DE1489773B2 - Aus kaltgewalzten, kornorientierten blechen mit magnetischer vorzugsrichtung geschichteter eisenkern fuer bahnprofilgaengige grosstransformatoren oder drosselspulen eingeschraenkter bauhoehe - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein aus kaltgewalzten, kornorientierten Blechen mit magnetischer Vorzugsrichtung geschichteter, zwei- oder mehrschenkliger geschlossener Eisenkern für bahnprofilgängige, mit der Eisenbahn verfahrbare Großtransformatoren oder Drosselspulen eingeschränkter Bauhöhe, bei dem die gleiche Breite aufweisenden Schenkel- und Jochbleche einer Blechebene in den Ecken des Kerns mit gegen ihre Längsrichtung winklig geneigten Schnittkanten aneinanderstoßen und diese Schnittkanten in benachbarten Blechebenen um einen Winkel d gegeneinander geneigt derart verlaufen, daß sich ihre gedachten Verlängerungen im Inneren des benachbarten Kernfensters im Abstand vom Kern kreuzen.

An aus kaltgewalzten Blechen mit magnetischer Vorzugsrichtung geschichteten Kernen für Transformatoren großer Leistung und hoher Spannung ist es zur Minderung der Verluste bekannt, die Blechschnittform derart zu wählen, daß die in den einzelnen Blechebenen aneinanderstoßenden Joch- und Schenkelbleche einander mit Schnittkanten berühren, die um 45° geneigt gegen die Walzrichtung der Bleche verlaufen.

Zur Herbeiführung der erforderlichen Verzapfung zwischen den Joch- und Schenkelblechen in den Kernecken ist es an solchen Kernen bekannt, die Stoßfugen aneinanderstoßender Bleche in benachbarten Blechebenen parallel gegeneinander versetzt anzuordnen, wozu jeweils in einer Blechebene die Bleche gleicher Breite in der Kernfensterecke unter einem Winkel von 45° aneinanderstoßen und in der benachbarten Blechebene der Parallelversatz dieser Stoßkanten unter Bildung einer in der Kernfensterecke gelegenen Blechausnehmung erfolgt, deren Größe direkt dem Parallelversatz der beiden Stoßkanten proportional ist (USA.-Patentschrift 3 200 358).

Es ist unter Beibehaltung des Parallelversatzes der Stoßkanten in benachbarten Blechebenen an solchen Kernen auch bekannt, die Anordnung derart zu treffen, daß Joch- und Schenkelbleche keine geradlinig verlaufenden und die Blechbreite jeweils völlig durchsetzende Schnittkanten aufweisen. Die Schnittkanten bestehen vielmehr aus einem Teil, der unter 45° gegen die Walzrichtung geneigt verläuft, und einem anderen Teil, der unter 90° gegen die Walzrichtung geneigt ist (Patentschrift Nr. 13 849 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin). Während die erste der beiden Anordnungen den Nachteil aufweist, daß bei ausreichender Verzapfung der einzelnen Bleche in den Kernecken jeweils in jeder zweiten Blechlage größerer Ausnehmungen in der Kernfensterecke in Kauf genommen werden müssen, weist die andere Lösung den Nachteil auf, daß die Blechherstellung schwierig ist und zu größeren Mengen an Abfallblech führt.

Es sind deshalb ferner Anordnungen bekanntgeworden, bei denen die Joch- und Schenkelbleche in den Kernecken nicht mit in den einzelnen Blechlagen gegeneinander parallel versetzten Stoßkanten aneinanderstoßen sondern Stoßkanten aufweisen, die jeweils in einer Blechebene um einen geringfügig von 45° abweichenden Winkel geneigt gegen die Walzrichtung der Bleche verlaufen. In benachbarten Blechlagen weisen die Stoßkanten zugehöriger Bleche eine gegen die 45°-Richtung spiegelbildlich verlaufenden Neigung auf, so daß die Verzapfung der Joch- und Schenkelbleche nicht durch Parallelversatz der zugehörigen Stoßkanten sondern durch Winkelversatz dieser Stoßkanten erfolgt.

Unter praktischen Verhältnissen ist es dazu bekannt, den Scheitel des Verzapfungswinkels entweder an die Außenkante des Kerns (britische Patentschrift 879 532) oder aber an die innere dem Kernfenster zugewandte Kante einer Kernecke (Patentschrift Nr. 13 849 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin) zu legen.

Jede dieser Anordnungen weist den Nachteil auf, daß die infolge der Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Bleche und der Schichttoleranzen beim Schichten der Bleche unvermeidbaren Ungenauigkeiten dazu führen, daß im Scheitel des Verzapfungswinkels, in dem sich die Stoßkanten der Blechlagen schneiden sollen, ein Undefinierter Luftspalt entsteht, der den Kern völlig durchsetzt. Auch treten in diesem Bereich elektrische Kurzschlüsse zwischen benachbarten Blechebenen auf, so daß solche Konstruktionen an größeren Transformatoren mit erheblichen Verlusten behaftet sind.

Es sind schließlich Kerne der eingangs näher bezeichneten Art bekannt (USA.-Patentschrift 2 898 565), bei denen die Anordnung derart getroffen ist, daß die in einer Blechebene aneinandergrenzenden Schnittkanten der Bleche um einen kleinen Winkel gegen die 45° -Richtung geneigt verlaufen und in der Nachbarebene diese Neigung mit umgekehrtem Vorzeichen aufweisen. Die Verlängerungen der Schnittkanten in benachbarten Blechlagen anein-

anderstoßender Bleche kreuzen sich dabei im Inneren des zugehörigen Kernfensters in mehr oder weniger großem Abstand vom Kern.

Derartige Anordnungen weisen wegen der im Bereich der Kernecken mit zunehmendem Abstand vom Kernfenster zunehmenden Überlappung der aufeinanderliegenden Bleche den Vorzug auf, daß eine homogenere Verteilung der Flußdichte über den Querschnitt erreicht und damit wesentliche Flußkonzentrationen am Rande des Kerns in dem Kernfenster benachbarter Lage vermieden werden.

Die Leerlaufverluste von mit solchen Kernen ausgerüsteten Transformatoren sind entsprechend gering.. Darüber hinaus wird auch die Geräuschbildung durch Reduktion von Blechschwingungen gemindert.

Diese bekannten Schichtkerne weisen jedoch den Nachteil auf, daß bei der Herstellung der einzelnen Joch- und Schenkelbleche aus bandförmigem Material durch Abtrennen der einzelnen Bleche vom Blechvorrat mittels geradlinig verlaufender und die gesamte Blechbreite durchtrennender Schnitte an den Ecken des geschichteten Kerns dreieckige Blechkanten hervorstehen, die im zur Verfügung stehenden Bahnprofil des Transformators unnötigen Raum in der Bauhöhe beanspruchen und zur Reduktion der Bauhöhe des Kerns in einem gesonderten Arbeitsgang abgeschnitten werden müssen. Der dadurch an Kernen für Transformatoren höchster Leistung auftretende Blechverlust ist außerordentlich beachtlich.

Die Aufgabe der Erfindung war es, in den Kernekken verzapfte Kerne aus komorientierten kaltgewalzten Blechen mit magnetischer Vorzugsrichtung, deren Joch- und Schenkelbleche in einer Blechebene die gleiche Breite aufweisen, derart auszubilden, daß bei weitestgehender Bauhöhenreduktion und Einhaltung von unter 45° geneigt gegen die Walzrichtung verlaufenden Stoßfugen ein maximaler Induktionsquerschnitt entsteht. Ferner sollte der Blechverschnitt gering gehalten werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe an aus kaltgewalzten, kornorientierten Blechen mit magnetischer Vorzugsrichtung geschichteten, zwei- oder mehrschenkligen geschlossenen Eisenkernen der eingangs näher bezeichneten Art dadurch gelöst, daß die Schnittkanten der Joch- und Schenkelbleche in den Kernecken in benachbarten Blechebenen abwechselnd unter 45° und (45 + d)° gegen die Längsrichtung der Bleche geneigt verlaufend aneinandergrenzen, daß die einzelnen Joch- und Schenkelbleche ihre gesamte Breite geradlinig durchsetzende Schnittkanten aufweisen, daß in den Blechebenen mit einer um (45 + d)° geneigten Stoßfuge jeweils die Schnittkante der Jochbleche mit einem Winkel (45 + d)° zur Längsrichtung der Jochbleche verläuft und die Joch- und Schenkelbleche in der vorgenannten Blechebene eine dem Kernfenster zugewandte Ausnehmung bilden.

Bei dieser Ausbildung und entsprechender Schichtung des Kernblechpakets entfallen wegen der Unsymmetrie der Schichtung in jeder zweiten Schichtlage an Kernen nach der Erfindung überstehende Blechecken, wodurch die Bauhöhe der Kerne ohne zusätzlichen Materialverschnitt entsprechend reduziert wird. Darüber hinaus sind die Schnittkanten aneinandergrenzender Bleche in betroffenen Blechlagen in vorteilhafter Weise unter 45° gegen die magnetische Vorzugsrichtung der Bleche geneigt, so daß die Magnetisierungsrichtung bei der Hälfte der Bleche

ίο auch an den Ecken des Kerns mit der Vorzugsrichtung der Kornorientierung der Bleche im wesentlichen übereinstimmt. Die Verzapfung der Bleche erfolgt auf einwandfreie Art und Weise unter Vermeidung den Kern durchsetzender Luftspalte und soleher Blechlagen, in denen Kurzschlüsse zwischen Blechen benachbarter Blechlagen möglich sind. Die Ausnehmung, die Joch- und Schenkelbleche in einzelnen Blechlagen in der dem Kemfenster zugewandten Ecke des Kerns bilden, kann bei hinreichender Blechbreite durch Wahl des Verzapfungswinkels unter praktischen Verhältnissen vernachlässigbar kleingehalten werden.

Die Zeichnung erläutert (in nicht maßstäblicher Darstellung) ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel an Hand zweier benachbarter Blechlagen eines Kerns nach der Erfindung.

In der Zeichnung bezeichnen 1 und 2 zwei in einer Ebene nebeneinanderliegende (mit durchgehenden Strichen dargestellte) Bleche mit in Pfeilrichtung weisender magnetischer Vorzugsrichtung. 3 und 4 kennzeichnen zwei in einer anderen Schichtebene angeordnete (in gestrichelter Darstellung gezeigte) Bleche, die mit ihren Ebenen an die der Bleche 1 und 2 angrenzen.

Die Bleche 3 und 4 weisen ihre gesamte Breite geradlinig durchsetzende Schnittkanten 5 und 6 auf, die in der Ecke des Kerns aneinanderstoßen. Sie sind in bekannter Weise jeweils um 45° (bzw. = 135°) gegen die Längsrichtung des zugehörigen Blechs geneigt.

Die Bleche 3 und 4 weisen Schnittkanten 7 und 8 auf. Sie sind unter einem von 45° (bzw. = 135°) abweichenden Winkel gegen die zugehörige Blechlängsrichtung geneigt und stoßen in der Ecke des Kerns mit einem Teil ihrer Länge eine Ausnehmung 11 bildend aneinander. Die Kanten 5,6 bzw. 7,8 sind dabei unter einem Winkel d derart gegeneinander geneigt, daß sich ihre Verlängerungen im Inneren des Kernfensters in einem Punkt S im Abstand von der Ecke des Kerns kreuzen.

Die überstehende Ecke 10 des Bleches 1 kann in die horizontale Richtung weisend angeordnet sein und vergrößert die Bauhöhe des Kerns nicht.

Der in der inneren Ecke des Kerns zwischen den Blechen 1 und 2 verbleibende dreieckige Ausnehmung 11 kann durch Wahl des Winkelsd klein.gehalten werden bzw. an die in der Kernecke erforderliche Größe des magnetischen Widerstandes des Kerns angepaßt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Aus kaltgewalzten, kornorientierten Blechen mit magnetischer Vorzugsrichtung geschichteter, zwei- oder mehrschenkliger geschlossener Eisenkern für bahnprofilgängige, mit der Eisenbahn verfahrbare Großtransformatoren oder Drosselspulen eingeschränkter Bauhöhe, bei dem die gleiche Breite aufweisenden Schenkel- und Jochbleche einer Blechebene in den Ecken des Kerns mit gegen ihre Längsrichtung winklig geneigten Schnittkanten aneinanderstoßen und diese Schnittkanten in benachbarten Blechebenen um einen Winkel d gegeneinander geneigt derart verlaufen, daß sich ihre gedachten Verlängerungen im Inneren des benachbarten Kernfensters im Abstand vom Kern kreuzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittkanten (5, 6; 7, 8) der Joch- und Schenkelbleche (1, 2, 3, 4) in den Kernecken in benachbarten Blechebenen abwechselnd unter 45° und (45 + d)° gegen die Längsrichtung der Bleche geneigt verlaufend aneinandergrenzen, daß die einzelnen Joch- und Schenkelbleche (1, 2, 3, 4) ihre gesamte Breite geradlinig durchsetzende Schnittkanten (5, 6, 7, 8) aufweisen, daß in den Blechebenen mit einer um (45 + d)° geneigten Stoßfuge jeweils die Schnittkante (7) der Jochbleche (1) mit einem Winkel (45 + d)° zur Längsrichtung der Jochbleche verläuft und die Joch- und Schenkelbleche (1, 2) in der vorgenannten Blechebene eine dem Kernfenster zugewandte Ausnehmung (11) bilden.

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