Verfahren zur Herstellung von gewickelten lamellierten Kernkörpern für elektrische Apparate, insbesondere für Transformatoren. Vorliegende Erfindung betrifft ein Ver fahren zur Herstellung von lamellierten magnetischen Kernkörpern für elektrische Apparate, insbesondere für Transformatoren, durch Aufwickeln eines Bandes aus Magnet blech mit einer maximalen Permeabilität von wenigstens 15 000 auf einen viereckigen Dorn.
In neuerer Zeit ist ein magnetischer Stahl entwickelt. worden, der vorzugsweise in der Walzrichtung gute magnetische Eigenschaften aufweist, das heisst diese Eigenschaften kom men besser in der Walzrichtung als in andern Richtungen zum Ausdruck und sind auch besser als die der Handelsqualitäten des bisher verwendeten Siliziumstahls. Dieser verbesserte magnetische Stahl ist durch einen niedrigen Wattverlust pro Gewichtseinheit und durch eine hohe Permeabilität in der Richtung ge kennzeichnet, in der das magnetische Material bei seiner Zierstellung gewalzt wurde.
Um nun diese erhöhte Permeabilität und diesen niedrigen Wattverlust dieses neueren magne tischen Stahls voll ausnützen zu können, muss dieser so verwendet werden, dass der magne tische Fluss in der Walzrichtung auftritt.. In diesem Fall kann die zulässige magnetische Dichte viel höher sein, als sie früher ange wendet wurde.
Mit dem Erscheinen leistungs fähigerer magnetischer Stähle, die es erlau ben, eine viel höhere magnetische Induktion als früher im Kern hervorzurufen, wurde die zur Bildung eines Transformatorkerns von gegebener Kennleistung benötigte Eisenmenge weitgehend reduziert.
U m nun diesen Vorteil der neueren höher wertigen magnetischen Stähle ausnützen zu können, wurde ein Kern für magnetische Kreise entwickelt, der aus einem aus magne- t.ischein Bandstahl hergestellten einen Kern ring bildenden Kernwickel besteht, wobei dieser Bandstahl Schleife für Schleife auf eine Form, z. B. einen Stahldorn der ge wünschten Abmessungen, aufgetragen wird. Die so gebildeten Kernwickel werden gewöhn lich mit rechteckigen Fenstern versehen. Die Dorne sind so berechnet, dass sie nach Grösse und Form dein im fertigen Kernwickel vorge sehenen Fenster entsprechen.
Letzteres wird durch die Flachseite der Innenwindung des den Kernwickel bildenden Stahlbandes be grenzt. Die so gebildeten Kernwickel verblei ben auf den Dornen, auf denen sie aufge wickelt sind, und werden dann geglüht, um die durch das Aufv@-ickeln im Stahlband her vorgerufenen Spannungen möglichst zum Ver- sehu-inden zu bringen. Die Wickel werden dabei so angeordnet. und durch Gewichts auflage belastet, dass während des Glühpro zesses die Form der rechtwinkligen Kern wickel erhalten bleibt. Die gewickelten und geglühten Kernwickel werden im Vakuum mit.
einem plastischen Klebmaterial versehen, das in die Zwischenräume zwischen den aufein- anderfolgenden Windungen oder Lagen von magnetischem Stahlblech fliesst, und dann werden die Kernwickel erhitzt, so dass das Klebmaterial die Stahlblechlagen zu einem festen Gebilde zusammenbindet. Das Kleb material kann ein thermoplastisches Material sein, z.
B. ein thermoplastisches Kunstharz. Diese gewickelten lamellierten Kerne wer den weiter in zwei U-förmige Teile geschnit ten, die geeignet sind, elektrische, in Strom kreise zu legende Spulen aufnehmen mi kön nen und wieder zusammengefügt werden kön nen. Die beim Schneiden entstandenen Schnittflächen werden geschliffen -und ge ätzt, um beim Zusammenfügen der beiden U-förmigen Kernteile einen genau passenden Stoss zu erhalten.
Das oben beschriebene Verfahren zur Her stellung spiralgewickelter Kerne für magne tische Kreise benötigt mehrere verhältnis mässig kostspielige Arbeitsvorgänge und Werk zeuge, welche die Konkurrenzfähigkeit mit den aus Stanzblechen aufgebauten Kernen in Frage stellen. So wird bei diesem bekannten Verfahren jeder Kernwickel auf einen Dorn aufgewickelt und auf diesem Dorn während eines beträchtlichen Teils der nachfolgenden Bearbeitung belassen, z.
B. während des Glühvorganges, während der Imprägnierung des Kernwickels mit Bindemitteln und wäh rend des Erhitzens des Kernes zwecks Bil dung fest zusammenhängender Kernwickel. Diese teuren Arbeitsvargänge, einschliesslich des Abhebens des Kernwickels vom Dorn,
des Einsetzens von Abstandstücken zwecks Ver- hinderns eines Zusammenfallens des Kern wickels nach seiner Abnahme vom Dorn und des Belastens der Kernwickel mit einem schweren Gewicht zwecks Verhinderns eines Anschwellens der Schichten während des Glüh- und des Erhitzungsvorganges machen dieses bekannte Verfahren zu umständlich.
Weiter verlangt dieses Verfahren sehr viele Dorne, da jeder derselben im Arbeitsverfah ren noch für eine beträchtliche Zeit nach dem Wickeln gebraucht wird, so dass er nicht für andere Wickel gebraucht werden kann. Im Falle einer grossen Produktion müssen also viele Dorne verschiedener Form und Grösse vorhanden sein.
Im Gegensatz zu den bis jetzt bekannten Verfahren kennzeichnet sieh das erfindungs- @@ emässe Verfahren dadurch, dass das Band vor dem Aufwickeln durch Drucl,--virkung in einer zur Richtung, in welcher es beim Aufwickeln gebogen wird, entgegengesetzten Richtung gebogen wird.
Die Zeichnung veranschaulicht vorteil hafte Ausführungsbeispiele des erfindungs- gemässen Verfahrens, und zwar zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils einer zum Wickeln von lamellierten magnetischen Kernwickeln verwendeten gebräuchlichen Ma schine, Fig. 2 eine Seitenansicht eines gewickelten Kernringes zwecks Darstellung der Art und Weise, in der die Windungen eines auf her kömmliche Art auf einem gewöhnlichen Dorn aufgewickelten Kernringes bestrebt sind, zusammenzufallen,
wenn er vorgängig der Glüh- und Biegevorgänge vom Dorn ab genommen wird, Fig. 3 und 4 Einzelheiten, Fig. 5 eine schematische Ansicht einer zum Wickeln verwendeten Vorrichtung, zwecks Veranschaulichung eines Merkmals der vor liegenden Erfindung, Fig. 6 eine Seitenansicht einer bei der Ausführung eines Beispiels des erfindungs gemässen Verfahrens benützten Planscheibe und eines Dornes, Fig. 7 einen Querschnitt durch die Plan scheibe nach der Linie VII-VII der Fig. 6,
Fig. 8 eine Seitenansicht einer andern Variante einer Planscheibe mit Dorn, Fig. 9 eine Vorderansicht eines Kern wickels bekannter Konstruktion und Fig. 1.0 eine Vorderansicht eines nach vorliegendem Verfahren hergestellten Kern wickels.
Die in Fig. 1 teilweise gezeigte Wickel maschine besteht aus einem Rahmen 1, auf dem eine Welle (nicht gezeigt) montiert ist, die einerends einen Wickelkopf 2 trägt. Letz terer weist eine runde Planscheibe 3 auf, mit einem der im zu erzeugenden Kernwickel vor- gesehenen Durchbrechung (Fenster) entspre- elienden Dorn 4.
Gemäss dem bisher gebräueli- liehen Verfahren wird der Dorn während des Wicklungsvorganges auf der Planscheibe der Maschine festgehalten und nach dem Wickeln zusammen mit dem gewickelten Kernwickel abmontiert. Wenn Doris und Wickelkopf im Ilhrzeigersinn (gesehen in Fig. 1) rotiert werden, wird ein Stahlband 7 auf den Dorn 4 aufgewickelt. Das Stahlband besteht aus Magnetblech mit einer maximalen Permeabi- lität. von wenigstens 1 5 000.
Ein Paar zylin drischer l1itnehnierrollen 8 und 9 üben wäh rend des Wieklunäsvorganges einen konstan ten abwärtsgerichteten Druck auf den Wick lungsstreifen aus. Diese Rollen sind auf in einem .Joch 13 eingesetzten Drehzapfen 11. und 12 montiert, wobei das Joch 13 seiner seits auf einem Drehbolzen gelagert. ist, wel cher von einem Ruf einem Wagen 15 vorge sehenen Futter 14 festgehalten ist.
Der Wagen 15 ist in einem Träger 16 montiert, so dass er sich unter einem konstanten abwärtsgerieh- teten Druck vertikal bewegen kann, um die Mitnehmerrollen beständig gegen das Stahl band 7 anzudriieken, während letzteres auf den Dorn aufgewickelt wird. Das Joch 13 spielt frei um seinen Drehzapfen im Futter 14, so dass die Rollen 8 und 9 während des Wickelns der rechtwinkligen. Form des ge wickelten Kernringes folgen können. Das Stahlband 7 wird durch zwei Bremsrollen paare 18, 19 gezogen, die das Stahlband wäh rend seiner Aufwicklung auf den Dorn straff halten.
Zufolge dieser Bremswirkung und des Druckes der Mitnehmerrollen 8 und 9 wird beim Wickeln ein gewisser Druck in Richtung des Dornes auf das Stahlband ausgeübt. Es könnte zu diesem Zweck auch mit Vorteil eine Reibungsführung verwendet. werden.
Wenn nun auf diese bekannte Art und Weise ein Kernring gewickelt, ausgeglüht, mit einem plastischen Klebmaterial versehen, er hitzt, abgeschnitten und, wie oben beschrieben, behandelt wird, sieht er wie in Fig. 9 gezeigt aus. Das Fenster im Kernwickel gemäss Fig. 9 besitzt die Länge L und die Breite W, und die Schenkel 21, 22 des obern U-förmigen Kernteils 23 sind mit den Schenkeln 24 bzw. 25 des untern U-förmigen Kernteils 27 ausge richtet.
Diese beiden Teile sind, wie bekannt, mittels des -unter Spannung aufgetragenen und gehaltenen Metallbandes 28 an ihren Stossflächen 27 zusammengehalten, wobei die einander gegenüberliegenden Enden des Ban des 28 mittels einer Muffe 29 zusammengehal ten werden. Da die beiden U-förmigen Kern teile 23 und 26 einschliesslich deren Schenkel. nach dem Erhärtungsprozess für das Binde mittel, bei dem die Wickellagen des auf dem Dorn 4 befindlichen Kernwickels miteinander verbunden worden sind, feste einheitliche Ge bilde darstellen, und da deren Schenkel senk recht stehen, so wirken die Kräfte zwischen diesen Teilen in Richtung der Axen dieser Schenkel.
Wenn nun aber der gewickelte lamellierte Kernring sofort nach dein Wickeln vom Dorn abgehoben wird, das heisst vor Ausführung des Glüh- und des Erhärtungsprozesses, zeigt der Kern das Bestreben, in die Form gemäss Fig. 2 zusammenzufallen, wobei die Lamellen in den Abschnitten 27a und 28a auf der Innenseite des Ringes in das Kernfenster hin eingedrückt werden. Diese Ausbauchungen sind die Folge der während des Wickelns in das den Kernwickel bildende Stahlband ein geführten Kräfte.
Wie in Fig. 3 gezeigt, gelangt zufolge der durch die Bremsrollen 18 und 19 während des Aufwickelns der verschiedenen Windun gen von Stahlband 7 bzw. 31 auf den Dorn 4 hervorgerufenen Spannung und zufolge des durch die Mitnehmerrollen 8 und 9 ausgeüü- ten Druckes eine gewisse Kraft auf das Stahl band 7 oder 31 zur Einwirkung, die benötigt wird, um das Stahlband um die Kanten des Dornes zu biegen und die atifeinanderi'olgen- den Lagen fest zusammenzudrücken.
Diese einwärts gerichtete Kraft ist durch den Pfeil 32 angedeutet und wirkt. in entgegengesetzter Richtung einer Kraft 33, die vom Dorn 4 durch das Futter 34 auf das Stahlblechpaket. ausgeübt wird. Diese beiden Kräfte halten die Stalilbandwindungen in der gewünschten Lage, Fig. 4 zeigt einen Teil 35 einer Einzel- windeng 31, wie sie sich präsentieren würde, wenn sie nach ihrer Aufwickliu@.g als Teil des fertigen Kernwickels wieder abgewickelt würde.
Eine bleibende Knicku.ng 36 über einer Kante des Dornes ist hervorgerufen wor den, während die dazu seitlichen Teile 37 und 38 in der entgegengesetzten Richtung ge bogen sind, das heisst in einer Richtung, in der die Blechlage bestrebt ist, sich vom Rest der Lagen 31 abzulösen.
_ Wenn der Kernwickel, wie oben beschrie ben, weiter bearbeitet wird, wodurch gemäss dem bis anhin üblichen Verfahren der fertige Körper vor dessen Abnahme vom Dorn gebil det wird, so werden die Lamellen durch den Erhärtimgsvorgang in ihrer gewünschten gegenseitigen Lage festgehalten.
Wenn aber der Kernwickel vor dem Tränken mit Binde mittel und Erhärten desselben vom Dorn ab genommen wird, so werden die während des Wicklungsvorganges aufgedrückten Kräfte nicht durch die entsprechenden Gegenkräfte 33 des Dornes aufgehoben, und das Ergebnis ist, dass die einwärts gerichteten Kräfte 32 ein gewisses Zusammenziehen oder Einwärts- verschieben der Bandstahllagen hervorrufen, wodurch der Kernwickel gemäss Fig. 2 defor miert wird.
Aus den oben angeführten Grün den ist es bis anhin unumgänglich gewesen, die Kernwickel vor ihrer Abnahme vom Dorn zu. glühen, mit Bindemittel zu tränken und dieses zu erhärten. Das Stahlband 7 wird nun bei der durch Fig. 5 veranschaulichten Ausführungsform des Verfahrens durch einen Satz Biegerollen 39, 40 geleitet, wobei es in einer Richtung abgebogen wird, die der beim Aufwickeln des Bandes auf den Dorn 4 zwecks Bildung des Kernwickels an den Kanten des Dornes vor handenen Biegerichtung entgegengesetzt ist.
Nach diesen Rollen 39, 40 wird das Stahl band 7 durch eine Bremsvorrichtung 41 ge führt, so dass es bei seinen Aufwickeln auf den Dorn 4 unter Spannung gehalten wird. Dadurch werden die aufeinanderfolgenden Bandlagen im entstehenden Kernwickel fest aufeinander gepresst.
Gemäss einer andern Ausführungsform wird, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt, ein Wickel kopf 42 mit einer Planscheibe 43 verwendet, die von einem Biegedorn 44 von der in Fig. 6 angegebenen Form, die der gewünschten Form des Umrisses des Fensters im zu. wickelnden Kern entspricht, durchsetzt ist. Der Dorn 44 weist einen leichten Anzug auf von der Planscheibe 43 weg gegen das Dorn aussenende, wie aus Fig. 7 ersichtlich, so dass der Kern nach seiner Fertigwicklung sich ohne Zwang vom Dorn abheben lässt.
Dieser Anzug beträgt nur etwa 0,5 J über alle vier Seiten des Dornes. Ferner sind die langen Seiten 45, 46 des Dornes 44 schwach konvex ausgebildet, und zwar mit einem Betrag, der etwa 0,5 % der Länge der langen Seiten 45, 46 ausmacht. Der Grad des Anzuges und derjenige der Konvexität der Dornseiten ist so klein, dass es unmöglich ist, sie in der Zeichnung wiederzugeben. Sie sind daher in Fig. 6 übertrieben dargestellt.
Dementsprechend ist auch die Strecke 47 in Fig. 7, und ebenso die Strecke 48 in Fig. 10, übertrieben dargestellt. Da die Dorn langseiten schwach konisch und sehwach kon vex sind, so werden, wenn das Stahlband 49 (Fug.
10) um die beiden U-förmigen Kern hälften gelegt und durch die Klammer 51 festgehalten wird, die an den Trennflächen 52 zwischen den beiden Kernhälften auftre tenden Kräfte nicht genau gleichachsig sein, sondern, wie durch die beiden Pfeile E und angedeutet, einen stumpfen Winkel mit einander bilden, so dass sich eine seitliche Komponente E" ergibt, die das Bestreben hat, die gegeneinandergerichteten Schenkel der beiden Kernhälften von der Kerndiirchbre- chizng weg, entgegen der Spannung im Band 49, zu. drücken.
Der Dorn 44 kann auf der Treibwelle 54 (Fug. 7) der Wickelmaschine festmontiert sein, wobei der durch letztere angetriebene Dorn mit seinem verjüngten Ende sich von der Planscheibe 43 abhebt. Nachdem der Kern auf seine gewünschte Grösse gewickelt. worden und das Ende des den Kern bilden den Stahlbandes abgeschnitten und z.
B. mit- tels Schweissens oder einer Klammer usw. am Kernwickel befestigt worden ist, wird letzte rer maschinell vom Dorn ab-estreift, entweder indem die Planscheibe 13 nach aussen über den Dorn 44 gestossen oder der Dorn 44 rückwärts durch die öffnung 55 im Umlauf kopf der Wickelmaschine, durch die sich der Dorn erstreckt, gedrückt. wird.
Nachdem der Kernwickel vom Dorn abge streift worden ist, wird er seitlich auf eine geeignete Unterlage gelegt, das heisst so, dass das Kernfenster senkrecht zur Unterlage stellt. In dieser Lage wird der Kernwickel geglüht, mit einem geeigneten in der Wärme erhärten den Bindemittel versehen und erhitzt. Diese Arbeitsvorgänge ersparen eine beträchtliche Arbeit, die sonst erforderlich ist, wenn der Kern auf dem Dorn, auf dem er gewickelt wurde, geglüht wird. Die Kerne können somit viel billiger als nach den oben erwähnten be kannten Verfahren hergestellt werden. Bei letzteren muss eine beträchtliche Zahl von Dornen bereitgestellt werden, um eine ange messene Produktionsgeschwindigkeit von Ker nen zu gewährleisten.
Es können auch alle vier Kernseiten konvex ausgebildet sein, und diese Seiten können bei gewissen Kernen alle dieselbe Länge aufweisen.
Nach Erhärtung des Bindemittels wird der Kernkörper zwecks Bildung zweier U-förmi- ger Abschnitte, deren Stossflächen senkrecht zu seinen Längsseiten liegen, in einer Ebene senkrecht zu seiner Längsaxe durchschnitten. Ein unter Spannung gehaltenes Metallband wird dann um die mit ihren Stossflächen an einanderliegenden Kernkörperabschnitte < ge legt und daraus ein in gespanntem Zustand befindliches Spannband hergestellt, derart, dass die beiden Abschnitte unter gleichmässi gem Druck an den Stossfläeheii aneinander anliegen.
Das oben beschriebene Verfahren eignet sich besonders zur Herstellung von kleineren Kerngrössen. Bei grösseren Kernen, bei denen die Schenkel länger als die zwischen diesen liegenden Jochteile sind, ist es vorteilhaft, eine weitere Massnahme anzuwenden, welche aus Fig. 8 hervorgeht. Wenn nämlich Kerne gemäss dem in Fig. 1 v eranscliaulichten Ver fahren gewickelt werden, hat sich ergeben, dass die durch die Rollen 8, 9 hervorgerufene Biegung nicht an allen vier Kanten des Dor- nes dieselbe ist.
Wenn jede der vier Seiten des Dornes, auf den Stahlband aufgewickelt wird, wie in Fig. 1 und 6 dargestellt, mit den anliegenden Seiten einen Winkel von 90 einschliesst, so ist die Abbiegung des Stahl bandes, wenn die Mitnehmerrollen von einer Dornlängsseite auf eine Dornschmalseite ge langen, beträchtlich geringer als im umge kehrten Fall. Wenn daher die Kerne von den Dornen abgenommen werden, so haben sie das Bestreben, sich in die Form eines Rhomboids zu verziehen.
Der Grund hierzu liegt. darin, dass die bei 32 (Fig. 3) zur Einwirkung ge langenden Kräfte in zwei gegenüberliegenden Ecken grösser sind als in den beiden andern Ecken des rechtwinklig gewickelten Kernes.
Dieses Bestreben des Kernwickels, eine Form anzunehmen, in der die vier Kanten winkel verschieden gross sind, kann dadurch vermieden werden, dass beim Aufwickeln des Stahlbandes eine Dornform verwendet wird, bei welcher die Winkel an zwei der vier Kan ten, z. B. an den Kanten 61 und 62 in Fig. 8, kleiner und an den beiden andern Kanten, z. B. an den Kanten 63 und 64, grösser als 90 sind. Die Winkelbeziehung zwi schen den an diese vier Kanten angeschlos senen Seiten ist unterschiedlich für verschie dene Kerngrössen.
Gemäss Fig. 8 weist der Dorn an den Kanten 61, 62 einen spitzen Winkel von etwa 75 und an den beiden andern Kanten 63, 64 einen stumpfen Win kel von etwa 105 auf. Bei einem rechteckigen, im Gegenuhrzeigersinn umlaufenden Dorn tritt an den Kanten 61, 62 eine zu kleine und an den Kanten 63, 64 eine zu grosse Biegung auf. Wenn der Dorn im Querschnitt in der Form eines Rhomboids ausgebildet wird, wie aus Fig. 8 ersichtlich, so wird die Abbiegung an den Kanten 61, 62 vergrössert gegenüber der Wirkung bei einem rechtecki gen Dorn und diejenige an den Kanten 63, 64 verkleinert.
Durch eine geeignete Ausbil dung des für einen speziell zu wickelnden Kern bestimmten Dornes kann der Kern so ausgebildet werden, dass er nach Wegnahme vom Dorn eine Formänderung erleidet, der art, dass die Seiten des Kernes endgültig rechtwinklig zueinander stehen.
Aus vorstehender Beschreibung geht her vor, dass die nach dem durch Fig. 3 veran schaulichten, beschriebenen Verfahren herge stellten Kernkörper sich leicht vom Dorn lösen lassen, und dass bei ihrer Herstellung in den Windungen Spannungen erzeugt wer den, die den Kräften, die bestrebt sind, den Kern bei seiner Abnahme vom Dorn zusam- menzudrücken oder zu deformieren, das Gleichgewicht halten. Solchen Kernen woh nen daher Spannungen inne, die ihr Zusam menfallen oder Deformieren nach ihrer Weg nahme vom Dorn verhindern.
Process for the production of wound laminated core bodies for electrical apparatus, in particular for transformers. The present invention relates to a Ver drive for the production of laminated magnetic core bodies for electrical apparatus, especially for transformers, by winding a tape of magnetic sheet metal with a maximum permeability of at least 15,000 on a square mandrel.
In recent times, a magnetic steel has been developed. which preferably has good magnetic properties in the rolling direction, i.e. these properties are better expressed in the rolling direction than in other directions and are also better than those of the commercial grades of the silicon steel used hitherto. This improved magnetic steel is characterized by low watt loss per unit weight and by high permeability in the direction in which the magnetic material was rolled in its decorative position.
In order to take full advantage of this increased permeability and this low watt loss of this newer magnetic steel, it must be used in such a way that the magnetic flux occurs in the rolling direction. In this case, the permissible magnetic density can be much higher than it was used earlier.
With the appearance of more powerful magnetic steels that allow a much higher magnetic induction than before in the core, the amount of iron required to form a transformer core of a given performance has been largely reduced.
In order to be able to use this advantage of the newer higher-quality magnetic steels, a core for magnetic circuits was developed, which consists of a core winding made of magnetic strip steel, which forms a core ring, this strip steel loop by loop on a form , e.g. B. a steel mandrel of the desired dimensions GE is applied. The core windings thus formed are usually provided with rectangular windows. The mandrels are calculated in such a way that their size and shape correspond to the window provided in the finished core roll.
The latter is limited by the flat side of the inner turn of the steel strip forming the core winding. The core windings formed in this way remain on the mandrels on which they are wound and are then annealed in order to reduce the stresses caused by the winding in the steel strip as much as possible. The coils are arranged in this way. and burdened by weight so that the shape of the right-angled core coil is retained during the annealing process. The wound and annealed core windings are in a vacuum with.
a plastic adhesive material that flows into the spaces between the successive turns or layers of magnetic steel sheet, and then the core windings are heated so that the adhesive material binds the steel sheet layers together to form a solid structure. The adhesive material can be a thermoplastic material, e.g.
B. a thermoplastic resin. These wound, laminated cores are further cut into two U-shaped parts, which are suitable for receiving electrical coils that are to be placed in electrical circuits and can be put back together again. The cut surfaces created during cutting are ground and etched in order to obtain an exactly fitting joint when the two U-shaped core parts are joined.
The method described above for the manufacture of spiral-wound cores for magnetic circles requires several relatively moderately costly operations and tools that call into question the competitiveness of the cores made of stamped sheets. Thus, in this known method, each core winding is wound on a mandrel and left on that mandrel during a considerable part of the subsequent processing, e.g.
B. during the annealing process, during the impregnation of the core winding with binders and during the heating of the core for the purpose of Bil making firmly coherent core winding. These expensive operations, including lifting the core from the mandrel,
inserting spacers to prevent the core from collapsing after it has been removed from the mandrel and loading the core winding with a heavy weight to prevent the layers from swelling during the annealing and heating processes make this known method too cumbersome.
This method also requires a large number of mandrels, since each of them is still used in Arbeitsverfah for a considerable time after winding, so that it cannot be used for other winding. In the case of a large production, there must be many mandrels of different shapes and sizes.
In contrast to the methods known up to now, the method according to the invention is characterized in that the tape is bent prior to winding by pressure in a direction opposite to the direction in which it is bent during winding.
The drawing illustrates advantageous exemplary embodiments of the method according to the invention, namely: FIG. 1 shows a side view of part of a conventional machine used for winding laminated magnetic core windings, FIG. 2 shows a side view of a wound core ring for the purpose of illustrating the manner. in which the turns of a core ring wound in a conventional manner on an ordinary mandrel strive to collapse,
if it is removed from the mandrel beforehand of the annealing and bending processes, FIGS. 3 and 4 details, FIG. 5 is a schematic view of a device used for winding, for the purpose of illustrating a feature of the present invention, FIG. 6 is a side view of one in the Execution of an example of the fiction, according to the method used face plate and a mandrel, Fig. 7 is a cross section through the face plate along the line VII-VII of FIG. 6,
Fig. 8 is a side view of another variant of a faceplate with mandrel, Fig. 9 is a front view of a core coil of known construction and Fig. 1.0 is a front view of a core coil produced by the present method.
The winding machine shown partially in Fig. 1 consists of a frame 1 on which a shaft (not shown) is mounted, which carries a winding head 2 at one end. The latter has a round face plate 3 with a mandrel 4 corresponding to the opening (window) provided in the core lap to be produced.
According to the method previously used, the mandrel is held on the faceplate of the machine during the winding process and, after winding, is dismantled together with the wound core winding. When Doris and the winding head are rotated clockwise (as seen in FIG. 1), a steel band 7 is wound onto the mandrel 4. The steel strip consists of magnetic sheet with a maximum permeability. of at least 1 5 000.
A pair of cylindrical connecting rollers 8 and 9 exert a constant downward pressure on the winding strip during the Wieklunäsvorganges. These rollers are mounted on pivot pins 11 and 12 inserted in a yoke 13, the yoke 13 on its part being mounted on a pivot pin. is wel cher of a call a carriage 15 provided feed 14 is held.
The carriage 15 is mounted in a carrier 16 so that it can move vertically under a constant downward pressure in order to constantly press the drive rollers against the steel band 7 while the latter is being wound onto the mandrel. The yoke 13 plays freely around its pivot in the chuck 14, so that the rollers 8 and 9 during the winding of the right-angled. Can follow the shape of the wound core ring. The steel belt 7 is pulled by two pairs of brake rollers 18, 19, which keep the steel belt taut during its winding on the mandrel.
As a result of this braking effect and the pressure of the driver rollers 8 and 9, a certain pressure is exerted on the steel strip in the direction of the mandrel during winding. A friction guide could also be used to advantage for this purpose. will.
If a core ring is now wound, annealed, provided with a plastic adhesive material, heated, cut off and, as described above, treated in this known manner, it looks as shown in FIG. The window in the core winding according to FIG. 9 has the length L and the width W, and the legs 21, 22 of the upper U-shaped core part 23 are aligned with the legs 24 and 25 of the lower U-shaped core part 27, respectively.
These two parts are, as is known, held together by means of the metal strip 28 applied and held under tension at their abutment surfaces 27, the opposite ends of the Ban of the 28 being held together by means of a sleeve 29. Since the two U-shaped core parts 23 and 26 including their legs. after the hardening process for the binding medium, in which the winding layers of the core winding located on the mandrel 4 have been connected to each other, solid uniform Ge form, and since their legs are perpendicular, the forces between these parts act in the direction of the axes of this Leg.
If, however, the wound laminated core ring is lifted from the mandrel immediately after winding, i.e. before the annealing and hardening process is carried out, the core shows the tendency to collapse into the shape according to FIG. 2, with the laminations in sections 27a and 28a are pressed into the core window on the inside of the ring. These bulges are the result of the forces introduced into the steel strip forming the core winding during winding.
As shown in FIG. 3, as a result of the tension caused by the brake rollers 18 and 19 during the winding of the various windings of steel strip 7 or 31 onto the mandrel 4 and as a result of the pressure exerted by the driver rollers 8 and 9, a certain amount of pressure occurs Force on the steel band 7 or 31 to act, which is required to bend the steel band around the edges of the mandrel and to press the adjacent layers firmly together.
This inwardly directed force is indicated by arrow 32 and acts. in the opposite direction of a force 33 exerted by the mandrel 4 through the chuck 34 on the sheet steel package. is exercised. These two forces hold the Stalilbandwindungen in the desired position, FIG. 4 shows a part 35 of a single winding 31, as it would appear if it were unwound again after its Aufwickliu @ .g as part of the finished core winding.
A permanent kink 36 over one edge of the mandrel has been brought about, while the lateral parts 37 and 38 are bent in the opposite direction, i.e. in a direction in which the sheet metal layer tends to move away from the rest of the layers 31 to replace.
If the core roll is processed further, as described above, whereby the finished body is formed before it is removed from the mandrel according to the previously common method, the lamellae are held in their desired mutual position by the hardening process.
If, however, the core winding is removed from the mandrel before soaking it with binding agent and hardening, the forces imposed during the winding process are not canceled by the corresponding counterforces 33 of the mandrel, and the result is that the inwardly directed forces 32 are a certain Cause contraction or inward displacement of the steel strip layers, as a result of which the core winding according to FIG. 2 is defor mated.
For the reasons given above, it has so far been unavoidable to close the core winding before it is removed from the mandrel. glow, soak with binder and harden this. In the embodiment of the method illustrated by FIG. 5, the steel strip 7 is now passed through a set of bending rollers 39, 40, wherein it is bent in a direction which is the same as when the strip is being wound onto the mandrel 4 for the purpose of forming the core roll at the edges of the The mandrel is in the opposite direction before the existing bending direction.
After these rollers 39, 40, the steel band 7 is ge leads through a braking device 41, so that it is kept under tension when it is wound onto the mandrel 4. As a result, the successive layers of tape in the resulting core roll are pressed firmly against one another.
According to another embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, a winding head 42 with a face plate 43 is used, which is supported by a bending mandrel 44 of the shape shown in FIG. 6, which corresponds to the desired shape of the outline of the window. corresponding to the winding core, is interspersed. The mandrel 44 has a slight pull away from the faceplate 43 towards the mandrel outer end, as can be seen from FIG. 7, so that the core can be lifted off the mandrel without forcing after its finished winding.
This suit is only about 0.5J across all four sides of the mandrel. Furthermore, the long sides 45, 46 of the mandrel 44 are slightly convex, with an amount that is approximately 0.5% of the length of the long sides 45, 46. The degree of tightening and that of convexity of the sides of the spine are so small that it is impossible to reproduce them in the drawing. They are therefore shown exaggerated in FIG.
Correspondingly, the path 47 in FIG. 7, and likewise the path 48 in FIG. 10, are shown exaggerated. Since the long sides of the mandrels are slightly conical and visibly convex, when the steel band 49 (Fug.
10) is placed around the two U-shaped core halves and held in place by the clamp 51, the forces occurring at the separating surfaces 52 between the two core halves are not exactly coaxial but, as indicated by the two arrows E and, an obtuse angle form with one another, so that a lateral component E ″ results, which tends to push the opposing legs of the two core halves away from the core diameter, against the tension in the band 49.
The mandrel 44 can be firmly mounted on the drive shaft 54 (Fig. 7) of the winding machine, the mandrel driven by the latter lifting off the face plate 43 with its tapered end. After the core is wound to its desired size. been cut and the end of the core forming the steel strip and z.
B. by welding or a clamp etc. has been attached to the core winding, the latter is mechanically stripped from the mandrel, either by pushing the face plate 13 outwards over the mandrel 44 or the mandrel 44 backwards through the opening 55 in circulation head of the winding machine through which the mandrel extends. becomes.
After the core roll has been stripped from the mandrel, it is placed on the side of a suitable base, that is, so that the core window is perpendicular to the base. In this position, the core winding is annealed, the binder is provided with a suitable hardening agent and heated. These operations save considerable labor otherwise required when the core is annealed on the mandrel on which it is wound. The cores can thus be manufactured much cheaper than by the above-mentioned known processes. In the case of the latter, a considerable number of mandrels must be provided in order to ensure an adequate production speed of cores.
It is also possible for all four core sides to be convex, and these sides can all have the same length for certain cores.
After the binding agent has hardened, the core body is cut through in a plane perpendicular to its longitudinal axis in order to form two U-shaped sections, the abutting surfaces of which are perpendicular to its longitudinal sides. A metal band kept under tension is then placed around the core body sections which are in contact with one another with their abutment surfaces, and a tensioning band is produced therefrom in a tensioned state in such a way that the two sections rest against one another under uniform pressure at the abutment surfaces.
The method described above is particularly suitable for the production of smaller core sizes. In the case of larger cores, in which the legs are longer than the yoke parts lying between them, it is advantageous to use a further measure which can be seen in FIG. If, in fact, cores are wound in accordance with the method illustrated in FIG. 1, it has emerged that the bending caused by the rollers 8, 9 is not the same on all four edges of the mandrel.
If each of the four sides of the mandrel, is wound on the steel strip, as shown in Fig. 1 and 6, with the adjacent sides an angle of 90, the bending of the steel band is when the driver rollers from a mandrel longitudinal side to a mandrel narrow side achieved, considerably less than in the reverse case. Therefore, when the kernels are removed from the thorns, they tend to warp into the shape of a rhomboid.
The reason for this lies. in that the at 32 (Fig. 3) for action ge long-lasting forces in two opposite corners are greater than in the other two corners of the core wound at right angles.
This endeavor of the core winding to assume a shape in which the four edges are different angles, can be avoided that a mandrel shape is used when winding the steel strip, in which the angle on two of the four Kan th, z. B. at the edges 61 and 62 in Fig. 8, smaller and at the other two edges, z. B. at the edges 63 and 64, are greater than 90. The angular relationship between the sides connected to these four edges is different for different core sizes.
According to FIG. 8, the mandrel has an acute angle of approximately 75 at the edges 61, 62 and an obtuse angle of approximately 105 at the two other edges 63, 64. In the case of a rectangular mandrel rotating in a counterclockwise direction, too small a bend occurs at the edges 61, 62 and too large a bend at the edges 63, 64. If the mandrel is designed in cross section in the shape of a rhomboid, as can be seen from FIG. 8, the bend at the edges 61, 62 is increased compared to the effect in a rectangular mandrel and that at the edges 63, 64 is reduced.
By suitably designing the mandrel intended for a specially wound core, the core can be designed so that it undergoes a change in shape after being removed from the mandrel, such that the sides of the core are finally at right angles to one another.
From the above description it goes before that according to the illustrated by Fig. 3 illustrated, described method Herge presented core body can be easily detached from the mandrel, and that during their manufacture in the windings generated tensions who the forces that are sought to compress or deform the core as it is removed from the mandrel, to maintain balance. Such cores therefore have tensions that prevent them from collapsing or deforming after they have been removed from the mandrel.