechanisierte Kernherstellung in zwei vorfabrizierten Kernteilen angestrebt, die zur Fertigmontage in einfacher Weise über die vorbereitete Wicklung zum geschlossenen Magnetkreis zusammengefügt werden können, wobei zur Beseitigung des Luftspaltein- flusses von einer überlappung der benachbarten Blechenden Gebrauch gemacht wird.
Die angestrebten Ziele werden erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Schenkellängen der Einzelbleche mindestens über Gruppen von mehreren benachbarten Blechen in einer Richtung fortschreitend abgestuft sind, so dass die Blechenden jedes Schenkels zusammen treppen- oder sägezahnartig abgestufte Schenkel-Stirnflächen bilden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 und 2 zeigen perspektivisch zwei unterschiedliche, einander zuzuordnende Kernteile, Fig. 3 ist die schematische Darstellung eines vollständigen, mit Kernteilen nach Fig. 1 und 2 zusammengebauten Ringkerntransformators, Fig. 4 stellt eine Variante eines Ringkerns dar, welcher aus zwei identischen Kernteilen besteht, Fig. 5 und 6 veranschaulichen zwei Blechstapel, die, nach Durchführung eines Biegeprozesses, die beiden Kernteile für einen Kern nach Fig. 7 ergeben, Fig. 8 zeigt einen anderen Blechstapel, deren zwei einen Kern nach Fig. 9 ergeben, und Fig. 10,
11 und 12 stellen besondere Varianten von Kernen dar.
Die Fig. 1 zeigt einen U-förmigen Kernteil A, welcher aus einer Mehrzahl von entsprechend U- förmig, gebogenen Blechstreifen 2 geschichtet ist. Die Längen der seitlichen Schenkel der symmetrischen Einzelbleche sind dabei von innen nach aussen fortschreitend um einen bestimmten, gleichbleibenden Betrag verkürzt, so dass die Blechenden 4 jedes Schenkels zusammen eine treppenartig abgestufte Schenkel-Stirnfläche bilden.
Der Kernteil B nach Fig.2 unterscheidet sich vom beschriebenen Kernteil A nur dadurch, dass die Verkürzung der Schenkel von aussen nach innen fortschreitet. Dadurch entstehen zwei ähnliche, jedoch nach innen geneigte Schenkel-Stirnflächen, welche auf diejenigen des Kernteils A passen. Die Kernteile A und B lassen sich somit paarweise mit gegeneinandergekehrten U-Schenkeln zu einem Ringkern nach Fig. 3 zusammenfügen, welcher als geschlossener Magnetkreis mit den vorbereiteten, gleichzeitig eingefügten Wicklungen 6, 8 verkettet ist.
Vorzugsweise wird die Anordnung so getroffen, dass die gesamten Schenkel-Stirnflächen innerhalb der Spulen 8, 9 und symmetrisch bezüglich der Spulenlänge liegen; dies ist zwar nicht Bedingung, aber insofern günstig, als eine restliche, an den Stossstellen der Kernteile auftretende magnetische Streuung sich weniger nachteilig auswirkt.
Die Versetzung der Stossstellen je zweier Streifenenden in Längsrichtung der U-Schenkel zwischen benachbarten Blechschichten, das heisst die über- lappung a benachbarter Streifenenden (Fig. 1, 2) lässt sich innerhalb gewisser Grenzen, praktisch etwa zwischen dem 1,5 bis 6fachen der Blechdicke d, frei wählen. Die Herstellung der Kernteile A und B erfolgt im vorliegenden Fall so, dass Blechstreifen von passender Länge abgeschnitten, einzeln U-förmig und mit gleichem Biegeradius, abgebogen und hierauf ineinandergeschichtet werden.
Die Längendifferenz
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Al (gestreckte Länge) zwischen einem bestimmten Streifen und dem nächstfolgenden äusseren Streifen beträgt beim Kernteil A 4d-2a und beim Kernteil B 4d+2a. Die Distanz zwischen den Biegestellen vergrössert sich jeweils um 2d.
Während bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 die Schenkel-Stirnflächen symmetrisch zu der Mittelachse des U-förmigen Kernteils abgestuft sind, das heisst an beiden Schenkeln eines Teils entweder von innen nach aussen A oder von aussen nach innen B, kann man auch gemäss Fig.4 solche Kernteile C bilden, bei denen die Stirnflächen an beiden Schenkeln parallel liegen, also am einen Schenkel von innen nach aussen und am andern Schenkel von aussen nach innen treppenartig abgestuft sind.
Dies hat den Vorteil, dass zur Bildung geschlossener Ringkerne nur eine Sorte von Kernteilen erforderlich ist, die paarweise gegeneinander gefügt werden, wie in Fig. 4 angedeutet.
Bezeichnet man wiederum die Blechdicke mit d und die überlappung mit a, so vergrössert sich die Schenkellänge, z. B. beim Schenkel rechts in Fig. 4, von jedem Einzelblech zum nächstfolgenden, äusseren Blech um d+a; der Abstand zwischen den Biegestellen nimmt jeweils um 2d und die Gesamtlänge der Blechstreifen um 4d zu, unabhängig von a.
Zur Herstellung von U-förmigen Kernteilen mit nach Art der beschriebenen Teile A, B oder C treppenartig abgestuften Schenkel-Stimflächen kann man auch in anderer Weise vorgehen, wie anhand der Fig. 5 bis 9 erläutert werden soll. Anstatt die Blechstreifen einzeln U-förmig abzubiegen und hernach ineinander zu schichten, kann man zuerst die flachen Blechstreifen von passend abgestufter Länge zu einem Stapel schichten und anschliessend den ganzen Stapel in einem Arbeitsgang in die U-Form biegen. Die Fig. 5 und 6 zeigen Stapel D' bzw. E aus ebenen Blechstreifen, aus denen durch den Biegeprozess, z. B. in einer in Fig. 5 angedeuteten Biegevorrichtung 20, 22, U-förmige Kernteile D und E geformt werden.
Diese in Fig. 7 dargestellten Teile entsprechen bezüglich ihrer Schenkedl-Stimflächen den Teilen A bzw. B und ergeben paarweise zusammengefügt wiederum einen geschlossenen Ringkern.
Um eine bestimmte überlappung a am abgebogenen Kernteil zu erhalten, müssen die Streifenlängen um jeweils 2 - AD bzw. 2 - AE abgestuft sein, welche Längendifferenzen im Stapel zu gleichen Teilen AD bzw. AE auf beide Seiten verteilt sind. Wie leicht einzusehen ist, ergibt sich beim Abbiegen um 90 infolge des zunehmenden Radius von Streifen zu Streifen eine Verschiebung der Streifenenden um jeweils den Betrag d - a/2. Somit muss beim Stapel D' die Differenz AD = a - d - n/2 und beim Stapel E' die Differenz JE =a+d-n/2=AD+d-@c gewählt werden.
Auch bei diesem Herstellungsver- fahren lässt sich die Überlappung a entsprechend den jeweiligen Erfordernissen wählen. Ein Sonderfall liegt vor, wenn a = d - ,n12 gewählt wird, indem dann der Stapel D' aus lauter gleich langen Blechstreifen besteht (AD = 0); AE ist dann gleich d - a.
Nach dem gleichen Verfahren können auch Kernteile F nach Fig.9 hergestellt werden, die in der Abstufung ihrer Schenkel-Stirnflächen den Kernteilen C entsprechen. In diesem Fall ist von einem unsymmetrischen Stapel F' nach Fig. 8 auszugehen, bei dem die Verschiebung der Streifenenden auf der einen Seite AFl = a-d - n/2 und auf der andern Seite AF2 = a + d - -z/2 = AFI + d - n beträgt. Der Unterschied in der Gesamtlänge von Streifen zu Streifen ist dann AF2 - AFl = d - n, also von a unabhängig.
Bei relativ grosser überlappung und vielen Blechschichten kann es sich erweisen, dass die fortschreitende treppenartige Abstufung der Blechenden sich nicht über die Schenkellänge der Kernteile unterbringen lässt. Es wird dann mit Vorteil eine Anordnung nach Fig. 10 oder 11 gewählt, indem nicht die Gesamtheit der Bleche eines Schenkels fortschreitend abgestuft sind, sondern die Abstufung nur über eine Teilgruppe von benachbarten Blechen fortschreitet und bei einer nächsten Teilgruppe wieder neu beginnt, so dass sägezahnartig abgestufte Schen- kel-Stirnflächen .entstehen. Dabei können nach Wahl Kernteile mit symmetrisch abgestuften Schenkel- Stirnflächen A, B bzw.
D, E oder Paare von identischen Teilen mit parallel abgestuften SchenkelStirnflächen C bzw. F zusammengefügt werden, und es sind auch beide beschriebenen Herstellungsverfahren anwendbar. Fig. 10 zeigt ein Beispiel eines Ringkernes, in welchem drei nach Art der Kernteile D abgestufte und hergestellte Kernteile DI, D2, D3 ineinandergefügt sind und mit entsprechenden Kern- teilen El, E2, E3 ergänzt sind. Bei Fig. 11 handelt es sich um Paare von Teilgruppen Cl, C2, C3, die aus einzeln abgebogenen Blechstreifen geschichtet sind und einzeln einem Kernteil C (Fig. 4) entsprechen.
Schliesslich können nach dem gleichen Grundgedanken auch kompliziertere Kerne aus Paaren von U-förmigen Kernteilen aufgebaut werden, wofür die Fig. 12 ein Beispiel gibt. Auch kann der Schenkelquerschnitt der Kernteile in bekannter Weise durch Variieren der Streifenbreite der Kreisform angenähert werden.
Lediglich der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass auch Kernteile mit ungleicher überlappung an beiden U-Schenkeln oder mit paarweise unterschiedlichen Schenkellängen denkbar sind.
Die beschriebenen Magnetkerne erfüllen nun in idealer Weise die eingangs angegebenen Forderungen sowohl hinsichtlich einfacher Herstellung als auch guter Betriebseigenschaften. Kernteile und Spulen können unabhängig voneinander als selbständige Bauelemente vorfabriziert werden, und der Aufwand bei der Fertigmontage z. B, eines Transformators
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ist minimal: Es brauchen nur noch die fertigen Spulen und Kernteile übereinandergesteckt und in an sich bekannter Weise gegeneinander fixiert zu werden.
Auch ein allfälliger nachträglicher Ausbau der Wicklungen zwecks Änderung oder Ersatz lässt sich leicht bewerkstelligen. Wesentlich ist vor allem, dass das Zusammenfügen der treppen- oder sägezahnartig abgestuften Schenkel-Stimflächen keinerlei Schwierigkeiten bereitet, der Luftspalt aber dennoch dank der Längsversetzung der Stossstellen je zweier Blechenden sich nicht nachteilig auswirken kann.
Die Herstellung der beschliebenen ;Kernteile zerfällt in eine Reihe einfacher Einzeloperationen, wie Ablängen, Schichten, Biegen, die sich mittels relativ einfacher Vorrichtung leicht mechanisieren lassen. Im Falle der Herstellung nach Fig. 5, 6 und 8 (Biegen der geschichteten Stapel als Ganzes) wird sich in der Regel ein Ausglühen der Kernteile nach dem Abbiegen als notwendig erweisen, damit die Bleche ihre Form behalten und nicht auseinanderfächern.
Ein solcher Glühprozess ist aber bei Verwendung von Blechsorten mit magnetischer Vorzugsrichtung (kaltgewalzte, sogenannte Textur- oder kornorientierte Bleche) ohnehin erforderlich, um die guten magnetischen Eigenschaften wieder herzustellen, die infolge der mechanischen Verformung beeinträchtigt wurden. Nachdem die Kernteile ihre endgültige Form erhalten haben, werden sie vorzugsweise zu einer kompakten Einheit verbunden, beispielsweise durch Eintauchen in eine wärmehärtende Kunstharzmasse, welche nach dem Aushärten die Blechschichten untereinander verbinden.
Dabei ist natürlich darauf zu achten, dass die Schen- kel-Stimflächen blank bleiben, z. B. durch Beschränkung der Eintauchtiefe.
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Magnetic core, in particular for transformers or chokes For the cores of electromagnetic induction devices, such as transformers, choke coils or the like, very diverse designs are known. The individual constructions are essentially geared towards two main requirements, namely, on the one hand, favorable magnetic (operating) properties and, on the other hand, efficient, labor and material-saving production. The known core shapes consistently represent a compromise in that disadvantages are accepted with regard to one or the other of these two aspects.
The most frequently used magnetic cores are made up of a number of flat sheet metal lamellas with specific, punched outlines (so-called UI or EI cores). The disadvantage of these layered cores is that layering the individual sheets in the winding is time-consuming manual work and stubbornly eludes automation. There is also a constant risk of damage to the winding from the sharp sheet metal edges. Furthermore, when the metal sheets are punched out, there is usually a considerable waste of material. Special shapes are well known in which the waste is greatly reduced, but these shapes are based on very specific dimensional ratios (especially web width / window width), compliance with which the shape, z.
B. a transformer, severely restricts or leads to poorer operating properties and an unfavorable iron / copper ratio.
Opposite the above-mentioned core, which is layered from flat shaped sheets, is the toroidal core wound from a sheet metal strip of the appropriate width. This initially has significant advantages, namely low waste, easy production (winding) and high adaptability in terms of dimensioning using simple, adjustable winding devices, i.e. largely free choice of window area, bandwidth, number of sheet metal layers, leg length, etc.
This core shape is particularly indicated when using sheet metal with a preferred magnetic direction, since the magnetic lines of force run over their entire length in the core in this preferred direction (longitudinal direction of the sheet metal strip or rolling direction), in contrast to the layered cores mentioned at the beginning.
The disadvantages associated with the toroidal tape core, on the other hand, become apparent when assembling the core and winding: If one assumes a closed toroidal core, the winding must be applied with complicated special machines or by hand; both are cumbersome and are only used in special cases. More common are constructions in which a toroidal core is composed of two separate, U-shaped core halves that are placed over the prepared winding.
The core halves can be separated from one another or obtained by severing an initially closed toroidal ribbon core (so-called cut ribbon core).
But even with such composite toroidal cores, no entirely satisfactory solution has yet been found. The main difficulty lies in reducing the influence of the air gaps between the facing end faces of the two core halves. This is particularly important when using metal sheets with a preferred magnetic direction because of the increased induction in the core that can be achieved there. The situation is such that a poorly designed air gap easily undermines the advantages achieved by using a high-quality sheet metal material
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power.
The elasticity of the sheet metal (fanning out the laminated core after separation), impairment of the magnetic properties due to mechanical tension during bending, short circuits between adjacent sheet metal layers due to the separation of the toroidal core, etc.
For all these reasons, the manufacture of cut tape cores requires extraordinary care and numerous, sometimes complicated, operations, such as annealing the wound toroidal core in a neutral atmosphere, impregnating with synthetic resin, separating the core, grinding and lapping the joint surfaces. The great manufacturing effort and the resulting price for such cores are of course opposed to general distribution.
On the other hand, it is known that the harmful air gap influence can be greatly reduced and practically eliminated by the fact that the sheet metal ends in adjacent sheet metal layers overlap each other, i.e. the joints between the individual sheets are offset in the longitudinal direction of the magnetic lines of force.
Attempts in this direction have also been made with the above-mentioned toroidal cores composed of two U-shaped halves, namely in such a way that the sheet metal ends were made longer and shorter alternately, with the leg ends of the U-shaped core halves facing each other interlocking like a comb .
It turns out, however, that this measure of alternating overlap also fails in practice. As a result of the deviations in thickness of the commercially available sheets - which add up in the sheet stack over several sheet layers - it is not possible to make the comb-like leg ends fit together, so these can hardly be joined together or only with great difficulty, with the Sheet metal insulation is damaged, which has increased eddy current losses.
The present invention is based on the object of eliminating the various difficulties described. It is based on a magnetic core, especially for transformers or chokes, with at least one pair of U-shaped core parts, which form a closed magnetic circuit with mutually facing U-legs and are each layered from a plurality of bent sheet-metal strips, the joints in adjacent sheet-metal layers are offset by two strip ends in the longitudinal direction of the U-legs.
The aim is a particularly simple, largely mechanized core production in two prefabricated core parts, which can be easily assembled via the prepared winding to form a closed magnetic circuit for final assembly, using an overlap of the adjacent sheet metal ends to eliminate the air gap influence.
The desired goals are achieved according to the invention in that the leg lengths of the individual sheets are progressively stepped in one direction at least over groups of several adjacent sheets so that the sheet ends of each leg together form step-like or sawtooth-like stepped leg end faces.
The invention is explained in more detail below using several exemplary embodiments in conjunction with the drawing.
1 and 2 show in perspective two different core parts to be assigned to one another, FIG. 3 is the schematic representation of a complete toroidal transformer assembled with core parts according to FIGS. 1 and 2, FIG. 4 shows a variant of a toroidal core which consists of two identical core parts 5 and 6 illustrate two stacks of sheet metal which, after a bending process has been carried out, result in the two core parts for a core according to FIG. 7, FIG. 8 shows another stack of sheet metal, two of which produce a core according to FIG. 9, and FIG . 10,
11 and 12 represent special variants of cores.
1 shows a U-shaped core part A, which is layered from a plurality of sheet metal strips 2 bent in a corresponding U-shape. The lengths of the lateral legs of the symmetrical individual sheets are progressively shortened from the inside to the outside by a specific, constant amount, so that the sheet ends 4 of each leg together form a stepped leg end face.
The core part B according to FIG. 2 differs from the core part A described only in that the shortening of the legs progresses from the outside to the inside. This creates two similar, but inwardly inclined leg end faces which fit onto those of the core part A. The core parts A and B can thus be joined in pairs with mutually facing U-legs to form a toroidal core according to FIG. 3, which is linked as a closed magnetic circuit with the prepared, simultaneously inserted windings 6, 8.
The arrangement is preferably such that the entire leg end faces lie within the coils 8, 9 and symmetrically with respect to the coil length; Although this is not a requirement, it is beneficial in that any residual magnetic scattering occurring at the joints between the core parts has less of an adverse effect.
The offset of the joints of two strip ends in the longitudinal direction of the U-legs between adjacent sheet metal layers, i.e. the overlap a of adjacent strip ends (Fig. 1, 2) can be within certain limits, practically between 1.5 to 6 times the sheet metal thickness d, choose freely. The core parts A and B are manufactured in the present case in such a way that sheet metal strips of the appropriate length are cut off, individually U-shaped and with the same bending radius, bent and then stacked one inside the other.
The difference in length
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Al (extended length) between a certain strip and the next following outer strip is 4d-2a for core part A and 4d + 2a for core part B. The distance between the bending points increases by 2d.
While in the embodiment according to FIGS. 1 to 3, the leg end faces are stepped symmetrically to the central axis of the U-shaped core part, that is, on both legs of a part either from inside to outside A or from outside to inside B, one can also according to 4 form such core parts C in which the end faces are parallel on both legs, that is, on one leg from the inside to the outside and on the other leg from the outside to the inside step-like.
This has the advantage that only one type of core parts is required to form closed toroidal cores, which are joined in pairs against one another, as indicated in FIG. 4.
If, in turn, the sheet metal thickness is denoted by d and the overlap by a, the leg length increases, e.g. B. for the leg on the right in FIG. 4, from each individual sheet to the next following, outer sheet by d + a; the distance between the bending points increases by 2d and the total length of the sheet metal strips by 4d, regardless of a.
To produce U-shaped core parts with leg end faces stepped in a step-like manner in the manner of parts A, B or C described, it is also possible to proceed in a different manner, as will be explained with reference to FIGS. 5 to 9. Instead of bending the metal strips individually in a U-shape and then layering them inside one another, you can first layer the flat metal strips of suitably graduated length into a stack and then bend the whole stack into the U-shape in one operation. 5 and 6 show stacks D 'and E, respectively, of flat sheet metal strips, from which, through the bending process, e.g. B. in a bending device 20, 22 indicated in Fig. 5, U-shaped core parts D and E are formed.
These parts shown in FIG. 7 correspond to parts A and B with respect to their Schenkedl end faces and, when joined in pairs, again produce a closed toroidal core.
In order to obtain a certain overlap a on the bent core part, the strip lengths have to be graded by 2 - AD or 2 - AE, which length differences in the stack are distributed in equal parts AD or AE on both sides. As can be easily seen, when turning by 90, the increasing radius from strip to strip results in a displacement of the strip ends by the amount d - a / 2. Thus, for stack D 'the difference AD = a - d - n / 2 and for stack E' the difference JE = a + d-n / 2 = AD + d- @ c must be chosen.
With this manufacturing method, too, the overlap a can be selected according to the respective requirements. There is a special case if a = d -, n12 is selected, in that the stack D 'then consists of sheet metal strips of equal length (AD = 0); AE is then equal to d - a.
The same process can also be used to manufacture core parts F according to FIG. 9, which correspond to the core parts C in the gradation of their leg end faces. In this case, an asymmetrical stack F 'according to FIG. 8 is to be assumed, in which the displacement of the strip ends on one side is AF1 = ad − n / 2 and on the other side AF2 = a + d −z / 2 = AFI + d - n. The difference in the total length from strip to strip is then AF2 - AFl = d - n, i.e. independent of a.
In the case of a relatively large overlap and many layers of sheet metal, it may be found that the progressive step-like gradation of the sheet metal ends cannot be accommodated over the leg length of the core parts. An arrangement according to FIG. 10 or 11 is then advantageously selected in that not all of the sheets of one leg are progressively graded, but the gradation only progresses over a subgroup of adjacent sheets and starts again with the next subgroup, so that sawtooth-like stepped leg end faces .arise. You can choose to have core parts with symmetrically stepped leg end faces A, B or
D, E or pairs of identical parts with parallel stepped leg end faces C or F are joined together, and both of the manufacturing processes described can also be used. 10 shows an example of a toroidal core in which three core parts DI, D2, D3, stepped and manufactured in the manner of core parts D, are inserted into one another and supplemented with corresponding core parts E1, E2, E3. 11 is a pair of sub-groups C1, C2, C3, which are layered from individually bent sheet metal strips and individually correspond to a core part C (FIG. 4).
Finally, according to the same basic idea, more complicated cores can also be constructed from pairs of U-shaped core parts, of which FIG. 12 gives an example. The leg cross-section of the core parts can also be approximated to the circular shape in a known manner by varying the strip width.
Merely for the sake of completeness, it should be mentioned that core parts with unequal overlapping on both U-legs or with leg lengths of different pairs are also conceivable.
The described magnetic cores now ideally meet the requirements specified at the beginning, both with regard to simple manufacture and good operating properties. Core parts and coils can be prefabricated independently of one another as independent components, and the effort involved in final assembly z. B, a transformer
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is minimal: The finished coils and core parts only need to be placed on top of one another and fixed to one another in a manner known per se.
Any subsequent expansion of the windings for the purpose of changing or replacing them can also be easily accomplished. Above all, it is essential that the joining of the stepped or sawtooth-like stepped leg end faces does not cause any difficulties, but that the air gap cannot have a disadvantageous effect thanks to the longitudinal offset of the joints between two sheet metal ends.
The production of the attached core parts is broken down into a series of simple individual operations, such as cutting to length, layering, bending, which can be easily mechanized using a relatively simple device. In the case of production according to FIGS. 5, 6 and 8 (bending of the layered stacks as a whole), as a rule, annealing of the core parts after bending will prove to be necessary so that the sheets retain their shape and do not fan out.
Such an annealing process is necessary anyway when using sheet types with a preferred magnetic direction (cold-rolled, so-called texture or grain-oriented sheets) in order to restore the good magnetic properties that were impaired as a result of mechanical deformation. After the core parts have received their final shape, they are preferably connected to form a compact unit, for example by immersion in a thermosetting synthetic resin compound which, after hardening, connects the sheet metal layers to one another.
It is of course important to ensure that the leg end faces remain bare, e.g. B. by limiting the immersion depth.