DE1061916B

DE1061916B - Verfahren zur Herstellung eines aus streifenfoermigem Material gewickelten, geschlossenen, ferromagnetischen Spulenkernes mit treppenfoermig verlaufender Stossfuge

Info

Publication number: DE1061916B
Application number: DEW20299A
Authority: DE
Inventors: Belvin Bert Ellis
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1955-12-29
Filing date: 1956-12-19
Publication date: 1959-07-23
Also published as: ES232622A1; CH353444A; US2972804A

Description

Verfahren zur Herstellung eines aus streifenförmigem Material gewickelten, geschlossenen, ferromagnetischen Spulenkernes mit treppenförmig verlaufender Stoßfuge Aus streifenförmigem Material gewickelte, geschlossene, ferromagnetische Spulenkerne reit treppenförmig verlaufender Stoßfuge sind bekannt.
Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung derartiger Spulenkerne werden die Lamellen einzeln auf die verschiedenen vorbestimmten Längen geschnitten und dann aufeinandergeschichtet, um die treppenförmig verlaufende Stoßfuge zu gewinnen.
Es ist auch bekannt, in solchen Kernen, die in jeder LarnellenlagezweiFugen aufweisen, die treppenförmig verlaufenden Stoßfugen dadurch zu erzeugen, daß ein in die Kernform gebogener Stapel aus verschieden langen Blechen und ein zweiter Stapel aus untereinander gleich langen Blechen zusammengefügt werden, wobei in dem zweiten Stapel die treppenförmige Überlappung der Bleche durch das Biegen des Lamellenstapels in die Ringform. erhalten wird.
Die Erfindung betrifft ein besonders einfaches Verfahren zur Herstellung von Lamelienkernen der obengenannten Art mit treppenförmig verlaufenden Stoßfugen. Dieses Verfahren besteht darin, daß eine vorbestimmte Anzahl von Windungen eines Streifens aus gerichtetem, ferromagnetischem Werkstoff zu einem im wesentlichen kreisförmigen Ring gewickelt wird, daß dieser Ring, -wie zur Herstellung von geschichteten Kernen ebenfalls bekannt ist, längs eines Radius durchgeschnitten wird, so daß eine der Anzahl der Windungen entsprechende Zahl voneinander unabhängiger Lamellen entsteht, daß der Ring in der Nähe des Schnittes geklammert und hierauf auf einem Teil seiner Länge durch Aufrollen gestreckt wird, so daß de freien Enden der Lamellen eine treppenförmige Lage zueinander einnehmen, d-aß sodann die Lamellen an dem treppenföxmigen Ende geklammert und am gegenüberliegenden Ende freigegeben werden und daß sie schließlich in die Originalform des Kernes gebogen oder gerollt werden, so -aß auch an diesem nunmehr freien Ende eine treppenförmige überlappung entsteht, welche in die ersteru-;lhnte Treppe am anderen Ende unter Bildung einer treppenförmig verlaufenden Fuge paßt.
Zur Erzielung eines vorbestimmten überlappungsverhältnisses der abgestuften Enden kann dieses Verfahren einmal oder mehrere Male wiederholt werden..
Die Enden der in das vorbestimmte überlapp.tzngsv-erhältnis gebrachten Bleche oder Tarnellen werden geklammert, und das so geklamrnrerte Paket -wird in die vorbestimmte Kernform gebracht. Dies ist =an sich bekannt.
Der Kern kann zur Beseitigung von Spannungen getempert werden, was ebenfalls an sich bekannt ist. Die Figuren erläutern die Erfindung an mehreren Beispielen und in bestimmten Phasen des Verfahrens. ]Der .in Fie. 1 dareestehte Kern 9 besteht aus Übereinandergewickelten Windungen 10 eines Streifens aus gerichtetem, ferromagnetischem Material. Die Zahl der Windungen und die Streifenbreite hängen ab von dem Verwendungszweck des Kernes 9. Der Durchmesser des Kernes 9 ist bestimmt durch die Größe der vorgeformten Wicklung .oder Spule $ (Fig. 9 bis i1), finit -welcher er vereinigt werden soll.
Um die Spule auf dem Kern anbringen -ix können, ist er längs einer Linie 11 durchschnitten. Die Richtung dieses Schnittes relativ .zu den Blechen 1.0 kann verschieden sein. Gewöhnlich wird der Schnitt radial verlaufen, wie in Fig. 1 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist der Kern im wesentlichen kreisförmig; diese Form aber ist nicht zwingend; der Kern kann irgendeine andere Form besitzen.
Um eine treppenförmig verlaufende Stoßfuge zu ,erhalten, werden die Bleche an einer Seite des Schnittes 11 durch eine Klammer 12 zusammengespannt. Anschließend werden sie aus der in Fig..1 gezeigten Stellung in die in Fig.2 gezeigte Stellung gebracht und hierbei auf dem größeren Teil 13 ihrer Länge gestreckt. Durch diese Streckung bilden die Bleche .an den freien Enden eine Treppe, wie bei 14 in Fig. 2 gezeigt.
,Es wird nun an .dem anderen Ende des gestreckten Kernteiles 13 eine .zweite Klammer 15 angesetzt; die Klammer 12 wird .gelöst, und :der orher gestreckte Teil des Kernes 13 wird in dem nächsten Verfahrensschritt, der aus Fig. 3 ersichtlich ist, zu einem Ring oder einer Schleife gebogen. Hierbei bewegen sich die Bleche oder Lamellen des vorher gestreckt gewesenen Teiles 13 relativ zueinander, so daß ihre anderen Enden ebenfalls treppenförmig verlaufen und in die vorher erzeugte Treppe 14 -passen.
Zur Erzielung eines vorbestimmten Überlappungsverhältnisses der abgestuften Enden der Bleche kann dieser Vorgang einmal oder mehrere Male wiederholt werden. Man kann z. B. eine Versetzung von dem Sechsfachen der Dicke der Bleche durch zweimalige Wiederholung erhalten. Man kann auch zur Erzielung einer stärkeren Versetzung der Blechenden gegeneinander .den (in Fig. 2 mit 13 bezeichneten) gestreckten Teil des Blechstapels entgegengesetzt der ursprünglichen Krümmung aus der gestreckten Lage weiterkrümmen.
Wenn die abgestuften Enden der Lamellen ineinandergepreßt sind, ergibt sich eine Reihe von entsprechend gegeneinander versetzten Fugen, wie in Fig. 3 bei 16 gezeigt.
Die Enden der einzelnen Bleche können aneinanderstoßen oder einen gegenseitigen Abstand haben. Befriedigende Resultate wurden erzielt mit einem Abstand von der Stärke oder der zweifachen Stärke der Bleche. Die Blechenden in einer Lage sollen jene in der nächsten Lage um einen erheblichen Betrag überlappen. Gute Resultate ergeben sich, wenn die Überlappung das Sechsfache der Stärke der Bleche beträgt.
Der Kern wird nun an der Fuge 11 zusammengespannt und der Spule entsprechend geformt, mit welcher er verbunden werden soll. Üblicherweise hat die Spule eine Gestalt, die eine Kernform gemäß Fig. 5 erfordert. Nachdem der Kern entsprechend geformt ist, wird er geglüht (getempert) und dadurch entspannt. Dieses Verfahren ist an sich bekannt.
Das Tempern oder Glühen wird nach der Formgebung des Kernes vorgenommen; es ist dann keine Bearbeitung mehr erforderlich, die Spannungen in das Eisen des Kernes einbringen und die Verluste im Betrieb erhöhen könnte. Nach dem Formen und Tempern des Kernes kann, wie in Fig. 9 gezeigt, die Fuge geöffnet werden zum Zweck des Aufpassens der Bleche öder Lamellen auf die vorgeformte Spule oder Wicklung und zum Zweck der Bildung der treppenförmig verlaufenden Fuge nach dem Einbringen der Kernbleche in die Spule. Es wurde festgestellt, daß das Ausbiegen der Bleche zum Einbringen in die Spule oder die Wicklung das Material nicht so beansprucht, daß Betriebsverluste wesentlich erhöht werden.
Wenn der Kern aus einer großen Zahl von Blechen oder Lamellen besteht, dann erstreckt sich die treppenförmig verlaufende Fuge über einen beträchtlichen Sektor des Kernes. Soll sich die Fuge nur über einen begrenzten Teil des Kernes, z. B. nur über den gestreckten Abschnitt des Joches, erstrecken, so werden die Bleche oder Lamellen in Gruppen angeordnet, wie dies ebenfalls bereits bekannt ist. Auch ein solcher Kern mit mehreren Gruppen von treppenförmig verlaufenden Stoßfugen, wie sie z. B. in den Fig. 4 bis 11 dargestellt sind, läßt sich in einfacher Weise nach dem Verfahren gemäß der Erfindung herstellen.
Hierzu wird in der Weise vorgegangen, daß eine Vielzahl von je mehrere Lamellen umfassenden Lamellengruppen gebildet wird, diese in der Nähe der Schnittkanten geklammert und hierauf durch Aufrollen gestreckt werden, so daß die freien Enden jeder Gruppe eine treppenförmige Lage zueinander einnehmen, daß sodann die Lamellengruppen einzeln an den nunmehr treppenförmig verlaufenden Enden geklammert, an den gegenüberliegenden Enden freigegeben und in die Originalform des Kernes gebogen oder gerollt werden, so daß auch an diesen nunmehr freien Enden eine treppenförmige Überlappung entsteht, und daß schließlich die Lamellengruppen derart zu dem Kern vereinigt werden, daß die Stoßfuge in mehreren übereinanderliegenden Treppen in dem gleichen Kernabschnitt (Joch oder Schenkel) verläuft.
Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 bis 6 sind vier Gruppen 17, 18, 19 und 20 vorgesehen. Gruppe 17 besteht aus zwei Blechen, Gruppe 18 aus drei, Gruppe 19 aus vier und Gruppe 20 aus fünf Blechen oder Lamellen. Diese Zahlen sind jedoch lediglich ein Ausführungsbeispiel. Die Gruppen 17 bis 20 umfassen jeweils so viele Einzelbleche öder -lamellen, als für den gegebenen Zweck erforderlich.
Da die Bleche oder Lamellen durchwegs die gleiche Dicke oder Stärke besitzen, so können zur Trennung der gewünschten Anzahl von Blechen für jede Gruppe von dem Kernkörper Standardschablonen verwendet werden. Nach der Trennung in Gruppen der gewünschten Größe werden sie in der vorbeschriebenen Weise individuell oder als Ganzes behandelt, um den treppenförmigen Verlauf der Blechenden zu gewinnen.
Anschließend werden die einzelnen Gruppen durch Übereinanderschichten in der Reihenfolge, in welcher sie gewickelt worden waren, aufeinandergelegt, und zwar je getrennt durch eine Lehre oder eine andere geeignete Einrichtung; sie können dann leicht aufeinander eingerichtet werden, um den gewünschten Fugenverlauf zu erhalten.
Angewendet auf das Beispiel der Fig. 4, besagt dies, daß nach Fertigung der einzelnen Gruppen die Gruppe 18 auf die Gruppe 17 gelegt wird, unter gegenseitiger Ausrichtung der abgestuften Enden dieser Gruppe. In gleicher Weise werden dann die Gruppen 19 und 20 hinzugefügt. Als Resultat ergeben sich treppenförmig verlaufende Fugen, die, wenn der Kern in die in Fig. 5 dargestellte Ringform gebracht wird, in dem gestreckten, oberen Teil des Kernes liegen. Dies erleichtert die Halterung der die Fugen bildenden Glieder erheblich und ergibt eine geringe Verluste verursachende Fuge.
Nachdem in dieser Weise aus Gruppen von Blechen oder Lamellen ein Kern mit treppenartig versetzten Enden hergestellt ist und diese Enden unter Bildung eines Ringes ineinandergepaßt sind, wird der so erzeugte Kern abgeklemmt, in die gewünschte Form gebracht und getempert, wie oben erläutert. Es wurden schon viele Kerne dieses Aufbaues praktisch erprobt. Versuche haben den guten Wirkungsgrad derselben bestätigt. Diese Art des Aufbaues von Kernen eignet sich hervorragend für die praktische Herstellung im Fabrikbetrieb; sie macht eine Reihe von kostspieligen, bisher erforderlichen Operationen überflüssig.
Es hat sich gezeigt, daß es nicht notwendig ist, die Schnittenden der Bleche oder Lamellen zum Zweck der Entfernung von Graten zu bearbeiten, weil die Grate sich in Berührung mit einer Isolierschicht an dem magnetischen Streifen befinden. Überdies werden viele Grate während des Temperns durch Abbrennen entfernt. Zurückbleibende Grate durchschneiden, wie die Erfahrung lehrt, die Isolation nicht und verursachen in keiner Weise Verluste.
Die Tatsache, daß die Lamellen oder Bleche des Kernes nicht durch irgendein Klebemittel aneinandergebunden sind, bedeutet, daß der Kern, wenn er geformt und getempert ist, aus einer Mehrzahl von flexiblen, voneinander -unabhängigen Lamellen oder Lamellengruppen besteht, die auseinandergenommen und durch das Fenster in die vorgeformten Wicklungen eingepaßt werden können, so daß die Enden der Bleche nach dem neuerlichen Zusammenpassen treppenförmig verlaufende Fugen bilden, wie in Fig.5 zur Darstellung gebracht. Es wurde festgestellt, daß die den Kern bildenden Bleche oder Lamellen in einem Ausmaß verbogen werden können, das die Einpassung derselben in die vorgeformte Spule oder Wicklung gestattet, ohne da.B fühlbare Verluste ergebende Spannungen entstehen.
Fig.6 zeigt, wie die Fuge entsteht, nachdem die Bleche oder Lamellen gemäß Fig. 4 in Gruppen angeordnet und zu einem Ring gebogen sind.
Der in Fig. 7 dargestellte Kern ist ähnlich jenem der Fig. 5, weist jedoch drei Bleche in jeder Gruppe auf; die Fugen sind vertikal übereinander ausgerichtet.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Anzahl von übereinander angeordneten Blechpaketen; sie lassen erkennen, wie die Bleche zur Bildung einer Fuge zusammengepaßt werden und wie sie in die vorgeformte Spule oder Wicklung 8 hineingeschoben werden.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher sich die Fugen in einer Ecke befinden, während Fig.11 die Verlegung der Fugen in einen Schenkel des Kernes zeigt.
Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Kernherstellungsverfahrens bestehen darin, daß die den Kern bildenden Bleche in wenigen, einfachen Arbeitsgängen ihre vorgegebene Länge und eine Form erhalten, die für eine treppenförmig verlaufende Stoßfuge zwischen den Blechenden erforderlich ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung eines aus streifenförmigem Material gewickelten, geschlossenen, ferromagnetischen Spulenkernes mit treppenförmig verlaufender Stoßfuge, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorbestimmte Anzahl von Windungen eines Streifens aus gerichtetem, ferromagnetischemWerkstoff zu einem im wesentlichen kreisförmigen Ring gewickelt wird, da.B der Ring längs eines Radius durchgeschnitten wird, so daß eine der Anzahl der Windungen entsprechende Zahl voneinander unabhängiger Lamellen entsteht, daß der Ring nächst dem Schnitt geklammert und hierauf auf einem Teil seiner Länge durch Aufrollen gestreckt wird, so daß die freien Enden der Lamellen eine treppenförmige Lage zueinander einnehmen, daß sodann die Lamellen an dem treppenförmigen Ende geklammert und am gegenüberliegenden Ende freigegeben werden und daß sie schließlich in die Originalform des Kernes gebogen oder gerollt werden, so daß auch an diesem nunmehr freien Ende eine treppenförmige Überlappung entsteht, welche in die ersterwähnte Treppe am anderen Ende unter Bildung einer treppenförmig verlaufenden Fuge paßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines vorbestimmten Überlappungsverhältnisses der abgestuften Enden das in diesem Anspruch angegebene Verfahren einmal oder mehrere Male wiederholt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der in das vorbestimmte Überlappungsverhältnis gebrachten Bleche oder Lamellen geklammert werden und das so geklammerte Paket in die vorbestimmte Kernform gebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern zur Beseitigung von Spannungen getempert wird.
5. Verfahren zur Herstellung eines aus streifenförmigem Material gewickelten, geschlossenen, ferromagnetischen Spulenkernes mit mehreren, im gleichen Kernabschnitt übereinander angeordneten, treppenförmig verlaufenden Stoßfugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von je mehrere Lamellen umfassenden Lamellengruppen gebildet wird, diese nächst den Schnittkanten geklammert und hierauf durch Aufrollen gestreckt werden, so daß die freien Enden jeder Gruppe eine treppenförmige Lage zueinander einnehmen, daß sodann die Lamellengruppen an den nunmehr treppenförmig verlaufenden Enden einzeln geklammert, an den gegenüberliegenden Enden freigegeben und in die Originalform des Kernes gebogen oder gerollt werden, so daß auch an diesen nunmehr freien Enden eine treppenförmige Überlappung entsteht, und daß schließlich die Lamellengruppen derart zu dem Kern vereinigt werden, daß die Stoßfuge in mehreren übereinanderliegenden Treppen in dem gleichen Kernabschnitt (Joch oder Schenkel) verläuft. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 523 071, 2 613 430, 2 632 798; französische Patentschrift Nr. 1077 215; Bekanntmachung gemäß Unterlagen der französischen Patentschrift Nr. 1111252.