DE1113526B - Magnetkreisanordnung, insbesondere Impulstransformator - Google Patents
Magnetkreisanordnung, insbesondere ImpulstransformatorInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
N7263Vmc/21g
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT:
1. JUNI 1953
7. SEPTEMBER 1961
Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetkreisanordnung mit einer von unsymmetrischen, starken
Strömen durchflossenen Wicklung und einem Kern aus hochpermeablem ferromagnetischem Material,
bei der der Kern einen Spalt aufweist, in dem zur Vormagnetisierung des Kernes entgegen der Wirkung
der unsymmetrischen Ströme ein in Richtung seiner kleinsten Abmessung magnetisierter Dauermagnet
aus nahezu nichtleitendem Material angeordnet ist.
Eine solche Anordnung kann z. B. als Impulstransformator für die Übertragung von Funkmeßimpulsen,
als Zündspule für eine Kraftwagen-Zündanlage, als polarisiertes Relais u. dgl. m. verwendet
werden. Hierbei soll der Dauermagnet in einigen Fällen bewirken, daß eine höhere Stromstärke in
der Magnetwicklung zulässig ist, ohne daß das ferromagnetische Material gesättigt wird, in anderen
Fällen soll er das Feld im Luftspalt des Kreises auf einen hohen Wert steigern. Auf alle Fälle nimmt
also der die Wicklung durchfließende Strom einen hohen Wert an.
Die Erfindung bezweckt insbesondere, eine Anordnung zu schaffen, bei der der Dauermagnet, unabhängig
vom Momentanwert der Stromstärke in der Wicklung, stets nach Wegfall des Stroms praktisch
wieder denselben magnetischen Fluß im Kreis erzeugt, wobei die Sättigung des ferromagnetischen
Materials des Kreises ausgenutzt und das zeitweilig von diesem Strom erzeugte entmagnetisierende Feld
begrenzt wird.
Wie bekannt, wird für diesen Zweck nichtleitendes, dauermagnetisches Material benutzt, dessen Schwundfeldstärke
;HC einen wesentlich höheren Wert aufweist
als die koerzitive Feldstärke BHC. Der aus
diesem Material hergestellte Dauermagnet füllt einen Spalt im ferromagnetischen Kreis vollständig aus und
ist derart bemessen, daß er bei dem Stromwert Null das ferromagnetische Material gerade sättigt. Dann
müßte die Schwundfeldstärke iHc theoretisch mindestens
das Zweifache der koerzitiven Feldstärke BHC
betragen, damit das von einem Strom erzeugte entmagnetisierende Feld durch die Sättigung des ferromagnetischen
Materials auf den erforderlichen Wert begrenzt wird. Zwar erfüllen die bisher bekannten
ferromagnetischen Materialien diese Anforderung nicht, sofern dabei ,Hc und BHC nach der Einwirkung
eines hohen Polarisationsfeldes gemessen werden, aber durch teilweise Entmagnetisierung ist dennoch
leicht ein zweckdienlicher Wert von ,Hc und BHC
erzielbar, bei dem die erwähnte Anforderung erfüllt wird.
Magnetkreisanordnung,
insbesondere Impulstransformator
insbesondere Impulstransformator
Anmelder:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)
Eindhoven (Niederlande)
Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 3. Juni 1952
Niederlande vom 3. Juni 1952
Adriaan Rademakers und Hugo Georg Bruijning,
Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden
sind als Erfinder genannt worden
Infolge der teilweisen Entmagnetisierung verringert sich jedoch der BHmax-Wert des dauermagnetischen
Materials, was eine Zunahme des zur Erzeugung der gleichen Feldstärke im ferromagnetischen Kreise erforderlichen
Volumens an dauermagnetischem Material bedeutet. Die Erfindung ermöglicht es, ein
kleineres Volumen des dauermagnetischen Materials als bei der vorstehend beschriebenen Anordnung zu
verwenden.
Zur Verringerung der erforderlichen Menge des dauermagnetischen Materials ist gemäß der Erfindung
der Querschnitt des im ferromagnetischen Kreis vorgesehenen Spaltes größer als der des in ihm fest
angeordneten Dauermagneten, so daß wegen der Sättigung des Kernes durch den in der Wicklung
fließenden Strom der Dauermagnet auf einer von der Höchstmagnetisierungskurve nur wenig abweichenden
Kurve arbeitet.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einige Magnetisierungskurven eines für die erfindungsgemäße Anordnung verwendbaren,
dauermagnetischen Materials;
Fig. 2 und 3 zeigen die Draufsicht und die Seitenansicht
eines ersten,
Fig. 4 zeigt die Seitenansicht eines zweiten,
Fig. 5 zeigt einen Schnitt eines dritten Ausführungsbeispiels einer Anordnung nach der Erfindung.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt eines dritten Ausführungsbeispiels einer Anordnung nach der Erfindung.
109 687/190
3 4
In Fig. 1 stellt die ausgezogene Kurve α die Seiten der Wicklungen 5 und 6, so daß die Kerne 1
Beziehung zwischen der magnetischen Induktion B und 2 einen mit Ausnahme des Luftspalts d geschlos-
und der magnetischen Feldstärke H eines zuvor mit senen, ferromagnetischen Kreis bilden,
einem Feld von einigen Tausend Oersted polari- Gemäß der Erfindung füllt der Dauermagnet 9 den sierten, dauermagnetischen und nahezu nicht leiten- 5 Querschnitt dieses Luftspaltes nur teilweise aus, was den Materials dar, insbesondere eines anisotropen, durch die Schraffur in Fig. 3 angedeutet ist. Der Erunter dem eingetragenen Warenzeichen »Ferroxdur« findung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß gegenbekannten Materials. Wird das Feld H innerhalb des über dem Fall, wo der Luftspaltquerschnitt ganz Materials gleich Null gemacht, so heißt die in diesem ausgefüllt ist und die Rücklaufkurve oder Arbeits-Fall innerhalb des Materials vorhandene Induktion B io kennlinie b gilt, sich durch Weglassen eines Teiles die remanente Induktion B1.. Bei der sogenannten des ferromagnetischen Materials ohne weiteres unkoerzitiven Feldstärke BHC ist die Induktion B gefähr eine Rücklaufkurve oder Arbeitskennlinie c gerade gleich Null; bei der sogenannten Schwund- ergibt.
einem Feld von einigen Tausend Oersted polari- Gemäß der Erfindung füllt der Dauermagnet 9 den sierten, dauermagnetischen und nahezu nicht leiten- 5 Querschnitt dieses Luftspaltes nur teilweise aus, was den Materials dar, insbesondere eines anisotropen, durch die Schraffur in Fig. 3 angedeutet ist. Der Erunter dem eingetragenen Warenzeichen »Ferroxdur« findung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß gegenbekannten Materials. Wird das Feld H innerhalb des über dem Fall, wo der Luftspaltquerschnitt ganz Materials gleich Null gemacht, so heißt die in diesem ausgefüllt ist und die Rücklaufkurve oder Arbeits-Fall innerhalb des Materials vorhandene Induktion B io kennlinie b gilt, sich durch Weglassen eines Teiles die remanente Induktion B1.. Bei der sogenannten des ferromagnetischen Materials ohne weiteres unkoerzitiven Feldstärke BHC ist die Induktion B gefähr eine Rücklaufkurve oder Arbeitskennlinie c gerade gleich Null; bei der sogenannten Schwund- ergibt.
feldstärke flc ist die Magnetisierung / =*=*Linaec- Wenn^ Dauermagnet 9 den Luftspaltquerschnitt
' 4-π is ganz ausfüllt, gilt also die Arbeitskennlime b, und der
halb des Materials gleich Null. Bei solchen Mate- zu der Grenzfeldstärke Hm gehörige Wert der magne-
rialien liegt ein niedriges Verhältnis zwischen B1. und tischen Induktion entspricht dem Sättigungsfluß in
BHC von gewöhnlich weniger als 4 vor, wenn B1. in dem Kreis 10-3-4-11. Dabei ist das magnetische
Gauß und BHC in Oersted ausgedrückt wird. Potential, das zwischen den Schenkeln 7 und 8 auf-
Wird jedoch die Feldstärke in einem zuvor stark ao tritt, wenn ein die Wicklungen 5 und/oder 6 durchpolarisierten
Material zunächst negativ und darauf fließender Strom den Kreis 10-3-4-11 sättigt, gleich
gleich Null gemacht, so ist die erzielte Induktion dem Produkt der Dicke d des Magneten 9 und dieser
niedriger als die remanente, und zwar um so nie- Grenzfeldstärke Hm.
driger, je größer der negative Wert der Feldstärke Wird der Magnet 9 jedoch gemäß der Arbeitsgewesen ist. Dieses Verhalten ist in Fig. 1 mittels der 25 kennlinie c betrieben und seine Oberfläche dementgestrichelt
gezeichneten, sogenannten Rücklauf- sprechend kleiner gemacht, so daß der Luftspaltkurven
dargestellt. Wenn die maximal auftretende querschniit nur teilweise von diesem Magneten ausnegative
Feldstärke, die sogenannte Grenzfeldstärke, gefüllt wird, so durchfließt der Sättigungsfluß im
derjenigen am Schnittpunkt einer der gestrichelten Kreis 10-3-4-11 diesen Magneten nur teilweise; das
Linien mit der ausgezogenen Kurve α der Fig. 1 ent- 30 betreffende Potential ändert sich jedoch praktisch
spricht, so ergibt sich des weiteren bei geringeren nicht, da es gleich dem Produkt des Sättigungsflusses
Feldstärken eine praktisch umkehrbare Beziehung im Kreis 10-3-4-11 und des magnetischen Widerzwischen
der magnetischen Induktion B und der stands des Spaltes ist. Dieser Widerstand ändert sich
Feldstärke H innerhalb des Materials entsprechend bei den verwendeten dauermagnetischen Materialien
dieser gestrichelten Linie. 35 praktisch nicht mit der Oberfläche des Dauer-
Daraus folgt, daß man bei einer Anordnung der magneten 9. Andererseits nimmt die Grenzfeldstärke
anfangs erwähnten Art, bei der große negative Feld- und somit auch das erwähnte Produkt in geringem
stärken auftreten, dennoch ein dauermagnetisches Maße beim Übergang von der Arbeitskennlinie b auf
Material mit der durch die Kurve« angegebenen die Arbeitskennliniec ab. Die Dicket des Magneten9
Magnetisierungskennlinie verwenden könnte, wenn 40 braucht also nur wenig größer gewählt zu werden,
dieses durch ein negatives Feld so weit entmagneti- Schließlich genügt also auf diese Weise ein wesentlich
siert worden ist, daß gemäß der entsprechenden geringeres Volumen des dauermagnetischen Materials.
Rücklaufkurve b die effektive koerzitive Feldstärke Um sicherzustellen, daß bei der Bauart nach den
He etwa die Hälfte der zugehörigen Grenzfeldstärke Fig. 2 und 3 der Querschnitt des ferromagnetischen
Hm beträgt. Da jedoch andererseits das erforderliche 45 Kreises 1-2 überall annähernd gleich groß ist, kann
Volumen des dauermagnetischen Materials dem man. einfach die Breite bw der Schenkel 10 und 11
Wert BHmax proportional ist, der in dem in Fig. 1 bzw. b1 der Schenkel 7 und 8 entsprechend größer
dargestellten Beispiel bei Kurve b um einen Faktor 4 wählen als die Breite bz der Schenkel 3 und 4. Sind
niedriger liegt als bei Kurve a, so ist bei diesem Ver- die Dicken der Schenkel 3, 4, 10 und 11 gleich, so
fahren ein verhältnismäßig großes Volumen dieses 50 müßte die Breite b10 der Schenkel 10 und 11 zwei-
Materials erforderlich. mal so groß wie die Breite bz der Schenkel 3 und 4
Bei der Anordnung nach der Erfindung wird das sem
dauermagnetische Material auf einer vorteilhafteren In manchen Fällen wählt man jedoch die Breite bw
Rücklaufkurve oder Arbeitskennlinie, z. B. der etwas kleiner, damit die Schenkel 10 und 11 etwas
Kurve c in Fig. 1, betrieben, so daß ein kleineres 55 eher gesättigt werden als der übrige ferromagnetische
Volumen dieses Materials erforderlich ist. Kreis.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht und Fig. 3 eine Seiten- Fig. 4 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel der
ansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Erfindung dar, bei dem der mit den Wicklungen 5
Dabei besteht der ferromagnetische Kreis aus zwei und 6 versehene ferromagnetische Kreis aus einem
U-förmigen Kernen 1 und 2; der Schenkel 3 des 60 U-förmigen Kern 15 besteht, an dessen Ende zwei
Kerns 1 liegt am Schenkel 4 des Kerns 2; die Sehen- Platten 16 und 17 angebracht sind, die miteinander
kel 3 und 4 werden von Wicklungen 5 und 6 um- und mit einer den Kreis schließenden Platte 18 Luftgeben.
Zwischen dem Schenkel 7 des Kerns 1 und spalte bilden, die teilweise mit Dauermagneten 19
dem Schenkel 8 des Kerns 2 ist ein Luftspalt von der und 20 mit einander verstärkenden Magnetisierungs-Länge
d vorgesehen, in dem ein in der Richtung NS 65 richtungen NS ausgefüllt sind. Die Oberfläche dieser
magnetisierter Dauermagnet 9 der vorstehend be- Magnete 19 und 20 ist wieder derart bemessen, daß
schriebenen Art angebracht ist. Die Querschenkel 10 sie annähernd auf der Arbeitskennlinie c betrieben
und 11 der Kerne 1 bzw. 2 liegen auf verschiedenen werden.
Fig. 5 stellt wieder ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, bei dem die Wicklung 5 mit einem
sogenannten Topfkern versehen ist, der aus den drehsymmetrischen Teilen 23 und 24 besteht. Diese bilden
miteinander am Umfang einen ringförmigen Luftspalt, der nur teilweise mit einem oder mit mehreren über
den Umfang verteilt angeordneten Dauermagneten 25 ausgefüllt ist. Die Dicke und Gesamtoberfläche der
Dauermagnete sind derart bemessen, daß das Material annähernd die Arbeitskennlinie c aufweist.
Claims (4)
1. Magnetkreisanordnung mit einer von unsymmetrischen, starken Strömen durchflossenen
Wicklung und einem Kern aus hochpermeablem ferromagnetischem Material, beispielsweise Impulstransformator,
bei der der Kern einen Spalt aufweist, in dem zur Vormagnetisierung des Kernes entgegen der Wirkung der unsymmeirischen
Ströme ein in Richtung seiner kleinsten Abmessung magnetisierter Dauermagnet aus
nahezu nichtleitendem Material angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des
Spaltes größer ist als der des in ihm fest angeordneten Dauermagneten (9 bzw. 19, 20 bzw.
25), so daß wegen der Sättigung des Kernes (1,2) durch den in der Wicklung (5 bzw. 6) fließenden
Strom der Dauermagnet auf einer von der Höchstmagnetisierungskurve
(ä) nur wenig abweichenden Kurve (c) arbeitet.
2. Magnetkreisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus zwei
U-förmigen Teilen (1 und 2) besteht, die miteinander einen geschlossenen Kreis mit einem
zwischen zwei Schenkeln (7 und 8) vorgesehenen Spalt bilden, in welchem der Dauermagnet (9)
angebracht ist (Fig. 2 und 3).
3. Magnetkreisanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Enden
eines U-förmigen Kernteiles (15, 16, 17) und einer ferromagnetischen Abschlußplatte (18) zwei
Luftspalte mit je einem Dauermagneten (19 bzw. 20) vorgesehen sind (Fig. 4).
4. Magnetkreisanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Topfkern (23,24) mit
ringförmigem Luftspalt im Mantel, in dem mindestens ein Dauermagnet (25) angebracht ist (Fig. 5).
In Betracht gezogene Druckschriften:
Anmeldungsunterlagen der belgischen Patentschriften Nr. 505 465 und 505 466.
Anmeldungsunterlagen der belgischen Patentschriften Nr. 505 465 und 505 466.
Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 109 687/190 8.61
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