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Die Erfindung betrifft eine Haltekonstruktion für bolzenlose Kerne
von Transformatoren und Drosselspulen od. dgl., bei der die Verfestigung der Kerne
durch Bandagen vorgesehen ist.
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Bekanntlich erreicht man mit solchen Haltekonstruktionen in Transformatorkernen
erheblich niedrigere Eisenverluste, da durch Bolzenlöcher eine magnetisch tote oder
wenig wirksame Zone gebildet wird. Dies ist besonders ausgeprägt bei kaltgewalzten
Blechen, bei denen der magnetische Fluß bevorzugt nur in der Walzrichtung fließt.
Durch das Weglassen der Bolzen werden außerdem ganz erhebliche Fertigungsvereinfachungen
dadurch erreicht, daß das Einstanzen der Bolzenlöcher wegfällt und damit der Durchlauf
der Bleche in einem modernen Fließbandverfahren erfolgen kann.
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Um die aus den Einzelblechen bestehenden schweren Kerne nun trotzdem
genügend fest zusammenzuhalten, ist schon vorgeschlagen worden, das Blechpaket insbesondere
an den Schenkeln zu bandagieren. Als Bandagenmaterial muß ein mechanisch besonders
festes Material verwendet werden, und es war naheliegend, dafür Stahlbänder einzusetzen.
Diese Stahlbänder müssen jedoch vor dem Aufschieben der Wicklung nacheinander entfernt
werden, da sie Kurzschlußwindungen bilden. Andererseits hat man zur Vermeidung solcher
Kurzschlußwindungen die Stahlbänder in Isolierstücke eingreifen lassen, wobei die
Isolierstücke ein Schloß bilden, welches die Stahlbänder zusammenhält. Trotzdem
besteht auch bei dieser Lösung die Gefahr, daß die Stahlteile die Isolation des
Transformators beeinträchtigen, so daß ungern Stahlbänder als Bandagen verwendet
werden, auch sind die Isolierstoffschlösser in den verschiedenen Ausführungsformen
nicht haltbar genug, um die erforderlichen hohen Kräfte aufzunehmen, oder sie sind
zu teuer.
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Es wurde ferner vorgeschlagen, als Bandagenmaterial Isolierbänder
auf Textilbasis zu verwenden und diese entweder zu verknoten oder sie in metallene
Bauteile, etwa in Kern- oder Jochpreßteile, eingreifen zu lassen. Diese Befestigungsart
ist deshalb sehr unsicher, da sich an den Befestigungsstellen häufig die Verspannung
löst. Im übrigen ist für diese Bänder eine Vielzahl von Windungen erforderlich,
um die nötige Festigkeit zu erreichen. Das Aufbringen der Windungen bringt übrigens
die Schwierigkeit mit sich, daß die verwendete Wickelmaschine um den Kernschenkel
rotieren muß, denn die meisten Kerne sind bis auf wenige Ausnahmen so gebaut, daß
sie nicht in eine Rotationsbewegung gebracht werden können.
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Schließlich ist ein Verfahren zur Verkleidung von Transformatorwicklungen
und -magnetkernen unter Verwendung von isolierenden Faserstoffen und einem härtbaren
Bindemittel bekannt, bei dem unter anderem der Faserstoff in Bahnen aufgewickelt
und danach mit dem Bindemittel imprägniert wird. Dieses Verfahren dient jedoch der
Isolierung aktiver Teile, die als Ganzes umkleidet und umwickelt werden, während
im vorliegenden Fall das Problem der Kernpressung besteht. So gibt denn auch das
bekannte Verfahren keine Hinweise darauf, wie eine Pressung zu bewerkstelligen sei.
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Es besteht daher die Aufgabe, eine Haltekonstruktion zu finden, bei
der eine genügend große mechanische Festigkeit und gleichzeitig eine genügend hohe
Isolationsfestigkeit erreicht werden. Die beschriebeneu Nachteile der bekannten
oder vorgeschlagenen Lösungen werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß
die Bandage aus an sich bekannten künstlichen isolierenden Faserstoffen und einem
Bindemittel besteht, das durch Polymerisation härtbar ist, daß im Eckbereich unter
der Bandage die Kernecken abrundende Flächen vorgesehen sind und daß der Verschluß
der an sich offenen Bandage durch das Bindemittel selbst erfolgt.
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In einem vorteilhaften Verfahren zur Halterung bolzenloser Kerne wird
gemäß der Erfindung die Bandage als endloses Band vorbereitet, darauf derart um
den Kern gelegt, daß eine überlappung mit zwei Schleifen entsteht, in deren Enden
je ein Segment einer Dehnvorrichtung eingelegt wird, weiterhin werden die Segmente
auseinandergezogen, bis die erforderliche Bandagenspannung erreicht ist, und schließlich
wird die überlappung verklebt, worauf die Segmente der Dehnvorrichtung wieder entfernt
werden.
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Einige Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Figuren
noch näher erläutert.
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F i g. 1 und 2 zeigen Ausführungsformen, bei denen die Eckbereiche
unter den Bandagen an den Kernecken in verschiedener Weise ausgefüllt bzw. abgerundet
sind, während die F i g. 3 und 4 das Bandagenmaterial in seinem Aufbau beschreiben;
F i g. 5 bis 7 zeigen Ausführungsformen mit einer Bandagenüberlappung gemäß Anspruch
2.
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In den F i g. 1 und 2 ist die Bandage mit 1 bezeichnet. Diese setzt
sich zusammen aus den Fasern 1 b und der nachträglich härtbaren Masse 1 a, welche
die Fasern untereinander verbindet, so daß die Gesamtheit der Fasern ein Band bildet.
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In F i g. 3 ist das Band von der Seite und in F i g. 4 im Schnitt
gezeichnet, hierbei wurden gleiche Bezeichnungen wie bei den F i g. 1 und 2 gewählt,
in denen mit 3 der aus einzelnen Blechen zusammengesetzte Magnetkern und mit 2 die
Ausfüllung der Kernecken bezeichnet ist. Diese Ausfüllung ist erforderlich, damit
die Bandage nicht an den Kernecken einreißt. In F i g. 1 ist z. B. die Ausfüllung
ein Preßspanstreifen, der etwas breiter als die Bandage ist. In F i g. 2 sind Rundstäbe
als Ausfüllung dargestellt.
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In F i g. 1 ist die durch eine nicht näher beschriebene Vorrichtung
gespannte Bandage an ihrem Ende mit 1 c und an ihrem Anfang mit 1 d bezeichnet.
Anfang und Ende werden auf den gegeneinandergekehrten überlappungen 12 miteinander
verklebt. Als Bandagenmaterial wird z. B. glasfaserverstärktes Polyesterharz verwendet.
Die einzelnen Glasfasern haben eine sehr hohe mechanische Festigkeit. Das die Fasern
verbindende Polyesterharz ist durch Erhitzung härtbar, dabei ist im Bereich der
Temperaturen 0 bis etwa 300° C die Härtung um so schneller erreichbar, je höher
die Temperatur ist. Auch bei derart hohen Temperaturen bleibt die Isolierfähigkeit
noch erhalten, und es können mit einer Art Bügelvorrichtung Anfang 1 d und Ende
1 c miteinander ausgehärtet werden.
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F i g. 5 zeigt den Kern 3, bei dem die Einzelbleche gestrichelt angedeutet
sind. Auf den Stirnseiten der Einzelbleche ist eine Platte 2 a aus Metall oder Isolierstoff
und in den Ecken sind Füllhölzer als Ausfüllung 2 untergebracht, wobei die Teile
2 und 2 a so gerundet sind, daß die Bandage 1 gut anliegt. Bei diesem Herstellverfahren
ist nämlich die Gefahr des
Einreißens der Bandage 1 an scharfen
Kanten, beispielsweise an Kernkanten, besonders groß. Werden diese Kanten nicht
vermieden, so ist die erreichbare Zerreißlast ein Bruchteil derjenigen bei gut gerundeten
Kanten. Die Bandage 1 bildet S-förmig aufeinanderliegende Windungen 4 und 5. Mittels
einer härtbaren Klebemasse wird eine gegenseitige feste und isolierende Verklebung
der aufeinandergelegten Bänder an den Überlappungen 12 erreicht, indem etwa durch
Druck und Wärme das anschließende Aushärten der Verklebung in sehr kurzer Zeit herbeigeführt
wird. Dieses Aushärten kann einfach durch eine Art Bügeleisen oder durch eine lötkolbenartige
Konstruktion bewirkt werden. Es sind aber auch andere Erwärmungsmethoden für die
Aushärtung des Bandes möglich.
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In F i g. 5 ist mit 6 der auf den bandagierten Kern geschobene Zylinder,
der die nächste Wicklung trägt, bezeichnet. Es ist hier nicht näher erläutert, wie
die beiden Enden des Bandes an einer anderen Umfangsstelle zusammengefügt sind.
Es ist lediglich der Endzustand der im Bereich von 12 gespannten Bandage wiedergegeben.
In welcher Art die endlose Bandage gespannt werden kann, zeigt die F i g. 6. Hierbei
ist nur die endlose Bandage 1 mit den Windungen 4 und 5 gezeichnet. Die überlappungen
12 der Schleifen 4 und 5, in die die Segmente 7 und 9 eingelegt sind, werden nach
dem Dehnen der Segmente 7 und 9 in Pfeilrichtungen 8 und 10 verbacken, und die Oberlappungen
12 ergeben die Klebefläche.
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Versuche haben gezeigt, daß durch eine Haltekonstruktion gemäß der
Erfindung einmal ein Verfestigen der locker geschichteten Kernbleche und damit ein
möglichst hoher Füllfaktor erreicht wird. Sie verfestigt den Kern so weit, daß dieser
auch ohne vorher eingeschichtetes Joch in dem verspannten Zustand ohne eine besondere
Aufhebevorrichtung oder ohne besondere Zusatzverspannung gefahrlos aufgerichtet
werden kann. Es ist möglich, nach Aufrichten des Kerns sofort die Wicklung aufzuschieben,
das Joch einzuschichten und den Transformator zum Einbau vorzubereiten, ohne daß
die Bandage nachträglich entfernt oder verändert werden muß. Es werden damit Fertigungszeiten
und Fertigungsvorrichtungen eingespart, die zu einer erheblichen Verbilligung des
Transformators führen.