DE10128759C1

DE10128759C1 - Mutual fixing of clamp plates for inductive components involves attaching clamp plates to fixing points by clinching or punch riveting depending on type of forces to which they are subject

Info

Publication number: DE10128759C1
Application number: DE2001128759
Authority: DE
Inventors: Josef Bohn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: MDEXX GMBH, 28199 BREMEN, DE
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2021-06-08

Abstract

The clamp plate fixing method involves attaching the clamp plates (23) to the fixing points (10) by clinching or punch riveting. Clamp plates whose fixing points are subject at least to shear forces are clinched and clamp plates whose fixing points are also or exclusively subject to strain are stamp riveted. AN Independent claim is also included for the following: an inductive component with a magnetic core whose components are fixed by clamp plates.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Einrichtung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Patenan sprüche.The invention relates to a method and to a Establishment according to the generic term of independent sponsors claims.

Aus der EP 0 309 690 B1 ist ein Transformator bekannt, bei dem ein aus Joch- und Schenkelpaketen gebildeter Magnetkern zur Aufnahme von Wicklungen über Zugstangen fixiert ist. Zu diesem Zweck liegen auf den Jochpaketen Spannplatten auf, durch die die Zugstangen fassen. Das Fixieren des Magnetker nes mit Hilfe von Zugstangen ist konstruktiv aufwendig und rechnet sich nur bei relativ großen Transformatoren, bei de nen erhebliche Spannkräfte über relativ große Andruckflächen aufgebracht werden müssen.A transformer is known from EP 0 309 690 B1 which is a magnetic core made up of yoke and leg packages is fixed for receiving windings via tie rods. To for this purpose there are clamping plates on the yoke packages, through which the tie rods grip. Fixing the magnetic core nes with the help of tie rods is structurally complex and pays off only with relatively large transformers, with de NEN considerable clamping forces over relatively large pressure areas must be applied.

Aus der DE 35 26 195 A1 ist ein induktives Bauelement be kannt, bei dem das Fixieren eines Magnetkerns unter Verwen dung von Spannblechen erfolgt. Das eine Spannblech bildet ei nen Tragrahmen für den Magnetkern, das andere einen Bügel, der von der Gegenseite über den Magnetkern gestülpt ist und mit seinen Schenkelenden in entsprechende Ausnehmungen des anderen Spannbleches greift. Eine auf der Innenseite des Spannbügels zwischen dessen Joch und dem Magnetkern eingeleg te Blattfeder sorgt für den zum Fixieren des Magnetkerns er forderlichen Anpressdruck. Die beiden Spannbleche sind mit aufeinander abgestimmten und ineinandergreifenden Ausnehmun gen bzw. Vorsprüngen versehen, die unter der Voraussetzung, dass die Spannbleche durch die eingelegte Blattfeder unter mechanischer Spannung stehen eine formschlüssige Verbindung der Spannbleche gewährleisten. Auch diese Konstruktion zum Fixieren des Magnetkernes eines induktiven Bauelementes ist konstruktiv aufwendig und immer vom Vorhandensein und der Wirksamkeit der eingelegten Blattfeder abhängig. Diese Blatt feder begrenzt den möglichen Anpressdruck zwischen den Jochen und Schenkeln des Magnetkernes. Da die Blattfeder bei der Montage des induktiven Bauelementes zusammengepresst werden muss, kann der von der Blattfeder in ihrer Montageposition aufzubringende Aufpressdruck für die Elemente des Magnetker nes nicht all zu groß sein.DE 35 26 195 A1 describes an inductive component knows, where the fixation of a magnetic core using tensioning plates. The one clamping plate forms egg one supporting frame for the magnetic core, the other a bracket, which is placed over the magnetic core from the opposite side and with its leg ends in corresponding recesses of the other clamping plate engages. One on the inside of the Clamping bracket inserted between its yoke and the magnetic core The leaf spring ensures that the magnetic core is fixed required contact pressure. The two clamping plates are with coordinated and interlocking recess protrusions or protrusions provided that that the tensioning plates are inserted under the leaf spring mechanical tension are a positive connection ensure the clamping plates. This construction for Fixing the magnetic core of an inductive component is constructively complex and always on the existence and the Effectiveness of the inserted leaf spring depends. This sheet spring limits the possible contact pressure between the yokes and legs of the magnetic core. Since the leaf spring in the Assembly of the inductive component are pressed together the leaf spring in its assembly position Apply pressure for the elements of the magnetic core nes not be too big.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren nach dem Oberbeg riff des Patentanspruches 1 anzugeben, das es ermöglicht, die Elemente eines Magnetkernes mit durchaus erheblichenm An pressdruck zu fixieren, ohne dass es hierzu aufwendiger me chanischer Mittel an den Spannblechen zum Fixieren des Mag netkernes bedarf. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein nach diesem Verfahren hergestelltes induktives Bauelement an zugeben.The object of the invention is a method according to the Oberbeg Reef of claim 1 specify that allows the Elements of a magnetic core with quite a considerable amount to fix the pressure without making it more complex chanic agent on the clamping plates to fix the mag netkernes needs. It is also an object of the invention to inductive component produced by this method to admit.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Anwendung der Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Danach werden bzw. sind die Komponenten des Magnetkerns eines induktiven Bauele mentes kraft- und formschlüssig durch eine mechanische Füge technik fixiert. Als mechanische Fügetechnik kommt erfin dungsgemäß Clinchen oder Stanznieten zur Anwendung.The invention solves this problem by using the Features of the independent claims. After that, are the components of the magnetic core of an inductive component mentes non-positively and positively through a mechanical joint technology fixed. Mechanical joining technology is invented Clinching or punch rivets according to the application.

Das mechanische Fügen von Blechen ist an sich bekannt (DE 199 45 743 A1 und Firmenprospekte Böllhoff (RIVSET) und Tox, (Die Kompetenz), Ausgabe 01.980.01. Beim mechanischem Fügen werden zwei oder mehr Bleche unter der Einwirkung eines Stempels und einer Matrize plastisch so verformt, dass sie eine Verbindung eingehen. Neben diesem sogenannten Clinchen gibt es auch Stanznietverbindungen, bei denen ein spezieller Niet ohne Vorbereitung der zu verbindenden Bleche in diese eingetrieben wird und für eine bleibende Verbindung der Ble che sorgt (DE 199 27 103 A1). Auch hier findet eine bleibende Kaltverformung im Bereich der Festlegestellen statt.The mechanical joining of sheet metal is known per se (DE 199 45 743 A1 and company brochures Böllhoff (RIVSET) and Tox, (The Competence), Edition 01.980.01. With the mechanical Two or more sheets are joined under the influence of one Stamp and a die plastically deformed so that it to connect. In addition to this so-called clinching there are also punch rivet connections where a special Rivet into the sheet without preparation of the sheet to be joined is driven in and for a permanent connection of the ble che provides (DE 199 27 103 A1). Here also finds a permanent one Cold deformation takes place in the area of the fixing points.

Diese an sich bekannte Fügetechnik wird nach der Lehre der vorliegenden Erfindung nunmehr erstmals auch für die Festle gung von Spannblechen an Transformatoren, Wandlern, Drosseln, Filtern oder sonstigen induktiven Bauelementen angewendet. Gegen die Anwendung einer solchen Fügetechnik bei induktiven Bauelementen gab es bislang Vorurteile, vermutlich deshalb, weil diese Bauteile im Betrieb erheblichen mechanischen Be lastungen beim Ummagnetisieren der Kernbleche und darüber hinaus auch thermischen Belastungen durch Erwärmung ausge setzt sind. Umfangreiche Versuche haben gezeigt, dass die Vorurteile der Fachwelt gegen die Verwendung einer mechani schen Fügetechnik bei der Fixierung des Magnetkerns indukti ver Bauelemente nicht begründet sind.This known joining technique is based on the teaching of present invention for the first time for the Festle tensioning plates on transformers, converters, chokes, Filters or other inductive components applied. Against the application of such a joining technique for inductive There have been prejudices about components, probably because because these components have considerable mechanical loading during operation loads when re-magnetizing the core sheets and above in addition, thermal loads caused by heating sets are. Extensive tests have shown that the Professional prejudices against the use of a mechani joining technology for fixing the magnetic core inductively ver components are not justified.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt inThe invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. The Drawing shows in

Fig. 1 einen aufrechtstehenden Magnetkern mit zwei Spann blechen zu seiner Fixierung, in Fig. 1 an upright magnetic core with two clamping plates for its fixation, in

Fig. 2 einen Magnetkern in liegender Ausführung, der durch drei Spannbleche fixiert ist und in Fig. 2 shows a magnetic core in the horizontal version, which is fixed by three clamping plates and in

Fig. 3 eine besondere Ausgestaltung eines solchen Spann bleches. Fig. 3 shows a special embodiment of such a clamping sheet.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Magnet kern im Bereich eines liegend ausgeführten Joches 5 und eines senkrecht darauf stehenden Schenkels 1. Die Kernschenkel und die Kernjoche bestehen aus dünnen Kernblechen oder gepressten ferromagnetischen Pulvermaterialien. Der Schenkel 1 und et waige weitere Schenkel des Magnetkerns sind jeweils mit einer oder mehreren Wicklungen versehen, die beispielsweise auf handelübliche Wickelkörper aus isolierendem Material aufge bracht sind. Fig. 1 shows a perspective view of a magnetic core in the region of a lying yoke 5 and a leg 1 perpendicular to it. The core legs and the core yokes consist of thin core sheets or pressed ferromagnetic powder materials. The leg 1 and et waige further legs of the magnetic core are each provided with one or more windings which are brought up, for example, on commercially available winding bodies made of insulating material.

Die Fixierung der aus den Kernschenkeln und den Jochen gebil deten Kernteile geschieht durch Spannbügel, von denen in der Zeichnung nur einer, der Spannbügel 23, dargestellt ist. Der Spannbügel 23 besteht aus einem U-förmigen Blechwinkel, von dem in der Zeichnung nur die Schenkelenden 21, 22 zu sehen sind. Der Spannbügel dient dazu, die Jochteile über die da zwischenliegenden Kernschenkel zu verspannen und in geeigne ter Weise in dieser Lage festzuhalten. Zu diesem Zweck sind die Spannbügelenden außerhalb des von ihnen umfassten Magnet kernes an einem Befestigungsfuß festgelegt. Dieser Befesti gungsfuß wird durch eine U-Schiene 17 gebildet. An der Außen seite 18 ihres Joches liegt der Magnetkern 5 auf. Die Schen kelenden 24, 25 der Schienen 17 sind nach außen abgewinkelt und dienen als Auflage auf einer ebenen Fläche. Für die Be festigung sind die abgewinkelten Schenkelenden mit Ausnehmun gen 26 für die Aufnahme von Schrauben oder Nieten versehen.The fixation of the core parts formed from the core legs and the yokes is done by clamping brackets, of which only one, the clamping bracket 23 , is shown in the drawing. The clamping bracket 23 consists of a U-shaped sheet metal bracket, of which only the leg ends 21 , 22 can be seen in the drawing. The tensioning bracket serves to clamp the yoke parts over the core legs lying between them and to hold them in this position in a suitable manner. For this purpose, the clamp ends are fixed outside of the magnetic core they comprise on a mounting foot. This fastening supply foot is formed by a U-rail 17 . The magnetic core 5 lies on the outer side 18 of its yoke. The leg ends 24 , 25 of the rails 17 are angled outwards and serve as a support on a flat surface. For fastening, the angled leg ends are provided with recesses 26 for receiving screws or rivets.

Das Verspannen der Kernteile des Magnetkernes geschieht unter Krafteinwirkung in Längsrichtung des Spannbügels 23. Der so zusammengepresste Magnetkern wird fixiert, indem der Spannbü gel 23 mit seinen Schenkelenden 21, 22 bei 10 an den seitli chen Schenkeln der U-förmigen Schiene 17 festgelegt wird. Die Festlegung geschieht durch mechanisches Fügen mittels Clin chen oder Stanznieten. Dort, wo die Festlegestellen der Spannbleche im Wesentlichen nur auf Scherung beansprucht wer den, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wird das Clin chen der Spannbleche favorisiert. Dort, wo infolge einer an dersartigen Konstruktion die Festlegestellen auch oder auch ausschließlich auf Zug beansprucht sind, ist vorgesehen, die Festlegung der Bleche durch Stanznieten herbeizuführen. Eine solche Zugbeanspruchung liegt beispielsweise bei einer Kon struktion vor, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.The core parts of the magnetic core are braced under the action of force in the longitudinal direction of the clamping bracket 23 . The magnetic core thus compressed is fixed by the clamping bracket 23 with its leg ends 21 , 22 at 10 on the lateral legs of the U-shaped rail 17 . The determination is done by mechanical joining using Clin chen or punch rivets. Where the fixing points of the clamping plates are essentially only subjected to shear who, as in the present exemplary embodiment, the clinching of the clamping plates is favored. Where, as a result of such a construction, the fixing points are also or only subjected to tension, provision is made for the sheet metal to be fixed by punch rivets. Such a tensile stress is present, for example, in the case of a construction as shown in FIG. 2.

Fig. 2 zeigt einen Transformator mit liegend angeordnetem Magnetkern, von dem in der Zeichnung die beiden Joche 32 und 33 sowie in verdeckter Form ein Schenkel 34 zu sehen ist. Auf den Schenkel 34 ist ein Spulenkörper 30 mit einer Wicklung 31 aufgesteckt. Die Fixierung des Magnetkernes geschieht unter Verwendung zweier ebener Bleche 35, 36, die sich von der Sei te her an die Joche 32, 33 und den Schenkel 34 des Magnetker nes anliegen, sowie zweier vorzugsweise aus Blech geformter U-förmiger Profile 37 und 38. Die beiden Spannbleche 35, 36 stehen in Spulenlängsrichtung über die Joche 32, 33 vor. Die Profile 37, 38 sind so ausgebildet und bemessen, dass sie mit ihren Jochen von außen auf den Jochen 32, 33 des Magnetkrei ses aufliegen und dabei mit ihren Schenkeln in Richtung auf die überstehenden Enden der Bleche 36, 37 weisen und an die sen anliegen. Die Schenkel der Profile sind bei 39 bis 41 durch Fügetechnik mit den überstehenden Enden der Bleche 35, 36 kraft- und formschlüssig verbunden. Die Komponenten des Magnetkreises werden zwischen den Blechen und den Profilen kraftschlüssig gehalten. Fig. 2 shows a transformer with a magnetic core arranged horizontally, of which in the drawing the two yokes 32 and 33 and in a concealed form a leg 34 can be seen. A coil former 30 with a winding 31 is attached to the leg 34 . The fixation of the magnetic core is done using two flat sheets 35 , 36 , the te te from the yokes 32 , 33 and the leg 34 of the Magnetker Nes, and two preferably made of sheet metal U-shaped profiles 37 and 38th The two clamping plates 35 , 36 project in the longitudinal direction of the coil over the yokes 32 , 33 . The profiles 37 , 38 are designed and dimensioned such that they rest with their yokes from the outside on the yokes 32 , 33 of the magnetic circuit and point with their legs in the direction of the projecting ends of the sheets 36 , 37 and rest against them , At 39 to 41, the legs of the profiles are connected to the projecting ends of the sheets 35 , 36 in a force-fitting and positive-locking manner by means of joining technology. The components of the magnetic circuit are held non-positively between the sheets and the profiles.

Wegen der Zugbeanspruchung der Festlegestellen zwischen den Blechen 35, 36 und den Profilen 37, 38 kommt bei dieser Kon struktion die Stanznietung als Fügetechnik zur Anwendung.Because of the tensile stress of the fixing points between the sheets 35 , 36 and the profiles 37 , 38 , the punch riveting is used as a joining technique in this construction.

Fig. 3 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung eines sich an eine Wicklung anschmiegenden Spannbleches 43; dieses ent spricht in seiner Funktion dem Spannblech 35 der Fig. 2. Das Spannblech 43 ist an zwei sich diagonal gegenüberliegenden überstehenden Enden mit Ausklinkungen 44, 45 versehen; das untenliegende, in Fig. 3 verdeckte Spannblech weist eben falls zwei Ausklinkungen auf, die aber jeweils an den anderen Ecken des Spannbleches vorgesehen sind. Die Festlegung an den seitlichen Profilen geschieht bei 46, 47 an den verblie benen Enden der überstehenden Bleche. In entsprechender Weise erfolgt die Festlegung des jeweils anderen Bleches (36 in Fig. 2) an den seitlichen Profilen bei 48, 49. Diese Ausges taltung der Bleche hat den Vorteil, dass die Festlegestellen für ein Fügewerkzeug über die Ausklinkungen gut zugänglich sind, was ansonsten nicht sichergestellt wäre. Selbstver ständlich kann die Festlegung der die Komponenten des Magnet kernes umschließende Spannbleche auch über eine größere An zahl von Festlegestellen erfolgen als im dargestellten Aus führungsbeispiel nur schematisch angedeutet. Fig. 3 shows an advantageous embodiment of a tension plate 43 clinging to a winding; this speaks in its function of the clamping plate 35 of Figure 2. The clamping plate 43 is provided at two diagonally opposite projecting ends with notches 44 , 45 ; the underlying tensioning plate hidden in FIG. 3 also has two notches, but which are each provided at the other corners of the tensioning plate. The definition on the side profiles happens at 46, 47 at the remaining ends of the protruding sheets. In a corresponding manner, the other sheet (36 in FIG. 2) is fixed to the lateral profiles at 48, 49. This design of the sheets has the advantage that the fixing points for a joining tool are easily accessible via the notches, which is otherwise would not be ensured. Of course, the determination of the components of the magnetic core enclosing clamping plates can also be done over a larger number of fixing points than indicated in the exemplary embodiment from only schematically indicated.

Die Erfindung kann mit Vorteil überall dort eingesetzt wer den, wo die Kernteile nicht zu großer magnetischer Kerne mit einander mechanisch verspannt werden sollen. Dabei können die Kernelemente der Magnetkerne aus Blechen oder aus ferromagne tischen Presskörpern entsprechender Gestaltung bestehen. Die Magnetkerne könne für ein- oder mehrphasige Systeme zwei oder mehr Kernschenkel aufweisen. Sie müssen auch nicht unbedingt rechteckig ausgeführt sein, sondern können z. B. auch von ringförmiger Struktur sein. Ferner können die Wicklungen auch Teil von offenen oder geschlossenen Topfkernen sein. Bei al len diesen induktiven Bauelementen soll die Fixierung der Spannbleche zum Fixieren des Magnetkernes durch die erfin dungsgemäß vorgesehene Fügetechnik bewerkstelligt werden.The invention can be used with advantage anywhere there the one where the core parts don't have too large magnetic cores to be mechanically braced. The Core elements of the magnetic cores made of sheet metal or ferromagne table press bodies of appropriate design exist. The Magnetic cores can be two or more for single or multi-phase systems have more core legs. You don't have to either be rectangular, but can e.g. B. also from annular structure. Furthermore, the windings can also Be part of open or closed pot cores. With al len these inductive components should fix the Tension plates for fixing the magnetic core by the inventor Appropriate joining technology are accomplished.

Claims

1. A method for mutual fixing of clamping plates for fixing the magnetic core of an inductive component, characterized in that the clamping plates ( 17 , 23 ; 34 , 35 , 36 ) make the fixing ( 10 ; 39 , 40 , 41 , 42 ) by clinching or punch rivets.

2. The method according to claim 1, characterized in that clamping plates ( 17 , 23 ), the fixing points ( 10 ) of which are at least substantially stressed by shear, clinching and clamping plates ( 34 , 35 , 36 ), the fixing points ( 39 , 40 , 41 , 42 ) are also or only subjected to tensile stress, punch riveted.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the clamping plates ( 34 to 36 ) to be connected to one another protrude outward beyond the magnetic core and are connected to one another in this region, the plates having notches ( 44 , 45 ) via the fastening points len ( 48 , 49 ) of the other sheet are accessible for the joining process.

4. Inductive component with a magnetic core, the compo nents are fixed by clamping plates, characterized in that the clamping plates ( 17 , 23 ; 34 , 35 , 36 ) at fixing points ( 10 ; 39 , 40 , 41 , 42 ) by clinching or punch rivets are connected.

5. Inductive component according to claim 4, characterized in that clamping plates ( 17 , 23 ), the fixing points ( 10 ) are substantially stressed on shear, clinched and clamping plates ( 34 , 35 , 36 ), the fixing points ( 39 , 40 , 41 , 42 ) are essentially stressed in tension, punch riveted.

6. Inductive component according to claim 4 or 5, characterized in that the clamping plates ( 34 to 36 ) to be connected to one another protrude outward beyond the magnetic core and are connected to one another in this area.