DE1439897A1

DE1439897A1 - Formed from individual sheets, e.g. layered or wound magnetic core

Info

Publication number: DE1439897A1
Application number: DE19641439897
Authority: DE
Inventors: Guenter Hoppe; Marcinkowski Dipl-Ing Horst
Original assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Current assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Priority date: 1964-10-05
Filing date: 1964-10-05
Publication date: 1969-03-20

Description

"Aus Einzelblechen geformter z.B. geschich- teter oder gewickelter Magnetkern" In neuerer Zeit haben die Bestrebungen, den Wirkungsgrad von Transformatoren und anderen elektrischen Geräten zu verbessern, zu dem Einsatz von sogenannten kornorientierten Blechen geführt. Diese Bleche zeichnen sich durch verhältnismäßig niedrige Hysteresisverluste aus, Was auf die Gesamtummagnetisierungaverluste einen eeheblichen Binf luB hatte. "For example, historical teter or wound magnetic core " More recently, efforts to improve the efficiency of transformers and other electrical devices have led to the use of so-called grain-oriented sheets. These sheets are characterized by relatively low hysteresis losses, which on the total magnetization losses had a considerable amount of Binf.

Da die Hysteresisverluste, die auf Wandverschiebungsprozesse der Weißschen Bezirke zurückzuführen sind, in erster Linie auf Inhomogenitäten im Magnetmaterial beruhen, War man bestrebt, diese Inhomogenitäten, inbesondere die, die auf plastische Verformung zurückgehen, zu vermeiden oder zu beseitigen. Inhomogenitäten treten bei der Bearbeitung, insbesondere durch das Stanzen und Schleifen auf, wobei die Inhomogenitäten insbesondere an den Schnittkanten konzentriert sind. Since the hysteresis losses, which can be traced back to the processes of displacement of the wall in the Weiss domains, are primarily based on inhomogeneities in the magnetic material, efforts were made to avoid or eliminate these inhomogeneities, especially those that are due to plastic deformation. Inhomogeneities occur during processing, in particular as a result of punching and grinding, the inhomogeneities being concentrated in particular at the cut edges.

Da die kornorientierten Magnetbleche zum Gegensatz zu den bisher verwandten warmgewalzten Blechen nicht mehr isotrope magnetische Eigenschaften aufweisen, galt es auch dafür zu sorgeny daß die Kraftlinien des Magnetfeldes möglichst an allen Stellen .des Magnetkernes mit der Vorzugsrichtung des Magnetmaterials zusammenfallen.Because the grain-oriented magnetic sheets are in contrast to the previously used ones hot-rolled sheets no longer have isotropic magnetic properties It is also necessary to ensure that the lines of force of the magnetic field are as close as possible to all Points of the magnetic core coincide with the preferred direction of the magnetic material.

Diese Forderungen führten zu Kernkonstruktionen mit Schrägschnitten an den Übergängen von Schenkel zum Joch und zu Preßkonstruktionen, wo die Preßmittel den Kern nicht mehr durchdringen sondern umfassen. Zur Vermeidung der Bölzenlöcher in den Kernen ist es auch bekannt, die einzelnen Bleche des lamellierten Magnetkernes miteinander zu verkleben.These demands led to core designs with bevel cuts at the transitions from the leg to the yoke and to pressed structures, where the pressing means no longer penetrate the core but embrace it. To avoid bolt holes It is also known in the cores, the individual sheets of the laminated magnetic core to glue together.

Um die an den Schnittstellen der Fläche und durch die mechanische-Beanspruchung,bei der Montage auftretenden Inhompgenitäten zu beseitigen,ist es ferner bekannt, das Magnetmaterial nach der Bearbeitung einem besonderen Glühprozeß zu unterziehen. Durch die genannten Maßnahmen ist es gelungen! die auf Hysteresis beruhenden Ummagnetisierungsverluste wesentlich zu senken, Da diese Maßnahmen aber keinen Einfluß auf die Wirbelstromverluste haben, ist es nunmehr zu verzeichnen, daß der Anteil der Wirbelstromverluste an den Gesamtummagnetisierungsverlusten ein erheblicher ist. Das aber bedeutet, daß eine weitere erhebliche Senkung der Ummagnetisierungsverluste besonders durch Beeinflußung der Wirbelstromverluste erreichet werden kann.It is also known to subject the magnetic material to a special annealing process after machining in order to eliminate the inhomogeneities that occur at the interfaces of the surface and due to the mechanical stresses during assembly. The measures mentioned made it a success! to reduce the magnetic reversal losses due to hysteresis significantly. However, since these measures have no influence on the eddy current losses, it can now be noted that the eddy current losses make up a considerable proportion of the total umagnetization losses. However, this means that a further considerable reduction in the magnetic reversal losses can be achieved, in particular by influencing the eddy current losses.

Es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, die Eisenverluste von elektrischen Geräten weiter zu senken.It is the purpose of the present invention to reduce iron losses from further reduce electrical devices.

Die Wirbelstromverluste in einem Magnetblech sind im Wesentlichen durch eine elektrische Kenngröße des Werkstoffes, nämlich durch den spezifischen Widerstand und durch eine konstruktive Maßnahme der Blechdicke, bestimmt.The eddy current losses in a magnetic sheet are essentially by an electrical parameter of the material, namely by the specific Resistance and by a constructive measure of the sheet thickness, determined.

Da einer beliebigen.Erhöhung des elektrischen Widerstandes durch Erhöhung des Legierungsbestandteiles Silizium Grenzen gesetzt sind, weil bei erhöhtem Siliziumgehalt erhebliche Schwierigkeiten beim Walzen des Bleches auftreten und die Standzeit der Schnittwerkzeuge stark vermindert wird, bleibt zunächst nur die Möglichkeitg durch Herabsetzius,g der Dicke der zu verarbeitenden Bleche die Wirbelstromverluste zu senken, Würde man aber die Dicke der jetzt verarbeiteten Bleche von 0935 mm z.B, auf 0,2 mm herabsetzen, so müssen eine Reihe von Nachteilen in Kauf genommen werden. So sind Bleche größerer Abmessungen wie sie beispielsweise bei Leistungstransformatoren größerer Leistung nötig sinda bei einer Stärke von 0,2 mm nur noch mit großen Schwierigkeiten zu ver. arbeiteng weil die Steifigkeit der Bleche unzurei- chend geworden ist und die Bleche beim Zuschneiden und Schichten knicken würden.Since there are limits to any increase in the electrical resistance due to an increase in the alloy component silicon, because considerable difficulties arise when rolling the sheet metal with an increased silicon content and the service life of the cutting tools is greatly reduced, initially only the possibility of reducing the thickness of the In order to reduce the eddy current losses in processing sheets , but if one were to reduce the thickness of the sheets now being processed from 0935 mm, for example, to 0.2 mm, a number of disadvantages would have to be accepted. For example, sheets of larger dimensions, such as those required for power transformers with greater power, with a thickness of 0.2 mm, can only be processed with great difficulty because the rigidity of the sheets has become insufficient and the sheets would buckle when they are cut to size and layered .

Außerdem würde eine erhebliche.Verlängerung der Zeit für. das Schichten unumgänglich seih. weil bei dem Schichten eines Kernes mit vorgegebener Schichthöhe nunmehr eine fast doppelte große Zahl von Einzelblechen aufgelegt werden muß. Das gleiche gilt selbstverständlich auch für die Arbeitsgänge Schneidens Stanzen und Schleifen.It would also significantly increase the time for. that stratification is unavoidable. because when layering a core with a given layer height, an almost double the number of individual sheets must now be placed. The same of course also applies to the cutting, punching and grinding operations.

Es ist.Aufgabe der Erfindung, eine weitere Senkung der Ummagnetisierungsverluste durch Verminderung der Wirbelstromverluste zu erreichen, ohne daß die Arbeitsproduktivität bei der Herstellung der Kerne sinkt.It is the task of the invention to further reduce the magnetic reversal losses by reducing eddy current losses without reducing labor productivity in making the Pips sinks.

Diese Aufgabe wird bei einem, aus Einzelblechen geformten, z.B, geschichteten oder gewickelten. Magnetkern, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daB die Einzelbleche aus mindestens zwei Folien bestehen, die mechanisch miteinander verbunden sind. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung Wirr, die mechanische Verbindung der Einzelbleche durch eine glühfeste Isolierschicht erreicht.This task is performed with a, for example, layered, formed from individual sheets or coiled. Magnetic core, achieved according to the invention in that the individual sheets consist of at least two foils that are mechanically connected to one another. According to a further development of the invention Wirr, the mechanical connection of the individual sheets achieved by a heat-resistant insulating layer.

Die Herstellung solcher, aua mindestens zwei Folien bestehender Magnetbleche, kann ähnlich wie das Doublieren von anderen Folien auf einen Kalander erfolgen. Sehr vorteilhaft erscheint es, wenn die Folien vor dem Auswalzen auf ihre endgültige Dicke miteinander verbunden werden und dann das Einzelblech auf seine Enddicke gewalzt wird.. Das gemeinsame Walzen mehrerer Bleche auf ihre Enddicke hat sich bereits beimVlär@zwalzen von Dynamoblech und Transformatorenblech in der Vergangenheit bewährt. The production of such magnetic sheets, including at least two foils, can be carried out in a similar way to the doubling of other foils on a calender. It appears to be very advantageous if the foils are connected to each other to their final thickness before they are rolled out and then the individual sheet is rolled to its final thickness. Joint rolling of several sheets to their final thickness has already been used in the past when rolling dynamo sheets and transformer sheets proven.

Die Verbindung der einzelnen Folien zu einem Einzelblech, die möglichst fest sein soll, damit bei später folgender Bearbeitung, z.B. dem Schneiden, Stanzen, Schleifen und Schichten, das Einzelblech sich auch nicht an den ganten in seine einzelnen Folien aufspaltet, erfolgt zweck- mäßigerweise durch Kleben. Der Kleber' der zugleich die Isolation der Folien untereinander übernimmt, besteht dabei vorteilhafterweise aus einem glühfesten katerial,damit die bearbeiteten Einzelbleche oder gegebenenfalls der gesamte gern. einen Glühprozeß zur Beseitigung der Inhomogenität unterzogen werden kann.The connection of the individual foils to a single sheet, which should be as strong as possible, so that during subsequent processing, e.g. cutting, punching, grinding and layering, the single sheet does not stick to its ganten splits individual foils, takes place purposefully moderately by gluing. The adhesive 'which also takes over the insulation of the foils from one another, advantageously consists of an annealing-resistant material, so that the processed individual sheets or, if necessary, the whole of them. can be subjected to an annealing process to remove the inhomogeneity.

Die vom Walzwerk im Tafelmaterial oder als Bandmaterial gelieferten isolierten Bleche können im Transformatorenwerk ohne wesentliche Änderung der Technologie verarbeitet werden. Dabei entsteht der Yorteil,*daß die Zeiten für die Bearbeitung der Ble ehe eines bestimmten Kernes und für das Aufschichten eines Kernes sinken, wenn Einzelbleche verarbeitet werden, die eine größere Dicke aufweisen, als die bisher verarbeiteten Bleche. Verarbeitet man beispielsweise Einzelblech!, die aus drei Folien von 0,2 mm Dicke bestehen: so ist . außer der erheblichen Senkung der Wirbelstromverluste auf mehr als die Hälfte außerdem eine Zeiteinsparung für die genannten Arbeitsgänge auf nahezu die Hälfte zu erwarten.Those supplied by the rolling mill in sheet material or as strip material Insulated sheet metal can be used in the transformer plant without any significant change in technology are processed. The result is the Yorteil, * that the times for the processing the bleed before a certain nucleus and for the stacking of a nucleus sink, when processing single sheets that are thicker than previously processed sheets. For example, if you process single sheets !, the consist of three foils 0.2 mm thick: so is. except for the significant reduction in Eddy current losses to more than half also save time for that to be expected to almost half of the above-mentioned operations.

Werden zur Trennung der Einzelbleche von der Tafel oder Rolle Plasmabrenner eingesetzt, so läßt sich unter Umständen erreichen, daB die einzelnen Folien der ELnzelbleche sich an den Kanten mechanisch verbinden. Das hätte den Vorteil, daß die Gefahr der Aufspaltung der Einzelbleche in seine Folien, die bei der weiteren Bearbeitung besteht, beseitigt würde. Es erscheint auch möglich, die Verbindung der einzelnen Folien zu einem Blech nur an den Schnittkanten,z.B. beim Brennen mit einem Plasmabrenner vorzunehmen. Verzichtet man dabei noch auf eine besondere Isolation der einzelnah Folien untereinander, so entsteht eine verhältnismäßig einfache Technologie, weil es jetzt genügen würde, mehrere Folien gleichzeitig von verschiedenen Rollen der Schneideeinrichtung -zuzuführen und beim Abschneiden die Verbindung der einzelnen Folien an den Schnittkanten herzustellen.Plasma torches are used to separate the individual sheets from the sheet or roll used, it can be achieved under certain circumstances that the individual Foils the single sheet metal join mechanically at the edges. That would have the advantage that the risk of splitting the individual sheets into its foils, which in the further Processing exists, would be eliminated. It also appears possible to make the connection of the individual foils to a sheet only at the cut edges, e.g. when burning with a plasma torch. If you do without a special isolation the individual foils with each other, this creates a relatively simple technology, because now it would be sufficient to have several slides from different roles at the same time -zuzuführ the cutting device and when cutting the connection of the individual Produce foils at the cut edges.

Natürlich muB man bei der Festlegung der Dicke der einzelnen Folien davon ausgehen, daß die Gesamtummagnetisierungsverluste ein Minimum betragen. Da die Hysteresisverluste mit abnahmender Dicke der Bleche ansteigen, liegt nach den bisherigen Erkenntnissen die optimale Dicke der Folie .um 0=2 mm, Würde die Folie noch dünner ausgewalzt, so wird das schnulle Ansteigen der Hysteresisverluste den Gewinn an niedrigen Verlusten infolge von Wirbelströmen überkompensieren, was eine Zunahme der Gesamtummagnetisierurgsverluste bedeuten würde.Of course, you have to determine the thickness of the individual foils assume that the total unmagnetization losses are a minimum. There the hysteresis losses increase with the decreasing thickness of the sheets, lies according to the Previous knowledge the optimal thickness of the foil. To 0 = 2 mm, the foil would rolled out even thinner, the rapid increase in hysteresis losses will be the result Overcompensate gain in low losses due to eddy currents, what a Would mean an increase in total magnetization losses.

Claims

P ate -ntansprü che 1. Formed from individual sheets, for example layered or wound magnetic core, in particular for transformers., Characterized in that the individual sheets consist of at least two foils which are mechanically connected to one another.

2. Formed from individual sheets, e.g. layered or wound magnetic core according to claim 1, characterized in that the individual sheets are connected by a preferably heat-resistant insulating layer.

3. Formed from individual sheets, for example, layered or wound magnetic core according to claim 1 and / or 2, characterized in that the connection of the foils at the cut edges eg -under Ver. Turning of a plasma torch takes place.

4. Off Single sheet metal formed e.g. layered or wound magnetic core according to the Claims' f to 3, characterized in that the individual sheet consists of three foils with a thickness of approximately 0.2 mm.