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Verfahren zum Herstellen eines spiral aufgebauten Ringkernes für elektrische
Apparate und Geräte, vorzugsweise für Transformatoren, Meßwandler und Drosselspulen
Zur Herstellung hochwertiger Ringkerne für elektrische Apparate und Geräte, vorzugsweise
für Transformatoren, Meßwandler, Drosseln u. dgl., ist es bekannt, den Kern aus
Bändern aus magnetischem Werkstoff hoher Güte, wie hochpermeables, nickelhaltiges
Walzmaterial, zu wickeln; hierbei kann die die magnetische Qualität des Kernes beeinflussende
Walzrichtung entsprechend berücksichtigt werden. Solche Bänder sind jedoch teuer,
selbst wenn sie aus langen Rohblechen geschnitten werden. Ferner ist es bekannt,
Ringkerne aus überlappt aneinandergeschweißten oder zusammengenieteten Stanzstreifen
aus üblichen Tafeln von Transformatorenblech zu wickeln. Neben einem beträchtlichen
Mehraufwand an Arbeitszeit hat dieses Verfahren den erheblichen Nachteil, daß die
Überlappungsstellen eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften verursachen.
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Bekannt sind weiter Ringkerne aus stumpf aneinanderstoßenden oder
verzahnt ineinandergreifenden Paketen aus Lamellen, die entweder aus einzelnen z.
B. U-förmig gebogenen, auf- bzw. ineinandergeschichteten Blechstreifen oder aus
Streifen bestehen, die aus durch Aufwickeln eines Bandes und Aufteilen des fertigen
Wickels quer zur Bandlängsrichtung in z. B. U-förmige Teilkörper gebildet sind.
Bei Verwendung eines Bandes besteht wiederum der schon oben geschilderte Nachteil
hoher Materialkosten. Einzelne aus Blech gestanzte, z. B. halbkreis- oder U-förmig
gebogene Lamellen müssen vom Innern des Kernes nach außen von Schicht zu Schicht
eine immer größere Einzellänge haben, so daß die Blechschere entsprechend oft neu
eingestellt werden muß, beim Einzelbiegen sind ebenso viele Biegeformen erforderlich,
bei paketweisem Biegen wiederum ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten, um die
genaue Kernform zu gewährleisten; bei dicken Kernen sind zudem sehr erhebliche Formänderungskräfte
und entsprechend starke und schwere Vorrichtungen erforderlich. Überdies müssen
die in passender Größe geschichteten Lamellen, bevor sie gemeinsam gebogen werden,
durch quer hindurchgreifende Bolzen gegenseitig festgelegt werden.
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Wickelkerne mit nicht kreisförmigem Wickelfenster hat man an Stelle
aus einem einzigen fortlaufenden Band auch aus einzelnen Bandteilen angefertigt,
so daß Stoßstellen zwischen den einzelnen Bandenden gebildet werden, die zweckmäßig
radial gegeneinander versetzt angeordnet werden. An den Stoßstellen können gegebenenfalls
Spalte (Zwischenräume) verbleiben, die einen eigens erstrebten Ausgleich gewährleisten,
wenn der zunächst kreisförmig hergestellte Y,--in in eine längliche Form übergeführt
wird, wobei sich unvermeidbar Verschiebungen zwischen den einzelnen Windungen gegenüber
dem vorgeformten Zustand ergeben. Auf diese Spalte kann man aber auch verzichten,
so daß die einzelnen Bandenden stumpf aneinanderstoßen.
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Ferner ist es zur Herstellung rechteckiger Eisenkerne für elektrische
Geräte, insbesondere Transformatoren, bereits bekanntgeworden, Blechstreifen mit
magnetischer Vorzugsrichtung in der eben erwähnten für Bandkerne bekannten Weise
(jeweils der nächstfolgende Blechstreifen schließt sich an den vorhergehenden an,
so daß sich die Bleche einer Spirale folgend aufeinander aufschichten) aufzuschichten
und die geraden Schenkelbleche mit den ebenfalls geraden Jochblechen an den Kernecken
durch rechtwinkelig vorgebogene Blechstreifen zu verbinden, die einen ihrer jeweiligen
Lage im Kern entsprechenden Krümmungsradius haben. Zur Herstellung dieser rechteckigen
Eisenkerne werden aus Blechtafeln entsprechend breit zugeschnittene Streifen verwendet,
wobei die an den Kernecken anzuordnenden Blechstreifen entsprechend vorgebogen werden
müssen. Auf diese Weise können auch rechteckige Kerne großer Abmessungen aus Blechen
mit magnetischer Vorzugsrichtung hergestellt werden.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines spiralig
aufgebauten Ringkernes aus hintereinandergesetzten, stumpf aneinanderstoßenden Streifen
aus magnetischem Werkstoff, deren Stoßstellen radial gegeneinander versetzt sind,
für elektrische Apparate und Geräte, vorzugsweise für Transformatoren, Meßwrandler
und Drosselspulen. Erfindungsgemäß werden die aus handelsüblichen Blechtafeln magnetischen
Werkstoffs geschnittenen Streifen in einen nach dem
Außendurchmesser
des fertigen Ringkerns bemessenen :Montagezylinder, in den gegebenenfalls schon
zum Zusammenhalten der Streifen des fertigen Kerns dienende Bänder, z. B. Leinenbänder,
eingelegt worden sind, von außen nach innen derart eingeschichtet, daß der folgende
Streifen stirnseitig an den vorhergehenden Streifen anstößt, wobei sich die Streifen
dank der ihnen innewohnenden Elastizität zwangsweise an den Montagezylinder bzw.
an die stirnseitig und außen benachbarten Streifen dicht und fest andrücken. Die
Blechstreifen können, der bei der Schichtung sich ergebenden Form entsprechend,
z. B. schwach spiralig vorgeformt werden. Die zum Zusammenhalten des fertigen Kerns
dienenden Bänder, z. B. Leinenbänder, können vor dem Einschichten der Blechstreifen
zweckmäßig an der inneren Wandung des äußeren Montagezylinders, vorteilhafterweise
gleichmäßig verteilt, eingelegt werden. Neben oder an Stelle solcher zum Zusammenhalten
der Einzelbleche von Blechkernen bekannter Bänder ist es auch möglich, die Blechstreifen
in an sich bekannter Weise mittels einer erhärtenden plastischen Masse, z. B. eines
Kunstharzes, fest zusammenzuhalten, indem die eingelegten Streifen mit der noch
flüssigen Masse benetzt werden, worauf der benetzte Kern durch Aushärten der Masse
zusammengebacken wird.
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Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird die Herstellung von Ringkernen
vereinfacht und verbilligt, weil das bisher für die Herstellung von Ringkernen verwendete
sehr teuere Bandmaterial durch die wesentlich billigeren, aus handelsüblichen Blechtafeln
geschnittenen Streifen ersetzt ist und das Zusammensetzen der Streifen zu einem
Ringkern in dem Montagezylinder sehr einfach und wenig zeitraubend ist. Ein weiterer
Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß bei ihm nur eine einmalige
Verformung des hochwertigen Kernmaterials stattfindet, während bei der Herstellung
von Ringkernen aus Bandmaterial dieses beim Abwickeln von der Vorratsrolle zunächst
geradegezogen und dann in die Form gebracht werden muß, welche der herzustellende
Ringbandkern aufweisen soll; dies bedeutet aber eine zweimalige Verformung des hochwertigen
Bandmaterials, die bekanntlich sehr nachteilig ist und eine besondere Nachbehandlung
erfordert, um die hochwertigen Eigenschaften des Kernmaterials zu erhalten. Für
die Verwendung von aus Blechtafeln magnetischen Werkstoffes gefertigten Streifen
für Ringkerne an sich wird kein Elementenschutz beansprucht.
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Der besondere Vorteil eines äußeren Montagezylinders und das Einschichten
von seiner inneren Wandung aus zur Mitte hin ist, daß gleich vom ersten Streifen
an und weiter bei allen folgenden die ihnen innewohnende Elastizität zur Unterstützung
des dichten und festen Andrückens insbesondere an die benachbarten Stirnflächen
ausgenutzt wird; die Streifen suchen, besonders wenn ihre Länge, was die Erfindung
erlaubt, verhältnismäßig kurz ist im Vergleich zur Länge einer Spiralwindung, ihre
gestreckte Lage beizubehalten oder wieder anzunehmen. Der Außenzylinder bildet hierbei
ein Widerlager und eine Fassung.
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Neben dem äußeren Montagezylinder kann auch ein innerer Montagezylinder
benutzt werden und, ebenso wie der äußere Zylinder, gegebenenfalls am Kern verbleiben,
d. h. zusammen mit diesem eingebaut werden.
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Der Ringkern nach der Erfindung eignet sich für alle mit solchen Kernen
auszurüstende elektrische oder magnetische Apparate und Geräte; besonders ist er
für Transformatoren, Drosseln, Meßwaridler od. dgl. vorteilhaft.
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Ein Ausführungsbeispiel eines nach dem Verfahren gemäß der Erfindung
hergestellten Kernes ist in der Zeichnung dargestellt, die eine Kernansicht in Richtung
seiner Mittelachse zeigt.
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Der Blechstreifen 1, der innerhalb eines gestrichelt angedeuteten
Montagezylinders 2 unter schwach spiraliger Biegung eingelegt und von dem Zylinder
in seiner Lage und Form gehalten wird, stößt bei 3 mit dem folgenden Streifen 4
stumpf zusammen. Der Stoß 3 und der nächste Stoß 5 sind dabei nur zur Verdeutlichung
als Lücken dargestellt, in Wirklichkeit stoßen die Streifen an den Stirnseiten dicht
und fest zusammen, so daß sich bei gleichbleibendem Querschnitt der Streifen ein
einwandfreier vollwertiger magnetischer Schluß ergibt.
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Der Stoß 5 ist zu dem Stoß 3 etwa um 260° versetzt. Es können indessen
auch andere Versetzungswinkel gewählt werden, jedoch immer so, daß die Stöße mindestens
zweier benachbarter Windungen radial versetzt zueinander liegen.
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Die den Kern bildenden Streifen, z. B. 1, 4 und 6,
werden
mittels vorher in den Montagezylinder eingelegter Bindebänder, z. B. 7, 8 und 9,
fest zusammengebunden. Von diesen Bändern sind bei den dargestellten Ausführungsbeispielen
sechs Stück vorgesehen und in Winkelabständen von 60° über den Umfang verteilt.
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Im Innern des Kernes ist ein weiterer Zylinder 10 vorgesehen, der
ebenfalls aus geeignetem Isolierstoff bestehen und zusammen mit dem fertigen Kern
eingebaut werden kann.