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Räumlicher DreiPhasenmagnetleiter
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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektrotechnik, insbesondere
die Konstruktion räumlich gewickelter Magnetleiter von Induktionsapparaten.
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Es sind kombinierte, räumliche aus durch gewickelte Elemente verbundenen
Blechpaketen hergestellte Magnetleiter (UdSsR-Urheber schein Nr. 192919, Kl. HO21)
bekannt. Es sind auch Magnetleiter bekannt, deren Elemente aus mehreren Streifen
verschiedener Breite bestehen (bzw.einem Streifen variabler Breite)ohne Abschrägung
von gekoppelten Seiten (Patente:italienisches-Nr. 519o83, 11.11, französisches -
Nr. 1107583, K1. H021, schweizerisches - Nr.
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365441, Kl. 21d228, Japanisches - Nr. 24605/69, Kl. 56 Bl02. 2) oder
mit einer Abschrägung unter einem Winkel zur Wickelachse
(Anmeldung
1683057 24-7).Nachteilig ist bei den aufgezählten Konstruktionen ein kleiner Ausnutzungsfaktor
des Umfanges einer durch die gekoppelten Seiten der gewickelten Elemente des Magnetleiters
gebildeten Säule.
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Es ist auch ein räumlicher Dreiphasenleiter bekannt, der drei Elemente
enthält, deren jedes in Form von gleichen,auf den Seiten eines regelmäßigen Dreiecks
angeordneten Rahmen mit einem die Form eines regelmäßigen Sechsecks aufweisenden
Säulenquerschnitt (der Querschnitt einer Seite des Elements stellt ein gleichschenkliges
Trapez dar, dessen kleinere Grundlinie gleich der Seite des Sechsecks ist) ausgeführt
ist. Die Elemente sind bei derartigen Magnetleitern aus einem einen rechteckigen
Abschnitt und einen Abschnitt variabler Breite enthaltenden Streifen (s. das Bundespatent
Nr.
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1011056, Kl. 21d248) gewickelt.
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Bei der bekannten Konstruktion des Magnetleiters wird auch keine optimale
Ausnutzung des Säulenquerschnitts nach dem Umfang erreicht, weil ein regelmäßiges
Sechseck im Säulenquerschnitt keine maximale Annäherung an einen Kreis darstellt.
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Es ist auch ein in'demselben Bundespatent Nr. 1011056, gl. d248 dargelegtes
Herstellungsverfahren fUr den Magnetleiter bekannt, darin bestehend, daß aus einem
Blechstreifen ein Rahmenelement mit schichtweiser Verschiebung von Windungen in
Richtung der Wikkelachse gewickelt.und dann die drei Rahmenelemente zu einem geschlossenen
Dreieck verbunden werden.
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Das genannte Verfahren gewährleistet aber auch keine ausreichende
Ausnutzung des Umfangs der bei der Kopplung der Rahmenelemente gebildeten Säule,
weil die Form des Streifens der verwendeten WicklunSlie gestellten Anforderungen
an eine erhöhte Windungsdichte nicht verfüllt.
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Zweck der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Magnetleiter
zu überwinden und einen einem Kreis nahen Säulenquerschnitt des Magnetleiters bei
unter einem Winkel zur Wickelachse abgeschrägten gekoppelten Seiten der Rahmenelemente
zu erhalten.
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Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, die Geometrie
des Ausgangsstreifens aus Elektroblech in der Weise zu ändern, daß beim Wickeln
der Rahmenelemente des Yiagnetleiters aus diesem der Querschnitt einer Rippe des
erhaltenen Rahmenelements an einen Halbkreis maximal angenähert ist, weshalb ein
maximaler Ausnutzunga faktor des Querschnitts des Magnetleiters durch das Transformatorenblech
gesichert wird.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe und zur Erreichung des genannnten
Ziels ist erfindungsgemäß ein räumlicher Dreiphasenmagnetleiter vorgeschlagen, der
drei zu einem geschlossenen Dreieck gekoppelte Rahmenelemente enthält, deren jedes
aus einem Ausgangsstreifen aus Elektroblech gewickelt ist, der aus Stirn an Stirn
miteinander verbundenen Längsabschnitten verschiedener Breite hergestellt ist.
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Dieser !Iagnetleiter ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsstreifen
nicht weniger als aus drei der genannten Abschnitte, die eine auf einer Geraden
liegende gemeinsame Seite aufweisen, zusammengesetzt ist, während die anderen Seiten
unter einem Winkel zur genannten gemeinsamen Seite ausgeführt sind, wobei die zwei
dieser Abschnitte einen gleichen Anzugswinkel der genannten Seiten aufweisen und
durch ihre breiten Stirnseiten symmetrisch verbunden sind, während die übrigen Abschnitte
als Fortsetzung eines der zwei oben genannten Abschnitte derart angeordnet sind,
daß jeder nachfolgende Abschnitt mit einem größeren Anzugswinkel seiner abgeschrägten
Seite als beim vorhergehenden Abschnitt ausgeführt ist, so daß die abgeschrägten
Seiten der Abschnitte eine konvexe gebrochene Linie bilden.
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Diese technische Lösung gestattet es im Prinzip, einen optimalen Schnitt
eines gerollten Blechstreifens zur Erhaltung eines gewickelten Rahmenelements von
einem räumlichen Dreiphasenmagnetleiter mit einer maximalen Ausnutzung seines Querschnitts
durch das Elektroblech zu erzielen.
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Gemäß einer der Varianten der vorliegenden Erfindung ist ein räumlicher
Dreiphasenmagnetleiter vorgeschlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen
Größen der Stirnseiten der genannten Längsabschnitte in Abhängigkeit vom Krümmungsradius
(r) des Querschnitts der Rippe des Rahmenelements gewählt sind, worin: die Breite
der Stoßstelle der genannten Abschnitte mit einem gleichen Anzug gleich 0,9 bis
1 r, die Breite der nächstfolgenden Stoßstelle 0,7 bis 0,8 r, die Breite der dritten
Stoßstelle 0,4 bis 0,5 r sind, wobei die kleinste Breite des Endabschnitts gleich
0,1 bis 0,2 r ist.
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Die oben genannten Beziehungen sind bei der Herstellung von schiefwinkligen
Platten zum Wickeln eines Magnetleiters die passendsten für eine optimale Ausnutzung
von gerollte Ausgangs-Elektroblech bei dessen Schneiden und anschließendem Aufwickeln.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung
ist ein räumlicher Dreiphasenmagnetleiter vorgeschlagen, dadurch gekennzeichnet,
daß der Längsanzugswinkel der Seiten der symmetrischen Abschnitte 0,02 bis 0,10
beträgt.
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Derartige konkrete Winkelmaße eines schiefwinkligen Streifens aus
Elektroblech sind am gebräuchlichsten und bei experimentell hergestellten Mustern
erfolgreich eingesetzt.
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Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird
die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen räumlichen
Dreiphasenmagnetleiter (in Gesamtansicht); Fig, 2 einen Querschnitt durch den Magnetleiter;
Fig. 3 ein Rahmenelement des Elagnetleiters auf einem Wickeldorn (in Draufsicht);
Fig. 4 einen Schnitt durch das Element auf dem Wickeldorn; Yig. 5 ein Schema für
die Bildung eines Streifens zum Wickeln eines Rahmenelements aus Halbzeugen; Fig.
6 Schemata zum Schneiden eines Ausgangsstreifens in 7 u. 8 Halbzeuge.
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Der Dreiphasenmagnetleiter (Fig. 1) enthält drei auf den Seiten eines
Dreiecks angeordnete Rahmenelemente 1, deren gekoppelte Seiten Säulen 2 (Fig. 2)
bilden. Jedes Element (Fig. 1 bis 4) ist aus einem aus vier gleich langen Abschnitten
(I-IV) zusammengesetzten Streifen (Fig. 5) variabler Breite gewickelt. Sämtliche
Abschnitte (I,II,R,IV) weisen eine variable Breite auf.
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Die Abschnitte I und II weisen eine gleiche Unparallelität der Kanten
auf, sind durch breite Stirnseiten HI und H11miteinander verbunden und bilden Innenwindungen
des Rahmenelements, die dessen Einheiten I und II (Fig. 2, 3, 4) zusammensetzen.
Die zwei anderen Abschnitte III und IV variabler Breite und verschiedener Unparallelität
sind durch breite Stirnseiten H111 und HIV mit einer schmalen Stirnseite des Abschnitts
II hintereinandergeschaltet und bilden Einheiten III, IV (Fig. 2, 3, 4) des Rahmenelements
zusammensetzende Außenwindungen.
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Der Streifen (Fig. 5) ist aus einzelnen, dessen Abschnitten entsprechenden,
aus gerolltem Blech hergestellten Halbzeugen geformt. Zur Sicherung eines kontinuierlichen
Wickelns des Rahmenelements sind die anliegenden Stirnseiten der Abschnitte (Halbzeuge),
beispielsweise durch Schweißen, miteinander verbunden.
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Der Ausgangs streifen ist also aus nicht weniger als drei der genannten,
eine gemeinsame, auf einer Geraden liegende Seite aufweisenden Abschnitte zusammengesetzt.
Die anderen Seiten sind unter einem Winkel zur genannten gemeinsamen Seite ausgeführt,
wobei zwei dieser Abschnitte einen gleichen AnzugswinkeXder Seiten aufweisen und
durch ihre breiten Stirnseiten symmetrisch verbunden sind. Die übrigen Abschnitte
stellen eine Fortsetzung eines der zwei oben genannten Abschnitte in der Weise dar,
daß Jeder nachfolgende Abschnitt mit einem größeren Anzugswinkel seiner abgeschrägten
Seite als beim vorhergehenden Abschnitt ausgeführt ist, worauf die abgeschrägten
Seiten der Abschnitte eine konvexe gebrochene Linie bilden.
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Beim zusammengebauten Magnetleiter bilden die gekoppelten Seiten der
gewickelten Elemente 1 eine Säule (Fig. 2). Der Querschnitt der genannten Säule
stellt ein Sechseck dar, dessen Umfang annähernd ein Kreis ist.
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Die relativen Größen der Stirnseiten der Längsabschnitte sind in Abhängigkeit
vom Krummungsradius (r) des Querschnltts der Rippe des Rahmenelements gewählt, worin:
die Breite der Stoßstelle der genannten Abschnitte mit einem gleichen Anzug gleich
0,9 bis 1 r, die Breite der nächstfolgenden Stoßstelle 0,7 bis 0,8 r, die Breite
der dritten Stoßstelle 0,4 bis 0,5 r sind, wobei die kleinste die Breite des Endabschnittes
gleich 0,1 bis 0,2 r ist.
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Vorzugsweise hat der räumliche Dreiphasenmagnetleiter einen Längsanzugswinkel
der Seiten der symmetrischen Abschnitte von 0,02 bis 0,10
Das Herstellungsverfahren
für einen Magnetleiter läuft daran hinaus, daß aus einem Elektroblechstreifen mit
unparallelen Längskanten (Fig. 5) auf einen Wickeldorn ein Rahmenelement mit schichtweiser
Verschiebung der nebeneinanderliegenden Windungen in Richtung der Wickelachse entgegengesetzt
zur Seite seiner Kopplung im Magnetleiter aufgewickelt und drei Rahmenelemente zu
einem geschlossenen Dreieck verbunden werden, wobei der Ausgangsstreifen vor dem
Aufwickeln von einer Rolle nacheinander durch zwei Kreisscheren durchgelassen wird,
wodurch ein Schnitt unter einem Winkel und parallel zur Achse des Ausgangsstreifens
(Fig. 6, 7, 8) vorgenommen und dem 0,25-fachen der Streifenlängigleiche schiefwinklige
Halbzeuge zum Aufwickeln des gesamten Rahmenelements abgeschnitten, dann die zwei
Halbzeuge I und II (Fig. 6) gleicher .Breite und Unparallelität, beispielsweise
durch Schweißen, miteinander und in Reihe mit den zwei Halbzeugen III und IV (Fig.
7, 8) verschiedener Breite und Unparallelität verbunden werden und mit dem Wickeln
begonnen wird.
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Bei der Durchführung des Verfahrens in einem Durchlauf werden die
Halbzeuge I und II (Fig. 6) gleicher Breite und Unparallelität geschnitten, während
die Halbzeuge III und IV (Fig. 7, 8) zweier verschiedener Breiten und Unparallelitäten
beim anschließenden Schneiden nach einer Umstellung der Kreisscheren hergestellt
werden. Dann wird aus Halbzeugen verschiedener Losgrößen ein Streifen zum Aufwickeln
eines Rahmenelements des iagnetleiters zusammengesetzt. Mit seinem Aufwickeln wird
von der breiten Stirnseite des erhaltenen Streifens begonnen.
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Die Auswertung der Erfindung sichert eine abfallose Herstellung von
Rahmenelementen eines Magnetleiters mit einem Querschnitt der gekoppelten Seiten
angenähert einem Halbkreis, wobei der Querschnitt der durch die zwei gekoppelten.Seiten
der Elemente gebildeten Säule angenähert einem Kreis ist. Dadurch wird eine gegen-Uber
den bestehenden Konstruktionen höhere Füllung des Säulenumfanges erreicht. In der
in- und ausländischen Praxis finden im
Transformatorenbau gewickelte
räumliche Magnetleiter eine immer weitere Anwendung, jedoch wird deren weitgehende
Einführung durch einen Mangel an konstrnktiven und technologischen Entwicklungen
gehemmt. Die vorliegende Lösung soll zur Entwicklung der Tendenz in Richtung der
Anwendung von räumlichen gewickelten Magnetleitern, zur Massenfertigung von Transformatoren
mit derartigen Magnetleitern beitragen.
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Die Ausnutzung des Vorschlags ermöglicht die Erhaltung von Elementen
gewickelter räumlicher Nagnetleiter mit einem Querschnitt angenähert einem Halbkreis
und mit einem Querschnitt der durch deren gekoppelte Seiten gebildeten Säule einem
Kreis angenähert ist, wodurch eine höhere Ausnutzung des Säulenumfangs erzielt wird.
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Darüber hinaus werden Abfälle von Elektro blech vermieden. Die betreffende
Lösung soll zu einer weiteren Einführung von gewickelten räumlichen Magnetleitern
in die Transformatorenproduktion und einer Massenherstellung von Transformatoren
mit den genannten Magnetleitern beitragen.
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