DE1015548B

DE1015548B - Process for the production of closed transmission cores from strip-shaped magnetizable material

Info

Publication number: DE1015548B
Application number: DEG16460A
Authority: DE
Inventors: Ernest Martin Freegard
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1954-02-10
Filing date: 1955-02-10
Publication date: 1957-09-12
Also published as: US2840889A

Description

Verfahren zur Herstellung von geschlossenen Ubertragerkernen aus bandförmigem magnetisierbarem Material Die Erfindung betrifft die Herstellung geschlossener ferromagnetischer Übertragerkerne aus dünnen, aufeinandergeschichteten Blechen.Process for the production of closed transformer cores from tape-shaped magnetizable material The invention relates to the production of closed ferromagnetic Transmitter cores made of thin, stacked sheets.

Wie bekannt, weisen zu bandförmigen Blechen oder Folien ausgewalzte ferromagnetische Materialien in Walzrichtung bessere magnetische Eigenschaften auf als senkrecht zu dieser Richtung, was seine Ursache in der verschiedenen Orientierung der Metalltextur hat.As is known, have sheets or foils rolled out into strip-shaped sheets ferromagnetic materials have better magnetic properties in the rolling direction than perpendicular to this direction, which is its cause in the different orientation which has metal texture.

Die bisher zum Aufbau von Übertragerkernen allgemein verwendeten Metallfolien haben den Nachteil, daß der magnetische Fluß wenigstens streckenweise im rechten Winkel zur Walzrichtung des von ihm durchlaufenen Materials fließen muß. Aus diesem Grunde ist es erwünscht, einen übertragerkern dadurch herzustellen, daß man eine Folie aus magnetischem Material so aufwickelt, daß der magnetische Fluß immer in Walzrichtung der Folie fließen kann. Es ergaben sich jedoch bei der praktischen Anwendung dieser Möglichkeit sehr große Schwierigkeiten, wovon besonders eine darin bestand, daß sich bei einfachem Aufwickeln der bandförmigen Folie notwendig ergab, die Übertragerwicklung um den geschlossenen Kern zu wickeln.The metal foils generally used up to now for the construction of transformer cores have the disadvantage that the magnetic flux is at least partially in the right Must flow angle to the rolling direction of the material it traversed. For this Basically, it is desirable to produce a transformer core by having a Winding the film of magnetic material in such a way that the magnetic flux is always in Roll direction of the film can flow. However, it turned out to be practical Use of this possibility very great difficulties, one of which is particularly important existed that it was necessary to simply wind up the ribbon-shaped film, wrap the transformer winding around the closed core.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit ist es bekannt, aus bandförmigem magnetisierbarem Material einen geschlossenen Kern zu wickeln und diesen Kern aufzuschneiden, so daß er über einen geschlossenen, bewickelten Spulenkörper geschoben werden kann. Der dabei entstehende Luftspalt verschlechtert jedoch die Kerneigenschaften. Man kann nun, wie ebenfalls bekannt ist, beim Zerschneiden der Windungsschichten die Schnitte so führen, daß Schichtgruppen mit unterschiedlicher mittlerer Blechlänge entstehen. Beim wechselseitigen Aufeinanderschichten der einzelnen Lagen der Schichtgruppen überlappen sich die Bleche, und der wirksame Luftspalt wird verringert.To avoid this difficulty, it is known from tape-shaped to wind a closed core with magnetizable material and to cut this core open, so that it can be pushed over a closed, wound bobbin. The resulting air gap, however, worsens the core properties. Man can now, as is also known, when cutting up the winding layers Make cuts in such a way that groups of layers with different average sheet metal lengths develop. When the individual layers of the layer groups are stacked on top of each other the sheets overlap and the effective air gap is reduced.

Die Erfindung betrifft ein besonders zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung von geschlossenen Übertragerkernen aus bandförmigem magnetisierbarem Material, das eine restlose Ausnutzung des Materials und eine sehr zweckmäßige Verteilung der Stoßstellen und damit der schädlichen Luftspalte ergibt. Es ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte: a) Aufwickeln des bandförmigen Materials auf einen festen Wickeldorn mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt, b) Abwickeln des Bandes, c) Wiederaufwickeln des Bandes unter Beibehaltung der durch die Ecken des ursprünglichen Wickeldornes erzeugten Krümmungen zu einem polygonförmigen Wickelkörper, der mehr Ecken als der Wickeldorn aufweist und entsprechend weniger Windungen als der ursprüngliche Wickelkörper, d) Zerschneiden des Wickelkörpers an mindestens zwei Stellen zur Herstellung mehrerer Schichtgruppen derart, daß wenigstens eine dieser Schichtgruppen im Vergleich zu einer anderen Schichtgruppe unterschiedliche mittlere Schichtlänge besitzt, e) schrittweises Aufeinanderlegen der einzelnen Schichten der verschiedenen Schichtgruppen zu einem geschlossenen Kern derart, daß die Stoßstellen einer Schicht durch die benachbarte Schicht überbrückt werden.The invention relates to a particularly useful method of manufacture of closed transformer cores made of band-shaped magnetizable material, the a complete utilization of the material and a very appropriate distribution of the Joints and thus the harmful air gaps results. It is characterized by the combination of the following process steps: a) winding up the strip-shaped material on a fixed mandrel with a preferably rectangular cross-section, b) unwinding of the tape, c) rewinding the tape while maintaining the through the corners the original winding mandrel produced curvatures to a polygon-shaped winding body, which has more corners than the winding mandrel and correspondingly fewer turns than the original bobbin, d) cutting the bobbin at least two places for the production of several groups of layers in such a way that at least one these shift groups are different in comparison to another shift group has an average layer length, e) the individual layers are laid one on top of the other in steps of the different groups of layers to form a closed core in such a way that the joints one layer can be bridged by the adjacent layer.

Die Verfahrensschritte a), d) und e) sind an sich bekannt. Zwischen dem Verfahrensschritt a) und b) kann der gewickelte Kern in an sich bekannter Weise geglüht werden. Die Schnitte nach Verfahrensschritt d) werden vorzugsweise so geführt, daß schräge Schnittflächen entstehen.Process steps a), d) and e) are known per se. Between the wound core can be carried out in a manner known per se in process step a) and b) to be annealed. The cuts according to process step d) are preferably made in such a way that that inclined cut surfaces arise.

An Hand der Zeichnungen wird das genannte Verfahren im einzelnen erläutert.The mentioned method is explained in detail with reference to the drawings.

Fig. 1 zeigt die Vorderansicht einer spiralförmig aufgewickelten Folie aus ferromagnetischem Material und verdeutlicht den ersten Schritt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens von Übertragerkernen; Fig. 2 zeigt die gleiche Bandfolie nach Beendigung des dritten Verfahrensschrittes; Fig. 3 stellt eine Vorderansicht eines Teiles der in Fig.2 gezeigten Bandfolie dar, bei der die eine Spulenseite zur Durchführung des vierten Verfahrensschrittes zusammengepreßt wird; Fig.4 zeigt die Vorderansicht einer nach dem vierten Verfahrensschritt entstandenen Schichtgruppe; Fig. 5 zeigt ebenfalls eine Vorderansicht einer weiteren nach dem vierten Verfahrensschritt entstandenen Schichtgruppe; Fig. 6 stellt einen Teil der Vorderansicht der bereits zu einem fertigen übertragerkern zusammengestellten Schichten dar, und Fig.7 veranschaulicht die Ansicht eines teilweise aufgeschnittenen Übertragerkerns mit einem Spulenpaar.Fig. 1 shows the front view of a spiral wound film made of ferromagnetic material and illustrates the first step of the invention Manufacturing process of transformer cores; Fig. 2 shows the same tape film after completion of the third process step; Fig. 3 is a front view a part of the tape film shown in Figure 2, in which one side of the coil is pressed together to carry out the fourth process step; Fig. 4 shows the front view of a layer group formed according to the fourth method step; Fig. 5 also shows a front view of another after the fourth method step resulting shift group; Fig. 6 represents part of the front view of the already layers assembled to form a finished transformer core, and FIG. 7 illustrates the view of a partially cut-away transformer core with a pair of coils.

Fig. 1 zeigt einen Wickeldorn 1, um den in mehreren Windungen 3 eine Folie 2 aus ferromagnetischein Material spiralförmig aufgewickelt ist. Die so erhaltene Bandspule wird z. B. in einem reaktionsträgen Gas bei einer Temperatur von 900 bis 1200° C geglüht, wobei sie während der Glühung auf dem Dorn 1 verbleiben kann.Fig. 1 shows a winding mandrel 1, around which in several turns 3 a Foil 2 of ferromagnetic material is spirally wound. The thus obtained Tape reel is z. B. in an inert gas at a temperature of 900 to Annealed 1200 ° C, whereby it can remain on the mandrel 1 during the annealing.

Die Windungen 3 werden dann anschließend vom Wickeldorn 1 abgewickelt und zu einer neuen Bandspule so aufgewickelt, daß je zwei Windungen 3 der in Fig. 1 gezeigten Spule in eine Windung 7 der Form 4 in Fig. 2 übergehen. Die Windungen mit der Form 4 werden dann an zwei Stellen 5 und 6 durchschnitten. Die vorgenommenen Schnitte werden dabei so ausgeEihrt, daß die Schnittflächen nicht in einer zur Blechebene senkrechten Ebene liegen, sondern daß die Enden der einzelnen Windungen vielmehr in einer Ebene liegen, die mit der Blechebene einen spitzen oder stumpfen Winkel bildet.The windings 3 are then subsequently unwound from the winding mandrel 1 and wound into a new tape reel in such a way that two turns 3 of the one shown in Fig. 1 merge into a turn 7 of the form 4 in FIG. The turns with the form 4 are then cut through at two points 5 and 6. The ones made Cuts are made in such a way that the cut surfaces are not in one plane to the sheet metal perpendicular plane, but that the ends of the individual turns rather lie in a plane that forms an acute or obtuse angle with the sheet metal plane forms.

Wie die Fig. 2 zeigt, teilen die Schnitte 5 und 6 die Spule in zwei ungleiche Teile 10 und 11. Dabei ist die Länge des Teiles 10 etwas geringer, die Länge des Teiles 11 etwas größer als der halbe Umfang des durchschnittenen Wickelkörpers. Durch die schrägen Schnittflächen, wie sie durch die Schnittlinien 5 und 6 dargestellt sind, nimmt die Länge der Schichten der Gruppe 11 von innen nach außen zu, während die Länge der Schichten der Gruppe 10 von innen nach außen abnimmt.As shown in Fig. 2, the sections 5 and 6 divide the coil in two unequal parts 10 and 11. The length of part 10 is slightly less, the Length of part 11 is slightly greater than half the circumference of the cut bobbin. Due to the inclined cut surfaces, as shown by the cutting lines 5 and 6 are, the length of the layers of group 11 increases from the inside out, while the length of the layers of group 10 decreases from the inside out.

Fig. 4 zeigt, daß die Schichtgruppe 10 anschließend zu einer Rechteckform zusammengebogen werden kann, wobei die Längen der einzelnen Schichten nicht ganz ausreichen, um den vollen Rechteckumfang zu erhalten. Die Rechteckform 12 kommt durch die bereits in der Form 4 gezeigten Biegungen 13 zustande, welche wiederum von der ursprünglichen, in Fig. 1 gezeigten Spiralform herrühren. Auch die Schichtgruppe 11 neigt - wie in Fig. 5 dargestellt - zu einer Rechteckform, ähnlich der von der Schichtgruppe 10 gebildeten. Im Gegensatz zu der Schichtgruppe 10, deren Länge den Umfang des Rechtecks nicht ganz erreicht, sind die Längen der einzelnen Schichten der Gruppe 11, gemessen am. Umfang des Recktecks, um soviel größer, als die Längen der Schichtgruppe 10 kleiner sind. Durch die mit den Schnitten 5 und 6 erzielten schrägen Schnittflächen in Fig.2 erreicht man, daß die Länge des fehlenden Rechteckumfanges am Rechteck 12 mit zunehmendem Durchmesser der Windung, wie bei 28 gezeigt, zunimmt. Die Längen der über den notwendigen Rechteckumfang überstehenden Schichtenden der Gruppe 11 nehmen dagegen, wie bei 14 gezeigt, von innen nach außen um denselben Betrag zu, um den die Längen der Schichtebenen der Gruppe 10 bei 28 abnehmen. Die einzelnen Windungen 15 der Schichtgruppen 10 und 11 werden dann anschließend getrennt.Fig. 4 shows that the layer group 10 is subsequently formed into a rectangular shape can be bent together, whereby the lengths of the individual layers are not quite sufficient to obtain the full circumference of the rectangle. The rectangular shape 12 comes by the bends 13 already shown in the form 4, which in turn originate from the original spiral shape shown in FIG. The shift group too 11 tends - as shown in Fig. 5 - to a rectangular shape, similar to that of the Layer group 10 formed. In contrast to the layer group 10, the length of which is the The length of the individual layers is not quite reached the circumference of the rectangle of group 11, measured on the circumference of the bar, so much greater than the lengths of layer group 10 are smaller. By those achieved with cuts 5 and 6 inclined cut surfaces in Fig.2 one achieves that the length of the missing rectangular circumference at rectangle 12 with increasing diameter of the turn, as shown at 28, increases. The lengths of the layer ends protruding beyond the necessary circumference of the rectangle Group 11, on the other hand, as shown at 14, move around the same from the inside out The amount by which the lengths of the layer planes of group 10 decrease at 28. the individual turns 15 of the layer groups 10 and 11 are then subsequently separated.

Fig. 6 zeigt einen Teil der endgültigen Zusammenstellung des Übertragerkernes, bei der abwechselnd eine Windung der Schichtgruppe 10 und eine Windang der Schichtgruppe 11 verwendet wurde. Die am «-eitesten innen liegende Windung 16 der Gruppe 10 wird als erste Windung des fertig zusammengestellten Kernes 17 verwendet. Die am weitesten innen liegende Windung 18 der Gruppe 11 schließt dann an das Ende 19 der Windung 16 an. Die Windung 18 endet an dein Punkt 20, an welchem die nunmehr am weitesten innen liegende Windung 21 der Gruppe 10 beginnt und dabei gegen das Ende der @@'indung 18 stößt. Daraus ist ersichtlich, daß die Luftspalte, die durch die Stoßenden 19 und 20 der einzelnen Windungen gebildet werden, immer voneinander getrennt sind und daß zwischen den in einer Linie liegenden Luftspalten, beispielsweise 19 und 22, immer eine Schicht aus ferromagnetischem Material vorgesehen ist. Hierdurch wird die durch die Luftspalte entstehende Kernverschlechterung auf ein Minimum reduziert und wird erreicht. daß der magnetische Fluß überall einen gut leitenden Weg vorfindet.Fig. 6 shows part of the final assembly of the transformer core, in which one turn of the layer group 10 and one turn of the layer group alternate 11 was used. The furthest inside turn 16 of group 10 becomes used as the first turn of the assembled core 17. The furthest inner turn 18 of the group 11 then closes at the end 19 of the turn 16 at. The turn 18 ends at your point 20, at which it is now furthest inner turn 21 of group 10 begins and thereby towards the end of the @@ 'indung 18 bumps. It can be seen from this that the air gaps created by the butt ends 19 and 20 of the individual turns are formed, are always separated from one another and that between the air gaps lying in a line, for example 19 and 22, a layer of ferromagnetic material is always provided. Through this the core deterioration caused by the air gaps is reduced to a minimum and is achieved. that the magnetic flux finds a well-conducting path everywhere.

Fig. 7 zeigt den zusammengestellten Kern 17 reit zwei mit normalem Kupferdraht 24 gewickelten Spulen 23. Jede einzelne Windung der Schichtgruppen 10 und 11, sie z. B. die Windung 25,. wird durch die in den Spulen 23 gebildeten Zwischenräume 26 geschoben. Die gebogenen Teile 27 der Windung 25 nien durch die Elastizität des verwendeten Schichtmaterials ihre ursprüngliche Form wieder an. Ist die Schicht 25 an der ihr zugedachten Stelle angeordnet, so wiederholt sich der Vorgang des Einschiebens von weiteren Windungen so lange, bis die Zwischenräume 26 durch die Schichten des Kernes 17 ausgefüllt sind.Fig. 7 shows the assembled core 17 riding two with normal Copper wire 24 wound coils 23. Each individual turn of the layer groups 10 and 11, they z. B. the turn 25 ,. is due to the spaces formed in the coils 23 26 pushed. The bent parts 27 of the turn 25 never by the elasticity of the used layer material to restore its original shape. Is the shift 25 arranged in the place intended for it, the process of Insertion of further turns until the spaces 26 through the Layers of the core 17 are filled.

Statt die Schnitte 5 und 6, wie in Fig. 2 dargestellt, schräg zu führen, kann man auch folgendermaßen vorgehen: In dem gemäß Fig.2 geformten Wickelkörper werden die Windungen 7 nicht sehr eng gewickelt und dann, wie in Fig.3 gezeigt, an einer Stelle 8 zusammengepreßt, so daß die Schichten an einer anderen Stelle 9 weit auseinander stehen. Durch einen senkrecht zur Blechebene geführten Schnitt 5 durch die Windungen 7 (Fig. 3) erhält man dann bei Nachlassen der an der Stelle 8 vorgenommenen Pressung eine treppenförmige Versetzung der einzelnen Schnittflächen.Instead of making cuts 5 and 6 at an angle, as shown in Fig. 2, one can also proceed as follows: In the winding body shaped according to FIG the turns 7 are not wound very tightly and then, as shown in Fig. 3, compressed at one point 8 so that the layers at another point 9 stand far apart. Through a cut perpendicular to the plane of the sheet 5 through the turns 7 (Fig. 3) is then obtained when the at the point subsides 8 pressing carried out a stepped offset of the individual cut surfaces.

Die Form 4 der in Fig. 2 gezeigten Spule könnt auch dahingehend abgeändert werden, daß eine Art Sechseck entsteht. Auch könnten weitere Schnitte in beliebiger Anzahl vorgenommen werden, wobei durch die Vornahme mehrerer Schnitte die Notwendigkeit umgangen wird, abgeschrägte Schnittflächen herzustellen. Ein weiterer Vorteil, der durch das Aufschneiden der Schichtspule an mehr als an zwei Stellen erzielt wird, ist, daß man dadurch vermeiden kann, die gebogenen Teile 27 (Fig. 7) beim Einschieben in die Spule bzw. Spulen aus ihrer Form zu bringen, Zum Beispiel würden vier Schnitte in der in Fig.2 gezeigten Spule ermöglichen, die einzelnen Windungen durch die Spulenöffnungen zu schieben, ohne die gebogenen Teile der Schichten vorübergehend deformieren zu müssen. Auch der Abstand der aufeinanderfolgenden Luftspalte könnte durch Abänderung -der in Fig. 2 gezeigten Form und bei geeigneter Bestimmung der Schnittzahl wie der Stellen, an denen die Spule durchschnitten wird, vorher bestimmt und die Stellen der Luftspalte im Kern ganz beliebig festgelegt werden.The shape 4 of the coil shown in Fig. 2 can also be modified in this regard that a kind of hexagon is created. Further cuts could also be made in any Number to be made, with the need to make multiple cuts is avoided to produce beveled cut surfaces. Another benefit that is achieved by cutting the layer coil in more than two places, is that you can thereby avoid the bent parts 27 (Fig. 7) when inserting To bring the coil or coils out of their shape, for example, four cuts would be made in the coil shown in Figure 2 allow the individual turns through the coil openings to slide without temporarily deforming the curved parts of the layers have to. The distance between the successive air gaps could also be changed -the shape shown in Fig. 2 and with a suitable determination of the number of cuts such as the places where the coil will be cut, determined beforehand and the places the air gap in the core can be set as desired.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of closed transformer cores made of band-shaped magnetizable Material characterized by the combination of the following process steps: a) winding up the strip-shaped material on a fixed mandrel with a preferably rectangular cross-section (Fig. 1), b) unwinding the tape, c) rewinding the tape while maintaining the through the corners of the original mandrel produced curvatures to a polygonal one Winding body (4, Fig.2), which has more corners than the winding mandrel and accordingly fewer turns than the original bobbin (Fig. 2), d) cutting the Winding body at at least two points (5, 6, Figure 2) for the production of several Layer groups (Fig.4 and 5) such that at least one of these layer groups in the Different mean layer length compared to another layer group possesses, e) the step-by-step superposition of the individual layers of the various Layer groups to form a closed core in such a way that the joints of a layer be bridged by the adjacent layer.

2. The method according to claim 1, characterized characterized in that the cutting planes arising when the winding layers are cut open Form an angle other than 90 ° with the planes of the individual layers.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the band-shaped magnetizable material wound on a mandrel with a rectangular cross-section becomes, after unwinding, an octagonal bobbin with half the number of turns rewound and then cut through so that two groups of layers are created, which are approximately rectangular in shape, with the ends of the layers belonging to one group Survive formation of the rectangle while the other group's layer ends around the length of the parts protruding from the first layer group are too short to to close the rectangle, and that finally includes the layers of one group the layers of the other group alternately one after the other through one or more Coils are pulled and stacked so that the beginning of each is laid up Layer abuts the end of the previously arranged layer. Considered Publications: German patent application K 4654 VIII c / 21 g; British patent specification No. 418 539.