DE1240175B - Gestufter Drei- oder Mehrschenkelschichtkern mit Rechteckstoss oder mit gemischtem Rechteck- und Pfeilstoss der Mittelschenkel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIf

Deutsche KL: 21d2-48

Nummer: 1240175

Aktenzeichen: L 42948 VIII b/21 d2

Anmeldetag: 12. September 1962

Auslegetag: 11. Mai 1967

Die Blechlagen von Transformatoren- und Drosselkernen werden normalerweise so geschichtet, daß die Blechkanten an den lamellierten Kernseiten mindestens paketweise ebene Grenzflächen bilden, wobei Joch- und Schenkelquerschnitte A, B eine vierzählige Symmetrie besitzen, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Bei gestuften Kernquerschnitten ergeben sich bei einer Reihe von Stoßarten an den Ecken, bei Drei- und Mehrschenkelkernen an den Joch-Schenkel-Verbindungen zwischen Mittelschenkeln und Jochen, insbesondere beim normalen, in der Fig.2 dargestellten Rechteckstoß und bei einer als Pfeilstoß bezeichneten Joch-Schenkel-Verbindung, wie sie in der F i g. 3 gezeigt ist, sowie bei fast allen sonstigen üblichen Stoßverbindungen über den 45°-Eckenstoß nach Fig. 4 hinaus Halbstoßstellenflächen 10 (F i g. 1), die an den Stufen der Kernschichtung um die Stufenbreite b versetzt sind.

Diese Versetzungen der Halbstoßstellenflächen verursachen zusätzliche Wirbelstromverluste, wenn durch Schenkelinduktionen von mehr als der halben Sättigungspolarisation an der Halbstoßstelle ein Potentialsprung infolge der Absättigung des halben Eisenquerschnittes der durchlaufenden Bleche der Halbstoßstelle (im Vergleich mit dem vollen Sehenkel- bzw. Jochquerschnitt) auftritt. Die Versetzung des Potentialsprunges um die Stufenbreite b bewirkt einen Flußübertritt senkrecht zur Blechfläche in der Stufe und erzeugt daher hohe Wirbelstromzusatzverluste. Die Stufung verschwindet beim Gehrungsstoß nach Fig.4, wie er bei Verwendung kornorientierter Bleche üblich ist, um zu vermeiden, daß der magnetische Fluß an den Ecken teilweise quer zur Vorzugsrichtung in den Blechen verlaufen muß. Außerdem ist der Potentialsprung beim Schrägschnitt in der Halbstoßstelle kleiner als beim Rechteckquerschnitt, weil die durchlaufenden Bleche infolge der größeren Schnittlänge mehr als den halben Schenkelbzw. Jochquerschnitt aufweisen, so daß ein Potentialsprung durch Übersättigung erst bei höheren Sehen- kelinduktionen auftritt als beim Rechteckstoß.

Auch bei einem als 40- bis 50°-Stoß bekannten Schrägschnitt für die Kernecken ist der beschriebene Wirbelstromzusatzverlust ohne besondere Bedeutung, wenn er auch nicht vollständig vermieden wird.

Für die Stoßverbindung zwischen Mittelschenkeln 11 und Joch 12 läßt sich dagegen keine geeignete Schnittform angeben, die Zusatzverluste durch quer zur Vorzugsrichtung magnetisierte Blechteile sowie durch Potentialsprünge an gestuften Halbstoßstellenebenen völlig vermeidet.

Gestufter Drei- oder Mehrschenkelschichtkern
mit Rechteckstoß oder mit gemischtem
Rechteck- und Pfeilstoß der Mittelschenkel

Anmelder:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,

Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Peter Konrad Hermann, Berlin

Der in Fig. 3 dargestellte Pfeilstoß z.B. hat für den durchlaufenden Jochfluß den halben Jochquerschnitt in Form der durchlaufenden Jochbleche 12 der Lagen 1, 3, 5... zur Verfügung, während der Jochfluß der Zwischenlagen 2, 4, 6... in den Pfeilspitzen der Mittelschenkelbleche 11 quer zur Vorzugsrichtung verläuft. Der Flußübergang vom Schenkel 11 zum Joch 12 erfolgt in den Lagen 2, 4, 6... ohne merkliche Quermagnetisierung, dagegen in den Lagen 1, 3, 5 ... beim Eintritt in die durchlaufenden Jochbleche quer zu deren Vorzugsrichtung. Bezüglich der Wirbelstromzusatzverluste durch Potentialsprünge und Stufenversetzung der Halbstoßstellen ist die Rechteckstoßverbindung der Lagen 1, 3, 5... beim Pfeilstoß besonders ungünstig.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, unter Verzicht auf die sonst durchweg übliche doppelt symmetrische und mit glatten lameliierten Kernseiten ausgeführte Gestaltungsweise der Jochquerschnitte eine Stufenversetzung der Halbstoßstellenflächen, insbesondere der Rechteckstöße der Lagen 1,3,5 ... nach Fi g. 3, zu vermeiden.

Die Erfindung betrifft einen gestuften Drei- oder Mehrschenkelschichtkern mit Rechteckstoß oder mit gemischtem Rechteck- und Pfeilstoß des oder der Mittelschenkel. Die Erfindung besteht darin, daß die Jochblechlagen verringerter Blechbreite durch gegenseitige Versetzung so aus der Symmetrielage der Jochblechlagen größter Breite verschoben sind, daß alle sich durch den Rechteckstoß oder den Rechteck- und Pfeilstoß ergebende Stoßstellen aller Blechlagen im Mittelschenkelbereich ungestuft den vollen Kernquerschnitt als ebene Fläche durchsetzen. ,

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Es ist bereits ein Transformator mit kombiniertem gen. 21 bis 24 wird ein 40- bis 50°~Stoß gewählt, der Kern bekannt, welcher aus Säulen und aus einem sich bei der erfindungsgemäßen Jochbauweise noch oberen und unteren Joch besteht und dessen Bleche besser als der bekannte 45°-Gehrungsstoß nach des mittleren Paketes der Säulen mit den Blechen der Fig. 4 eignet, weil die stumpf zusammenstoßenden entsprechenden Pakete des oberen und unteren 5 Schnittkanten von Schenkel und Jocbblechen mit Joches durch Überlappung verbunden sind, während verringerter Blechbreite (Lage 23, 24 usw.) dabei die beiden Randpakete der Säulen an die entspre- weniger gegeneinander verschoben sind,
chenden Pakete des oberen und unteren Joches durch Die Lage 22 (Fig. 5 b) hat am Mittelschenkel 11 stumpfen Stoß anschließen, wobei das Material für den Pfeilstoß an sich bekannter Bauform und an den die Randpakete eine größere magnetische Leitfähig- io Ecken den schwächer geneigten Schnitt des 40- bis keit als das Material für das mittlere Paket hat. Eine 50°-Schnittes im Vergleich zur Lage 21. Unter der derartige Ausbildung führt zu Wirbelstromzusatzver- Lage 22 ist die Lage 21 angedeutet,
lusten, weil der magnetische Fluß auf den Längs- Die Lage23 (Fig. 5c) ist die erste Blechlage verstrecken der Schenkel und Joche die Randpaket- ringerter Blechbreite nach der Stufung. Sie hat wielagen, an den Stoßstellen dagegen die mittleren Pa- 15 der einen Rechteckmittelstoß, der aber in Abweiketlagen größter Blechbreite bevorzugen wird. Diese chung bisher bekannter Bauformen nicht gegen den Nachteile werden gerade durch die Erfindung ver- Stoß des Mittelschenkels der Lage 21 um die Stufenmieden, breite b (Fi g. 1) versetzt ist. Das JochWech der Lage

Die Erfindung wird an Hand der Fi g. 5 näher er- 23 liegt vielmehr im Joch unsymmetrisch zum Jochläutert, ao blech der Lagen 21, 22 mit gleicher Höhe der dem

Bei der Ausbildung nach der Fig. 5 sind wie bei Wicklungsfenster zugewandten Innenkante. Die Inder Ausbildung nach der Fig. 3 die ungeradzahligen nenkanten der Jochbleche 12 der Lagen21, 22 und Blechlagen und geradzahligen getrennt dargestellt. 23 liegen also in einer Ebene. Infolge der steile» Als Lage 21 ist die vorletzte Lage und als Lage 22 Schnittrichtung an den Kerneckea der Jochbleche 23 die letzte Lage vor der Stufung bezeichnet. Lage 21 25 ist der Übergang zu den symmetrisch zur Lage 21 und 22 stimmen mit Lage 1 und 2 nach Fig.3 über- liegenden Schenkelblechen 30 bis 32 der Lage23 ein. Die Lage 23 (Fig.5) ist die erste Lage mit ver- ohne nennenswerte seitliche Versetzung möglich, minderter Blechbreite der Schenkel- und Jochbleche, Auch in den Lagen 21 und 22 mit voller Blechbreite die außermittig auf der Lage 22 so aufliegt, daß die sind beim 40- bis 50°-Eckenstoß die stumpf zusam-Stoßkante des Schenkelblechs 31 dieser Lage über 30 menstoßenden Kantenlängen ungleich, so daß Leerder des Schenkelblechs 11 zu liegen kommt Die Zwickel ζ (Fig. 5a) entstehen, die aber durch die Lage 24 ist die darauffolgende Lage mit verminder- überbrückenden Bleche der Nachbarlagen keine ter Breite der Schenkel- und Jochbleche, die auf der merkliche Erhöhung des Magnetisierungsstromes Lage 23 aufliegt. Darauf folgt wieder eine Lage 23, oder der Ummagnetisierungsverluste bewirken. Das dann eine Lage 24 usw. Die Lage 24 weist wieder 35 gleiche gilt für die entsprechenden Leerzwickel der einen Pfeilstoß am Mittelschenkel auf, der mit dem gestuften schmäleren Blechlagen 23, 24 usw. Pfeilstoß der Lage 22 übereinstimmt. Alle Bleche (Fig. 5d).

dieser Lage 24 haben verringerte Breite. Die Bleche Einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eat-

liegen zu denen der Lagen 21, 22 symmetrisch. Zur sprechend können auch in Anpassung an die Ua-

Lage 23 liegt sie dagegen seitlich versetzt. 40 symmetrie der ungeradzahligen Blechlagen mit ver-

Die Fig. 5 bezieht sich zwecks einfacherer Dar- ringerter Blechbreite an Stelle des 40- bis 50°-Stoßes

stellung auf einen einfach gestuften Kernquerschnitt. die geradzahligen Lagen mit 45° an den Ecken und

Kerne mit mehrfacher Stufung können in entspre- somit ohne Leerzwickel geschnitten werden und die

chender Weise gestaltet werden. Beträgt der Pfeil- ungeradzahligen mit einem Winkel über 50° gegea

winkel α = 90°, so entstehen am Mittelschenkel in 45 die Jochlängskante derart, daß· die Leeizwickel ώβ~

keiner der Lagen Leerzwickel, deren Vermeidung ser Lagen über alle Blechbreiten gemittett ein Mkä-

zwar nicht unbedingt notwendig, am Mittelschenkel- mum werden.

stoß aber doch erwünscht ist, weil hier dieFlußüber- Wie insbesondere aus der Fig. 5 ersichtlich ist,

gänge zu den Jochseiten hin und im durchlaufenden liegen bei einem geschichteten Kern die sich durck

Joch mehr Zusatzverluste als an den Kerneeken er- 50 den Rechteckstoß des Mittelscheakels ergebendes

zeugen. Ein Pfeilwinkel, der spitzer als 90° ist, ist Stoßsteüen von Joch und Mittelscheakel alle in einer

für die Drehstromsymmetrie des Magnetisierangs- Ebene und ebenso auch die sich durch den Pfeilstoß

stromes von gewissem Vorteil. Bei symmetrisch lie- ergebendea Stoßstellen von Joch und MittelscheakeL

genden gestuften Jochblechen würde er aber zur BiI- Die weiteren Lagen wiederholen die Periodizkät der

dung von Leerzwickeln am Joch-Schenkel-Übergang 55 Lagen 23 und 24.

führen. Insgesamt ergeben sich für die Scheakelqaer-

Bei der erfindungsgemäßen Entbindung von der schnitte die bekannten, zu zwei senkrechten Achses Lagensymmetrie der gestuften Jochbleche dagegen C, D symmetrischen Formen, wie sie für den Mittelkönnen auch bei spitzem Pfeilwinkel die gestuften schenkel nach Fig. 5 angedeutet sind. Mit 21, 22, Jochbleche ohne Leerzwickel mit nach oben aus· der 60 23, 24 sind die Blechlagen bezeichnet. Im Jock J2 Symmetriemittellage verschobener Lage angeordnet dagegen ergibt sich ein nur einachsig symmetriseher werden. Für die Schnittwinkel an den Ecken bedeu- Querschnitt, wie ihn Fig. 6 zeigt. Die Bleche der tet das dann ein Leerzwickel-Minimum bei weniger Pakete mit gestufter, verringerter Bkchbreite liegen als 45° gegen die Jochlängskante für die in Fig.5 versetzt Ein besonderer Vorteil der erfiadungsgegeradzahlig bezeichneten Lagen, 65 mäßen Bauform ist die Zulässigkeit gröberer Stufang,

Wie die Fig. 5a zeigt, hat die Lage 21 eiaen da Zusatzverluste durch die Stufung bedingte Wir-

Rechteckmittelstoß von voller Blechbreite, die der beiströme vermieden sind. Damit wird auch der

größten Kernbreite gleich ist. Für die Ecken der La- Kernbau wesentlich verbilligt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gestufter Drei- oder Mehrschenkelschichtkern mit Rechteckstoß oder mit gemischtem Reckteck- und Pfeilstoß des oder der Mittelschenkel, dadurch gekennzeichnet, daß die Jochblechlagen verringerter Blechbreite durch gegenseitige Versetzung so aus der Symmetrielage der Jochblechlagen größter Breite verschoben sind, daß alle sich durch den Rechteckstoß oder den Rechteck- und Pfeilstoß ergebende Stoßstellen aller Blechlagen im Mittelschenkelbereich ungestuft den vollen Kemquerschnitt als ebene Fläche durchsetzten.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Patentschrift Nr. 13 849 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands;
   österreichische Patentschrift Nr. 212921;
   britische Patentschrift Nr. 879 532.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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