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Überlappt geschichteter Kern für Transformatoren u. dgl.
Zur Fertigung der Eisenkörper von Transformatoren u. dgl. werden heute zur Vermeidung teuren Blechabfalles die Transformatorenbleche, insbesondere die kornorientierten, gleichgerichteten Bleche, fast ausschliesslich in der Form von Rollen verwendet, die es gestatten, den Verschnitt in der Längsrichtung der Bleche auf ein Minimum zu reduzieren. Von grossem Vorteil erweisen sich hiebei solche Verschachtelungsarten, die es gestatten, mit nur wenigen, für die einzelnen Stufungen eines vorliegenden Kernes stets gleichbleibenden Blechlängen auszukommen, da dann nicht nur einheitliche Tafellängen aus den Rollen geschnitten werden können, sondern es darüber hinaus vor allem auch möglich erscheint, die beim anschliessenden Schneiden von Streifen aus diesen Tafeln verbleibenden Restbreiten in den schmäleren Stufen desselben Kernes vollwertig zu verwenden, wie es z.
B. in der österr. Patentschrift Nr. 215529 bereits für die 450- Verschachtelung angegeben ist.
Erst dadurch ist es möglich, die Rollen bis auf unvermeidliche Besäumung und Abfälle fast restlos auszunutzen, da damit auch der Breitenverschnitt praktisch entfällt. Ferner erscheinen damit die für die Schnittpläne aufzuwendenden Arbeiten sowie Schnittfehler gleichfalls auf ein Minimum reduziert.
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kleineren Kernen, ausgeführt. Dazu kommt noch ein um etwa 3, fP/o geringerer Blechbedarf gegenüber der 450- Verschachtelung. Es ist auch durchaus möglich, dass mit der Weiterentwicklung des sogenannten doppeltorientierten Bleches die 900- Verschachtelung ihre dominierende Bedeutung wiedererlangt und wegen ihrer technologischen Vorteile die 450- Verschachtelung wieder verdrängt.
Bei den bisher verwendeten 900-Verschachtelungen haben sich aber die von Stufe zu Stufe verschiedenen Blechlängen als grosser Nachteil erwiesen, die zu einem hohen Breitenverschnitt bzw. zu zeitraubenden, komplizierten Schnittplänen und aufwendigen Schnittarbeiten führen.
Mit der Erfindung wird nun nicht nur der Vorteil erzielt, unabhängig von den einzelnen Stufungen und ihren beliebigen Jochverstärkungen stets gleichbleibende Blechlängen zumindestens für die Summe der Schenkelbleche bzw. Jochbleche jeder beliebigen Lage zu erhalten. Man erhält darüber hinaus ausser der erwähnten Blecheinsparung gegenüber der 450-Verschachtelung sogar noch eine weitere kleine Blechensparung gegenüber den bisher üblichen 900-Verschachtelungen, so dass diese Verschachtelungsart in erhöhtem Mass in Wettbewerb mit der 450-Verschachtelung treten kann.
Der Erfindungsgedanke ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es bedeuten : L die Fensterhöhe, E die Kernmittelentfernung, B die grösste Stufenbreite im Schenkel, b die beliebige Stufenbreite im Schenkel, V die Jochverstärkung der grössten Stufe, v die Jochverstärkung der beliebigen Stufe, Bj = B+V die grösste Stufenbreite im Joch und bj = b+v die beliebige Stufenbreite im Joch.
Fig. 1 zeigt zunächst die bisher übliche Standardausführung der 900- Verschachtelung. Die zweite Lage ist für die beliebige Stufe (mit der Breite b) strichliert gezeichnet. Wie man sieht, treten in jeder Lage die Schenkelbleche in der stets gleichbleibenden Länge (L+B) auf. Von den Jochblechen sind die beiden kurzen Bleche mit ihrer Länge E gleichfalls stets gleichlang, während das lange Jochblech mit der Länge (2E-b) von Stufe zu Stufe verschieden ist, u. zw. gerade umso länger wird je schmäler die Stufenbreite b ist. Abschnitte aus breiteren Stufen können daher in schmäleren Stufen nicht mehr verwendet werden.
Zu einem ähnlichen Ergebnis kommt man bei andern bereits angegebenen Verschachtelungsarten, bei welchen gleiche Blechlängen für die Jochbleche erhalten werden. Zwangsläufig erscheinen dann die Schenkelbleche bzw. deren Summe einer Lage ungleich lang.
In Fig. 2 ist eine solche Verschachtelungsart angegeben, bei der in jeder Lage ein verlängertes
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mitdrei Blechlagen erforderlich. die mit a, b, c bezeichnet sind. In den Zeichnungen ist zur Vereinfachung nur mehr eine beliebige Stufe schematisch dargestellt und sind die Blechlängen gleich bei den jeweiligen Blechen eingezeichnet.
In Fig. 4 scheinen schliesslich als weitere mögliche Variante die Lagen a und b, welche aus je zwei langen und einem kurzen Schenkelblech bestehen, spiegelbildlich zur Achse des Mittelschenkels auf, während die Lage c aus einem verlängerten Schenkelblech (L+Bj+bj) in der Mitte und zwei kurzen Schenkelblechen in den Aussenschenkeln besteht. Diese Variante, welche den vorhergehenden magnetisch gleichwertig ist, erscheint jedoch nicht empfehlenswert, da sie drei verschiedene Blechlängen (L+B (L+Bj-bj) und (L+Bj+bj) erfordert.
Bei allen diesen Verschachtelungsvarianten haben die Jochbleche stets gleichbleibende LängenE bzw. den doppelten Wert 2E, während die Summe der Schenkelbleche jeder Lage 3 (L+Bj)-bj von Stufe zu Stufe verschieden ist.
Erfindungsgemäss kann nun bei gleichbleibenden Jochblechlängen E bzw. 2E auch die Summe der Schenkelblechlängen einer Lage unabhängig von der Stufung gleich erhalten werden, wenn die gegenseitige Entfernung der oberen und unteren Jochstufen jeweils um den Betrag x = 1/3 (B.-bp verkleinert wird. Die Summe 3 (L+B;)-b. der Schenkelbleche (und damit der Blechaufwand) verringert sich damit auf 3 (L+Bj)-bj-3x = 3l+2Bj, welcher Wert nunmehr unabhängig von der Stufung stets. gleichgross ist.
Fig. 5 zeigt einen erfindungsgemäss ausgeführten Kern, dem beispielsweise die prinzipielle Verschachtelungsart gemäss Fig. 3 zugrundeliegt.
Fig. 6a zeigt den zugehörigen Schnittplan für die Teilung der stets gleich langen Streifen (3L+2B-) in zwei lange Schenkelblechlängen von je (L+2/3Bj+I/3bj) und eine kurze Schenkelblechlänge (L+2/3B (2 ïhj).
Würde die prinzipielle Verschachtelungsvariante gemäss Fig. 2 zugrundegelegt, dann erhielte man den Schnittplan Fig. 6b, bei welchem die stets gleich langen Streifen (3L+2Bj) in zwei kurze Schenkelblech-
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der Mitte der grössten und kleinsten Jochstufe zu stanzen, also etwa nach der Formel b = 2/3bj -l/8Bj oder auch b = 2/3 bj-1/10b;
.Diese von Stufe zu Stufe variierende Einstellung des Masses b stellt durchaus keinen Nachteil dar, da das Stanzmass auch bei der bisher üblichen Ausführung von Stufe zu Stufe neu eingestellt werden
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dem Ausführungsbeispiel wandert gemäss Fig.8 das mit 1 bezeichnete kurze Schenkelblech zyklisch von einem der mit I, II, III bezeichneten Schenkel zum ändern. während das folgende lange Schenkelblech stets nach unten (2) und das im Zyklus nächstfolgende Schenkelblech stets nach oben (3) verschoben erscheint. Die kurzen bzw. langen Jochbleche ergeben sich dann anschliessend von selbst.
Die Ersparnis an Blechaufwand gegenüber der üblichen 900-Verschachtelung ergibt sich aus der Diffe-
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b2, 50/0, während sie in der Mittelstufe entfällt. Wenn daher die resultierende Gewichtseinsparung kaum grösser als mit etwa 1% erhalten wird, so ist dieser Vorteil neben den mit dieser Verschachtelungsart vornehmlich angestrebten gleichen Blechlängen jedenfalls positiv zu werten.
Fig. 9b zeigt noch die nach zwei Zyklen (sechs Lagen) insgesamt erhaltenen Schachtelfugen bei der erfindungsgemässen Verschachtelung im Vergleich zu der in Fig. 9a dargestellten normalen 90 -Verschachtelung gemäss Fig. 1 bei derselben Lagenzahl. Bei gleicher Gesamtsumme der Stossfugen treten jedoch in Fig. 9b mehr Stossfugen zwischen Schenkel und Joch und weniger in den Jochen selbst auf.
Für den magnetischen Widerstand jedes Schenkels ist bekanntlich die Anzahl der Stossfugen zwischen den magnetischen Mittelpunkten im oberen und unteren Joch massgebend. Das Verhältnis der Anzahl dieser
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Stossfugen im Mittelschenkel zu der in einem Aussenschenkel ist bei der Normalverschachtelung (Fig. 9a) 1 : 3, während es bei der erfindungsgemässen Verschachtelung (Fig. 9b) 1 : 2 beträgt, so dass auch eine gewisse Vergleichmässigung der magnetischen Widerstände erzielt wird.
Die erfindungsgemässe Verschachtelung kann selbstverständlich auch mit einer beliebigen 450-Ver- schachtelung, vorzugsweise mit der nach der österr. Patentschrift Nr. 215529, kombiniert werden. So kann man z. B. mit Vorteil die breiteren Mittelstufen mit einer 450- Verschachtelung versehen, während man die Randstufen in der vorliegenden 900-Verschachtelung ausführt. Durch die 900-Verschachtelung einzelner Randstufen erhält man einen besseren mechanischen Zusammenhalt des Kernes. Ausserdem wirken sich in den schmalen Randzonen die Zusatzverluste durch Querflüsse in den Überlappungszonen bei orientierten Blechen nur mehr wenig aus, da hier die Überlappungs. flächen nur mehr verhältnismässig klein sind. In der schmalsten Randzone beträgt ja die Überlappungsfläche nur mehr b. bj gegenüber B.
Bj in der Mittelstufe, also etwa nur mehr die Hälfte.
Die Formeln für die gegenseitige Verschiebung x der einzelnen Jochstufen sowie für die Einzel- und Summenlängen der Kernbleche, behalten dabei weiterhin ihre allgemeine Gültigkeit, nur treten an Stelle der Werte Bj und L sinngemäss die Werte Bj'und L', wobei Bj'jetzt das schmalste noch mit 450-Ver- schachtelung ausgeführte Jochblech und L'die zugehörige neue Fensterhöhe (L+B.-B. *) ist und b. weiterhin die Breite einer beliebig weiteren, schmäleren Jochstufe bei der erfindungsgemässen90 -Verschachtelung bedeutet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Überlappt geschichteter Kern für Transformatoren u. dgl. mit unter 90 zueinander verlaufenden Schachtelfugen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung, wenigstens in ihrer Summe pro Lage, gleichbleibender Längen für die Schenkel- und Jochbleche die einzelnen Stufen der oberen und unteren Joche um den Betrag x = 1/3 (Bj-bj) zueinander verschoben sind, wobei Bj die grössteJochblechbreite der Mittelstufe und bj die Jochblechbreite einer beliebigen andern Stufe darstellt, so dass die Länge der Jochbleche stets der Kernmittelentfernung bzw. deren doppeltem Wert und die Summe der Kernblechlängen einer Lage stets dem dreifachen Wert der Fensterhöhe L vermehrt um 2. Bj entspricht.