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Eisenkern für induktive Einrichtun&en Die Erfindung betrifft
einen Eisenkern für induktive Einrichtungen, insbesondere grosse Drosselspulen für
hohe Spannungen, mit mindestens zwei Säulen und zwei die. Säulen verbindenden Jochen
von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt bei verminderter Jochhö#e und einer
Jochbmite mindestens gleich der Säulenbreite.
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Die ausfUhrbare Grenzleistung ist wesentlich davon abhängig, wie weit
es gelingt, die Drosselspule relativ niedrig zu bauen, so dass sie noch Ins Ladeprofil
der Eisenbahnen passt; besonders bei hohen Spannungen stösst man hierbei auf Schwierigkeiten.
Eine bekannte Kernbauart von relativ geringer Bauhöhe besteht aus einer radial geblechten
Säule, um welche ringsum C-förmige BUckschlungjoche verteilt sind. Man muss dann
aber zwischen zwei solchen Joepen die Hochspannung zuführen, und es ergeben sich
unzureichende Abstände zwischen Zuleitung und benachbarten C-Jochen. Bei ähnlich
geringer Bauhöhe grundsätzlich vorzuziehen, zumindest bei den höchsten Spannungen,
wäre daher eine ähnlich niedrige, bisher jedoch nicht bekannte Bauart
des Einenkerns, die keine den Säulen Parallelen RUckschlusajoche auf-
,*eitt,
to däss iie# fur diä In äpui enmitte anzuschliessende "Üod2htpahnung ohftü
w'Üit6rob grosse Abstände bi-s zu den nächsteh bellen deg 191senkerh# ergeben.
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Wegen herstellungstechnischer Vorteile bevorzugt man kreis-runde Spulent
diese machen einen mindestens annähernd kreisrunden Säulenquötzchnitt erforderlich.
Verbindet man zwei oder mehr solche Säulen durch Jochej so stellt Aich tri den letzteren
eine Flusäverteilung in der Weise ein) dais In Jochmitte ein wesentlich grösserer
Pluse getUhrt Wird als in der Nähe der Flanken des Joches. Man machte bisher dementsprechend
die mittleren Jochbleche wesentlich breiter ais die in der Nähe der Jochflanken
befindlichen und muaste also eine relativ grosae jochhöhe In Kauf nehmen.
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In Verfolgung des Zweckes, höhere Grenzleistungen zu ermöglichen,
liegt der Erfindung die Aurgabe zugrunde, dies durch eine Vergl'bibhffiäetigu'ng
dür Plusävertellüng im Joch zu erzielen. Geiingt ee, den Flus8 in Jochmitte zu vermindern,-so
kommt man öftöhbär mit geringerör Bauhöhe aus. Damit das Joch den gleich#n aesam.tfluss
tUhrtb Mugs entsprechend der Fluns In der Nä-
he der Jochtlanken eine Verstärkung
erfahren. Zu einem Minimum an Jochhöhe kommt mah nach der der Aufgabe zugrundeliegenden
Erkenntnis$ wenn es gelingt, die urspr(Ing14ch etwa sinusförmlge PiunsVertellUng
im Joch quer zu dessen Längsrichtung'in eine konstant* zu verwandeln. Die Usung
der Aufgabe besteht nach aer lgrfind=g In einer solchen Ausbildung der Joch*, da«
eio.i
der von den
Säulen geführte magnetische Fluss beim Uebervang J.n-e- Joch In TeilflUsse aufspaltet,
die einander entgegengesetzt gerichtete Komponenten'besitzen.
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Demnach sind also die Jochbleche über den äusseren Säulen des Eisenkernes
so zu führen, dase sie einen 'Teil des von der Säulenmitte her anfallenden Flusses
von der Mitte wegleiten und den Jochflanken zuleiten, so dass beim Uebergang von
der Säule ins Joch (1,3r Fluss in Teilflüsse aufgespaltet wird, die in ver-#-,chiedenen
Richtungen verlaufen.
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Hei elner bevorzugten Ausführung der Erfindung, besteht das Joch Pur-
einem mittleren Blechpaket aus geraden Blechen, und aus einem um das mittlere Blechpaket
aus Dandmaterial gewickelten Jochteil. Fig. 1 stellt diese Ausführung In
der Draufsicht auf ein Ende dee Joches dar, das aus dem mittleren Blechpaket
11 und dern darum- gewickelten Teil 12 besteht; mit 15 Ist die darunter
befindliche Säule des Eisenkernes bezeichnet. Die Pfeile in Fig. 1 geben
an, In welche TeilflUsse und Richtungen sich der*aus der Säule ins Joch Ubergehende
Fluse aufspaltet. Die Richtungen stimmen in der Grundrissprojektion im wesentlichen
mit den Längsrichtungen der Magnetbleche überein. Vom Punkt A aus zwar der
Fluss einen geometrisch kUrzeren Weg zur anderen Sgule längs der Mittelebene des
Elsenkerns und durch das Blechpaket 11, aber dieser Weir- würde wegen des
an. Ende des Filechpriln-t.,; 11. erfindungsgerr-Uss eingefugten Luft-#i
pa i 1, (t s 10 viel irrüss(3r(-rj mag.netischen Widerstand bieten,
(13.91,er wird er r)I(:hl.- eingeschlagen. In der Umgebung,
des
Punkten A wird also ein Teil des im Bereich der Mittelebene des Nisenkerne
aus der Säule austretenden Flusses In die Handbereiche den Jochen abgelenkt, hierdurch
wird die aufgabengemässe VergleichmäsaiSung des Flusses Uber den Jochquerschnitt
erzielt, dieeer kann also aus Blechen von annM»rntt gleicher Breite gebildet werden,
welche kleiner ist als die ohne Mananahmen zur Vergleichn.ässigung in Jochnitte
erforderliche Blechbreite. En ergibt sich ein Jochquerschnitt in Form eines
re-lativ flachen Rechtecks.
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Bei einer zu noch besserer Vergleichmässigung tUhrenden,'besonders
bei grossen Säulendurchmessern vorteilhaften Weiter;.. bildung der Erfindung, ist
ein Joch aus zwei Elementen von je halber Jochbreite zusammengesetzt, von denen
jedes aun eir nem mittleren Blechpaket aus geraden Blechen besteht, und aus einem
um das mittlere Blechpaket aus Bandmaterial gewickelten Jochtell. Fig. 2a stellt
diese AusfUhrung in der Draufsicht auf ein Ende des Jochen dare das aus zwei gleichen
Hälften mit den beiden mittleren Blechpaketen 21 und 22 und den darumgewickelten
Teilen 23 und 24 besteht; mit 25 Ist die darunter befindliche Säule
des Eisenkerne bezeichnet.
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Bei dieser Ausführung int es nach der Erfindung wesentlich
dase die in Jochmitte befindlichen Stränge der gewickelten Jochtelle durch zwei
Luftspalte unterbrochen sind, von denen sich je einer Uber der Stirnfläche einer
Aussensäule befindetg derart, dass er die von den inneren Strängen der gewickelten
Jochteile Uberdeckte Teiitläche der Säulen-Stirnrläche In zwei
ungefähr
gleiche Tolle-teilt. Fig. 2a zeigt den einen dieser beiden Luftspalte
26, Di«e bewirken die gewünschte Auftel-,# lung des magnetischep- R14ekschlusses'des
von den Säulen in die inneren Stränge dor Sovickelten Jochtelle 2_3 und 24 eintretenden
Flusses Im *Zreni inneren, direkten Weg, und in einen aussen herumfUhpende-n-1U9Z.
Die angegebene Lage dieser-#'Luf tsp*lt* bewirkt, daso auf-beiden Wegen ungefähr
der gleiche Fluas Zeführt wird.
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Bei den In Fig, 1 und 2a dargestellten Ausführungen der Erfindung
Ist es zweckmässig, das Verhältnis der Querschnitte der geraden und der gewickelten
Jochteil - e ungefähr gleich dem Verhältnis der von jedem dieser Teile überdeckten
Teilflächen des Säulenquerschnitts zu machen. Man darf dann etwa gleiche Flussdichte
In diesen Teilen erwarten. Das Verhältnis der Querschnitte wird-bei der angestrebten,
überall gleichen Blechbratte identisch mit dem Verhältnis der (aktiven) Blechpaketdicken.
Bei den In Fig. 1 und 2a dargestellten Ausführungen der Erfindung kann selbstverständlich
der gewickelte Jochteil durch einen aus einzelnen, vorzugsweise Uberlappten Blechen
aufgebauten Jochteil von Im Ubrigen gleie4er Form und gleichem Verlauf der Bleche,
ersetzt nein.
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Man erkennt in Fig. 1 und 2a, dann die Jochbreite grösser
&la der Säulendurchmesser dargestellt Ist. En Ist ohne weiteres einzusehen,
daso diese Massnahme in gewissen Grenzen ohne Den
einträchtigung der'Vergleichmäzeigung
der Flunavertellung vorge.
sehen werden kann. Hierin ein we.5entltchez,
Vorteil der Erfindung, denn je breiter d4s Joch phne PegZntr#chtig.ung der Vergleicha.ässigung
der Flusaverteilung gemacht werden kann, desto niedriger wird es. Insbesondere bei
der in Fig. 2a dargestellten Ausführung der Erfindung kann man von diesem Vorteil
sehr weitgehend Gebrauch machen, indem die äusseren Stränge der gewickelten Jochteile
ausserhalb des Säulenkreises verlaufen, wie aus Fig. 2a ersichtlich. Diese Massnahme'darf
nicht mit Jochanbauten zum "Einfangen" eines Teiles des Streuflusses verwechselt
werden; die Jochteile, die den Säulenk-reis seitlich Uherragen, fil-hr(.##i-i
Im Falle der ErlIndung den Hauptfluss und s,#ellen unerlässliche Teile des Joches
dar, so'tald von dem Vorteil der Jochverbreiterung nach der Erfindung Qebrauch gemacht
wird. Diese fUhrt zu einem niedrigeren Joch, während Anbauten zum Einfangen des
Streuflusgeg eine Vergrbsserung der Jochhöhe bewirken, da das Joch denn ja zusätzlich
zum Hauptrluss noch den eingefangenen Teil des Streuflusses f4hr#p euse.
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Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung sind zwlqchen den Hauptjochen
in Form von Plattenjochen ynd den Skulen Im Grundriss rechteckige Zwischenjoche
angeordnet, deren Magnetbleche diejenigen der Hauptjoche kreuzen. Diese Ausführung
ist in Fig. 3a im,Aufriss und in Fig. .3b im Grundries dargestellt, worin
31 das eine Ende des flauptjoches (Plattenjoches) von rechteckigem Querschnitt$32
das Zwischenjoch und 35 ein StUck der unter dem dargestellten Jochende
befindlichen Säule veranachaulicht. Dan Zwischenjoch verteilt den Flusei no dass
er von da
ausgehend in annähernd-gleichmässiger Dichte das
Haupt-Joch durchzieht, d.h. er teilt-sIch im Zwischenjoch im wosentliehen In zwei
von der Mitte wegstrebende TeilflUsse auf. DasB trotz Einfügung des Zwischenjoches
die gesamte Jochhöhe (von Zwischen- und Hauptjoc-h) kleiner wird als ohne EinfUgung
des Zwischenjoches und'demgemäss in Jochmitte grösserer Blechbreite, ist überraschend.
Es kann zusätzlich an Bauhöhe gespart werden, wenn man das Hauptjoch gemäss der
strichpunktier-. ten Linie 33 absetzt; dann überragt nämlich die Presseinrichtung
die Oberkahte des Hauptjoches nicht. Ein besonderer Vorteil dieser AusfUhrung der
Errindung,-wie auchder vorher'beschriebenen Ausführungen,besteht darin,dass nureine
einzige Fressrichtung existiert und giart daher mit einer einfachen Presseinrichtung
eine gute Stabilität dez Eisenkerns erzielt. Schllesslich sei noch erwähnt, dass
der Erfindungsgeßanke-auch dann verwirkt .,licht wird, wenn an den Enden -der HauptJoche
parallel zu den Säulen verlaufende, zusätzliche BUckschl-usajoche angeordnet sind;
der Querschnitt dieser zusätzlichen,-IRUckschl-usajoche kann hierbei kleiner
als derjentgeder Bauptjoehe seig10und zwar vorzugsweise derart, da" die Rückschlunajoche
nur fUrden mittleren Teil der Hauptjoche einen magnetischen RUckeebluzs bilden.
Fig. 4a (Aufrise) und Fig. 4b'(Orundries) veranschaulichen diese AusfUhrung. Darin
bedeuten 41 das Haupt-,' Joch von rechteckigem Querschnitt (Plattenjoch), 42 das
an dem gezeichneten Ende befindliche zusätzliche Rückschlusojoch, 45 die dort befindliche
Säule.
gg kommt nun darauf an, daas eIch derjenige Teil
den SäulentIMenes, der von den mittleren, mit zusätzlichem BUckschlues vergehene4
j9c412#oghep Ubernpimmen wird, gu etwa glächen Teilep auf 4#e be#Aen Wege (durch
das Heuptjpch und aussen herum durch d4e zi#egtzlic4e aufteIlt. Um dies zu gewährleisten,
kann man die Bleche des mittleren Teiles der Hauptjoche m4tten Uber den beiden
Auesensäulen durch je einen Luftspalt 46 unterbrechen, der diesbezüglich die gleiche
Wirkung hat wie der Luttepalt 26 in Flg. 2a. Der gezeichnete Luftspalt 47
deutet die unvermeidlichen Stosefugen an. Eine weitere Möglichkeit besteht darin.
dans sich auf den Hauptjochen, bzw. deren mittlerem, mit den RUckschlusajochen magnetisch
verbundenem Tell» und aut den zusätzlichen Rückschlusajoehen aufeinander abgestimmte
Ausgleichswicklungen 48 und 49 befinden, Die Stossfugen 47 erhöhen den m4gnetigehen
Wider*tand auf dem Wege durch gle RUckschlusojoche, während die Wicklungen 48 und
49 selbsttätig für den Abgleich der MagnetflUsse sorgen. Derartige Luftgpglte sind
bei Drosselspulen nicht nachteilig und werden, vor allem In den Säulen, ohnehin
und aus anderen GrUpden ip den mag49tischep Kreis eingefügt. Es liegt auf
der Hande daso der Luttepolt 46 die einfachere Mananahme als
die Wicklungen
48 und 49 darstglIt. Die In ]Pig. 4a und 4b dargestellte Ausführung der Erfindung
vermeidet nicht gänzlich den Säulen parallele RUckschlusejoche und erfordert
Pressung
in zwei verschiedenen Richtungen, ist aber trotzdem mitunter zweckmässig.
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Es ist für die Erfindung ohne Belang, In welcher Weise im einzelnen
die Säulen ausgeführt werden, ferner ob es sich um ein- oder mehrphasige induktive
Einrichtungen, Insbesondere Drosselspulen handelt. Mehr als zwei Säulen können sowohl
bei einphasigen als auch bei mehrphasigen EInrichtungen vorkommen;-für die inneren
Säulen ergeben sich dann aber keine bemerkenswerten Probleme, wie man aus Fig.
2b ersieht: Hierin Ist die Anordnung nach Fig. 2a für einen dreisäuligen
Eisenkern gemäss der Erfindung vervollständigt; die Bezeichnungen sind dieselben
wie in Fig. 2a. Selbstverständlich wird man bei Verwendung von Blechen mit magnetischer
Vorzugsrichtung deren bekannte Anwendungsregeln beachten und an Uebergangsstellen
mit unvermeldbaren Querflüssen beispielsweise abwechselnde Blechung oder 45 0-Schnitt
auch bei den Gegenständen gemäss der Erfindung nach Möglichkeit vorsehen.