CH265957A - Process for the production of wound laminated core bodies for electrical apparatus, in particular for transformers. - Google Patents

Process for the production of wound laminated core bodies for electrical apparatus, in particular for transformers.

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CH265957A
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Corporation Westingho Electric
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Westinghouse Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24Magnetic cores
    • H01F27/25Magnetic cores made from strips or ribbons
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0213Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s)

Description

  

  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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von lamellier- ten magnetischen Kernkörpern für elektrische Apparate, insbesondere für Transformatoren, durch Aufwickeln eines Bandes aus mit einer maximalen Permeabilität von wenigstens 15 000 auf einen viereckigen Dorn; Claim: Process for the production of laminated magnetic core bodies for electrical apparatus, in particular for transformers, by winding a tape with a maximum permeability of at least 15,000 onto a square mandrel; dadurch gekennzeichnet, dass das Band vor dem Aufwickeln durch Druckwirkung in einer zur Richtung, in welcher es beim Auf wickeln gebogen wird, entgegengesetzten Rich tung gebogen wird. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Band auf einen im Querschnitt viereckigen Dorn aufge wickelt wird, dessen Längsseiten eine konvexe Krümmung aufweisen. 2. characterized in that the tape is bent prior to winding by pressure in a direction opposite to the direction in which it is bent when winding on, Rich device is bent. SUBClaims: 1. The method according to claim, characterized in that the tape is wound onto a mandrel with a square cross-section, the long sides of which have a convex curvature. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band auf einen Dorn aufgewickelt wird, der gegen das eine seiner Enden ver jüngt ist. 3. Verfahren nach Patentanspruch -und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der gewickelte Kernkörper vom Dorn abgenommen, geglüht, mit einem in der Wärme erhärtenden Bindemittel versehen und dann zur Erhärtung des Bindemittels erhitzt wird. 4. Method according to patent claim and dependent claim 1, characterized in that the tape is wound onto a mandrel which is tapered towards one of its ends. 3. The method according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that the wound core body is removed from the mandrel, annealed, provided with a heat-hardening binder and then heated to harden the binder. 4th Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kernkörper nach -i?.rhäxtung des Bindemittels in einer Schnittebene senk recht zu seiner Längsaxe durchschnitten wird zwecks Bildung zweier U-förmiger Abschnitte, deren Stossflächen senkrecht zu den Längs seiten des Kernkörpers liegen, Method according to claim and dependent claims 1 to 3, characterized in that the core body is cut through after -i? .Rhäxtung of the binder in a cutting plane perpendicular to its longitudinal axis for the purpose of forming two U-shaped sections, the abutment surfaces of which are perpendicular to the longitudinal sides of the Core body lie, und dass ein unter Spannung gehaltenes Metallband um die mit ihren Stossflächen aneinanderliegen- den Kernkörperabschnitte gelegt und daraus ein in gespanntem Zustand befindliches Spannband hergestellt wird, derart, dass die beiden Abschnitte innter gleichmässigem Druck an den Stossflächen aneinander anliegen. 5. and that a metal band held under tension is placed around the core body sections which abut 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 abut against one another under even pressure on the abutment surfaces. 5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass das Band auf einen im Quer schnitt rhomboidförmigen Dorn aufgewickelt wird, dessen Seitenflächen an denjenigen Kanten einen spitzen Winkel einschliessen, wo das Band beim Wickeln von einer Rhom- boid-Längsseite auf eine Schmalseite gelangt. A method according to claim and dependent claims 1 to 4, characterized in that the tape is wound onto a cross-section rhomboid mandrel, the side surfaces of which include an acute angle at those edges where the tape is wound from a rhomboid long side to one Narrow side.
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