DE19629930A1 - Kern eines Transformators mit geschichteten Blechen sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der Bleche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kern eines Induktionsbauteils mit geschichteten Blechen, eine Vorrichtung zur Herstellung eines Blechbandes für Kernbleche, ein Verfahren zum Herstel­ len von Kernblechen, ein Verfahren zum Herstellen eines Kerns und ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum Herstel­ len eines Blechbandes für einen Kern.

Kerne von Leistungstransformatoren oder Leistungsdrosseln in der Hoch- und Mittelspannung haben in der Regel einen Schen­ kelquerschnitt mit einer stufigen Kontur. Fig. 9 zeigt hierzu ein Beispiel. Der Kern 1 ist dabei aus verschiedenen Blechpa­ keten 2a, 2b, 2c unterschiedlicher Breite b1, b2, b3 zusam­ mengesetzt, um möglichst eine Kreisform zu erzielen. Die Kreisform ist erwünscht, da die auf den Schenkeln angeordne­ ten Spulen am einfachsten rund hergestellt werden können. Da­ bei gilt es, die nicht mit dem Eisen der Kernbleche gefüllten Bereiche 3 möglichst klein zu halten. Der Fachmann spricht dabei von einem möglichst hohem Kernfüllfaktor.

Im Hinblick auf eine wirtschaftlich und technisch sinnvolle Optimierung wurde in der Vergangenheit vielfach versucht, mit möglichst wenig Stufen, also mit möglichst wenig Blechbrei­ ten, einen hohen Füllfaktor zu erzielen. Als Stand der Tech­ nik sei hierzu beispielhaft das Fachbuch "Transformatoren" von Rudolf Küchler, 2. Auflage, 1966, Springer-Verlag, Seiten 275 bis 282, genannt.

Ein theoretisches Optimum stellt dabei eine Stufenanzahl dar, die sich aus dem Durchmesser geteilt durch die Blechdicke er­ gibt. Dies hätte jedoch einen unzumutbaren Aufwand in bezug auf Herstellung und Bevorratung der unterschiedlichen Blech­ breiten zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zur Er­ höhung des Füllfaktors bei einem Eisenkern anzugeben, bei der der Aufwand gering gehalten ist. Dabei sollen Lösungen für den Kern an sich sowie Mittel und Verfahren zum Herstellen des Kerns angegeben werden.

Der Erfinder löste sich zunächst von dem herkömmlichen An­ satz, Blechpakete mit fester Stufeneinteilung vorzusehen. Weiterhin erkannte er, daß ein Aufbau mit Kernblechen, die parallele Seitenkanten aufweisen, nicht unbedingt nötig ist. Es wurde also quasi ein Schritt in Richtung zu "ungenau her­ gestellten Kernblechen" gemacht.

Es entstand dabei der Gedanke, die Kernbleche aus einem Blechband mit fortlaufend vergrößerter Breite herzustellen. Die dabei entstehenden Ungenauigkeiten der jeweiligen Kern­ bleche liegen verblüffender Weise lediglich im Bereich her­ kömmlicher Fertigungstoleranzen.

Die Lösung der Aufgabe bezüglich des Kern gelingt erfindungs­ gemäß mit einem Kern für ein Induktionsbauteil, insbesondere für einen Transformator oder eine Drossel, mit geschichteten Kernblechen und einer vorgebbaren Kernquerschnittsform, wobei zumindest ein Teil der Kernbleche fortlaufend aus einem Blechband gefertigt sind, das ein erstes und zweites Ende hat, wobei die beiden Enden unterschiedliche Breiten aufwei­ sen.

Auf diese einfache Weise ist ein Kern gegeben, der bei ver­ einfachter Herstellung einen höheren Füllfaktor gegenüber dem Stand der Technik aufweist, wodurch wiederum die damit ver­ bundenen, dem Fachmann allgemein bekannten Verbesserungen und Einsparungen möglich sind. Diese Vorteile sind im Verhältnis zur veränderten Herstellung überproportional groß.

Bevorzugt erfolgt die Annäherung an die vorgegebene Schenkel- oder Kernquerschnittsform mit einer Stufenzahl, die etwa im Bereich der Kernblechanzahl des Querschnittes liegt. Dadurch ist ein Füllfaktor gegeben, der sehr nahe am theoretischen Optimum liegt. Die Kernbleche weisen mit Vorteil eine Dicke von etwa 0,1 bis 0,4 mm, beispielsweise 0,15 bis 0,3 mm, spe­ ziell 0,23 oder 0,3 mm, auf. Dabei ist eine gute Abstufung zur Annäherung an die gewünschte Querschnittsform möglich.

Es ist günstig, wenn die Kernbleche in Blechpakete aufgeteilt sind und die Blechpakete in Eckbereichen lagenweise einander überlappen. Der Kern ist in seiner Form bevorzugt als CI, EI, 5-Schenkel-Kern oder als Ringkern ausgebildet. Auf diese Weise ist eine vorteilhafte Kombination von herkömmlichen Kernausbildungen mit einem hohen Füllfaktor gegeben.

Bevorzugt ist die Kernquerschnittsform kreisförmig. Damit ist eine günstige Anpassung an einfach zu wickelnde Spulen mög­ lich. Es sind jedoch alternativ auch andere Querschnittsfor­ men, z. B. elliptische oder ovale, denkbar, die aus Randbedin­ gungen resultieren. Das Induktionsbauteil ist bevorzugt ein Transformator, ein Übertrager oder eine Drossel, wobei beson­ ders große Vorteile bei Hoch- und Mittelspannungsanwendungen gegeben sind.

Zumindest ein Teil der Kernbleche weist im wesentlichen je­ weils eine Anfangsblechbreite auf, die größer oder kleiner als die jeweilige Endblechbreite ist. Der Unterschied kann dabei im Bereich von wenigen Millimetern oder Bruchteilen ei­ nes Millimeters, z. B. wenigen Zehnteln oder Hundertsteln, liegen. Durch diese geringfügige Ungenauigkeit kann als Aus­ gangsmaterial ein Blechband mit stetig größer werdenden Breite verwendet werden.

Benachbarte Kernbleche des Kerns weisen zumindest an einer Stelle eine Kernblechbreite wie eine benachbarte Blechlage auf. Dadurch ist eine stetig verlaufende Kernquerschnittsform gegeben. Die Kernbleche sind im Regelfall aus Eisenblech ge­ fertigt. Alternativ sind auch andere Materialien möglich, z. B. amorphes Metall. Dieses Material eignet sich besonders günstig in der Kombination mit einem Ringkern.

Die Lösung der Aufgabe bezüglich des Verfahrens gelingt er­ findungsgemäß mit einem Verfahren zum Herstellen von Kernble­ chen für einen Kern eines Induktionsbauteils, insbesondere für einen Transformator oder eine Drossel, mit einem vorgeb­ baren Schenkelquerschnitt, wobei von einem ersten Blechband längs ein zweites Blechband mit vorgegebener Breite fortlau­ fend abgeteilt wird, wobei während dieser Längsteilung die Breite in einem vorgegebenen Maß verändert wird, wodurch das zweite Blechband mit einer vorgegebenen Seitenkontur erzeugt wird, und wobei das zweite Blechband etwa quer zu seiner Längsrichtung in einzelne Kernbleche mit unterschiedlicher Blechbreite geteilt wird.

Dadurch ist ein fortlaufender Herstellungsprozeß unter­ schiedlicher Kernbleche unterschiedlicher Breite gegeben, der die Herstellung der gewünschten Kontur flexibel zuläßt. Dabei brauchen keine Materialbänder mit verschiedenen Breiten be­ vorratet werden. Die Breite wird während des Längsvorschubs zumindest annähernd stetig verändert. Dabei ist die Stetig­ keit im Wesentlichen auf die Gesamtlänge des Ausgangsbandes zu sehen. Geringfügige Stufungen im Rahmen des Vorschubs ei­ ner Schneidvorrichtung sind dabei bei der Gesamtbetrachtung vernachlässigbar.

Die Seitenkontur entlang der Schnittkante des zweiten Blech­ bandes ist zumindest annähernd bogenförmig. Sie kann dabei auch zur Annäherung aus geradlinigen Abschnitten zusammenge­ setzt sein. Bei Bedarf kann mit Vorteil das zweite Blechband beidseitig mit einer vorgegebenen Seitenkontur versehen wer­ den, so daß es eine symmetrische Form erhält.

Mit der Querteilung der aufeinanderfolgenden Kernbleche oder in einem nachfolgenden Schritt wird mit Vorteil an den Enden der jeweiligen Kernbleche eine Form nach Art eines Gährungs­ schnittes erzeugt. Dadurch ist in einem Verfahrensschritt die endgültige Kernblechform erzeugbar. Dabei können auch Blech­ pakete gebildet werden, welche gegeneinander versetzte Gäh­ rungsschnitte aufweisen, wodurch ein guter magnetischer Fluß im Kern gegeben ist.

Es ist günstig, wenn ausgehend von dem vorgegebenen Schenkel­ querschnitt mit Hilfe eines Rechners die Seitenkontur ermit­ telt wird. Damit ist eine automatisierte Kernherstellung mög­ lich, wobei die speziellen Daten für die Herstellungseinrich­ tungen auf Anforderung automatisch ermittelt und den Steuer­ einrichtungen zugeführt werden. Gegebenenfalls kann der Rech­ ner mit einer Steuereinrichtung auch eine Baueinheit bilden.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn Toleranzen der Dicke des Aus­ gangsmaterials berücksichtigt werden und in die Datenerstel­ lung eingehen. Dazu kann z. B. ein Sensor zur Dickenerfassung vorgesehen sein, der die ermittelten Werte dem Rechner zu­ führt, so daß Dickenabweichungen von einem Normalwert bei Schichthöhe und resultierender Seitenkontur einfließen.

Die Lösung der Aufgabe bezüglich einer Vorrichtung gelingt erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung zur Herstellung eines zweiten Blechbandes für Kernbleche, insbesondere für einen Transformator oder eine Drossel wobei zur Längsteilung eines ersten Blechbandes ein Schneidwerkzeug vorgesehen ist, das quer zur Schneidrichtung mittels einer Verstelleinrichtung verschiebbar ist, wobei Mittel zum Ansteuern der Verstellein­ richtung während des Schneidvorgangs vorgesehen sind, derart, daß das zweite Blechband fortlaufend mit einer vorgegebenen Seitenkontur erzeugbar ist. Damit ist eine einfache Herstel­ lung eines Blechbandes möglich, das einen besonders einfachen Kernaufbau erlaubt.

Das Schneidwerkzeug kann als Schneidmittel einen Laser, eine Schere, eine Säge oder eine Schweißeinrichtung aufweisen. Durch die geeignete Auswahl eines dieser Schneidwerkzeuge ist eine gute Anpassung an die jeweils gewünschte Seitenkontur gegeben. Dabei muß die Schnittqualität an der Seitenkontur den Anforderungen im Kernblechbau genügen (Grat, Toleranz usw.).

Das Schneidwerkzeug ist dabei mittels der Verstelleinrichtung während des Längsvorschubs stetig oder fortlaufend verstell­ bar. Auf diese Weise ist ein Blechband und damit Kernbleche ohne wesentliche Breitensprünge fertigbar.

Bevorzugt kann eine weitere Schneidvorrichtung zum Teilen des zweiten Blechbandes quer zur Längsrichtung zum Erzeugen von einzelnen Kernblechen vorgesehen sein. Dadurch ist eine durchgängige Herstellung der Kernbleche mit einer Fertigungs­ einrichtung gegeben. Zur Erzeugung einer beidseitigen, ggf. symmetrischen Seitenkontur kann auch ein zusätzliches Schneidwerkzeug vorgesehen sein.

Eine weitere Lösung sieht erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum Herstellen eines Blechbandes für Kernbleche, mit einem Schneidwerkzeug zum Trennen eines ersten Blechbandes in Längsrichtung, vor, wobei eine Vorrich­ tung zum Verstellen des Werkzeuges in Querrichtung zur Schneidrichtung vorgesehen ist, und wobei die Schneidvorrich­ tung während des Schneidvorgangs in Längsrichtung quer ver­ stellt wird, derart, daß fortlaufend ein zweites Blechband mit vorgegebener Seitenkontur erzeugt wird. Damit können Vor­ richtungen nach dem Stand der Technik auf besonders einfache Weise neu verwendet werden, welche erhebliche Einsparungen bei der Kernherstellung ermöglichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung, weitere Details und Vor­ teile werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Blechbandes in einer Ab­ wicklung für die Herstellung von Kernblechen,

Fig. 2 einen Transformatorkern im Schnitt entlang einer Blechlage,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Schenkel des Transforma­ torkerns gemäß Fig. 2 entlang der Linie XX,

Fig. 4, 5 und 6 alternative Blechbänder zu dem gemäß Fig. 1,

Fig. 7 einen Ringkern im Querschnitt,

Fig. 8 eine alternative Kernquerschnittsform,

Fig. 9 einen Kernquerschnitt durch einen Kernschenkel nach dem Stand der Technik und

Fig. 10 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Herstel­ len der Blechbänder gemäß Fig. 1, 4, 5 oder 6.

Die nachfolgenden Details und Ausführungen sind rein bei­ spielhaft auf einen Kern aus geschichteten Kernblechen, ins­ besondere Eisenblech, bezogen, wobei Vorrichtung, Verfahren, das dabei hergestellte Produkt, nämlich der Kern, und das Blechband oder die Kernbleche einander ergänzend beschrieben und als Ideenkomplex anzusehen sind.

Prinzipiell ist eine Anwendung der grundlegenden Idee, näm­ lich die Herstellung eines Körpers mit vorgegebenen Kontur­ querschnitt aus verschiedenen Schichten nach Art eines Lami­ nats in der hier beschriebenen Weise, in vielen Bereichen an­ wendbar. Denkbare Anwendungsfälle sind beispielsweise runde Körper, Pfähle, Statoren von Motoren oder Linearmotoren, un­ symmetrische Körper aus Laminaten oder Wandlerkerne.

Nachfolgend wird zunächst auf die Fig. 1, 2 und 3 bezug genommen, wobei gegebenenfalls eine gleichzeitige Betrachtung mehrere Figuren erforderlich ist.

Fig. 1 zeigt ein erstes Blechband 1a, das als Ausgangsmaterial für die Kernbleche eines Kerns für einen Transformator oder einer Drossel dient. Üblicherweise stehen derartige Blechbän­ der als sogenannte Coils mit einer standardmäßigen Breite zur Verfügung. Nach dem Stand der Technik würde dieses erste Blechband 1a dann in Teilbänder mit vorgegebener konstanter Breite (gemäß den Blechpaketen in Fig. 9) unterteilt und dann in die einzelnen Kernbleche zerschnitten werden.

Von dem ersten Blechband 1a wird nach der neuen Idee ein zweites Blechband 3a mit vorgegebener Seitenkontur 5a abge­ teilt. Die Seitenkontur 5a und die damit erzeugte Breite der jeweils abzuschneidenden Kernbleche ist derart vorgegeben, daß nach der Verarbeitung, insbesondere der Schichtung, der jeweiligen Kernbleche zu einem Kern ein annähernd kreisförmi­ ger Kern- oder Schenkelquerschnitt gemäß Fig. 3 gegeben ist. Die beiden Enden 6a, 6b des zweiten Blechbandes haben also unterschiedliche Breiten.

Das zweite Blechband 3a gemäß Fig. 1 ist dabei beispielhaft für den halben Kernquerschnitt ausgelegt. Selbstverständlich kann auch ein Blechband für den gesamten Querschnitt oder nur für einen Teil, z. B. einem Drittel, vorgesehen werden. Dies kann gegebenenfalls eine Frage der zur Verfügung stehenden Coils oder der verarbeitbaren Materialmaße sein (siehe auch Fig. 4 bis 6).

Das Blechband 1 hat in der Regel eine Dicke von etwa 0,1 bis 0,4 mm, insbesondere 0,15 bis 0,3 mm, in speziellen Anwen­ dungsfällen eine Dicke von 0,23 oder etwa 0,3 mm. Die Länge L des gezeigten Blechbandes 1a ist dabei stark verkürzt darge­ stellt. Die Länge L kann unter Umständen mehrere Kilometer, z. B. im Bereich zwischen 1 und 100 km, betragen.

In der Regel wird dabei Eisenblech nach den üblichen Quali­ tätskriterien im Transformatoren- oder Maschinenbau verwen­ det. Prinzipiell ist auch eine Verarbeitung von amorphen Blech, insbesondere zur Herstellung von Ringbandkernen, denk­ bar. Siehe hierzu auch die nachfolgende Beschreibung zu Fig. 7.

Von dem zweiten Blechband 3a werden nachfolgend in einem wei­ teren Verfahrensschritt die jeweiligen einzelnen Kernbleche abgeschnitten. Diese weisen dann an einer ihrer Längsseiten eine krumme oder schräge Seitenkontur auf. Die jeweiligen Kernbleche haben dann also an ihrem einen Ende eine Blech­ breite, die größer ist als am anderen Ende. Prinzipiell ist auch eine zweiseitige Bearbeitung des zweiten Blechbandes 3a möglich, so daß dieses eine symmetrische trapezähnliche Form erhält. Aus Einfachheitsgründen ist vorliegend die einseitige Bearbeitung im Detail beschrieben.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch einen Transformatorkern 7 entlang einer seiner Schichtebenen in einer Prinzipdarstel­ lung, wobei zur Veranschaulichung des vorliegenden Prinzips die Schenkel- und Jochmaße stark übertrieben und verzerrt dargestellt sind. Die Kernbleche der gezeigten Ebene sind da­ bei fortlaufend mit den Bezugszeichen 9a bis 9e gekennzeich­ net. Der gezeigte Transformatorkern 7 ist beispielhaft mit oder ohne Mittelschenkel 9e als Dreischenkelkern bzw. Zwei­ schenkelkern (CI- oder EI-Kern) ausführbar.

Die gezeigten Kernbleche 9a bis 9e sind aus einem fortlaufen­ den Blechband gemäß Fig. 1 hergestellt. Sie weisen an ihren Enden jeweils gährungsartige Schnitte 11 auf. Diese sind prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt. Es können da­ bei auch schichtweise Lagen von Kernblechen gebildet werden, deren Enden schichtweise einander stufenartig überlappen. Derartige Überlappungen in den Eckbereichen eines Transforma­ torkerns sind auch unter dem Begriff "Step-Lap" dem Fachmann bekannt.

Bei den jeweiligen Kernblechen 9a bis 9e sind endseitig Blechbreiten A1 bis E2 eingezeichnet, wobei die jeweiligen Breitenpfeile zur Veranschaulichung mit Einheitsstrichen ver­ sehen sind.

Ausgehend von dem unsymmetrischen Blechband 3a sind die hier­ von abgeschnittenen Kernbleche 9a bis 9e unsymmetrisch. Die jeweiligen Breiten mit dem Buchstaben A ("Anfang" Aa bis Ae) sind jeweils kleiner als die mit dem Buchstaben E ("Ende" Ea bis Ee). Die Breiten aneinanderstoßender Enden der Kernble­ che, z. B. Breiten Eb und Ac der Kernbleche 9b bzw. 9c, sind zumindest annähernd gleich.

Bei entsprechender Dimensionierung und Berechnung ist also aus derartigen unsymmetrischen Kernblechen prinzipiell ein Kern schachtelbar. Bei genauer Betrachtung der Größenordnun­ gen der jeweiligen Maße stellt sich heraus, daß die Unsymme­ trien im Verhältnis zur Kerngröße vernachlässigbar gering oder zumindest beherrschbar sind. Dazu das folgende Rechen­ exempel:

Es wird von einem CI-Kern mit einer Höhe von 1,5 m und einer Breite von 2 m ausgegangen. Daraus ergibt sich ein Umfangsmaß für den Kern von 7 m, was der erforderlichen Blechlänge für eine Schicht entspricht. Weiterhin wird eine Schenkeldicke von 0,25 m und eine Kernblechdicke von 0,2 mm vorausgesetzt. Daraus ergibt sich ein Gesamtblechlängenbedarf von 1250 Blechlagen×7 m = 8750 m.

Weiterhin wird davon ausgegangen, daß das schmalste Blech eine Breite von 5 cm und das breiteste Blech eine Breite von 25 cm aufweisen. Unter der Voraussetzung eines annähernd li­ nearen Verlaufes der Seitenkontur 5 im ersten Viertel des Blechbandes entsprechend der größten Schräge würde sich für die Endpunkte des Jochbleches 9d eine Differenzbreite von etwa 0,48 mm zwischen der Breite Aa und Ed ergeben.

Eine derartige Breitendifferenz ist jedoch aus fertigungs­ technischer Sicht berücksichtigbar und im Rahmen von ohnehin vorgegebenen Toleranzen vernachlässigbar. Die aufgezeigte fertigungstechnische Vereinfachung ist also in der weiteren Verarbeitung voll berücksichtigbar und daher ohne Nachteile.

Die dadurch erzielten Vorteile sind jedoch überproportional groß und teilweise unüberschaubar. Durch die Erhöhung des durch die Anpassung an die Kreisform erzielte Füllfaktorerhö­ hung kann entweder die Leistung des entsprechenden Transfor­ mators erhöht oder bei konstanter Leistung das Gesamtbaumaß, inklusive der Maße der entsprechenden Wicklungen, verringert werden. Durch die Verkleinerung der Wicklung wird zusätzlich Leitermaterial, insbesondere Kupfer oder Aluminium, einge­ spart, was wiederum eine Verringerung von Verlusten und eine weitere Verringerung in der gesamten Wärme- und Leistungsbe­ messung zur Folge hat. Es erfolgt hier also eine überpropor­ tionale vorteilhafte Einsparmöglichkeit mit erheblichen Aus­ maßen.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen weitere Blechbänder 3b bzw. 3c bzw. 3d und 3e mit entsprechenden Seitenkonturen 5b bis 5e, die denkbar sind. Die beiden Blechbänder 3b bis 3e sind dabei als durchgehende Blechbänder für einen ganzen Kern darge­ stellt, wobei selbstverständlich eine Unterteilung in Teil­ bänder für einzelne Schichten des Transformators, entspre­ chend den strichlierten Linien 13 möglich sind.

Fig. 4 zeigt dabei eine Seitenkontur 5b, die einen stetigen bogenförmigen Verlauf aufweist. Die Seitenkontur 5c gemäß Fig. 5 weist einen abschnittsweise geradlinigen oder linearen Ver­ lauf auf, der gegebenenfalls fertigungstechnisch in bezug auf die entsprechende Schneidvorrichtung einfacher herstellbar sein kann. Dies gilt insbesondere wenn scherenartige Schneid­ mittel verwendet werden. Bei dieser Ausführung ist eine Un­ terteilung in einzelne Blechbänder entlang den Linien 13 ent­ sprechend der Änderung der Seitenkontur 5b gegebenenfalls von Vorteil.

Fig. 6 zeigt ein erstes Blechband 1d, aus dem gleichzeitig oder nacheinander zwei weitere Blechbänder 3d und 3e gefer­ tigt sind. Das eine Blechband 3d entspricht dabei im wesent­ lichen dem Blechband 3b gemäß Fig. 4. Das Blechband 3e ist da­ gegen symmetrisch ausgeführt, wobei beide Seitenkanten 5e mit einer gebogenen Kontur versehen sind. Dieses Blechband 3e muß in der vorliegenden Ausführung für einen kreisförmigen Quer­ schnitt entlang der Linie 13 geteilt werden.

Prinzipiell ist die vorliegende Idee auch für Bandkerne, z. B. aus einem amorphen Material, anwendbar. Fig. 7 zeigt hierzu beispielhaft einen Schnittbandkern 15 im Schnitt. Bei einem derartigen Schnittbandkern 15 kann es unter Umständen eben­ falls vorteilhaft sein, das zu verarbeitende zweite Blechband für einen verbesserten symmetrischen Aufbau des Kerns beid­ seitig mit einer entsprechenden Seitenkontur zu versehen.

Alternativ können auch lagenweise Blechbänder mit unsymmetri­ scher Form aufgebracht werden, so daß zumindest eine verbes­ serte Annäherung an die Kreisringform gegenüber einem quadra­ tischen Querschnitt gegeben ist.

Fig. 8 zeigt beispielhaft für alle bereits beschriebenen und alle weiter denkbaren Ausführungen eine alternative Quer­ schnittsform, die mit der neuen Idee auf einfache Weise er­ zielbar ist.

Fig. 10 zeigt eine Vorrichtung 17 zur Herstellung des oben be­ schriebenen Blechbandes für Kernbleche in einer Prinzipdar­ stellung. Die Fig. zeigt ein Coil 18, bei dem das äußere Blechbandende 20 des ersten Blechbandes 1a zur Längsteilung einem Schneidetisch 22 zugeführt ist. Der Schneidetisch 22 weist ein im Prinzip dargestelltes Schneidwerkzeug 24 auf. Das Schneidwerkzeug 24 kann als Schneidmittel beispielsweise einen Laser, eine Schere, eine Säge oder eine Schweißeinrich­ tung aufweisen. Die Auswahl des geeigneten Schneidmittels hängt dabei unter anderem auch von der gewünschten Schneidqualität, der entstehenden Schnittkanten und der Fä­ higkeit, gebogene Schnittführungen zu erzeugen, ab. Optional kann auch ein weiteres Schneidwerkzeug zur beidseitigen Bear­ beitung des herzustellenden Blechbandes vorgesehen sein.

Der Schneidetisch 22 weist beispielhaft eine portalartige Halterung 28 auf, auf oder an der das Schneidwerkzeug 24 be­ wegbar geführt ist. Dazu ist eine Verstelleinrichtung 26 vor­ gesehen, die über Verstellmittel 30 den Vorschub des Schneid­ werkzeugs 24 in Querrichtung zum Blechbandende 20 steuern. Die Verstelleinrichtung 26 weist dazu Antriebsmittel, insbe­ sondere einen Motor M, auf, wobei die Verstellmittel 30 bei­ spielsweise als Spindelantrieb ausgebildet sein können. Hierzu sind jedoch auch andere Ausführungen, beispielsweise mit hydraulischen Mitteln oder Schrittmotoren oder sonstigen Ausführungen gemäß dem Stand der Technik, denkbar.

Die Verstelleinrichtung 26 ist zur Erzeugung einer vorgegebe­ nen Schnittkontur mit einer Steuereinrichtung 32 verbunden, welche bevorzugt einen Rechner umfaßt. Gegebenenfalls können ausgehend von vorgegebenen elektrischen oder mechanischen Da­ ten eines Transformators in der Steuereinrichtung 32 eine entsprechende zu erstellende Schnittkontur des Blechbandes 1a erzeugt werden und dann entsprechende Steuersignale an die Verstelleinrichtung 26 gegeben werden. Die Steuereinrichtung 32 weist ggf. auch Anzeige- und Bedienmittel, z. B. einen Bildschirm 32a und eine Tastatur 32b, auf.

Zusätzlich kann ggf. auch ein Sensor 31 zur Erfassung der Dicke des Blechbandendes 20 vorgesehen sein. Der Sensor 31 ist mit der Steuereinrichtung 32 verbunden, so daß die erfaß­ ten Werte bei der Berechnung der Koordinaten Berücksichtigung finden.

Weiterhin können auch Verbindungen mit einer weiteren Steuer­ einrichtung 33, z. B. einem Zentralrechner, vorgesehen sein. Es können auch weitere Antriebsmittel, z. B. die Antriebe 25 des Coils 18 und eines weiteren Coils 19, in Wirkverbindung hiermit stehen.

Nach dem Schneidvorgang ist das Blechbandende 20 in zwei Blechbänder, nämlich einem zweiten Blechband 34 und einem dritten Blechband 36 geteilt. Aus dem zweiten Blechband 34 sollen nachfolgend Kernbleche geschnitten werden. Das zweite Blechband 34 wird daher einer weiteren Schneidvorrichtung 40 zugeführt, die zumindest eine Querteilung des zweiten Blech­ bandes 34 vornimmt. Es kann sich dabei einerseits um ein gro­ bes Zuschneiden oder auch um das Erzeugen einer vorgegebenen endgültigen Kernblechform handeln. Beispielhaft sind hierzu an der Ausgangsseite der Schneidvorrichtung 40 unterschiedli­ che Kernbleche 9 in einer Prinzipdarstellung gezeigt. Die Schneidvorrichtung 40 weist ein nicht näher im Detail gezeig­ tes Schneidwerkzeug 41 auf.

Falls für das dritte Blechband 36 noch keine Verwendung gege­ ben ist, so kann dieses über den als Aufwickelvorrichtung dienenden Antrieb 25 aufgewickelt und einer weiteren Lagerung zugeführt werden. Hierbei ist gegebenenfalls eine Aufwickel­ technik vorzusehen, die eine Beschädigung des Blechmaterials entgegenwirkt oder verhindert. Dazu ist es günstig, wenn das dritte Blechband ausgehend von einem breiteren Ende zunächst aufgewickelt wird. In dieser Hinsicht ist es auch günstig, wenn Blechbänder für lediglich einen Teilabschnitt eines ge­ samten Kerndurchmessers verarbeitet werden. Besonders günstig ist es, wenn ein Blechband für maximal die Hälfte eines Kern­ durchmessers bemessen ist.

Selbstverständlich weist die gesamte in der Fig. 10 gezeigte Vorrichtung Antriebsmittel 42 (Prinzipdarstellung) zur Erzeu­ gung eines Längsvorschubes des Blechbandendes 20 auf.

Selbstverständlich sind die oben aufgezeigten Ausführungen und Details unter sich oder mit Merkmalen aus dem Stand der Technik kombinierbar, ohne daß der grundlegende Gedanke der Idee verlassen wird. Wesentlich hierfür ist, daß für die Er­ zeugung eines Kernquerschnittes mit vorgegebener Kontur nicht Kernbleche in einer groben Abstufung mit konstanter Breite verwendet werden, sondern daß fortlaufend aus einem Band mit einem vorgegebenen Konturverlauf Kernbleche mit nicht kon­ stanter Blechbreite verwendet werden. Auf diese Weise ist mit nur geringem Aufwand eine einfache Annäherung an eine vorge­ gebene Kernquerschnittsform möglich.

Prinzipiell ist die grundlegende Idee nicht nur für Kerne von Transformatoren oder Drosseln, sondern auch für sonstige Kerne anwendbar. Dies betrifft insbesondere Eisenkerne bei magnetischen Bauteilen, z. B. Motoren, insbesondere Linearmo­ toren. Dabei ist auch eine Anwendung bei Stator und Rotor denkbar, wobei insbesondere ein Einsatz bei nichtrotierenden Teilen günstig ist. Ggf. ist auch eine nachträgliche Bearbei­ tung des Kerns in seiner Außenkontur, z. B. durch Schleifen, denkbar, wodurch eine weitere Verbesserung und Annäherung an eine vorgegebenen Form gegeben ist.

Claims (25)

1. Kern (7, 15) für ein Induktionsbauteil, insbesondere für einen Transformator oder eine Drossel, mit geschichteten Kernblechen (9 bis 9e) und einer vorgebbaren Kernquer­ schnittsform, wobei zumindest ein Teil der Kernbleche (9 bis 9e) fortlaufend aus einem Blechband (1a bis 1d) gefertigt sind, dessen beiden Enden (6a, 6b) unterschiedliche Breiten aufweisen (Fig. 2, 7).

2. Kern nach Anspruch 1, bei dem die Annäherung an die Kern­ querschnittsform mit einer Stufenzahl erfolgt, die etwa im Bereich der Kernblechanzahl des Kernquerschnittes liegt.

3. Kern nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kernbleche (9 bis 9e) eine Dicke von etwa 0,1 bis 0,4 mm, insbesondere 0,15 bis 0,3 mm, speziell 0,23 oder 0,3 mm, aufweisen.

4. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kernble­ che (9 bis 9e) in Blechpakete unterteilt sind, die in Eckbe­ reichen lagenweise einander überlappend ausgebildet sind.

5. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kernform als CI-, EI-, oder als 5-Schenkel-Kern ausgebildet ist.

6. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kernform einen geschlossenen Magnetpfad aufweist.

7. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kernquer­ schnittsform zumindest annähernd kreisförmig ist.

8. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Induk­ tionsbauteil ein Transformator oder eine Drossel ist.

9. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zumindest ein Teil der Kernbleche (9 bis 9e) im wesentlichen jeweils eine Anfangsblechbreite (Aa bis Ae) aufweisen, die größer oder kleiner als die jeweilige Endblechbreite (Ea bis Ee) ist.

10. Kern nach Anspruch 9, wobei benachbarte Kernbleche (9 bis 9e) zumindest an einer Stelle ein Kernblechbreite wie eine benachbarte Blechlage aufweisen.

11. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Kern­ bleche (9 bis 9e) aus Eisenblech sind.

12. Verfahren zum Herstellen von Kernblechen (9 bis 9e) für einen Kern (7, 15) eines Induktionsbauteils, insbesondere für einen Transformator oder eine Drossel, mit einem vorgebbaren Schenkelquerschnitt, wobei von einem ersten Blechband (1a bis 1d) längs ein zweites Blechband (3a bis 3e, 34) mit vorgege­ bener Breite fortlaufend abgeteilt wird, wobei während dieser Längsteilung die Breite in einem vorgegebenen Maß verändert wird, wodurch das zweite Blechband (3a bis 3e, 34) mit einer vorgegebenen Seitenkontur (5a bis 5e) erzeugt wird, und wobei das zweite Blechband (3a bis 3e, 34) etwa quer zu seiner Längsrichtung in einzelne Kernbleche (9 bis 9e) mit unter­ schiedlichen Blechbreiten geteilt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Maß für die Breite während des Längsvorschubs zumindest annähernd stetig verän­ dert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Seitenkon­ tur (5a bis 5e) entlang der Schnittkante des zweiten Blech­ bandes (3a bis 3e, 34) zumindest annähernd bogenförmig ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei an dem zweiten Blechband (3a bis 3e, 34) beidseitig eine vorge­ gebene Seitenkontur (5a bis 5e) erzeugt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei mit der Querteilung des zweiten Blechbandes (3a bis 3e, 34) oder in einem nachfolgenden Schritt an den Enden der jeweiligen Kernbleche (9 bis 9e) eine Form nach Art eines Gährungs­ schnittes erzeugt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei Blechpakete gebildet werden, welche gegeneinander versetzte Gährungsschnitte auf­ weisen.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei aus­ gehend von dem vorgegebenen Schenkelquerschnitt mit Hilfe ei­ nes Rechners (32) die Seitenkontur (5a bis 5e) ermittelt wird.

19. Verfahren zum Herstellen eines Kerns (7, 15), insbesondere für einen Transformator oder eine Drossel, mit einer vorgeb­ baren Schenkelquerschnittsform, wobei aus zumindest einem zweiten Blechband (3a bis 3e, 34) mit zumindest annähernd stetig vergrößert verlaufender Breite Kernbleche (9 bis 9e) unterschiedlicher Breite abgeschnitten werden, wobei die er­ zeugte Seitenkontur (5a bis 5e) des zweiten Blechbandes (3a bis 3e, 34) derart vorgegeben und die Kernbleche (9 bis 9e) derart geschichtet werden, daß eine Stufenanzahl zur Annähe­ rung an die Schenkelquerschnittsform gegeben ist, die in etwa der Kernblechanzahl entspricht.

20. Vorrichtung (17) zur Herstellung eines zweiten Blechban­ des (3a bis 3e, 34) für Kernbleche (9 bis 9e), insbesondere für einen Transformator oder eine Drossel, wobei zur Längs­ teilung eines ersten Blechbandes (1a bis 1d) ein Schneidwerk­ zeug (24) vorgesehen ist, welches quer zur Schneidrichtung mittels einer Verstelleinrichtung (26) verschiebbar ist, wo­ bei Mittel zum Ansteuern der Verstelleinrichtung (26) während des Schneidvorgangs vorgesehen sind, derart, daß das zweite Blechband (3a bis 3e, 34) mit einer vorgebbaren Seitenkontur (5a bis 5e) erzeugbar ist (Fig. 10).

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei das Schneidwerkzeug (24) als Schneidmittel einen Laser, eine Schere, eine Säge oder eine Schweißeinrichtung aufweist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 20, wobei das Schneid­ werkzeug (24) mittels der Verstelleinrichtung (26) während des Längsvorschubs stetig verstellbar ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei eine Vorrichtung (40) zum Teilen des zweiten Blechbandes (3a bis 3e, 34) quer zur Längsrichtung zum Erzeugen von einzelnen Kernblechen (9 bis 9e) vorgesehen ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, wobei ein weiteres verstellbares Schneidwerkzeug (24b) vorgesehen ist, wobei beide Schneidwerkzeuge (24, 24b) zur Erzeugung einer beidseitigen Seitenkontur (5e) am Blechband (3e) dienen (Fig. 6).

25. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung (17) zum Herstel­ len eines zweiten Blechbandes (3a bis 3e, 34) für Kernble­ che (9 bis 9e), insbesondere für einen Transformator oder eine Drossel, mit einem Schneidwerkzeug (24) zum Trennen eines er­ sten Blechbandes (1a bis 1d) in Längsrichtung, wobei eine Verstelleinrichtung (26) zum Verstellen des Schneidwerkzeuges (24) in Querrichtung zur Schneidrichtung vorgesehen ist, wo­ bei das Schneidwerkzeug (24) während des Schneidvorgangs quer zur Längsrichtung des ersten Blechbandes (1a bis 1d) ver­ stellt wird, derart, daß ein zweites Blechband mit vorgegebe­ ner Seitenkontur erzeugt wird (Fig. 10).