DE19638954C2 - Transformator oder Drossel sowie Verfahren zum Herstellen eines Transformators oder einer Drossel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transformator oder eine Drossel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines Transformators oder einer Drossel.

Ein derartiger Transformator bzw. eine derartige Drossel sind aus der US 4,899,122 bekannt. Dort wird über einen speziellen Aufbau eines Transformators oder einer ähn­ lichen Einrichtung mit miteinander verschweißten Joch- und Kernpaketen berichtet. Eine Fußplatte faßt dabei mit abgewin­ kelten Laschen seitlich um das Jochpaket. Die Laschen stehen mindesten geringfügig über das Jochpaket vor und umschließen dabei auch die freien Enden der äußeren Kernschenkel. Beim Verschweißen von Joch- und Kernpaket werden die Laschen an den so gebildeten Magnetkern angeheftet. Die Kräfte zum Ver­ spannen der Bleche von Joch- und Kernteil werden von Schrau­ ben aufgebracht, die durch Öffnungen in den Joch- und Kern­ teilen fassen und mit entsprechenden Muttern zusammenwirken. Über die Schrauben erfolgt auch die Festlegung des Magnet­ kerns auf einer Fußplatte, über die der Transformator bzw. die Drossel zu montieren ist.

Aus der EP 0 309 690 B1 ist ein Verfahren zur Fertigung von Transformatoren und Drosseln bekannt, wonach deren Joch- und Kernpakete über Spannplatten und Zugstangen unter Druck an­ einandergepreßt werden. Über die Spannplatten erfolgt auch die Montage der Transformatoren und Drosseln.

Aufgabe der Erfindung ist es, nach dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 ausgestaltete Transformatoren oder Drosseln so weiterzubilden, daß sie ohne zusätzlichen Montageaufwand auf zu ihrer Befestigung vorgesehenen Fußplatten festzulegen sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Transformators bzw. der erfindungsgemäßen Drossel ist darin zu sehen, daß neben der Einsparung von kon­ struktiv aufwendigen Spannplatten und der Vermeidung von ein­ zeln festziehbaren Zugstangen beim Verschweißen der Konstruk­ tion über die Jochbleche Schweißnähte gezogen werden, die die Jochbleche gegeneinander festlegen. Außerdem ist das Einbau­ volumen des erfindungsgemäßen Transformators bzw. der erfin­ dungsgemäßen Drossel kleiner als bei einem Transformator oder einer Drossel, deren Kernkomponenten durch außenliegende Zugstangen festgespannt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Transfor­ mators bzw. der erfindungsgemäßen Drossel sind in den Un­ teransprüchen angegeben. Die Ansprüche 10 und 11 beinhalten ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Transfor­ mators bzw. der erfindungsgemäßen Drossel.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles für eine dreiphasige Drossel näher erläutert. Was in diesem Zusammenhang für eine dreiphasige Drossel gilt, gilt sinngemäß auch für andere Drosseln und mit Ausnahme etwaiger Hinweise zu Luftspalten auch für Transformatoren.

Die Zeichnung zeigt die wesentlichen Komponenten einer drei­ phasigen Drossel. Diese bestehen aus einem Jochpaket 1, einem Kernpaket 2 und den Wicklungen 3.1 bis 3.3, die auf die Schenkel 2.1 bis 2.3 des Kernpaketes 2 aufzustecken und dort festzulegen sind. Das Jochpaket 1 und das Kernpaket 2 beste­ hen aus einer Vielzahl geschichteter Bleche in Form eines I bzw. eines E. Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß der Kern aus zwei Jochpaketen mit dazwischenliegenden Schen­ kelpaketen gebildet wird, wie es in der Zeichnung durch ge­ punktete Linien 2.0 im Kernpaket angedeutet ist. Zwischen das Jochpaket 1 und die Schenkel 2.1 bis 2.3 des Kernpaketes 2 sind zur Bildung eines Luftspaltes vorgegebener Dicke Luft­ spaltbeilagen 4.1 bis 4.3 einzufügen. Die fertige Drossel ist auf ihrer Unterseite mit Einrichtungen zur Montage an einem beliebigen Einbauort zu versehen.

Die Fertigung der erfindungsgemäßen Drossel geschieht folgen­ dermaßen: Zunächst wird das Jochpaket 1 mit vier Schweißla­ schen 5.1 bis 5.4 versehen. Diese Schweißlaschen bestehen aus U-förmig ausgeschnittenen Blechen, die durch Abwinkeln ihrer Schenkel jeweils zur selben Seite hin im Profil ein L bilden und die sich bei fertig montierter Drossel gegen die Stirn­ flächen der Jochbleche und die entsprechenden Partien der Kernbleche legen. Die gemeinsamen Joche der Schweißlaschen legen sich dabei an die Breitseiten der äußeren Schenkelble­ che der äußeren Schenkel 2.1 und 2.3 sowie der äußeren Joch­ bleche des Jochpaketes 1 und des entsprechenden Teils des Kernpaketes 2 an. In einem ersten Schweißvorgang werden die Schweißlaschen 5.1 bis 5.4 mit dem Jochpaket 1 verschweißt. Zu diesem Zweck haben die Schenkel der Schweißlaschen auf der dem Jochpaket 1 zugewandten Seite vorstehende Zungen, von de­ nen in der Zeichnung nur die Zungen 5.21 und 5.31 der beiden Schweißlaschen 5.2 und 5.3 zu sehen sind.

Diese Zungen schließen auch vor dem Schweißen bündig mit den Stirnflächen der Jochbleche im oberen Bereich ab. Mittels I- Naht werden die Schweißlaschen mit den Jochblechen des Joch­ paketes 1 verschweißt. Die Schweißnähte verlaufen über die stirnseitigen oder stirnseitennahen Schnittflächen mindestens eines Teiles der Jochbleche. Die Schweißnaht kann aber auch im gleichen Arbeitsgang über die verbleibenden Bleche des Jochpaketes gezogen werden.

Zu einem späteren Zeitpunkt werden das Kernpaket 2 zusammen mit den aufgesteckten Wicklungen 3.1 bis 3.3 und den Luft­ spaltbeilagen 4.1 bis 4.3 in den aus den Schweißlaschen 5.1 bis 5.4 gebildeten Führungsrahmen eingepaßt und dann zur freien Seite hin verschlossen. Hierzu dienen zwei voneinander getrennte Fußplatten 6.1 und 6.2. Jede Fußplatte besteht aus einem S-förmig profilierten Blechstreifen, dessen einer Schenkel 6.11 bzw. 6.21 mit Ausnehmungen 6.12 bzw. 6.22 zur Aufnahme von nicht dargestellten Befestigungsmitteln versehen ist. Der jeweils andere Schenkel 6.13 bzw. 6.23 ist mit Aus­ nehmungen 6.14 bzw. 6.24 versehen, die zur Aufnahme der Zun­ gen an den freien Enden der Schweißlaschen 5.1 bis 5.4 die­ nen. Von diesen Zungen sind in der Zeichnung nur die Zungen 5.22 bis 5.42 zu sehen. Sie entsprechen in ihrer Anordnung und in ihren Abmessungen den Zungen auf der anderen Seite der Schweißlaschen, die mit den Jochblechen des Jochpaketes 1 verschweißt sind. Die beiden Fußplatten 6.1 und 6.2 werden nun so auf die freien Schenkel der Schweißlaschen aufge­ steckt, daß die vorstehenden Zungen in die schlitzförmigen Ausnehmungen der Fußplatten eingreifen. Über die Fußplatten werden nun das Jochpaket 1 und das Kernpaket 2 unter Druck verspannt, und wenn das geschehen ist, werden die Zungen in den Ausnehmungen stumpf verschweißt. Gleichzeitig oder im An­ schluß daran können weitere Schweißnähte über die Bleche des Kernpaketes gezogen werden. Hierzu sind die beiden Fußplatten 6.1 und 6.2 mit weiteren, breiteren Schlitzen 6.15 bzw. 6.25 versehen, an deren Kanten die Bleche des Kernpaketes mit Schweißnähten festzulegen sind. Damit ist die Fertigung des Transformators soweit abgeschlossen, daß das hier nicht in­ teressierende Anschließen der Wicklungen an dafür vorgesehene Anschlußklemmen erfolgen kann.

Die in den Fußplatten vorstehenden Zungen stehen üblicherwei­ se nach unten über die Schenkel 6.13, 6.23 der Fußplatten vor. Werden zum Herstellen größerer Luftspalte mehr oder dic­ kere Luftspaltbeilagen verwendet, so ragen die Zungen weniger weit durch die Fußplatten hindurch bzw. schließen mit diesen bündig ab. Die Zungen bewirken damit eine begrenzte Anpassung der Bauhöhe von Transformatoren und Drosseln an die jeweils vorliegenden Gegebenheiten.

Die Schweißlaschen sind zur universellen Verwendung spiegel­ symmetrisch ausgeführt. Ihre Joche sind so lang, daß sie sich in der angegebenen Weise mit den Blechen des Jochpaketes und den Fußplatten stumpf verschweißen lassen. Dort, wo die Schere­ kel der L-förmigen Schweißlaschen aus den Jochen der Schweiß­ laschen vorstehen, sind die Joche mit Einschnitten 5.13 bis 5.43 versehen. Die Tiefe dieser Einschnitte liegt in der Grö­ ßenordnung eines oder einiger mm. Die Schnittkanten der Ein­ schnitte laufen am Boden der Einschnitte bogenförmig zusam­ men. Zweck der Einschnitte ist es, ein Einreißen der Schenkel beim Abwinkeln zu vermeiden.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Transformators bzw. der erfindungsgemäßen Drossel geschieht zwar in mehreren aufein­ ander folgenden Arbeitsschritten; der Transformator bzw. die Drossel verläßt dabei aber den jeweiligen Arbeitsplatz nicht, wie es bei der Verwendung von Zugstangen zum Festlegen der einzelnen Kernkomponenten erforderlich ist. Damit verringern sich die Herstellungskosten zusätzlich zum Einsparen der bis­ her erforderlichen Spannelemente und der Montagekosten nicht unerheblich.

Claims (11)

1. Transformator oder Drossel, dessen/deren Kern aus minde­ stens einem Jochpaket und mehreren, ggf. mit einem weiteren Jochpaket zu einem Kernpaket vereinigten Schenkelpaketen für die Aufnahme von Wicklungen besteht und bei dem/bei der die beiden Jochpakete über die Schenkelpakete kraftschlüssig festlegbar sind, wobei vier sich an die Breitseiten der äu­ ßeren Jochbleche des Jochpaketes und der äußeren Schenkelble­ che des Kernpaketes anlegende Schweißlaschen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schweißlaschen (5.1 bis 5.4) U-förmig ausgeschnittene Bleche sind, die mit ihrem Joch das eine Jochpaket (1) mit dem anderen Jochpaket bzw. dem entsprechenden Teil des Kern­ paketes (2) verbinden,
daß die Schenkel der Schweißlaschen um 90° jeweils zur glei­ chen Seite hin abgewinkelt sind und sich mit den abgewinkel­ ten Enden an die stirnseitigen Schnittflächen mindestens ei­ nes Teils der Jochbleche beider Jochpakete bzw. des einen Jochpaketes und des entsprechenden Teiles des Kernpaketes an­ legen,
daß die Schenkel (5.21) der sich an die Stirnflächen der Jochbleche des Jochpaketes (1) anlegenden Schweißlaschen paarweise durch über die Stirnflächen der Jochbleche und zwei Schenkel gezogene Schweißnähte verbunden sind und
daß die anderen Schenkel der Schweißlaschen mit vorstehenden Zungen (5.22 bis 5.42) versehen sind, die in Ausnehmungen (6.14, 6.24) je einer von zwei sich in Längsrichtung des bzw. der Jochpakete erstreckenden Fußplatten (6.1, 6.2) fassen und in diesen verschweißt sind.

2. Transformator oder Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißlaschen (5.1 bis 5.4) spiegelsymmetrisch aus­ geführt sind.

3. Transformator oder Drossel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen in nicht verschweißtem Zustand mindestens ge­ ringfügig über die Fußplatten vorstehen und das Material zum Stumpfschweißen der Schweißlaschen mit den Fußplatten abge­ ben.

4. Transformator oder Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Fußplatte (6.1, 6.2) aus einem S-förmig profilierten Blechstreifen besteht, dessen einer Schenkel (6.11, 6.21) mit Ausnehmungen (6.12, 6.22) zur Aufnahme von Befestigungsmit­ teln versehen ist und dessen anderer Schenkel (6.13, 6.23) die Ausnehmungen (6.14, 6.24) zur Aufnahme der Zungen (5.22 bis 5.42) aufweist.

5. Transformator oder Drossel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (6.14, 6.24) als in den Schenkel (6.13, 6.23) jeder Fußplatte eingebrachte, einseitig offene Schlitze ausgeführt sind, deren Breite der Dicke der Schweißlaschen (5.22 bis 5.42) entspricht.

6. Transformator oder Drossel nach Anspruche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schenkel (6.13, 6.23) jeder Fußplatte Schlitze (6.15, 6.25) eingebracht sind, an deren Kanten die Bleche des Jochpaketes (1) bzw. des entsprechenden Teiles des Kernpake­ tes (2) mit Schweißnähten festzulegen sind.

7. Transformator oder Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch dort, wo es in einen Schenkel übergeht, mit ei­ nem Einschnitt (5.23 bis 5.43) parallel zur Längsachse des Schenkels versehen ist.

8. Transformator oder Drossel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittkanten des Einschnittes (5.23 bis 5.43) am Bo­ den des Einschnittes bogenförmig zusammenlaufen.

9. Transformator oder Drossel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Einschnittes (5.23 bis 5.43) in der Größen­ ordnung eines oder einiger mm liegt.

10. Verfahren zum Herstellen eines Transformators oder einer Drossel, dessen/deren Kern, bestehend aus mindestens einem Jochpaket und mehreren ggf. mit einem weiteren Jochpaket zu einem Kernpaket vereinigten Schenkelpaketen für die Aufnahme von Wicklungen, unter Druck verspannt ist und bei dem/bei der zum Verbinden der beiden Jochpakete bzw. des einen Jochpake­ tes mit dem entsprechenden Teil des Kernpaketes zwischen die­ sen vier die äußeren Schenkelpakete mindestens zum Teil um­ schließende profilierte Blechlaschen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Blechlaschen (5.1 bis 5.4) mit ihren einen Enden zu­ nächst mit dem einen Jochpaket (1) verschweißt werden, wobei die Schweißnähte über die stirnseitigen oder stirnseitennahen Schnittflächen mindestens eines Teiles der Jochbleche verlau­ fen,
daß nach dem Einpassen der Schenkelpakete und der Wicklungen (3.1 bis 3.3) das andere Jochpaket bzw. zusammen mit den Schenkelpaketen und den Wicklungen das Kernpaket (2) zwischen die Blechlaschen eingepaßt wird,
daß anschließend zwei Fußplatten (6.1, 6.2) auf die freien Enden von je zwei Blechlaschen aufgesteckt werden, wobei an den Blechlaschen vorstehende Zungen (5.22 bis 5.42) in ent­ sprechende Ausnehmungen (6.14, 6.24) der Fußplatten fassen
und daß nach dem Verspannen des Kernes die Zungen in den Aus­ nehmungen der Fußplatten stumpf verschweißt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum weiteren Fixieren der Jochbleche über mindestens ei­ nes der Jochpakete bzw. das entsprechende Teil des Kernpake­ tes quer zur Längsachse der Jochbleche ein oder mehrere Schweißnähte gezogen werden.