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Joch für einen magnetischen Körper und Verfahren zu seiner Herstellung Die magnetischen Körper, insbesondere für Transformatoren und Drosselspulen, sind im allgemeinen zusammengesetzt aus einem die elektrische Wicklung tragenden Kern und Joch, deren Aufgabe es ist, den magnetischen Kreis zu schliessen. Diese Joche können auf verschiedene Weise konstruiert sein, insbesondere können sie aus einem um einen Dorn herum aufgewickelten Blechband hergestellt werden, dessen Form dem Zusammenbau mit den Kernteilen Rechnung tragen muss.
Dieser Zusammenbau erfolgt im allgemeinen, entweder durch Verschachteln der Kernbleche mit den Blechen der Joche, wobei Mittel vorgesehen sind, um entstehende Lücken gut auszu- füllen, oder durch aneinanderstossende Kern- und Jochbleche, wobei zusammenhaltende Mittel dem ganzen Magnetkörper eine genügende Festigkeit geben.
Im letzteren Falle sind in bekannter Weise zum Zwecke des Zusammenhaltens des Magnetkörpers, ausserhalb derselben angeordnete Bolzen verwendet worden, wodurch die Gesamtanordnung etwas kompliziert wird. Man hat auch Bolzen verwendet, welche zentral im Kern angeordnet sind und durch einen ringförmigen, im Joch ausgesparten Zwischenraum hindurchstossen. Die Joche bestehen dann aus zwei konzentrischen Ringen, was in bezug auf die Anordnung der Kerne magnetisch nachteilig ist.
Es wurde bei einem ringförmigen Joch mit drei Kernen vorgeschlagen, jeden Kern mit den zugehörigen Jochtei- len durch eine Klammer zusammenzuhalten, was sich bei zylindrischen Kernen schlecht machen lässt.
Vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines Joches für einen magnetischen Kreis, welche durch Aufwickeln eines Blechbandes um einen Dorn gebildet wird, und durch die nachstehenden Schritte gekennzeichnet ist. a) Das Blechband wird unter so grosser Zugspannung aufgewickelt, dass jede Windung von der nächsten unter Druck zusammengehalten wird, wodurch das Joch eine grosse Festigkeit bekommt, welche derjenigen eines homogenen Körpers nahe ist, so dass es möglich wird, es parallel zur Oberfläche des Bleches zu durchbohren, ohne dass die Bleche aufreissen, was zu zusätzlichen elektrischen Verlusten führen würde.
b) Am Ende des Aufwickelns werden die freien Blechenden innen und aussen mit dem Joch befestigt, beispielsweise mit Schweisspunkten.
c) Nach Beendigung der Bearbeitung wird das Joch einer Glühung bei einer Temperatur von etwa 700 C und mehr unterzogen.
Diese Glühung, vorzugsweise bei einer Temperatur über 700 C, bezweckt einerseits die Beseitigung der von der Elastizität des Bleches herrührenden Spannungen, anderseits gleichzeitig dem Blechmaterial die ursprünglichen, vor der Bearbeitung vorhandenen magnetischen Eigenschaften wiederzugeben.
Damit beire Glühprozess die Isolation der Bleche keinen Schaden nimmt, muss diese selbstverständlich aus einem Material bestehen, welches der gewählten Glühtemperatur widersteht.
Dieser nach der Bearbeitung vorgenommene Glühprozess ist besonders vorteilhaft bei Verwendung von magnetischen Blechen mit bestinunter Kristall- orientierung. Nach dem Glühen ist keine weitere Bearbeitung bis zum Zusammenbau des magnetischen Körpers mehr nötig, welche die magnetischen Eiger, schatten dieser recht empfindlichen Bleche nur noch stören.
Die Erfindung betrifft aber auch die nach dem geschilderten Verfahren hergestellten Joche, insbesondere für Transformatoren, Drosselspulen und ähnliche Apparate, welche aus einem aufgewickelten Blechband bestehen und dadurch gekennzeichnet sind,
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dass die Jochkörper parallel zur Blechfläche von Löchern durchbohrt sind, welche die der Jochbefestigung dienenden Bolzen aufzunehmen bestimmt sind, wobei der nach der Bearbeitung geglühte Jochkörper die Eigenschaften eines homogenen Körpers und annähernd seine Festigkeit aufweisen kann.
Im nachfolgenden Teil werden anhand des Figurenblattes Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Sie beziehen sich, ohne dass die Erfindung auf diese Formen beschränkt wäre, in den Fig. 1 und 2 auf ein toroidförmiges und ein dreieckförmiges Joch für dreiphasige Transformatoren mit drei und in Fig. 3 auf ein elliptisches Joch für einen einpha- sigen Transformator mit zwei Kernen.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen die Grundrisse der Joche. Die Fig. 4 stellt die Seitenansicht einer Jochaus- führung für sehr grosse Abmessungen dar, während die Fig. 5 und 6 Querschnitte durch Joche zeigen, welche von der Rechteckform abweichen.
Das Joch 1, bestehend, wie oben ausgeführt, aus einem aufgewickelten Blechband, kann für dreipha- sige Transformatoren gemäss Fig. 1 kreis- bzw. toroid- förmig oder gemäss Fig. 2 dreieckförmiig sein und enthält z.
B. drei Löcher 2, 3, 4, welche den Jochkörper parallel zur Oberfläche der Bleche durchstossen. Sie sind zur Aufnahme der Bolzen bestimmt, welche den aus Jochen und Kernen bestehenden magnetischen Kreis zusammenhalten. Sie sind vorzugsweise auf der Mittellinie des Joches angeordnet und wie die Kerne im vorliegenden Falle um je 120 gegeneinander ver- setzt. Im Falle der Fig. 2 befinden sie sich an den Ecken der Dreieckform des Joches.
Handelt es sich um einen Einphasentransformator, dann hat das Joch vorzugsweise die Form einer Ellipse gemäss Fig. 3, wobei die Löcher 5, 6 für die den Ma- gnetkreis zusammenhaltenden Bolzen auf der grossen Achse der Ellipse angeordnet sind.
Wie oben erwähnt, bestehen die Joche gemäss den Fig. 1 bis 3 aus einem unter hoher Spannung aufgewickelten Blechband, dessen Enden innen und aussen bei S bzw. S' befestigt sind. Erst nach der Bearbeitung, also dem Bohren der Löcher 2 bis 6, wird der Jochkörper bei Temperaturen vorzugsweise über 700 C geglüht.
Im Falle grosser Dimensionen kann das Joch, gleichgültig wie die Wickelform und der Transformer- typ sind, gemäss Fig. 4 von einer Klammer 7 aussen umfasst werden, welche ihm nötigenfalls noch grössere Festigkeit gibt.
Der Querschnitt des Joches ist gewöhnlich rechteckig. Um eine bessere Verteilung des magnetischen Flusses zu erhalten, kann auch eine andere Querschnittsform mit gebrochener Lmrisslinie gewählt werden. Die Fig. 5 und 6 zeigen solche Ausführungsbeispiele. Die treppenförmige Querschnittsform gemäss Fig. 5 kann erhalten werden, indem mehrere Einzeljoche A, B, C, B', A' mit abgestufter Höhe übereinandergeschoben werden, wobei jedes Joch nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Man kann aber diese Form auch erhalten durch Aufwickeln eines Bleches, dessen Breite stufenweise geändert wird.
Die aus Trapezen zusammengesetzte Querschnittsform D gemäss Fig. 6 wird durch das Aufwickeln eines Bleches erhalten, dessen Breite stetig sich zwischen einem kleinsten und grössten Wert ändert.
Es versteht sich von selbst, dass auch andere Querschnittsformen gewählt und mit ähnlichen Mitteln erhalten werden können, wie die beschriebenen.
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Yoke for a magnetic body and method for its production The magnetic bodies, in particular for transformers and reactors, are generally composed of a core carrying the electrical winding and a yoke, the task of which is to close the magnetic circuit. These yokes can be constructed in various ways, in particular they can be made from a sheet-metal strip wound around a mandrel, the shape of which must take into account the assembly with the core parts.
This assembly is generally carried out either by nesting the core sheets with the sheets of the yokes, with means being provided to fill any gaps that arise, or by abutting core and yoke sheets, with holding means giving the entire magnetic body sufficient strength.
In the latter case, bolts arranged outside the same have been used in a known manner for the purpose of holding the magnet body together, which makes the overall arrangement somewhat complicated. Bolts have also been used which are arranged centrally in the core and penetrate through an annular space recessed in the yoke. The yokes then consist of two concentric rings, which is magnetically disadvantageous with regard to the arrangement of the cores.
In the case of an annular yoke with three cores, it has been proposed to hold each core with the associated yoke parts together with a clamp, which is difficult to do with cylindrical cores.
The present invention relates to the manufacture of a yoke for a magnetic circuit which is formed by winding a sheet metal strip around a mandrel and is characterized by the following steps. a) The sheet metal strip is wound up under such great tensile stress that each turn is held together by the next under pressure, whereby the yoke gets a great strength, which is close to that of a homogeneous body, so that it is possible to keep it parallel to the surface of the sheet to drill through without tearing open the sheets, which would lead to additional electrical losses.
b) At the end of the winding process, the free sheet metal ends are fastened inside and outside with the yoke, for example with weld points.
c) After finishing the machining, the yoke is subjected to annealing at a temperature of about 700 ° C. and more.
This annealing, preferably at a temperature above 700 C, aims on the one hand to eliminate the stresses resulting from the elasticity of the sheet metal, on the other hand to restore the sheet material to the original magnetic properties that existed before processing.
So that the sheet metal insulation is not damaged during the annealing process, it must of course be made of a material that can withstand the selected annealing temperature.
This annealing process, carried out after machining, is particularly advantageous when using magnetic sheets with a certain crystal orientation. After the annealing, no further processing is necessary until the assembly of the magnetic body, which only disturbs the magnetic Eiger shadows of this very sensitive sheet metal.
However, the invention also relates to the yokes produced by the method described, in particular for transformers, choke coils and similar apparatus, which consist of a wound sheet metal strip and are characterized by
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that the yoke bodies are pierced by holes parallel to the sheet metal surface, which are intended to receive the bolts used for fastening the yoke, wherein the yoke body annealed after machining can have the properties of a homogeneous body and approximately its strength.
In the following part, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the sheet of figures. Without the invention being restricted to these shapes, they relate in FIGS. 1 and 2 to a toroidal and a triangular yoke for three-phase transformers with three and in FIG. 3 to an elliptical yoke for a single-phase transformer with two Cores.
FIGS. 1 to 3 show the layout of the yokes. 4 shows the side view of a yoke design for very large dimensions, while FIGS. 5 and 6 show cross-sections through yokes which deviate from the rectangular shape.
The yoke 1, consisting, as explained above, of a wound sheet metal strip, can be circular or toroidal for three-phase transformers according to FIG. 1 or triangular according to FIG.
B. three holes 2, 3, 4, which pierce the yoke body parallel to the surface of the sheets. They are designed to accommodate the bolts that hold the magnetic circuit consisting of yokes and cores together. They are preferably arranged on the center line of the yoke and, like the cores in the present case, are offset from one another by 120 each. In the case of Fig. 2, they are located at the corners of the triangular shape of the yoke.
If it is a single-phase transformer, then the yoke preferably has the shape of an ellipse according to FIG. 3, the holes 5, 6 for the bolts holding the magnetic circuit together being arranged on the major axis of the ellipse.
As mentioned above, the yokes according to FIGS. 1 to 3 consist of a sheet-metal strip wound under high tension, the ends of which are fastened inside and outside at S and S '. The yoke body is annealed at temperatures preferably above 700 ° C. only after the machining, that is to say the drilling of the holes 2 to 6.
In the case of large dimensions, the yoke, irrespective of the shape of the winding and the type of transformer, can, according to FIG. 4, be surrounded on the outside by a clamp 7 which, if necessary, gives it even greater strength.
The cross section of the yoke is usually rectangular. In order to obtain a better distribution of the magnetic flux, another cross-sectional shape with a broken tear line can be selected. FIGS. 5 and 6 show such exemplary embodiments. The stepped cross-sectional shape according to FIG. 5 can be obtained in that several individual yokes A, B, C, B ', A' are pushed over one another with a stepped height, each yoke being produced according to the method described. But you can also get this shape by winding a sheet, the width of which is changed in stages.
The cross-sectional shape D according to FIG. 6, composed of trapezoids, is obtained by winding up a metal sheet, the width of which changes continuously between a smallest and largest value.
It goes without saying that other cross-sectional shapes can also be selected and obtained by means similar to those described.