CH647089A5 - Verfahren zur herstellung spannungsabhaengiger nicht linearer widerstaende. - Google Patents

Description

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Länge e jedes Fensters grösser als das 3-fache und kleiner als das 3,5-fache der halben Breite f/2 des Mittelschenkels ist, dass sowohl die Breite c, des fugenlos anschliessenden Joches als auch die Breite b jedes Aussenschenkels mindestens das 1,1 -fache der halben Breite f/2 des Mittelschenkels ist, und dass die Differenz aus der Breite Cj des fugenlos anschliessenden Joches und der Breite c2 des trennfugenseitigen Joches mindestens das 0,1-fache, die Summe aus diesen beiden Breiten jedoch mindestens das 2,1-fache und höchstens das 2,5-fa-che der halben Breite f/2 des Mittelschenkels ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des EI-Kernblechs nach der Erfindung besteht darin, dass die Länge e jedes Fensters gleich der halben Länge aJ2 des trennfugenseitigen Joches ist und gleich der Summe aus der halben Breite f/2 des Mittelschenkels und der Breite h jedes Fensters und der Breite b jedes Aussenschenkels ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des EI-Kernble-ches nach der Erfindung besteht darin, dass die Breite c2 des trennfugenseitigen Joches gleich der Breite h jedes Fensters ist.

Die Vorteile eines so ausgestalteten EI-Kernblechs nach der Erfindung bestehen vor allem darin, dass es sich abfallos stanzen lässt und dass sich daraus Kerne schichten lassen, deren Mittelschenkel- und Fenster-Abmessungen gleich denen der DIN-Reihe sind und die daher auch mit DIN-Spulenkör-pern versehen werden können, die aber vier nachteilige Effekt der DIN-Kerne ganz oder weitgehend vermeiden.

Erstens: Längs der Schnittkanten tritt eine Störung des Kristallgefüges auf, was die magnetischen Eigenschaften - etwa auf einer mit der Blechdicke vergleichbaren Breite - verschlechtert. Diese Störungen werden nur durch aufwendige Rekristallisationsglühung teilweise behoben. Während im Mittelschenkel der Pfad des Magnetflusses nur durch zwei solche Störungszonen begrenzt ist, ist dieser Pfad in den beiden Jochen und in den beiden Aussenschenkeln je von vier solchen Störungszonen begrenzt. Bei den bekannten abfalllosen Kernblechen mit Jochen und Aussenschenkeln von je halber Breite des Mittelschenkels ergibt das auf rund dreiviertel der Länge des magnetischen Pfades eine verdoppelte Beeinträchtigung.

Hingegen bei den erfindungsgemässen Kernblechen, mit ihren gegenüber der halben Breite des Mittelschenkels verbreiterten Jochen und Aussenschenkeln, verschwindet diese Beeinträchtigung durch Störungszonen in den Jochen und Aussenschenkeln praktisch ganz, so dass nur auf rund ein-viertel Länge des magnetischen Pfades die einfache Beeinträchtigung durch die unvermeidbaren zwei Störungszonen, die den Mittelschenkel begrenzen, verbleibt.

Zweitens: An den Befestigungslöchern ergibt sich im magnetischen Pfad eine Querschnittsverengung. Diese Verengungen sind deshalb kaum vermeidbar, weil diese Befestigungslöcher für die Montage sehr nützlich sind. Bei den bekannten abfalllosen Kernblechen mit Jochen und Aussenschenkeln von je halber Breite des Mittelschenkels ergeben die Befestigungslöcher an den Jochen Verengungen von ca. 30% bei kleinen Typen, bis ca. 10% bei grossen Typen; entsprechend einem Scherungspunkt bei 0,7-facher bis 0,9-facher Mittelschenkelsättigung. Weil diese Verenungen oberhalb des Scherungspunktes längs einigen Prozent der gesamten Pfadlänge wirksam werden und die erforderliche Erregung in hoher Potenz mit der Felddichte ansteigt, ist der maximal ausnutzbare Feldfluss nahezu mit diesem Verengungsanteil redu-

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ziert gegenüber demjenigen Feldfluss, welcher durch das Mittelschenkel-Material als solches gegeben wäre. Zudem ergeben die aus dem Eisen in den Lochraum gepressten und die das Loch emschliessenden Magnetfelder zusätzliche Verlust-5 wärme mit den Paketschrauben bzw. -nieten.

Hingegen bei den erfindungsgemässen Kernblechen mit ihren gegenüber der halben Breite f/2 des Mittelschenkels verbreiterten Jochen und Aussenschenkeln verbleiben - bei den unten speziell genannten Proportionen - sogar immer noch io Querschnittsvergrösserungen von 3% bei kleinen Typen, bis 20% bei grossen Typen, an den Befestigungslöchern relativ zum Mittelschenkel. Damit ergeben die Befestigungslöcher keine Reduktion des nutzbaren Feldflusses und kaum sonstige Nebenwirkungen; auch nicht mit dem sonst auf derartige 15 Verungungen besonders ungünstig ansprechenden goss-kornorientierten Material.

Drittens: Bei zweiteiligen Schichtkernen ergeben sich an den Stossspalten erhöhte magnetische Übergangswiderstände. Bei den bekannten abfallosen EI-Kernblechen mit Jochen 20 und Aussenschenkeln von je halber Breite des Mittelschenkels ergibt sich bei wechselseitiger Schichtung eine Reduktion des ununterbrochen durchlaufenden Eisenquerschnittes auf 50%; mit einem Scherungspunkt bei 0,5-facher Mittelschenkelsättigung. Bei Felddichten im Mittelschenkel über dem Sche-25 rungspunkt müssen Magnetflüsse zunehmend über die Spalten der stossenden Kernblechteile gepresst werden. Auch bei den technisch kleinstmöglichen Stossspalten ist die dadurch gegebene Erhöhung der magnetischen Widerstände - damit des Magnetisierungsstromes und der magnetischen Ausstreu-30 ung - beträchtlich und zudem unangenehm mit Oberwellen angereichert. Bezüglich des Magnetisierungsstromes wirken diese Widerstandserhöhungen an den Mittelschenkelenden und Aussenschenkelenden seriegeschaltet; bezüglich der magnetischen Ausstreuung wirken fast nur die Widerstandserhö-35 hungen an den Aussenschenkelenden. Weil in der Serienproduktion diese Stossspaltbreiten unvermeidlich schwanken, ergeben sich stärkere Unterschiede in den erzielten Eigenschaften, so dass die Garantiewerte allgemein gedrückt werden. Diese Auswirkungen der Stossspalten sind der Hauptgrund, 40 warum neben den abfallosen und damit billigeren EI-Schnit-ten vergleichsweise viele M-Schnitte - trotz deren beträchtlichem Abfall - benutzt werden.

Hingegen bei den erfindungsgemässen Kernblechen, mit ihren gegenüber dem 3-fachen der halben Breite f/2 des Mit-45 telschenkels vergrösserten Länge e jedes Fensters und mit einer grösseren Breite C] des fugenlos anschliessenden Joches als Breite c2 des trennfugenseitigen Joches, werden bei wechselseitigem Schichten diese magnetischen Stossspaltwiderstände auf einen Bruchteil reduziert. Dies kommt dadurch zustande, so dass die Trennfugen, die zwischen den Schenkelenden und dem daran trennfugenseitig anliegenden Joch parallel zum Joch liegen, von der Innenkante des fugenlos anschliessenden Joches in Kern-Längsrichtung eine Strecke z in das Innere des Kernjoches verlagert sind, so dass die E-Schenkelenden noch 55 mit dieser Strecke z von den fugenlos anschliessenden E-Joch-teilen der umgekehrt liegenden E-Stücke überdeckt werden, so dass mit den überdeckenden Teilen der fugenlos anschliessenden Joche zusätzlich ununterbrochen durchlaufende Materialquerschnitte erstellt werden. Bei wechselseitiger Schich-60 tung mit aufeinanderliegenden Jochaussenkanten ist diese Strecke z gleich der Differenz C]-C2 der Breite C] eines fugen-losanschliessenden Joches minus der Breite c2 eines trennfugenseitigen Joches. Dadurch wird der Scherungspunkt erhöht. An den Aussenschenkel-Trennfugen wird der Schees rungspunkt durch die Verbreiterung der Aussenschenkel noch weiter erhöht.

Schon mit einer Länge e jedes Fensters vom 3,1-fachen der halben Breite f/2 des Mittelschenkels und mit einer Jochbrei-

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tendifferenz c]-c2 vom 0,1 -fachen der halben Breite f/2 des nung sich vom Nullwert (in der Mitte der Aussenschenkel) Mittelschenkels werden beträchtliche Verbesserungen er- über die magnetischen Widerstände bis zum Mittelschenkel-

reicht. Mit einer Länge e vom 3,4-fachen und einer Jochbrei- ende aufintegriert. Bei M-Kernen wäre eine solche Dispro-tendifferenz cj-c2 vom 0,4-fachen der halben Breite f/2 des portionierung weniger vorteilhaft, weil in deren Jochen der Mittelschenkels reduzieren sich die zusätzlichen magnetischen 5 magnetische Fluss senkrecht zur Walzrichtung fliesst und weil Widerstände an den Trennfugen und in den Jochen schon deren Aussenschenkel keine Trennfugen haben. Bei EI-Ker-weit unter den magnetischen Widerstand des Mittelschenkels; nen dagegen ist eine solche Disproportionierung deshalb beanzuwenden für hochqualifizierte Kerne mit Inkaufnahme sonders vorteilhaft, weil in deren Jochen der magnetische von etwas höherem Eisenaufwand. Sehr günstige Verhältnisse Fluss die I-Teile parallel zur Walzrichtung durchfliesst und von Wirkung zu Aufwand werden erreicht mit einer Länge e 10 weil die Aussenschenkel Trennfugen haben.

jedes Fensters vom 3,2-fachen bis 3,3-fachen der halben Brei- In jedem Fall ergeben sich beachtliche Verbesserungen, te f/2 des Mittelschenkels und mit einer Jochbreiten-Differenz wenn die Summe Cj+c2 der Breite c, des fugenlos anschlies-Cj—c2 vom 0,2-fachen bis 0,3-fachen der halben Breite f/2 des senden Joches plus der Breite c2 des trennfugenseitigen Joches Mittelschenkels. Eine Länge e jeden Fensters etwa vom 3,25- das 2,1-fache der halben Breite f/2 des Mittelschenkels ist. Mit fachen und eine Jochbreiten-Differenz c!-c2 etwa vom 0,25- 15 einer Summe C[+c2 vom 2,2-fachen bis 2,3-fachen ergeben fachen der halben Breite f/2 des Mittelschenkels ergibt für alle sich besonders günstige Verhältnisse von Wirkung zu AufMaterialien kaum eine Abweichung von den jeweils idealen wand. Mit einer Jochbreiten-Summe cI + c2 vom 2,25-fachen Verhältnissen. Dies entspricht - speziell bei einer Breite c2 des der halben Breite f/2 des Mittelschenkels ergibt sich für jeg-trennfugenseitigen Joches gleich der Breite h jedes Fensters - liches praktisch benutzte Material eine vom erreichbaren Op-einer Breite C! des fugenlos anschliessenden Joches und einer 2o timum nicht wesentliche Abweichung. Dies gilt auch für das dieser gleichen Breite b jedes Aussenschenkels vom 1,25-fa- wichtige goss-kornorientierte Material. Etwa zusammen mit chen der halben Breite f/2 des Mittelschenkels. ZB diese Pro- einer Jochbreiten-Differenz Cj—c2 vom 0,25-fachen der hal-portionierung ergibt, dass der ununterbrochen durchlaufende ben Breite f/2 des Mittelschenkels stellt sich damit im prakti-Eisenquerschnitt (relativ zum Mittelschenkelquerschnitt) an sehen Arbeitsbereich im Kernjoch-Zwischenstück (über den den Mittelschenkelenden auf 62,5% und an den Aussenschen- 25 Kernfenstern) in den parallel liegenden I-Stücken ungefähr kelenden auf 75% steigt; die Scherungspunkte auf entspre- gleichviel Feldfluss wie in den senkrecht Hegenden, aber quer-chend 0,625-fache bzw. 0,75-fache Mittelschenkelsättigung. schnittvergrösserten E-Jochteilen ein, und ist der für diese Die Scherungspunkte kommen damit schon der praktischen Jochzwischenstücke aufzubringende Magnetisierungsstrom Betriebsfelddichte näher bzw. nahe, so dass nur sehr viel we- ungefähr gleichgross wie der für den Mittelschenkel aufzu-niger Feldfluss über die Spalten gepresst werden muss; zudem 30 bringende Magnetisierungsstrom. In den mehr querschnitt-noch über einen 25% bzw. 50% vergrösserten Spaltquer- vergrösserten Jochteilen über den Schenkeln und insbesonde-

schnitt. Bezüglich des Magnetisierungsstromes ist damit re in den Aussenschenkeln ist dagegen der aufzubringende praktisch nur noch die Widerstandserhöhung an den Mittel- Magnetisierungsstrom stark reduziert.

schenkelenden wirksam, die aber auch schon auf einen Bruch- In jedem Fall ergeben sich beachtliche Verbesserungen,

teil reduziert ist; bezüglich der magnetischen Ausstreuung ist 35 wenn die Breite b jedes Aussenschenkels 1,1 -fach der halben praktisch nur die fast völlig verschwundene Widerstandserhö- Breite f/2 des Mittelschenkels ist. Eine Breite b jedes Aussen-hung an den Aussenschenkelenden wirksam. Zudem sind die schenkeis vom 1,2-fachen bis 1,3-fachen der halben Breite f/2 Oberwellen im Magnetisierungsstrom und in der magneti- des Mittelschenkels ergibt besonders günstige Verhältnisse, sehen Ausstreuung und sind die Schwankungen in der Serien- Mit einer Breite b jedes Aussenschenkels vom 1,25-fachen der Produktion stark vermindert. 40 halben Breite f/2 des Mittelschenkels sind für praktisch jedes

Viertens: Die Vermeidung bzw. Verminderung der ma- Material keine erheblichen Abweichungen vom Optimum ge-gnetischen Einflüsse der Störungszonen, Befestigungslöcher geben. Mit diesen Proportionierungen von Jochen und Aus-und Stossspalten wird in den erfindungsgemässen Kernble- senschenkeln lässt sich - auch bei goss-kornorientiertem Machen mit eben jenen Verbreiterungen der Joche und Aussen- terial - die Magnetisierungsstromerhöhung infolge der Mitschenkel gegenüber der halben Breite f/2 des Mittelschenkels 45 benutzung von senkrecht durchfluteten E-Jochstücken, durch erzielt, welche gerade auch das Optimum der Ausnutzung des die Magnetisierungsstromsenkung infolge dieser erfindungs-Materials als solchem ergeben; diese Vermeidung erfordert al- gemäss abgewogenen Querschnittsvergrösserungen derart so demgegenüber keinen zusätzlichen Aufwand. Durch derar- überkompensieren, dass ein erfmdungsgemässer EI-Kern bei tige Verbreiterungen - d.h. Querschnittsvergrösserungen - gleichem Mittelschenkelfluss sogar weniger Magnetisierungswerden die Erregungen und Eisenverluste in den Jochen und so ström aufnimmt bzw. bei gleichem Magnetisierungsstrom auf Aussenschenkeln relativ zum Mittelschenkel drastisch ge- höherem Mittelschenkelfluss arbeitet als sogar ein Bandkern; senkt und wird die kühlende Eisenoberfläche vergrössert, so dies entgegen einem generell verbreiteten Vorurteil. Naturge-dass die zulässigen Gesamtverluste einen erhöhten Feldfluss mäss grösser als gegenüber einem Bandkern sind die Gewinne im umwickelten Mittelschenkel ermöglichen; d.h. bei gleicher gegenüber den bekannten, abfallosen EI-Kernen; schon für Kupferwicklung erhöhte Leistung ergeben. Weil jedoch die ss isotropes, mehr noch für goss-kornorientiertes Material: weil Magnetisierungsfunktion im praktischen Nutzbereich eine bei den wechselseitig geschichteten goss-kornorientierten Eisteile Exponentialfunktion darstellt, ergeben bestimmte Ver- Kernblechen der bekannten Art die senkrecht liegenden E-breiterungsmasse ein Optimum an Leistung pro Kosten bzw. Jochteile auf voller Jochlänge ebenso nur halben Querschnitt pro Aufwand. des Mittelschenkels aufweisen wie die parallel liegenden I-

Es ist vorteilhaft, die Verbreiterung einerseits der Joche 60 Stücke, ist für die Joche der abfallosen bekannten EI-Kerne und andererseits der Aussenschenkel derart gegeneinander zu im praktischen Arbeitsbereich der über 10-fache Magnetisie-disproportionieren, dass (gegenüber der halben Breite f/2 des rungsstrom wie für den Mittelschenkel aufzubringen. Mittelschenkels) die Joche weniger und die Aussenschenkel Diese perfekte Materialausnutzung beim erfmdungsge-

mehr verbreitert werden. Mit nicht allzugrosser Disproportio- mässen Kern kommt jedoch nur deshalb voll zum Tragen, nierung werden die Magnetisierungsströme gegenüber einer 65 weil die Begrenzungen durch Störungszonen, Befestigungslö-gleichmässigen Verbreiterung praktisch nicht vergrössert, die eher und Stossfugen zugleich beseitigt sind. Bei den kleinen magnetische Ausstreuung aber schon beträchtlich vermin- Typen, bei welchen die Eisenverluste noch verhältnismässig dert, weil die die Ausstreuung bewirkende magnetische Span- klein sind, wirken vor allem die besonders starken Verminde-

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rungen der störenden Einflüsse der Kristallstörungszonen, Kernblechpaketes, vom Spulenkörperende nach aussen in das der Befestigungslöcher und der Trennfugen; zumal die mit Joch verlagert, wodurch im Spulenkörper der Eisenfüllfaktor Flusserhöhung einhergehende Erhöhung der induzierten und damit die Leitung des Transformators ansteigt. Ausser-Windungsspannung zur Klemmspannung ohne Spannungs- dem wird dadurch der Trennfugenbereich für Armaturenabfall dazukommt und eine Verbesserung der Kupferausnut- 5 pressstücke erreichbar, wodurch das mechanische Zungen-zung durch weniger Windungen dickeren Drahtes ermöglicht, schwingen, das ohnehin schon durch die geringere Flussbela-Bei den grossen Typen, bei welchen diese Einflüsse der Stö- stung der Trennfugen vermindert ist, weiter vermindert wird, rungszonen, Befestigungslöcher und Trennfugen relativ klei- Die mechanische Pressbarkeit des Trennfugenbereichs ver-ner sind, wirken vorzugsweise die relative Verminderung des mindert zugleich das gratbedingte Aufsteigen der stossenden

Eisenverlustes und die vergrösserten Eisenkühlflächen. i0 Kernbleche, wodurch die magnetischen Widerstände der

Die erfmdungsgemässe Lösung der gestellten Aufgabe Trennfugen weiter vermindert werden. Dadurch werden nicht schafft somit erstmals abfallose EI-Kernbleche für alle Gros- nur der Magnetisierungsstrom und die magnetische Ausstreu-sen mit idealen elektromagnetischen Eigenschaften und voll- ung weiter vermindert, sondern auch die mit den Trennfugen kommener Materialausnutzung. Der damit erstellte Kern er- sich in der Serienproduktion ergebenden Schwankungen der reicht im umwickelten Mittelschenkel, welcher den Kupfer- 15 Kerneigenschaften werden dadurch weiter vermindert, aufwand bestimmt, sogar höheren Feldfluss als ein Bandkern; Mit den erfindungsgemässen Kernblechen können die für er ist nahezu bis zur Sättigung aussteuerbar. Gegenüber den die bekannten, abfallosen EI-Kerne (etwa der DIN-EI-Reihe) abfallosen bekannten EI-Kernen ergibt z.B. ein erfindungsge- gebräuchlichen Spulenkörper ebenso wie deren Isoliermate-mässer EI-Kern mit gleicher Kernfenstergrösse und Pakethö- rial und deren Arbeitsgeräte - wie Schicht- und Wickelmahe bei etwa 22% mehr Eisen von gleicher Qualität - entspre- 20 schinen - weiter verwendet werden.

chend ungefähr 5 % mehr Gesamtkosten - etwa 15 % mehr Das abfallose Stanzen der erfmdungsgemässe EI-Kernble-

Leistung; bei zugleich verminderter magnetischer Ausstreu- che ist mit ebenso einfachen Werkzeugen möglich, wie für die ung. Zugleich vermindern sich auch - vor allem durch die bekannten abfallosen EI-Kernbleche. Weil die verstärkten

Vermeidung bzw. Verminderung der Einflüsse von Befesti- Aussenschenkel genügend Breitenreserve gegen Untertoleran-

gungslöchern und Stossfugen - die Oberwellen im Magneti- 25 zen haben, können die Kernbleche von Bändern der fertigen sierungsstrom und in der Ausstreuung. Leistungstransforma- Breite ohne Seitenbeschnitt («gitterloses Stanzen») gefertigt toren verursachen daher weniger Störungen in anderen werden, was Material und Werkzeugaufwand spart.

Schaltelementen. Durch diese Verminderung der Magnetisie- Bei diesen erfindungsgemässen Proportionierungen der rungsströme, der magnetischen Ausstreuung und deren Ober- Joche und Aussenschenkel wird es mit einem ebenfalls abfall-

welligkeit, ebenso durch die Erhöhung der Scherungspunkte 30 losen Schnitt möglich, das trennfugenseitige Joch mit in die und dadurch verbesserten Kennlinie ergeben erfindungsge- Fenster hineinragenden Fortsätzen zu versehen. Ein vollkom-

mässe EI-Kernbleche bedeutend verbesserte Übertragerker- mener Sparschnitt ergibt sich dabei dann, wenn diese Fortsät-

ne. Zugleich ergibt sich eine mehr abgeflachte, für die Ein- ze aus dem mittleren, fensterseitigen Teil der Aussenschenkel schubbauweise günstige Bauweise. ausgenommen sind. Sind diese Fortsätze kürzer als die Ver-

Die erfindungsgemässen Massnahmen ergeben zusätzlich 35 breiterung der Aussenschenkel gegenüber der halben Breite f/

eine Reihe fertigungstechnischer Vorteile, die sich teilweise 2 des Mittelschenkels, so verbleibt damit im mittleren Teil der auch wieder verbessernd auf die elektromagnetischen Eigen- Aussenschenkel immer noch eine Verbreiterung, wobei diese

Schäften auswirken. verminderte Verbreiterung der Aussenschenkel nur auf rund

Wegen der Verbreiterung der Aussenschenkel ist es mög- V3 der Aussenschenkellänge gegeben ist. Diese mit Fortsätzen lieh, die Ecken der trennfugenseitigen Jochbleche (I-Stücke) 40 versehenen Kernbleche sind ebenfalls wechselseitig abzurunden und entsprechend die jochseitigen Fensterecken schichtbar.

der E-Stücke abzurunden. Diese Massnahme, die bei unver- Vor allem wird aber mit solchen Fortsätzen der Querstärkten Aussenschenkeln unliebsame Pfadverengungen er- schnitt des Jochmittelstückes bei Kernen aufgebessert, bei gibt, aber bei erfindungsgemäss verstärkten Aussenschenkeln welchem die E- und die I-Kernbleche einseitig geschichtet praktisch schadlos ist, ist zur Verlängerung der Werkzeug- 45 sind und das so gebildete E-Paket und I-Paket etwa aufeinan-standzeit - insbesondere bei Hartmetallwerkzeugen - wert- der geschweisst, gespannt, geklebt oder gesteckt ist. Solche voll. Bei einseitig geschichteten, durch Schweissung aufeinan- Fortsätze können für einen Presssitz zwischen den Schenkel-der gefügten E- und I-Paketen, ergibt die der I-Eckenrundung enden ausgeführt sein, so dass paketierte E- und I-Stapel etwa gegenüberstehende E-Aussenschenkel-Aussenecke eine sehr in Press- und/oder Klebetechnik oder auch in Spann- und/ nützliche Fixierung des Schweisslichtbogens. so oder Stecktechnik zusammenfügbar sind. Es ist hierbei

Bei wechselseitig geschichtetem Kern überdecken vor al- zweckmässig, die Ecken dieser Fortsätze abzurunden oder ab-

lem dann die fugenlos anschliessenden Joche mit ihrer grosse- zuschrägen, um die Zusammenfügung klemmfrei zu machen,

ren Breite C] die trennfugenseitigen Joche mit ihrer geringeren Insbesondere bei steckbaren Kernen ist es zweckmässig, am

Breite c2, wenn an den wechselseitig liegenden Jochen die Ende der Innenkanten der Aussenschenkel Hinterschneidun-

Aussenkanten übereinander liegen. Dementsprechend sind 55 gen vorzusehen. Eine vorteilhafte Schnappverbindung zwi-

Befestigungslöcher in den Jochen so vorzusehen, dass deren sehen dem E- und I-Paket kann etwa durch eine konvexe

Abstand k, von der Jochaussenkante im fugenlos anschlies- Kreiswölbung an der Innenkante der Aussenschenkel und senden Joch gleich deren Abstand k2 von der Jochaussenkan- entsprechenden Ausnehmungen in den Fortsätzen realisiert te im trennfugenseitigen Joch ist (ki=k2). Im trennfugenseiti- sein.

gen Joch (I-Stück) ist es hierbei möglich und zweckmässig, so Die Zeichnung zeigt drei Ausführungsbeispiele der Er-

dass die Befestigungslöcher auf dessen Mittellinie liegen. Dies findung:

ist magnetisch eher günstig, vermeidet aber Störungen im Fa- Fig. 1 in der Draufsicht ein EI-Kernblech,

brikationsablauf durch Seitenvertauschung. Weiterhin ist es Fig. 2 in der Draufsicht in halbseitiger Darstellung ein EI-zweckmässig, die Befestigungslöcher auch mit gleichen Ab- Kernblech, dessen trennfugenseitiges Joch in die Fenster hinständen zu den Seitenkanten zu legen. 65 einragende Fortsätze auweist und

Bei wechselseitig geschichteten Kernen wird durch die Fig. 3 ein EI-Kernblech in einer der Fig. 2 entsprechenden

Verlagerung der jochparallelen Trennfugen um die Strecke z Darstellung, wobei jedoch Fortsätze und Schenkelenden mit in das Jochinnere, das stanzgratbedingte Aufsteigen des Schnappverbindungen ausgebildet sind.

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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 handelt es sich um ein sogenanntes EI-Kernblech für Eisenkerne von Manteltransformatoren oder dergleichen, bestehend aus einem E-Teil A, der ein Joch 5, einen Mittelschenkel 1 und zwei dazu parallel im Abstand befindliche Aussenschenkel 2 und 3 aufweist, und aus einem I-Teil B, der das zweite Joch 4 des Kernblechs bildet. Das Joch 4 ist sowohl vom Mittelschenkel 1 als auch von den Aussenschenkeln 2 und 3 durch Trennfugen 8 getrennt. Das Kernblech weist in Längsrichtung der Joche 4 und 5 die Länge a, und in Längsrichtung der Schenkel, das heisst in Richtung der Längsachse 9, die Länge a2 auf, wobei die Länge aj grösser als die Länge a2 ist. Die Länge ab die der Länge des trennfugenseitigen Joches 4 entspricht, ist gleich der Breite b + b der beiden Aussenschenkel 2 und 3 plus der Breite f des Mittelschenkels 1 plus der Breite h+h der beiden Fenster 10 und 11. Die Breite h der Fenster 10 und 11 entspricht der Breite c2 des trennfugenseitigen Joches 4, während die Länge e der Fenster 10 und 11 bzw. der Schenkel 1 bis 3 der halben Länge aj des fugenseitigen Joches 4 entspricht, so dass jeweils zwei E-Teile A und zwei I-Teile B abfallos gestanzt werden können. Bei abfalloser Stanzung sind die beiden E-Teile A mit ihren Schenkelenden einander zugewandt und die ausgestanzten Fensterteile bilden die beiden I-Teile B.

Die Breite Cj des mit den Schenkeln 1 bis 3 einteiligen Joches 5 des E-Teiles A und die Breite b der beiden Aussenschenkel 2 und 3 ist ungefähr gleich dem 1,25-fachen der halben Breite f/2 des Mittelschenkels 1.

Die Fenster 10 und 11 werden vom Mittelschenkel 1, den beiden Aussenschenkeln 2 und 3 und den beiden Jochen 4 und 5 eingeschlossen. Da die Breite C] des fugenlos anschliessenden Joches 5 grösser ist las kie Breite c2 des trennfugenseitigen Joches 4, liegen die Fenster 10 undl 1 unsymmetrisch zur Querachse 6 des Kernblechs.

In Mantelkernen, die aus wechselseitig gegeneinander geschichteten Kernblechen nach Fig. 1 hergestellt sind, bilden die Innenkanten 12 der fugenlos anschliessenden Joche 5 der E-Teile A die Begrenzung des Wickelraums, an welcher im Regelfall der Flansch des Spulenkörpers liegt. Dagegen haben die Innenkanten 15 der trennfugenseitigen Joche 4, das heisst der I-Teile B, von der Begrenzung des Wickelraums einen Abstand z, der gleich der Jochbreitendifferenz cj-c2 ist. Es ist also die lichte Länge eK der Fenster des Mantelkerns um die Jochbreitendifferenz Cj-C2 kürzer als die Länge e der Fenster 10 und 11 der einzelnen Kernbleche. In der Zeichnung sind die Innenkanten 12a eines gegensinnig darunter hegenden

Kernbleches im Bereich der Fenster 10 und 11 gestrichelt dargestellt.

Die Befestigungslöcher 16 haben von beiden parallel zur Querachse liegenden Aussenkanten die gleichen Abstände k, s und k2 und liegen auf der Mittellinie 17 des trennfugenseitigen Joches 4 bzw. auf einer entsprechenden Linie 18 des fugenlos anschliessenden Joches 5, die den Abstand k, von der Aussen-kante hat.

Eine Verbesserung der magnetischen und mechanischen io Eigenschaften ergibt sich, wenn gemäss sem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 das fugenseitige Joch 4 mit Fortsätzen 19 versehen ist, die im Bereich der Fenster 10 und 11 liegen und deren Breite h aufweisen. Schon bei einer Höhe der Fortsätze 19 von der Hälfte der Jochbreitendifferenz cj-c2 wird der 15 mittlere Jochquerschnitt erheblich aufgebessert. Die Schwächung der Aussenschenkel 2 und 3, die bei abfallosem Stanzen entsprechende Ausnehmungen 20 an den Fensterinnenseiten aufweisen, bleibt dabei noch erträglich. Die magnetische und fertigungstechnische Verbesserung durch die Fortsätze 2019 fällt dann besonders ins Gewicht, wenn die aus den Kernblechen geschichteten Mantelkerne aus gleichliegenden Kernblechen hergestellt sind.

In diesem Fall ist es sehr vorteilhaft, wenn die Fortsätze 19 und die seitlichen Ränder der zugeordneten Enden der fen-25 sterseitigen Kanten der Aussenschenkel 2 und 3 gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 nach Art einer Schnappverbindung 21 ausgebildet sind. Dies kann beispielsweise durch aussenschenkelseitige schwalbenschwanzförmige Ausbildung der Fortsätze 19 und entsprechende Hinterschneidungen an 30 den fensterseitigen Enden der Aussenschenkel 2 und 3 geschehen, wobei zum Erleichtern des Zusammenpressens die konvexen Ecken der Fortsätze oder Schenkelenden abgerundet oder abgeschrägt sein können. Besonders vorteilhaft ist es, an den Enden der Aussenschenkel 2 und 3 konvese Erhöhungen 35 22 und an den zugeordneten Seiten der Fortsätze 19 entsprechende konkave Vertiefungen auszubilden. Mit diesen Schnappverbindungen lassen sich federnd und formschlüssig einrastende Steckkerne bilden; im Gegensatz zu den kraftschlüssig haftenden Steckkernen aus den Kernblechen gemäss 40 dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Selbst sehr kleine, sich nicht über die ganze Breite h der Fenster erstreckende Fortsätze gewährleisten eine ausreichende einstweilige Fixierung der beiden Teilpakete, falls diese sodann durch Klebung, Schweissung oder Spannung fest miteinander verbunden 45 werden.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

647090 2 PATENTANSPRÜCHE Fortsätze (19) aufweisen und dass diesen Fortsätzen (19) Aus-

1. Kernblech für Mantelkerne, insbesondere für Transfer- nehmungen (20) in den Fensterseiten der Aussenschenkel (2 matoren mit einer Mehrzahl von geschichteten Kernblechen, bzw. 3) entsprechen.

mit einem Mittelschenkel, zwei dazu im Abstand befindlichen 10. Kernblech nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, parallelen Aussenschenkeln und zwei deren Enden verbinden- 5 dass jeder Fortsatz (19) an den Ecken abgerundet oder abge-den Jochen, wobei zum Einschichten in die Wicklung zwi- schrägt ist und dass jeder Fortsatz (19) im Fenster (10 bzw. sehen einem Ende des Mittelschenkels und dem benachbarten 11) Presssitz und/oder eine aussenschenkelseitige HinterJoch mindestens eine Trennfuge vorgesehen ist und die Breite schneidung aufweist.

des fugenlos anschliessenden Joches grösser ist als die des trennfugenseitigen Joches und bei dem auch zwischen den bei- 10

den Aussenschenkeln und dem trennfugenseitigen Joch

Trennfugen vorgesehen sind, dadurch gekennzeinet, dass die Die Erfindung bezieht sich auf ein Kernblech für Mantel-

Länge (e) jedes Fensters ( 10 bzw. 11) grösser als das 3-fache kerne, insbesondere für Transformatoren mit einer Mehrzahl und kleiner als das 3,5-fache der halben Breite (f/2) des Mit- von geschichteten Kernblechen, mit einem Mittelschenkel, telschenkels (1) ist, dass sowohl die Breite (cj) des fugenlos an- j5 zwei dazu im Abstand befindlichen parallelen Aussenschen-schliessenden Joches (5) als auch die Breite (b) jedes Aussen- kein und zwei deren Enden verbindenden Jochen, wobei zum schenkeis (2 bzw. 3) mindestens das 1,1 -fache der halben Brei- Einschichten in die Wicklung zwischen einem Ende des Mitte (f/2) des Mittelschenkels (1) ist, und dass die Differenz aus telschenkels und dem benachbarten Joch mindestens eine der Breite (cj) des fugenlos anschliessenden Joches (5) und der Trennfuge vorgesehen ist und die Breite des fugenlos an-Breite (c2) des trennfugenseitigen Joches (4) mindestens das 20 schliessenden Joches grösser ist als die des trennfugenseitigen 0,1-fache, die Summe aus diesen beiden Breiten jedoch min- Joches und bei dem auch zwischen den beiden Aussenschen-destens das 2,1-fache und höchstens das 2,5-fache der halben kein und dem trennfugenseitigen Joch Trennfugen vorgese-Breite (f/2) des Mittelschenkels (1) ist. hen sind.

2. Kernblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Ein solches Kernblech wird üblicherweise als EI-Kern-dass die Länge (e) jedes Fensters (10 bzw. 11) gleich der hai- 25 blech bezeichnet. Es setzt sich zusammen aus einem E-Stüclc ben Länge (a,/2) des trennfugenseitigen Joches (4) ist und und einem I-Stück. Das E-Stück besteht im wesentlichen aus gleich der Summe aus der halben Breite (f/2) des Mitteischen- dem Mittelschenkel und den beiden Aussenschenkeln, das I-kels (1) und der Breite (h) jedes Fensters (10 bzw. 11) und der Stück besteht im wesentlichen aus dem trennfugenseitigen Breite (b) jedes Aussenschenkels (2 bzw. 3) ist. Joch.

3. Kernblech nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- 30 Nach dem Stand der Technik gibt es verschiedenartige EI-zeichnet, dass die Breite (c2) des trennfugenseitigen Joches (4) Kernbleche. Manche Arten von bekannten EI-Kernblechen gleich der Breite (h) jedes Fensters (10 bzw. 11) ist. dienen zur Erfüllung von Spezialaufgaben, andere Arten sind

(4) bildenden I-Stücke abgerundet oder abgeschrägt sind und 55 Breite des fugenlos anschliessenden Joches grösser ist als die dass die am fugenlos anschliessenden Joch liegenden Fenster- Breite des trennfugenseitigen Joches. Solche EI-Kernbleche ecken entsprechend abgerundet bzw. abgeschrägt sind. gibt es in verschiedenen Varianten und entsprechend lassen

4. Kernblech nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch mehr oder minder erfolgreiche Versuche, die wegen der hohen gekennzeichnet, dass die Länge (e) jedes Fensters (10 bzw. 11) Stückzahlen wichtigste Aufgabe zu lösen, nämlich die Hermindestens das 3,2-fache und höchstens das 3,3-fache der hai- 35 Stellung von netzbetriebenen Kleintransformatoren mit best-ben Breite (f/2) des Mittelschenkels (1) ist. möglichen Eigenschaften im wirtschaftlichster Weise zu er-

5. Kernblech nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch möglichen.

gekennzeichnet, dass sowohl die Breite (e,) des fugenlos an- " f>ie abfallosen EI-Kernbleche nach DIN (Deutsche Indu-schliessenden Joches (5) als auch die Breite (b) jedes Aussen- strie-Norm) sind wegen ihrer Abfallosigkeit und ihrer leichten schenkeis (2 bzw. 3) mindestens das 1,2-fache und höchstens 40 Stanzbarkeit sehr kostengünstig herstellbar. Darauf beruht das 1,3-fache der halben Breite (f/2) des Mittelschenkels (1) das weitverbreitete Vorurteil, ein Netztransformator mit vorist. gegebener Sekundär-Belastbarkeit sei dann am kostengün-

6. Kernblech nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch stigsten, wenn sein Eisen-Kern aus abfallosen EI-Kernble-gekennzeichnet, dass die Länge (e) jedes Fensters (10 bzw. 11) chen nach DIN aufgebaut ist. Das stimmt aber nicht, weil bei etwa gleich dem 3,25-fachen der halben Breite (f/2) des Mittel- 45 einem aus EI-Kernblechen nach DIN aufgebauten Eisenschenkels (1) ist, dass die Breite (cj) des fugenlos anschliessen- Kern der halbe Mittelschenkel, die Aussenschenkel und die den Joches (5) ebenso wie die Breite (b) jedes Aussenschenkels Joche gleich breit sind und deshalb das aus Eisen-Kern und (2 bzw. 3) etwa gleich dem 1,25-fachen der halben Breite (f/2) Kupfer-Wicklung bestehende Gesamtsystem nicht optimal des Mittelschenkels (1) ist, und dass die Breite (c2) des trenn- ausgenützt ist. Ausserdem hat ein aus EI-Kernblechen nach fugenseitigen Joches (4) ebenso wie die Breite (h) jedes Fen- so din geschichteter Eisen-Kern den Nachteil, dass er - vor alsters (10 bzw. 11) etwa gleich der halben Breite (f/2) des Mit- lem wegen des hohen magnetischen Widerstandes seiner Aus-telschenkels (1) ist. senschenkel - starke magnetische Ausstreuung in den Um-

7. Kernblech nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch räum hat.

gekennzeichnet, dass Ecken der die trennfugenseitigen Joche Es sind auch EI-Kerne bekannt geworden, bei denen die

8. Kernblech nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch sich mit ihnen verschiedene Einzelvorteile erzielen. Beispielsgekennzeichnet, dass in den Jochen (4 bzw. 5) Befestigungslö- weise sind solche EI-Kernbleche bekannt, die abfallos stanz-cher (16) vorgesehen sind und dass im fugenlos anschliessen- 60 bar sind, oder solche, die zum Aufbau von Netztransformatoden Joch (5) der Abstand (kj) der Befestigungslöcher (16) von ren mit hohem Wirkungsgrad dienen können oder solche, die dessen Aussenkante gleich ist dem Abstand (k2) der Befesti- zum Aufbau von Netztransformatoren mit geringer magneti-gungslöcher (16) im trennfugenseitigen Joch (4) von dessen scher Ausstreuung dienen können. Jedes dieser bekannten EI-Aussenkante, wobei die Befestigungslöcher im I-Stück vor- Kernbleche hat aber den schweren Nachteil, dass diese vorzugsweise auf dessen Mittellinie liegen. 65 nannten Einzelvorteile entweder nicht in ausreichendem Mass

9. Kernblech nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch oder nicht miteinander vereint erreicht werden, gekennzeichnet, dass die die trennfugenseitigen Joche (4) bil- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein dendea I-Stücke in die Fenster (10 bzw. 11) hineinragende EI-Kernblech gemäss der eingangs genannten Gattung zu

schaffen, das abfallfrei oder abfallarm stanzbar ist und aus dem sich ein Eisen-Kern zum Aufbau eines Transformators schichten lässt, der ausgezeichneten Wirkungsgrad, möglichst hohe Leistung pro Aufwand und geringe magnetische Ausstreuung miteinander vereint.