CH647091A5 - Kernblech fuer geschichtete eisenkerne. - Google Patents

Description

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, auch die Wickelhöhe und das ebenfalls günstigere Brutto-Verhältnis bekannten UI-Kci nbleche bzw. 3UI-Kernbleche (EI-Kern- 10 0,6 (statt 0,5) von Wickelhöhe zu Schenkelbreite.

bleche) in vorgenannter Weise zu verbessern bzw. zu optimie- Ein abfallos herzustellendes EI-Kernblech mit gleicher ren, so dass der magnetische Widerstand und die magnetische Breite f jedes Schenkels ergibt sich, wenn der Abstand h zwi-

Ausstreuung vermindert und somit die magnetischen Eigen- sehen benachbarten Schenkeln gleich der Breite c2 des trenn-

schaften und der Wirkungsgrad verbessert werden, ohne die fugenseitigen Joches und die Länge e jedes Schenkels gleich ihnen eigenen Vorteile aufgeben zu müssen. Insbesondere soll 15 diesem Abstand h plus dem 1,5-fachen der Breite f jedes dabei durch günstigere mögliche Wicklungsproportionen das Schenkels ist (h = c2 und e = h +1,5f).

Verhältnis von Leistung zu Aufwand verbessert bzw. opti- Besonders günstige Proportionen auf dieser Basis sind ge-miert werden. geben, wenn genau oder angenähert die Breite C] des fugenlos Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäss der Erfindung vor- anschliessenden Joches das 1,5-fache, die Breite c2 des trenngesehen, dass bei UI-Kernblechen oder EI-Kernblechen mit 20 fugenseitigen Joches das 1,2-fache und die Länge e jedes unter sich gleich breiten Schenkeln die Breite q des fugenlos Schenkels das 2,7-fache der Breite f jedes Schenkels ist anschliessenden Joches mindestens das 1,1-fache und hoch- (c, = l,5f und c2= l,2f und e=2,lì). Damit ergibt sich das stens das 2,1 -fache der Breite f jedes Schenkels ist und dass die sehr günstige Brutto-Verhältnis 4 von Wickellänge zu Wickel-Breite c2 des trennfugenseitigen Joches mindestens das 1,0-fa- höhe und das ebenfalls günstige Brutto-Verhältnis 0,6 von che und höchstens das 1,5-fache der Breite f jedes Schenkels 25 Wickelhöhe zu Schenkelbreite; dies zudem mit einem im ist; derart, dass die Breite c, des fugenlos anschliessenden Jo- Grundriss quadratischen Kern.

ches minus die Breite c2 des trennfugenseitigen Joches minde- Diese Proportionierungen der UI- bzw. EI-Kernbleche stens das 0,1-fache und höchstens das 0,6-fache der Breite f je- sind insbesondere deshalb so günstig, weil sich durch die ge-

des Schenkels ist (1, lf ^ ct ^ 2, lf undl ,0f ^ c2 ^ 1,5f und genüber dem Schenkel-Querschnitt mit dem Faktor1 /2(c, + c2)

0, lf ^ c!-c2 < 0,6f). 30 /f vergrösserten Joch-Querschnitt verbesserte und sogar opti-Günstige Proportionen ergeben sich mit einer Breite Cj des mierte magnetische Eigenschaften, Verringerung der Verluste fugenlos anschliessenden Joches vom mindestens 1,2- bis und sehr günstige Leistungs/Preis-Verhältnisse ergeben. Der-

höchstens 1,7-fachen und einer Breite c2 des trennfugenseiti- artige Kerne erfordern sogar geringere Magnetisierungslei-

gen Joches vom mindestens 1,1 - bis höchstens 1,3-fachen der stungen als etwa ungeschnittene Bandkerne gleichen Sehen-

Breite f jedes Schenkels, so dass die Breite c, des fugenlos an- 35 kelquerschnittes und Materials. Besonders hohe Verbesserun-

schliessenden Joches minus die Breite c2 des trennfugenseiti- gen ergeben sich für kernorientiertes Material, dessen magne-

gen Joches mindestens das 0,1-fache bis höchstens das 0,4-fa- tische Vorzugsrichtung parallel zu den Schenkeln und damit che der Breite f jedes Schenkels ist (l,2f^c, < l,7f und auch parallel zum Joch-I-Teil liegt.

1,1 f ^ c2 < 1,3f und 0, lf < Cj—c2 <0,4f). Obwohl schon aus diesen grundsätzlichen Optimierungs-

Mit dieser erfindungsgemässen Massnahmen sind auch 40 gründen diese Proportionen besonders günstig sind, werden völlig abfallose Kernbleche erstellbar. Dies wird durch fol- damit noch zusätzliche Vorteile ohne eigenen Mehraufwand gende zusätzliche Massnahmen erreicht, welche auch ander- erzielt:

weitig zweckmässig sind. Erstens wirkt sich in den Jochen die Störung des Kristall-Der Abstand h zwischen benachbarten Schenkeln ist gefüges längs der Schnittkanten praktisch nicht mehr aus, ingleich der Breite c2 des trennfugenseitigen Joches. Damit er- 45 dem die Verbreiterung der Joche weit grösser als die Breite der gibt sich für die UI-Kernbleche ein abfalloser Schnitt dann, Störungszonen ist.

wenn ausserdem die Länge e jedes Schenkels gleich diesem Zweitens wirkt sich der schädliche Einfluss etwaiger Befe-

Abstand h der beiden Schenkel voneinander plus dem 2-fa- stigungslöcher praktisch nicht mehr aus, indem auch an den chen der Breite f jedes Schenkels ist (h=c2 und e=h+2f). Der Löchern noch Verbreiterungen von etwa 10% bis 30% gege-

Fensterabfall des U-Teils ergibt hierbei genau das I-Teil. 50 ben sind.

Diese Proportionierung (mit h = c2 und e=h + 2f) ergibt Drittens ist in einem alternierend wechselseitig geschichte-zwar mit EI-Kernblechen, dh mit 3UI-Kernblechen keinen ten Kern der Einfluss der Trennfugen stark vermindert, inganz abfallosen Schnitt, sondern pro EI-Paar den geringen dem - wegen der teilweisen Überlappung der Schenkelenden Abfall h-f, das sind knapp 5%. Trotzdem ist diese Proportio- durch die Nachbarbleche mit der Differenz cj-c2 der Jochbrei-nierung vorteilhaft, weil damit der dreiphasige EI-Transfor- 55 ten - der ungetrennte Eisenquerschnitt das O/2 -H/2 (ci-c2)/f-mator mit den gleichen Spulenkörpern und Wicklungsdaten fache des Schenkelquerschnittes ist. Speziell mit Goss- korn-erstellbar ist wie der UI-Transformator. orientiertem Material ergibt sich ein sehr starker, zusätzlicher

Spulenkörper mit einer Brutto-Körperlänge vom 3-fachen Gewinn, welcher dieses Material überhaupt erst voll zu nut-

der Breite f jedes Schenkels sind benutzbar, wenn die Länge e zen gestattet: über die inneren Jochteile der Breite c!-c2, mit jedes Schenkels gleich der Breite C] des fugenlos anschliessen- 60 der die fugenlos anschliessenden Joche innen im Kern breiter den Joches minus der Breite c2 des trennfugenseitigen Joches als die trennfugenseitigen Joche sind, in welchen aber noch plus dem 3-fachen der Breite f jedes Schenkels ist (e=c,- der ganze Schenkelquerschnitt parallel zur Vorzugsrichtung c2+3f). Die Proportionierung im Rahmen der üblichen Spiel- liegt, fliesst schon ein Teil des Kraftflusses ab, so dass die kri-

räume und Toleranzen ermöglicht etwa die Benutzung der tischen äusseren Jochteile der Breite c2, in denen der Quer-

DIN-UI-Spulenkörper bzw. der DIN-3UI-Spulenkörper. 65 schnitt hälftig senkrecht zur Vorzugsrichtung liegt, mit dem-

Besonders günstige Proportionen auf dieser Basis sind ge- entsprechend verringerter Felddichte durchflössen werden,

geben, wenn ganz oder angenähert die Breite C! des fugenlos Bei hochausgelegten Kernen arbeitet damit das Joch in Berei-

anschliessenden Joches das 1,4-fache, die Breite c2 des trenn- chen mit effektiv mehrfach höherer Magnetisierbarkeit.

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Viertens ergeben Abrundungen der Ecken der I-Teile, de- te f jedes Schenkels (l,0f=$c2=$ l,5f vorzüglich l,lf^c2^ l,3f); ren Radius kleiner als die Differenz cj-c2 der Jochbreiten ist, die Differenz c,-c2 der Breiten der Joche das 0,2-fache der in alternierend-wechselseitig geschichteten Kernen keine ma- Breite f jedes Schenkels (0,lf<cI-c2<0,6f vorzüglich gnetische Pfadverengung. Im Gegensatz zu den DIN-UI- und 0,lf<c1-c2<0,4f); und der Abstand h eines Schenkels vom DIN-3UI-Kernen, bei denen sich durch Abrundungen eine s nächsten Schenkel gleich der Breite c2 des trennfugenseitigen magnetische Pfadverengung ergibt, sind deshalb bei den erfin- Joches. In beiden Ausführungsbeispielen Fig. 1 und Fig. 2 ist dungsgemäss ausgebildeten Kernblechen Abrundungen der die Länge e jeden Fensters sowohl gleich diesem Abstand h Fensterecken möglich.Derartige Abrundungen (etwa 0,4 mm plus dem zweifachen der Breite f jedes Schenkels (e=h+2f) Radius) der Fensterecken und der dazu korrespondierenden als auch gleich der Differenz cj-c2 der Breiten der Joche plus I-Teil-Ecken sind aber zur Verlängerung der Werkzeugstand- io dem dreifachen der Breite f jedes Schenkels (e = cj-c2 + 3f); zeit sehr erwünscht. konkret ist e = 3,2f.

Das Ausführungsbeispiel Fig. 1 stellt einen abfallos stanz-Vorteilhaft weisen Befestigungslöcher des fugenlos an- baren UI-Schnitt dar. Das Ausführungsbeispiel Fig. 2 stellt schliessenden Joches den gleichen Abstand kt von deren Aus- einen Ei-Schnitt dar, welcher zwar nicht ganz abfallos stanz-senkante auf wie der Abstand k2 von Befestigungslöchern des is bar ist, aber mit den Schenkeln 1 und 2 bzw. 2 und 3 und den trennfugenseitigen Joches von dessen Aussenkante, wobei Be- verbindenden Jochteilen 5 bzw. 4 eine dem Ausführungsbei-festigungslöcher im trennfugenseitigen Joch vorteilhaft auf spiel Fig. 1 gleiche UI-Form bildet, so dass gleiche Spulendessen Längsmittellinie liegen (ka=k2=l/2c£. Dies ist magne- körper und gleiche Wickeldaten benutzbar sind. Insbesondere tisch günstig und vermeidet Störungen im Fabrikationsablauf sind die DIN-UI-Spulenkörper benutzbar, wobei vorteilhaf-durch Seitenvertauschungen. 20 terweise eine zusätzliche Wickelhöhen-Reserve (von 0,1 f) er-

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn eckenständige Befesti- halten wird.

gungslöcher von den Seitenkanten Abstände k3 entweder Ein Ausführungsbeispiel für abfallos stanzbare EI-Kern-

gleich der halben Breite c2 des trennfugenseitigen Joches oder bleche ergibt sich mit Längen e jedes Schenkels, welche gegengleich der halben Breite f jedes Schenkels aufweisen (k3 = 1/2C2 über dem Ausführungsbeispiel Fig. 2 um die Hälfte der Breite oder k3 = V2f). Ersteres erfordert die geringste Magnetisie- 25 f jedes Schenkels verkürzt sind; e=h+ l,5f konkret e=2,7f. rungsleistung, letzteres ergibt die geringere magnetische Aus- Ist zudem die Breite Ci des fugenlos anschliessenden Joches 5 Streuung. gleich dem 1,5-fachen der Breite f jedes Schenkels, so ergibt

In der Zeichnung sind - in Draufsicht - zwei Ausfüh- sich ein Ausführungsbeispiel für einen abfallosen Ei-Schnitt rungsbeispiele der Erfindung dargestellt, wobei die Innenkan- von quadratischem Grundriss mit besonders günstigem Leite des fugenlos anschliessenden Joches eines darunter liegen- 30 stungs/Preis-Verhältnis. Bei derart abfallosem Stanzen werden, wechselseitig geschichteten Kernbleches gestrichelt ange- den immer zwei, paarweise mit den Schenkelenden aneinan-deutet ist. derstossende E-Stücke gestanzt, deren gemeinsame Fenster

Die Ausführungsbeispiele Fig. 1 und Fig. 2 zeigen beson- die I-Stücke bilden.

ders günstige UI-Kernbleche (Fig. 1) bzw. EI-Kernbleche Die Ausführungsbeispiele Fig. 1 und Fig. 2 zeigen Befesti-

(Fig. 2), mit zwei bzw. drei Schenkeln 1,2 oder 3 der gleichen 35 gungslöcher 16, welche von den Aussenkanten in den Abstän-Breite f und mit der Breite c, des fugenlos anschliessenden Jo- den k[ bzw. k2 bzw. k3 hegen, wobei diese Abstände alle gleich ches 5 grösser als der Breite c2 des trennfugenseitigen Joches 4. der Hälfte der Breite c2 des trennfugenseitigen Joches 4 sind

In diesen Ausführungsbeispielen ist konkret: die Breite Cj (kt = k2 = k3 = V2C2)- Im Ausführungsbeispiel fig. 2 sind zudem des fugenlos anschliessenden Joches das 1,4-fache der Breite f zwei Befestigungslöcher gezeigt, die in diesem gleichen Ab-jedes Schenkels (l,lf ^2, lf vorzüglich l,2f^c, ^ l,7f); die 4° stand 72c2 von den Joch-Aussenkanten auf der Längsmittelli-Breite c2 des trennfugenseitigen Joches das 1,2-fache der Brei- nie 9 des Mittelschenkels 2 liegen.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

647 091 2 PATENTANSPRÜCHE ren Aussenkante aufweisen wie der Abstand (k2) der Befesti-

1. Kernblech für geschichtete Eisenkerne, insbesondere gungslöcher (16) des trennfugenseitigen Joches (4) von dessen für Transformatoren, welches Kernblech höchstens drei von- Aussenkante, wobei die Befestigungslöcher im trennfugensei-einander im Abstand befindliche parallele Schenkel gleicher tigen Joch auf dessen Längsmittellinie (17) liegen.

Länge und zwei deren Enden verbindende Joche hat, wobei 5 10. Kernblech nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

zum Einschichten in die Wicklung zwischen einem Ende jedes dass die eckenständigen Befestigungslöcher ( 16) von den Sei-

Schenkels und dem benachbarten Joch eine Trennfuge vorge- tenkanten Abstände (k3) entweder gleich der halben Breite sehen ist und die Breite des fugenlos anschliessenden Joches (c2) des trennfugenseitigen Joches (4) oder gleich der halben grösser ist als die des trennfugenseitigen Joches, dadurch ge- Breite (f) jedes Schenkels (1,2 bzw. 1,2,3) aufweisen,

kennzeichnet, dass beim UI-Kernblech oder EI-Kernblech io mit unter sich gleich breiten Schenkeln (1,2 bzw. 1,2,3) die

Breite (c,) des fugenlos anschliessenden Joches (5) mindestens das 1,1 -fache und höchstens das 2,1 -fache der Breite (f) jedes Die Erfindung bezieht sich auf ein Kernblech für geSchenkels (1,2 bzw. 1,2,3) ist und dass die Breite (c2) des schichtete Eisenkerne, insbesondere für Transformatoren, trennfugenseitigen Joches (4) mindestens das 1,0-fache und 15 welches Kernblech höchstens drei voneinander im Abstand höchstens das 1,5-fache der Breite (f) jedes Schenkels ist; der- befindliche parallele Schenkel gleicher Länge und zwei deren art, dass die Breite fo) des fugenlos anschliessenden Joches (5) Enden verbindende Joche hat, wobei zum Einschichten in die minus die Breite (c2) des trennfugenseitigen Joches (4) minde- Wicklung zwischen einem Ende jedes Schenkels und dem bestens das 0,1 -fache und höchstens das 0,6-fache der Breite (f) nachbarten Joch eine Trennfuge vorgesehen ist und die Breite jedes Schenkels (1,2 bzw. 1,2,3) ist. 20 des fugenlos anschliessenden Joches grösser ist als die Breite

2. Kernblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, des trennfugenseitigen Joches.

dass die Breite fa) des fugenlos anschliessenden Joches (5) Bei den aus solchen bekannten Kernblechen hergestellten mindestens das 1,2-fache und höchstens da 1,7-fache und dass Kernen sind die einzelnen Bleche in der Regel wechselseitig die Breite (c2) des trennfugenseitigen Joches (4) mindestens geschichtet, wobei die Kernbleche im fertigen Kern so liegen,

das 1,1-fache und höchstens das 1,3-fache der Breite (f) jedes 25 dass ihre Aussenränder jeweils in einer gemeinsamen Ebene

Schenkels (1,2 bzw. 1,2,3) ist, derart, dass die Breite (cj) des übereinander liegen, dh dass sich die Kerne von den üblichen fugenlos anschliessenden Joches (5) minus die Breite (c2) des Kernen äusserlich nicht unterscheiden.

trennfugenseitigen Joches (4) mindestens das 0,1-fache und Durch die bekannten Massnahmen nach dieser Art wird höchstens das 0,4-fache der Breite (f) jedes Schenkels (1,2, bisher die Aufgabe gelöst, die sogenannten M-Kernbleche bzw. 1,2,3) ist. 30 und die sogenannten EI-Kernbleche so zu verbessern, dass bei

3. Kernblech nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- den mit ihnen zu erstellenden Mantelkernen der günstigere, zeichnet, dass der Abstand (h) zwischen benachbarten Sehen- fugenlose Jochquerschnitt aufkosten des ungünstigeren,

kein (1 und 2 bzw. 1 und 2 sowie 1 und 3) gleich der Breite (c2) durchtrennten Jochquerschnittes vergrössert wird, so dass der des trennfugenseitigen Joches (4) ist und dass die Länge (e) je- magnetische Widerstand und die magnetische Ausstreuung des Schenkels (1,2 bzw. 1,2,3) gleich diesem Abstand (h) 35 verringert und der Wirkungsgrad verbessert werden.

plus dem 2-fachen der Breite (f) jedes Schenkels ist. Bei den bekannten EI-Kernen nach dieser Art handelt es

4. Kernblech nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch ge- sich vorzugsweise um Typen, die den bekannten M-Kernble-kennzeichnet, dass genau oder angenähert die Länge (e) jedes chen entsprechen, so dass für diese EI-Kerne auch die für M-Schenkels (1,2 bzw. 1,2,3) gleich der Breite (cj) des fugenlos Kerne - etwa der DIN-M-Reihe - üblichen Spulenkörper veranschliessenden Joches (5) minus der Breite (c2) des trennfu- 40 wendbar sind.

genseitigen Joches (4) plus dem 3-fachen der Breite (f) jedes Nun gibt es aber EI-Kernbleche zum Aufbau von Kernen

Schenkels ist. mit zwei Fenstern, von denen jedes eine Länge gleich dem

5. Kernblech nach Anspruch 2 oder 3 oder 4, dadurch ge- dreifachen und eine Breite gleich dem einfachen der halben kennzeichnet, dass genau oder angenähert die Breite (c,) des Breite des Mittelschenkels besitzt. Diese Fensterproportionie-fugenlos anschliessenden Joches (5) das 1,4-fache, die Breite 45 rung ergibt im Transformator eine sehr günstige Relation (C2) des trennfugenseitigen Joches (4) das 1,2-fache und die zwischen Kupfer und Eisen.Die EI-Kernbleche mit dieser Länge (e) jedes Schenkels (1,2 bzw. 1,2,3) das 3,2-fache der Fensterproportionierung können abfallos gestanzt werden, Breite (f) jedes Schenkels ist. indem bei paarweisem Stanzen der E-Teile die Fensteraus-

6. Kernblech nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- schnitte genau die I-Teile bilden. Diese kommen hierbei aus zeichnet, dass der Abstand (h) zwischen benachbarten Sehen- so gleicher Richtung des Blechmaterials wie die Schenkel; dh sie kein (1 und 2 bzw. 1 und 2 sowie 1 und 3) gleich der Breite (c2) liegen in einer magnetischen Vorzugsrichtung, womit diese des trennfugenseitigen Joches (4) ist und dass die Länge (e) je- EI-Kernbleche günstiger als die M-Kernbleche sind. Daher des Schenkels (1,2 bzw. 1,2,3) gleich diesem Abstand (h) sind Transformatoren mit EI-Kernblechen dieser Proportio-plus dem 1,5-fachen der Breite (f) jedes Schenkels ist. nierung sehr wirtschaftlich herzustellen und sie wurden des-

7. Kernblech nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekenn- 55 halb in der abfallosen DIN-EI-Reihe genormt.

zeichnet, dass genau oder angenähert die Breite (q) des fugen- Diese EI-Kernbleche haben jedoch einschneidende Män-los anschliessenden Joches (5) das 1,5-fache, die Breite (c2) des gel, wie etwa magnetische Engpässe an den Trennfugen und trennfugenseitigen Joches (4) das 1,2-fache und die Länge (e) ungünstige Proportionen von Jochen und Aussenschenkeln,

jedes Schenkels (1,2 bzw. 1,2,3) das 2,7-fache der Breite (f) so dass das Verhältnis von Leistung zu Materialaufwand ver-

jedes Schenkels ist 60 besserungsbedürftig ist.

8. Kernblech nach Anspruch 2 oder 3 oder 6, dadurch ge- Ausser den M- und EI-Kernblechen finden für Einpha-kennzeichnet, dass Ecken des trennfugenseitigen Joches (4) sentransformatoren noch sogenannte UI-Kernbleche und für und die am fugenlos anschliessenden Joch (5) liegenden Fen- Dreiphasentransformatoren sogenannte 3 UI-Kernbleche sterecken abgerundet sind, wobei der Radius vorzugsweise (ebenfalls EI-Kernbleche, jedoch mit anderen Proportionen, kleiner ist als die Differenz (c]-c2) der Jochbreiten. 65 nämlich gleichbreiten Schenkeln) Verwendung. Diese Kern-

9. Kernblech nach Anspruch 2 oder 4 oder 6, dadurch ge- bleche sind in der DIN-UI-Reihe bzw. der DIN-3UI-Reihe kennzeichnet, dass die Befestigungslöcher (16) des fugenlos genormt.

anschliessenden Joches (5) den gleichen Abstand (k]) von de- Auch diese Kernbleche bzw. die daraus hergestellten Ker-

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ne weisen einen verhältnismässig hohen magnetischen Wider- fugenseitigen Joches das 1,4-fache, die Breite c2 des trennfu-

stand an den Trennfugen und in den Jochen und somit einen genseitigen Joches das 1,2-fache und die Länge e jedes Schen-

verbesserungsfähigen Wirkungsgrad auf. Eine Verbesserung kels das 3,2-fache der Breite f jedes Schenkels ist (c, = l,4f und der magnetischen Eigenschaften und des Wirkungsgrades ist c2 = 1,2f und e = 3,2f).

zwar durch die sogenannten Pu-, PI- und Pu/Pl-Kerne mit 5 Damit ergibt sich ein Brutto-Verhältnis 3 von Wickellän-

verstärkten Jochen erzielt worden. Aber auch bei diesen Ker- ge zu Schenkelbreite, womit die DIN-UI- bzw. DIN-3UI-

nen, die im übrigen nicht abfallos stanzbar sind, ist die Mate- Spulenkörper benutzbar sind. Zugleich ergibt sich aber das rialausnutzung noch verbesserungsbedürftig. günstigere Brutto-Verhältnis 5 (statt 6) von Wickellänge zu