DE1236641B

DE1236641B - Multi-part sheet metal cut for two- or three-leg transformers of lower power

Info

Publication number: DE1236641B
Application number: DE1962P0029509
Authority: DE
Inventors: Bernhard Philberth; Dipl-Phys Dr Karl Philberth
Original assignee: KARL PHILBERTH DIPL PHYS DR
Current assignee: KARL PHILBERTH DIPL PHYS DR
Priority date: 1962-05-29
Filing date: 1962-05-29
Publication date: 1967-03-16

Description

Mehrteiliger Kernblechschnitt für Zwei- oder Dreischenkeltransformatoren kleinerer Leistung Der Anmeldungsgegenstand betrifft einen mehrteiligen Kernblechschnitt für Zwei- oder Dreischenkeltransformatoren kleinerer Leistung unter Verwendung von mit Schrägschnitt an oder in die Jodbleche anstoßenden oder einmündenden Schenkelblechen.Multi-part sheet metal cut for two- or three-leg transformers lower performance The subject of the application concerns a multi-part sheet core cut for two- or three-limb transformers of lower power using with angled cut on or into the iodine plates abutting or opening into the leg plates.

Für die Eisenkerne von Kleintransformatoren verwendet man gewöhnlich 1- bis 3teilige Blechteile, die mit Hilfe eines Stanzwerkzeugs in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden. Bei den Kernen für Transformatoren großer Leistung besteht dagegen jede Lage aus einzelnen Blechstreifen, die üblicherweise auf Schlag- oder Rollenscheren geschnitten werden. Die Kerne für Transformatoren kleinerer Leistung sind schon so groß, daß es unwirtschaftlich wäre, sie mit Hilfe von Stanzwerkzeugen in einem Arbeitsgang auszustanzen. Andererseits sind sie aber noch so klein, daß es zu zeitraubend wäre, ihre Blechlagen aus vielen geschnittenen Einzelstreifen zusammenzusetzen; außerdem ist ihre magnetische Weglänge noch so klein, daß der magnetische Widerstand der vielen Übergänge von Streifen zu Streifen die magnetischen Eigenschaften wesentlich verschlechtern würde. Es besteht daher das Problem, für Transformatoren kleinerer Leistung mehrteilige Kernblechschnitte zu verwenden, die einfach und abfallarm in der Herstellung und der Zusammenfügung sind und einen Kern mit günstigen magnetischen Eigenschaften ergeben. Die Kernblechschnitte nach der Erfindung vereinigen diese Eigenschaften in vorteilhafter Weise.Usually used for the iron cores of small transformers 1- to 3-part sheet metal parts, which with the help of a punching tool in a single Operation are produced. In the case of the cores for large-capacity transformers on the other hand, each layer consists of individual sheet metal strips, which are usually or roller shears. The cores for transformers of smaller power are already so large that it would be uneconomical to use punching tools punched out in one operation. On the other hand, they are still so small that it would be too time-consuming to cut their sheet metal layers from many individual strips assemble; in addition, their magnetic path length is so small that the magnetic resistance of the many transitions from strip to strip the magnetic Properties would deteriorate significantly. There is therefore the problem for Transformers of smaller power to use multi-piece sheet metal sections that are simple and waste-free to manufacture and assemble and have one core with favorable magnetic properties. The core sheet cuts according to the Invention combine these properties in an advantageous manner.

Bekannt sind mehrteilige Kernblechschnitte für Zwei- oder Dreischenkeltransformatoren mit Schenkelblechen, die mit Schrägschnitt an oder in die Jochbleche anstoßen bzw. einmünden.Multi-part sheet metal sections for two- or three-limb transformers are known with side plates which abut or in the yoke plates with a bevel cut or merge.

Ein bekannter Schichtkern besitzt Stoßfugen bzw. übertrittskanten, die in jeder Kernecke von dem gemeinsamen Fenstereckpunkt aus in benachbarten Schichten in verschiedenen Richtungen, die jedoch von der Längsrichtung der Schenkel um weniger als 33'41' abweichen, verlaufen; dabei ist durch Vergrößerung der Jochbreite auf mindestens das 1,5-fache der Schenkelbreite die Länge der übertrittskanten dem doppelten Betrag der Schenkelbreite so weit angenähert, daß eine scherungsarme Magnetisierungskennlinie erzielt wird. Beträgt hierbei die Jochbreite weniger als das Zweifache der Schenkelbreite, so müssen 4teilige Blechlagen vorgesehen werden, die über dem Fenster ein vollgefülltes Kernjoch ergeben. Erst von der 2fachen Schenkelbreite ab können 3teilige Blechlagen mit über dem Fenster halbgefülltem Kernjoch benutzt werden. In allen Fällen bedeutet diese Schichtung jedoch ein bedeutendes Kernmehrgewicht, das vor allem für transportable, insbesondere für tragbare Transformatoren, z. B. Schweißtransformatoren, sehr nachteilig ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die langen Blechteile, welche die Schenkel bilden, am einen Ende unter einem anderen Winkel abgeschnitten sind als am anderen Ende, beispielsweise am einen Ende senkrecht, am anderen Ende schräg. Dieser Nachteil, der überhaupt bei den trapezförmigen Schnitten gegeben ist, erschwert es, alle Blechstreifen mit genau gleicher Länge zu schneiden, was für eine genaue Schichtung des Kernblechpakets und zur Erzielung enggefügter Stoßstellen notwendig ist.A well-known layer core has butt joints or overflow edges, those in each core corner from the common window corner point in adjacent layers in different directions, which, however, differ from the longitudinal direction of the legs by less as 33'41 'differ, run; in doing so, by increasing the width of the yoke at least 1.5 times the width of the legs The amount of the leg width approximated so much that a low-shear magnetization characteristic is achieved. If the yoke width is less than twice the leg width, 4-part sheet metal layers must be provided, with a fully filled one above the window Surrendered to the core yoke. 3-part sheet metal layers can only be used from twice the side width can be used with the core yoke half-filled above the window. In all cases means this stratification, however, is a significant additional core weight, which is especially important for transportable, especially for portable transformers, e.g. B. welding transformers, very disadvantageous is. Another disadvantage is that the long sheet metal parts that the Form legs, are cut off at one end at a different angle than at the other end, for example vertically at one end, at an angle at the other end. This disadvantage, which is actually given with the trapezoidal cuts, makes it more difficult it to cut all sheet metal strips with exactly the same length, what an exact one Layering of the core laminated core and necessary to achieve tight butt joints is.

Ferner sind Kerne aus trapezförmig geschnittenen Blechstreifen bekannt, deren lange Parallelseiten an der Kernaußenseite und deren kurze Parallelseiten am Fenster zu liegen kommen, wobei die Schrägungen etwa diagonale Stoßfugen in den Kernecken ergeben. Um hierbei überlappungen zu erzielen, werden entweder die Streifen beim Schichten in aufeinanderfolgenden Lagen gegeneinander geringfügig verschoben oder die Schrägungswinkel geringfügig unterschiedlich eingerichtet bzw. durch abgewinkelte Schnittführung die Stoßfugen gegeneinander geringfügig abgesetzt. Diese Schichtkerne haben jedoch den Nachteil, daß die Überlappungsflächen verhältnismäßig klein sind, was die magnetischen Eigenschaften des Kerns beeinträchtigt; ferner ergeben sich Schwierigkeiten bei der Schichtung und mechanischen Befestigung des Kerns. Schließlich bereitet auch das Schneiden der mit unterschiedlichem Winkel zu schneidenden Enden erhöhte Schwierigkeiten.Furthermore, cores made of trapezoidal cut sheet metal strips are known, their long parallel sides on the outside of the core and their short parallel sides come to rest on the window, with the bevels roughly diagonal butt joints in the Core corners result. In order to achieve overlaps, either the strips Slightly shifted from one another when layering in successive layers or the helix angles are set up slightly differently or by angled Cut the butt joints slightly offset from one another. These core layers however, have the disadvantage that the overlapping areas are relatively small, which affects the magnetic properties of the core; furthermore result Difficulties in layering and mechanically attaching the core. In the end also prepares the cutting of the ends to be cut at different angles increased difficulty.

Es sind weiterhin Kleintransformatorkerne aus zweiteiligen Kernblechschnitten bekannt, deren Kernecken abgeschrägt sind. Diese zweiteiligen Kern- Blechschnitte haben eine andere Form und andere Lage der Trennfugen, so daß sie sich mit dem Blechschnitt der Erfindung nicht vergleichen lassen.There are still small transformer cores made of two-part sheet metal sections known whose core corners are bevelled. These two-part core Sheet metal cuts have a different shape and different position of the parting lines, so that they fit in with the sheet metal cut the invention can not be compared.

Der Blechschnitt nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschenkelbleche ih Parallelogrammform mit Innenwinkeln von 35 bis 70°, vorzugsweise 45°, geschnitten sind und an das ein- oder zweiteilige Jochblech, das die Form zweier mit der größeren Grundseite aneinandergelegter Trapeze hat, stumpf anstoßen und daß die Höhen der Trapeze der Breite der Außenschenkelbleche entsprechen.The sheet metal cut according to the invention is characterized in that the outer leg plates ih parallelogram shape with inner angles of 35 to 70 °, preferably 45 °, are cut and on the one or two-piece yoke plate, which has the shape of two with the larger base side of the trapezoids placed next to one another, butt butt and that the heights of the trapezoids correspond to the width of the outer leg plates.

Die F i g. 1, 2, 5, 6 und 7 zeigen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.The F i g. 1, 2, 5, 6 and 7 show exemplary embodiments of the subject matter of the invention.

Mit einteiligen Jochblechen J ergibt sich eine besonders einfache Schichtung bei geringem Schnittverlust. Mit zweiteiligen Jochblechen J = J1+ J., sind für Joch und Schenkel gleiche Bandbreiten benutzbar und damit Schnittverluste vermeidbar (F i g. 1 und 2).With one-piece yoke plates J, a particularly simple layering results with little loss of cut. With two-part yoke plates J = J 1 + J., the same band widths can be used for the yoke and leg and thus cutting losses can be avoided (Figs. 1 and 2).

Die Kernblechlagen werden im Schichtkern vorteilhaft abwechseln umgekehrt (gestrichelt gezeichnet) gelegt, so daß das Jochblech einmal in dem einen und zum anderen in dem anderen Joch zu liegen kommt; die äußeren Abschnitte der Jochbleche decken sich dabei mit den frei stehenden Abschnitten der in den jeweils umgekehrten Lagen liegenden Außenschenkelbleche. Auf diese Weise ergibt sich ein Kern, welcher im Jochzwischenstück über dem Fenster nur zur Hälfte mit Blechen gefüllt ist und bei welchem die magnetisch unwirksamen Ecken entfugen auftreten, deren schädlicher Einfluß bei ihrer fallen. Dadurch ergibt sich ein verhältnismäßig leichter Kern, in welchem nur an vier Stellen Stoßgrößeren Länge und großflächigen überlappung genügend herabgesetzt ist. Bei einem Kennmaterial mit magnetischer Vorzugsrichtung, die jeweils parallel zur Längsrichtung eines jeden Kernblechteils gelegt wird, verläuft der Kraftfluß parallel zu ihr.The core sheet metal layers are advantageously reversed alternately in the layer core (shown in dashed lines) so that the yoke plate once in one and the other others come to rest in the other yoke; the outer sections of the yoke plates coincide with the free-standing sections of the opposite Layers of lying outer leg plates. In this way there is a core, which in the intermediate yoke piece above the window is only half filled with sheet metal and in which the magnetically ineffective corners occur, the more damaging ones Influence in their fall. This results in a relatively light core, in which only four joints have a greater length and extensive overlap is sufficiently degraded. In the case of identification material with a preferred magnetic direction, which is placed parallel to the longitudinal direction of each core sheet part, runs the flow of power parallel to it.

Der Kraftfluß geht in solchen Schichtkernen -vor allem bei einem Kernmaterial mit stark ausgeprägter Vorzugsrichtung - hauptsächlich nahe den über den frei stehenden Abschnitten der Schenkelbleche liegenden Kanten der Jochbleche in die Schenkelbleche der Nachbarlagen über. Deshalb sind die in der Blechebene verlaufenden Wirbelströme verhältnismäßig klein, so daß es möglich ist, an Stelle abwechselnd umgekehrt gelegter Blechlagen aus Einzelblechen Blechlagen aus Blechpaketen zu verwenden. Außerdem werden dadurch magnetische Weglängenunterschiede teilweise ausgeglichen.The power flow goes in such layered cores - especially with a core material with a strongly pronounced preferential direction - mainly close to the ones above the free-standing ones Sections of the leg plates lying edges of the yoke plates in the leg plates of the neighboring layers. This is why the eddy currents running in the plane of the sheet are relatively small, so that it is possible to place alternately reversed ones Sheet metal layers from individual sheets to use sheet metal layers from sheet metal stacks. aside from that This partially compensates for magnetic path length differences.

An sich können die beiden Außenschenkel aus Blechen verschiedener Form aufgebaut sein (F i g. 6). Eine besonders einfache Fertigung und Lagerhaltung ergibt sich jedoch, wenn alle Außenschenkelbleche einander gleich geformt sind (F i g. 1 und 5). Bei derartigen Kernen ist es notwendig, die Breite des Jochblechs doppelt so groß wie die Breite der Außenschenkelbleche auszuführen, wobei die Abschnittwinkel a und ß gleich oder angenähert 45° sind (F i g.1 und 2).In principle, the two outer legs made of sheet metal can be different Form be built up (Fig. 6). A particularly simple production and storage However, if all the outer leg plates are shaped identically to each other (F i g. 1 and 5). With such cores it is necessary to match the width of the yoke plate twice as large as the width of the outer leg plates, with the section angle a and β are equal to or approximately 45 ° (Figs. 1 and 2).

Der Kernblechschnitt der Erfindung eignet sich nicht nur für Zweischenkel-, sondern auch für Dreischenkeltransformatoren (F i g. 50). Letztere werden zweckmäßig in der Weise aufgebaut, daß der Kern ein zusätzliches Mittelschenkelblech Sm aufweist, das an das Jochblech J anstößt und vorzugsweise mit seinem anderen Ende wenigstens bis zur Mitte des anderen Joches reicht. Für viele Fälle genügt dabei ein Mittelschenkelblech S, das an das Jochblech J stumpf und rechteckig abgeschnitten (g, punktiert in F i g. 5) angrenzt. Eine noch bessere Wirkung des Mittelschenkels kann dadurch erreicht werden, daß das Mittelschenkelblech Sm in einen dreieckförmigen Ausschnitt des Jochbleches etwa bis zu einem Viertel der Jochblechbreite hineinragt. Besonders bei einem Jochblech von doppelter Schenkelbreite wird der Ausschnitt mit einer Spitze von 90° gewählt. Unter allen möglichen Flußphasenlagen wird unter diesen Bedingungen nur bei extrem hoch ausgelegten Induktionen und nur zur Zeit des ä/#fachen Scheitelkraftflusses nicht mehr der gesamte Jochkraftfluß in der Vorzugsrichtung des Bleches aufgenommen, da dann nur das Jochmaterial in Vorzugsrichtung auf drei Viertel des Jochquerschnittes magnetisierbar ist; die nur geringen Restkraftflüsse durchlaufen dann andere kurze Eisenwege quer zur Vorzugsrichtung des Materials bei weniger als halber Materialsättigung.The core sheet cut of the invention is not only suitable for two-leg, but also for three-legged transformers (Fig. 50). The latter become appropriate constructed in such a way that the core has an additional central leg plate Sm, which abuts the yoke plate J and preferably at least with its other end extends to the middle of the other yoke. In many cases, a center leg plate is sufficient S, which is cut off bluntly and rectangularly on the yoke plate J (g, dotted in F i g. 5) adjoins. An even better effect of the middle leg can thereby be achieved be that the middle leg plate Sm in a triangular cutout of the yoke plate protrudes up to about a quarter of the width of the yoke plate. Especially with a yoke plate if the side is twice as wide, the cutout with a point of 90 ° is selected. Among all possible flow phase positions, under these conditions only extreme high induced inductions and only at the time of the / # times the peak force flow the entire flow of yoke forces is no longer taken up in the preferred direction of the sheet metal, then only the yoke material in the preferred direction to three quarters of the yoke cross-section is magnetizable; the only small residual force flows then pass through other short ones Iron paths transverse to the preferred direction of the material with less than half material saturation.

Für Spezialzwecke sind Zweischenkelkerntransformatoren mit stark unterschiedlichen Eisenquerschnitten in den beiden Schenkeln von Nutzen, besonders wenn auch der Jochquerschnitt ein anderer als der Schenkelquerschnitt ist. Das gilt beispielsweise für Schweißtransformatoren mit starken Streufeldern, wenn die Breite des einen Schenkelblechs Si wesentlich größer als die Breite des anderen Schenkelblechs S2 eingerichtet wird, etwa mehr als das 1,4-fache.For special purposes, two-legged core transformers are very different Iron cross-sections in the two legs useful, especially if the yoke cross-section as well is a different than the leg cross-section. This applies to welding transformers, for example with strong stray fields if the width of one leg plate Si is substantial larger than the width of the other leg plate S2 is set up, about more than 1.4 times.

Sowohl für Transformatoren mit gleich breiten Schenkelblechen als auch für solche mit unterschiedlich breiten Schenkelblechen ist es zweckmäßig, die Breite des Jochblechs größer als das Doppelte der Breite des Schenkelblechs zu bemessen, z. B. auf den 2,1- bis 2,5fachen Wert.Both for transformers with side plates of the same width as even for those with leg plates of different widths, it is useful to use the Dimension the width of the yoke plate greater than twice the width of the leg plate, z. B. to 2.1 to 2.5 times the value.

In der Regel erweist sich hierbei ein entsprechend kleinerer Abschnittwinkel ß=35 bis 45° des einen Schenkelblechs als vorteilhaft. Bei entsprechend stark verbreitertem anderem Schenkelblech wird vorteilhaft der Abschnittwinkel a bis über 45° vergrößert, z. B. a=45 bis 70° (F i g. 6).As a rule, a correspondingly smaller section angle turns out to be here ß = 35 to 45 ° of one leg plate as advantageous. With a correspondingly strongly widened other leg plate, the section angle a is advantageously increased to over 45 °, z. B. a = 45 to 70 ° (Fig. 6).

Zur Erleichterung der Montage oder zur Verkleinerung unbequem großer Abschnittwinkel oder zur weiteren Verlängerung der Stoßfugen sind Maßnahmen vorteilhaft, wie sie in ähnlicher Weise bei den bekannten trapezförmig geschnittenen Kernblechen angewandt werden: Man läßt in den Schenkelblechen den Abschnitt zu einem verhältnismäßig kleinen Teil, vorzugsweise an der Innen- und/oder Außenkante, senkrecht zur Schenkellängsrichtung verlaufen (F i g. 7).To facilitate assembly or to reduce the inconveniently large ones Section angles or to further extend the butt joints, measures are advantageous, as they are in a similar way with the known trapezoidal cut core sheets be applied: One leaves the section in the leg plates to a proportionate small part, preferably on the inner and / or outer edge, perpendicular to the longitudinal direction of the leg run (Fig. 7).

Der erfindungsgemäße Kernblechschnitt dient zum Aufbau von Eisenkernen mit ausgezeichneten magnetischen Eigenschaften bei kleinem Gewicht. Darüber hinaus ist seine Fertigung denkbar einfach und wirtschaftlich. Die parallelogrammartigen Abschnitte der Außenschenkelbleche Si, S2, die an beiden Enden den gleichen Schnittvorgang erfordern, ermöglichen bereits mit einfachsten Mitteln eine genaue Gleichhaltung aller Schenkelbleche mit völlig abfallosem Schnitt einzuhalten. Durch immer gleiche Abschnitte etwa von Blechbandrollen von Schenkelbreite läßt sich durch Einstellung des Vorschubs jede von Fall zu Fall gewünschte Schenkellänge abschneiden.The core sheet cut according to the invention is used to build iron cores with excellent magnetic properties and low weight. Furthermore its production is very easy and economical. The parallelogram-like Sections of the outer leg plates Si, S2 that perform the same cutting process at both ends require, enable exact equivalence with the simplest means of all leg plates with a completely waste-free cut. Always the same Sections of sheet metal rolls of leg width can be adjusted by setting of the feed, cut off any leg length required on a case-by-case basis.

Dagegen ist das Jochblech J verhältnismäßig kurz, so daß es noch mit Stanzwerkzeugen gefertigt werden kann, die sogar besonders einfach ausfallen. Mit einem X-förmigen Schnittwerkzeug X, wie F ig. 3 zeigt, sind einteilige Jochbleche J in beliebiger Breite verstellbar, deren Längen mit dem Vorschub beliebig einstellbar sind. Mit einem V-förmigen Schnittwerkzemg V (vgl. F i g. 4) sind zweiteilige Jochbleche J = Ji+J2 in beliebiger Länge und Breite auszuschneiden.In contrast, the yoke plate J is relatively short, so that it is still with Punching tools can be manufactured, which are even particularly simple. With one X-shaped cutting tool X, as shown in Fig. 3 shows, are one-piece yoke plates J in Any width adjustable, the length of which can be adjusted with the feed are. With a V-shaped cutting tool V (see FIG. 4) there are two-part yoke plates Cut J = Ji + J2 in any length and width.

Claims

Claims: 1. Multi-part sheet metal section for two- or three-leg transformers of lower power using leg plates abutting or opening into the yoke plates with a bevel cut, characterized in that the outer leg plates (S1, S.,) are in parallelogram form with inner angles (a,,, B) are cut from 35 to 70 °, preferably 45 °, and butt against the one- or two-part yoke plate (J; 7i, J2), which has the shape of two trapezoids juxtaposed with the larger base side, and that the heights of the trapezoids correspond to the width of the outer leg plates (Fig.l). 2. core sheet section according to claim 1, characterized in that the leg plates have the same shape. 3. core sheet section according to claim 1 and 2, characterized in that the core has an additional central leg plate (Sm) which abuts the yoke plate (J) and preferably extends with its other end at least to the middle of the other yoke (F i g. 5). 4. core sheet section according to claim 1 to 3, characterized in that the additional central leg sheet (Sm) protrudes into a triangular cutout of the yoke sheet approximately up to a quarter of the yoke sheet width. Considered publications: German Patent Specifications No. 974 598, 975 084; German Auslegeschriften Nos. 1039 663, 1093 925, 1 114 581; Swiss Patent No. 257 843; Siemens magazine, February 1956, H.

2, pp. 73 to 80.