DE2339972A1

DE2339972A1 - Abstuetz- bzw. pressvorrichtung fuer magnetkerne und wicklungen von transformatoren oder drosselspulen

Info

Publication number: DE2339972A1
Application number: DE19732339972
Authority: DE
Inventors: Franz Czech; Hans Pfroetschner; Armin Schleich
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1973-06-25
Filing date: 1973-08-07
Publication date: 1975-01-16
Also published as: DE2339972C2; CH560453A5

Description

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Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Abstütz- bzw. Pressvorrichtung für Magnetkerne und Wicklungen von Transformatoren oder Drosselspulen

Die Erfindung betrifft'eine Abstütz- bzw. Pressvorrichtung für Magnetkerne und Wicklungen von Transformatoren oder Drosselspulen, bei der der Pressdruck auf den Magnetkern durch Stahlträger ausgeübt wird, die mittels die Kernjoche wenigstens teilweise umfassender Zugbänder beidseitig der Kernjoche gehalten und die zugleich über längsseits der Kernsäulen angeordnete Zugstangen miteinander verbunden sind.

Es ist bekanntj dass die zunehmende Leistung bei den grossen Transformatoreneinheiten sowie die damit verbundene besonders

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kompakte Bauweise der Grosstransformatoren immer grössere Wicklungs-Streufeldinduktionen und magnetische Felder von Hochstromableitungen zur Folge haben.

Diese magnetischen Felder verursachen in den nunmehr bei bolzenlosen Jochen verwendeten Stahlpresskonstruktionen, die der Kern- und Wicklungspressung sowie der Aufnahme der axialen Kurzschlusskräfte dienen, hohe Zusatzverluste bzw. örtliche Erwärmungen, so dass bei solchen Konstruktionen magnetische Abschirmungen aus Transformatorenblech oder Aluminium bzw. teure antimagnetische Stähle notwendig sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei Abstütz- bzw. Pressvorrichtungen der eingangs genannten Art im Bereich der Streufelder Stahlkonstruktionsteile weitgehendst zu vermeiden und bei bolzenloser d.h. leerlaufverlustarmer Jochausführung trotzdem die grosse Last des Transformators bzw. der Drosselspule sowie die in diesen auftretenden Kräfte vorrichtungsgemäss zu beherrschen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelost, dass zur Fixierung der Kernjoche sowie der Wicklungen an der Aussenseite der am jeweiligen Kernjoch anliegenden Stahlträger wenigstens/ein durch die Zugbänder in Verbindung mit Presselementen zugleich an das Kernjoch angepresster, elektrisch

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isolierender sowie unmagnetischer Schiehtpresstoffbalken angeordnet ist.

Lösungsgemäss handelt es sich um das Zusammenwirken jeweils eines Stahlträgers mit wenigstens einem elektrisch isolierenden und unmagnetischen Schiehtpresstoffbalken, wobei die in axialer Richtung der Kernsäulen wirksamen Kräfte (Aufhängung, Wicklungspresskräfte, Kurzschlusskräfte) von den Zugstangen und den über die ganze Jochlänge durchgehenden Stahlträgern aufgenommen werden, wogegen die Jochpressung überwiegend durch die den Stahlträgern zugeordneten Schiehtpresstoffbalken erfolgt, die vorzugsweise jeweils in Fenstermitte des Magnetkernes mittels die Kernjoche wenigstens teilweise umfassender Zugbänder durch Presselemente gegen das zugeordnete Kernjoch gepresst werden. Durch die Schiehtpresstoffbalken werden demnach die Wicklungskräfte auf die Stahlträger und dadurch auf die längs der Kernsäulen angeordneten Zugstangen übertragen, die die auf der gleichen Seite des Transformators angeordneten Stahlträger miteinander verbinden. Zur Uebertragung der letztgenannten axialen Wicklungskräfte stützen sich hierbei die Schiehtpresstoffbalken auf der wicklungsseitigen Stirnfläche des jeweils zugehörenden Stahlträgers ab.

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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der jeweilige Schichtpresstoffbalken derart anzuordnen, dass er teilweise am oberen oder am unteren Stahlträger sowie direkt an der von diesem freien unteren bzw. oberen Zone des jeweils äussersten oberen oder unteren Jochbleches unter Pressung anliegt, wobei der Stahlträger an der oberen bzw. an der unteren,Randzone des jeweils äussersten Jochbleches angepresst ist.

Ferner ist es zweckmässig, dass die Schichtpresstoffbalken wenigstens an ihrer den Wicklungen zugewandten oder abgewandten Seite Pressmittel für die Wicklungspressung aufweisen.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform können an der Aussenseite des jeweiligen Stahlträgers Flansche oder Ausleger als Anschlag für die von den Wicklungen abgewandte Seite des jeweils zugeordneten Schichtpresstoffbalkens angeordnet sein, die die Abstützung der Schlchtpresstoffbalken zwecks Uebertragung der Axialkräfte teilweise oder ganz übernehmen.

Zweckmässigerweise können hierbei die Stahlträger aus entsprechend dicken einteiligen Blechplatten bestehen, wobei diese vorzugsweise zwischen der oberen bzw. der unteren Randzone des jeweils äussersten Jochbleches und dem jeweiligen Schichtpresstoffbalken derart angeordnet sind, dass das

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letztgenannte Jochblech höchstens bis zu dessen Längsmittellinie bzw. zur Hälfte überdeckt ist. Auf diese V/eise werden die einteiligen Blechplatten möglichst weit von den Wlcklungsstirnseitän distanziert. Obwohl durch die letztbeschriebene Anordnung die Breite der aussenliegenden Jochbleche von den anliegenden Blechplatten nur teilweise, also maximal bis zur Blechlängsmitte, überdeckt wird, erweist es sich zwecks weiterer Herabsetzung zusätzlicher Verluste als vorteilhaft, die aus sere Schicht der Jochbleche im Bereich der ^welligen Blechplatte bzw. Schichtpresstoffbalkens bis zu einer Schichtdicke von etwa 20 mm zu unterteilen bzw. zu schlitzen.

Besonders vorteilhaft erweist es sich, die den Stahlträgern bzw. Blechplatten zugeordneten Schichtpresstoffbalken aus Schichtpressholz herzustellen und in eine der Anzahl der Kernsäulen entsprechende Anzahl von etwa gleichlangen Balken zu unterteilen.

Durch die vorrichtungsgemässe Vermeidung von in Nähe der Wicklungen befindlichen Auslegern aus Stahl wird in vorteilhafter Weise insbesondere auch die'Ableitungskonstruktion sehr vereinfacht, wobei sich die Balken aus Schichtpressholz auch sehr für die Ableitungsbefestigung eignen.

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Weitere mit der Erfindung erzielte Vorteile bestehen in einer bisher nicht erreichten Reduktion der Lastverluste, weiters in der Vermeidung von thermisch kritischen Stellen und somit Fehlerquellen und nicht zuletzt in der Verbilligung und Verbesserung des Erzeugnisses.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. la eine perspektivische Draufsicht auf einen Transformator, wobei dessen Gehäuse nicht eingezeichnet ist;

Pig. Ib eine Vorderansicht und

Fig. Ic eine Draufsicht auf eine Abstütz- bzw. Pressvorrichtung im Zusammenwirken mit einem teilweise bewickelten Magnetkern; die

Fig. 2a, 2b, 2c, 2d sowie die
Fig. 3a, 3b, 3c, 3d und die

Fig. *la, ¹Jb, kc und 4d verschiedene Varianten bzw. Details von Abstütz- bzw. Pressvorrichtungen in Seitenansicht bzw. im Querschnitt, wobei jeweils einige quergeschnittene Jochbleche und/oder ein Teil des zugehörenden Joches im Querschnitt dargestellt sind.

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In Fig. la sind die Schichtpresstoffbalken 1 jeweils in drei etwa gleichlange Teile la unterteilt, um insbesondere den handelsüblichen Längen Rechnung zu tragen. Die die Sehichtpresstoffbalken 1 bzw. la an ihren freien Enden distanzierenden und fixierenden Querbalken aus Schichtpresstoff sind mit Ib bezeichnet. Die paarweise einander zugekehrten Enden der Schichtpresstoffbalken la werden mittels die Kernjoche wenigstens teilweise umfassender Zugbänder 2 durch mehrteilige

das
Presselemente 3 gegen/jeweils äusserste Jochblebh 6 und den zugeordneten Stahlträger bzw. Blechplatte 7 gepresst. Weitere diesbezügliche Details sind aus den Fig. 2a bis 4d ersichtlich. Die in Fig. la eingezeichneten Wicklungen sind mit 10 benannt. Die die Stahlträger bzw. Blechplatten längsseits der Kernsäulen 23 miteinander verbindenden Zugstangen sind mittels der Positionen 27» die Kernjoche mit 28j die Bodenplattenkonstruktion mit 37 und die Transformatoraufhängemittel mit ¹JO bezeichnet.

In den Fig. Ib und Ic sind die den Positionen der Fig. la entsprechenden Positionen gleich benannt. Beim Gegenstand der Fig. Ib und Ic handelt es sich zum Unterschied vom Gegenstand der Fig. la um einen Magnetkern mit nur zwei Kernsäulen 23_s wobei die Abstütz- bzw. Pressvorrichtung für den Magnetkern und die Wicklungen 10 sinngemäss entsprechend Fig. la ausgeführt sind.

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In Fig. 2a ist das nur zum Teil dargesteilte_?quergeschnittene obere Kernjoch wieder mit 28 bezeichnet, wobei die Schnittebene durch die Mitte einer Kernsäule 23 geführt ist. Die ebenfalls nur von der Seite ersichtlichen Zugstangen 27 weisen an ihren beiden kernjochseitigen Enden, wovon eines in der Fig. 2a nicht ersichtlich ist, Ansätze 29 auf, die in Löcher 30 der Blechplatte 7 eingreifen. Dadurch werden die bei Aufhängen des Kernes an den Blechplatten 7 angreifenden Zugkräfte (symbolisch vertreten durch die Richtungspfeile 4l) auf die Zugstangen 27 übertragen, die diese Kräfte aufnehmen.Ausserdem sind noch zwischen den auf der selben Seite des Magnetkernes einander gegenüberliegenden Schiehtpresstoffbalken la die Wicklungen 10 unter Pressung eingespannt, wie durch die die Wicklungen 10 vertretenden Pfeile 31 der der gleichen Abbildungs- bzw. Schnittebene angehörenden Figuren 2a und 2c angedeutet und zu den Fig. ¹Ia bis ¹Id dann näher erläutert ist. Diese Kräfte werden oben (Fig. 2a) über die Pressmittel 13 (Fig. Ha bis 4d) und unten (Fig. 2c) direkt auf.die Schichtpresstoffbalken la und von diesen weiter gemäss Fig. 4a bis Fig. kd auf die Blechplatten 7 und die Ansätze,29 der Zugstangen 27 übertragen und von den Zugstangen 27 aufgenommen.

In Fig. 2b ist nun eine Ausführungsform der am oberen Kernjoch 28 angeordneten mehrteiligen Presselemente 3 in Seitenansicht dargestellt, wobei die Schnittebene quer zum Kernjoch 28 durch die Fenstermitte des Transformators geführt ist. Die am oberen Kernjoch 28 oben bzw. unten queranliegenden Zugbänder 2 sind zwecks Wirksamwerdens der mehr-

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teiligen Presselemente 3 an ihren Enden 17 mittels Bolzen 16 an den Enden der Rippen 15 befestigt, wobei die Zugbänder 2 mit Hilfe von Oeffnungen 32 die Jeweilige Blechplatte 7 in Richtung der Anpresspfeile 42 durchsetzen. Hierbei wird das Jeweils äusserste obere Jochblech 6 an seiner äusseren oberen Randzone H höchstens bis zu seiner Längsmittellinie von aussen her von der Blechplatte 7 überdeckt, wobei letztere andererseits in eine Ausnehmung 18 des Schichtpresstoffbalkens la passt. Die übrige nicht an der Blechplatte 7 anliegende Jochseitige Fläche 19 'des Schichtpresstoffbalkens la liegt Jedoch direkt an die untere Zone 8 des Jeweils äussersten oberen Jochbleches 6 an. Der infolge Verdeckung durch die Rippe 15 an seiner oberen und unteren Begrenzungsfläche in Fig. 2b strichliert abgegrenzte Schichtpress/toffbalken la wird durch die mittels Schrauben 33 an der Rippe 15 befestigten Druckplatte 14 von den Zugbändern 2 gegen das obere Kernjoch 28 bzw. die Blechplatte 7 gepresst, wie durch die Druckpfeile 34 angedeutet ist. Die äusserste Schicht der Jochbleche ist hierbei mittels der Position 20 angedeutet.

In Fig. 2c ist bei gleicher Schnittebene wie für Fig. 2a das Schnittbild quer durch einen Teil des unteren Kernjoches dargestellt, wobei in Fig. 2c die der Fig. 2a bzw. 2b entsprechenden Teile bzw. Positionen gleich bezeichnet sind. In Abweichung von Fig. 2a ist die Blechplatte 7 direkt sowie mittels des Tragflansches 35 durch Fixierschrauben 36 mit

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der Bodenplattenkonstruktion 37 verbunden.

Die Schnittebene der Fig. 2d stimmt wieder mit der von Fig. 2b überein und entsprechende Positionen der beiden letztgenannten Figuren sind wieder gleichbezeichnet, soweit deren Bezeichnungen nicht den Figuren 2a und 2c entnommen sind. Im Gegensatz zur Ausführung gemäss Fig. 2b berührt die nicht an der Blechplatte 7 anliegende jochseitige Fläche 19 des Schichtpresstoffbalkens la die obere Zone 9 des äussersten unteren Jochbleches 6 direkt, während die in die Ausnehmung 18 des Schichtpresstoffbalkens la passende Blechplatte 7 nur die äussere untere Randzone 5 des äussersten unteren Jochbleches 6 abdeckt. Die Rippe 15 des mehrteiligen Presselementes 3 ist anstatt mittels Zugbänder 2 mit Hilfe eines Winkelstückes 38 und die Blechplatte 7 direkt mittels wenigstens je einer Fixierschraube 36 an der Bodenplattenkonstruktion 37 befestigt, so dass dadurch für diese Teile der Anpressdruck in Richtung des Pressungspfeiles 39 gewährleistet ist.

Die Gegenstände der Figuren 3a, 3b, 3c und 3d stellen Varianten der Gegenstände der Figuren 2a, 2b, 2c und 2d dar. Der wesentliche konstruktive Unterschied zwischen den Ausführungsformen besteht darin, dass an der Blechplatte 7 ein Flansch oder Ausleger 21 als Anschlag für die von den Wicklungen

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(siehe Fig. la) abgewandte Seite 12 der Schiehtpresstoffbalken la vorgesehen sind. Wird der Transformator mittels der Tranformatoraufhängemittel 40 (siehe Fig. la) angehoben, so wird die symbolisch durch den Richtungspfeil 4l angedeutete, von der Bodenplattenkonstruktion 37 ausgehend über die unteren -Blechplatten 7, die Zugstangen 27 und die oberen Blechplatten verlaufende Zugwirkung von diesen an den letztgenannten Blechpiatten 7 befestigten Tranformat:oraufhängemitteln 40 aufgenommen. Gleichzeitig sind die zwischen den unteren und den oberen Schichtpresstoffbalken la unter Pressung eingespannten Wicklungen 10, die in den Fig. 3a und 3c durch die Pfeile 31 vertreten sind, gegen die Wirkung der axialen Kurzschlusskräfte gesichert, wobei die Fixierung der Schichtpresstoffbalken la sowie die Jochpressung in vorbeschriebener Weise in Richtung der Anpresspfeile 42 sowie der Pressungspfeile 39 gewährleistet ist.

In den Figuren ¹Ia, 4b, 4c und 4d sind nun an den Schichtpresstoffbalken la angeordnete Pressmittel 13 bzw. Druckbolzen 26 zum Pressen der Wicklungen 10 vorgesehen. Nach Fig. 4a bestehen die letztgenannten Pressmittel aus die Schichtpressstoff balken la durchsetzenden Pressbolzen 24, die an ihren von den Wicklungen 10 abgewandten Enden Justierschrauben 25 zum Justinen ihrer Bolzeneinstellung aufweisen. Gemäss

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Pig. ^b können die Pressmittel zum gemeinsamen Pressen aller Wicklungen 10 aus an den Aussenseiten der Blechplatten 7 angeordneten, verstellbaren Druckbolzen 26 bestehen, die an der bezüglich der Wicklungen 10 abgewandten Seite 12 der Schichtpresstoffbalken la unter Pressung angreifen. Nach Ausführung gemäss Fig. 4c sind als Pressmittel auch wicklungsseitig an den Schichtpresstoffbalken la befindliche justierbare Druckbolzen 26 verwendbar. In Fig. *td ist schliesslich eine Kombination der Pressmittel aus den vorhergehenden Lösungen gemäss den Fig. 4a bis 4c ersichtlich.

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Claims

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1. ) Abstütz- bzw. Pressvorrichtung für Magnetkerne und

Wicklungen von Transformatoren oder Drosselspulen, bei der der Pressdruck auf den Magnetkern durch Stahlträger ausgeübt wird, die mittels die Kernjoche wenigstens teilweise umfassender Zugbänder beidseitig der Kernjoche gehalten und die zugleich über längsseits der Kernsäulen angeordnete Zugstangen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung der Kern-Joche (28) sowie der Wicklungen (10) an der Aussenseite der am jeweiligen Kernjoch (28) anliegenden Stahlträger (7) wenigstens je ein durch die Zugbänder (2) in Verbindung mit Presselementen (3) zugleich an das Kernjoch (28) angepresster, elektrisch isolierender sowie unmagnetischer Schichtpresstoffbalken (1; la) angeordnet ist.

2. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Schichtpresstoffbalken (1; la) derart angeordnet ist, dass er teilweise am oberen oder am unteren Stahlträger (7) sowie direkt an der von diesem freien unteren (8) bzw. oberen (9) Zone des jeweils äussersten oberen oder unteren Jochbleches (6) unter Pressung

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anliegt, wobei der Stahlträger (7) an die obere (4) bzw. an die untere (5) Randzone des jeweils äussersten Jochbleches (6) angepresst ist (Fig. 2b und 2d).

3. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtpresstoffbalken (1; la) wenigstens an ihrer den Wicklungen (10) zugewandten (11) oder abgewandten (12) Seite Pressmittel (13) für die Wicklungspressung aufweisen (Fig. 4a bis Id).

H. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtpresstoffbalken (1; la) aus Schichtpressholz bestehen.

5. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Presselemente (3) aus Druckplatten (14) mit wenigstens je einer daran fixierten Rippe (15) mit Bolzen (16) für die Befestigung der Enden (17) des Jeweiligen Zugbandes (2) bestehen (Fig. 2b).

6. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlträger (7) aus einer einteiligen Blechplatte bestehen.

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7. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der oberen (k) bzw. unteren (5) Randzone des jeweils äussersten Jochbleches (6) und dem jeweiligen Schichtpresstoffbalken (1; la) angeordnete Stahlträger bzw. Blechplatte (7) das letztgenannte Jochblech (6) höchstens bis zu dessen Längsmittellinie bzw. zur Hälfte überdeckt.

8. Abstutz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtpresstoffbalken (1; la) an ihrer der oberen (M) bzw. unteren (5) Randzone des Jeweils äussersten Jochbleches (6) zugewandten Seite eine Ausnehmung (18) für die Aufnahme des Stahlträgers bzw. der Blechplatte (7) aufweist, derart, dass die in die Ausnehmung (18) eingepasste Blechplatte (7) sowie die von der Blechplatte (7) jochseitig freie Fläche (19) des Schichtpresstoffbalkens (1) in einer Ebene am äussersten Jochblech (6) anliegen.

9. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Schichte (20) der Jochbleche im Bereich des oder der Schichtpresstoffbalken (1; la) bzw. der Blechplatte (7) bis zu einer Schichtdicke von etwa 20 mm unterteilt bzw. geschlitzt ist.

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10. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Blechplatte (7) ein Plansch oder Ausleger (21) als Anschlag für die von den Wicklungen (10) abgewandte Seite (12) des oder der Schichtpresstoffbalken (1; la) angeordnet sind {Fig. 3a).

11. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtpresstoffbalken (1) in eine der Anzahl der Kernsäulen (23) entsprechende Anzahl von etwa gleichlangen Balken (la) unterteilt ist.

12. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach den Ansprüchen 1, 5 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Presselemente (3; 1^i 15, 16) zum Halten der benachbarten Enden der Balken (la) vorgesehen sind.

13. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den am gleichen Kernjochende einander gegenüberliegenden Enden der Stahlträger . bzw. Blechplatten (7) und zugleich den zugehörenden Enden der Schichtpresstoffbalken (1; la) Querbalken (Ib) aus Schichtpresstoff als Distanzier- und Fixiermittel vorgesehen sind.

14. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch

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gekennzeichnet, dass die Pressmittel (13) zum unmittelbaren Pressen der einzelnen Wicklungen (10) aus den Schichtpresstoffbalken (1; la) etwa parallel zu den Zugstangen (27) durchsetzenden Pressbolzen (24) bestehen, die an ihren von den Wicklungen (10) abgewandten Enden Verstellmittel, wie z.B. Je eine Justierschraube (25), zum Justieren der Bolzeneinstellung aufweisen (Pig; Aa).

15. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum mittelbaren gemeinsamen Fixieren bsw. Pressen aller Wicklungen (10) an den Aussenseiten der Stahlträger bzw. Blechplatten (7) verstellbare Druckbolzen (26) angeordnet sind, die an der bzgl. der Wicklungen (10) abgewandten Seite (12) der Schichtpressstoffbalken (1; la) unter Pressung angreifen (Fig.

16. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressmittel (13) zum unmittelbaren Pressen der einzelnen Wicklungen (10) aus wicklungsseitig an den Schichtpresstoffbalken (1; la) angeordneten Justierbaren Druckbolzen (26) aus Metall oder Isoliermaterial bestehen (Fig. 4c).

17. Abstütz- bzw. Pressvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum unmittelbaren Pressen

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einzelner Wicklungen (10) Pressbolzen (24) nach Anspruch 14 oder Druckbolzen (26) nach Anspruch 16 und zum mittelbaren gemeinsamen Pressen mehrerer Wicklungen (10) verstellbare . Druckbolzen (26) nach Anspruch 15 vorgesehen sind (Fig. 4d).

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