DE2723099C2 - Lamellierter Eisenkern für elektrische Maschinen, wie Transformatoren od. dgl. - Google Patents

Description

Beschreibung

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Die Erfindung bezieht sich auf lamellierte Eisenkerne für Transformatoren, Drosselspulen od. dgl., wie sie beispielsweise durch das DE-GM 74 03 587 bekannt geworden sind und die aus mehreren Kernteilen bestehen, die über Stoßstellen aneinander aufliegen.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß an den Stoßstellen der lamellierten Eisenkerne, an denen die Kraftlinien umgelenkt werden, das Problem der gleichmäßigen Verteilung entsteht. Dadurch, daß die Kraftlinien stets den kürzesten Weg wählen, kommt es an den Eckzonen der Übergangsstellen der Eisenkerne zu einer Verdichtung und damit Übersättigung, was örtliche Erhitzung bis zum Abbrand und Wirbelstromverluste zur Folge hat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und einen Eisenkern ?u schaffen, bei dem die Verdichtung und Übersättigung an den Eckzonen der Stoßstellen und damit die Entstehung von örtlicher Überhitzung und Wirbelstromverlusten vermieden wird.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt daß zur Minderung von Feldverdichtungen an den Eckzonen, die Stoßstellen zweier aneinandergrenzender Kernteile derart zueinander verlaufen, daß zwischen ihnen ein schräg verlaufender Zwischenraum gebildet ist wobei im Bereich der größeren Kraftlinienwege der geringere Abstand vorgesehen ist und mit kürzer werdenden Kraftlinienweglängen der Abstand zunimmt Das bedeutet daß beim kürzesten Weg der größte Luftspalt überwunden werden muß, während beim längsten Weg die Kernteile an den Stoßstellen einander berühren können. Dadurch werden die Kraftlinien gezwungen, sich iiber die Stoßstellen zumindest annähernd gleichmäßig zu verteilen.

Zwar ist durch die DE-PS 8 43 578 ein keilförmiger Spalt zwischen den Enden zweier aufeinander zu weisender Schenkelbereiche bekanntgeworden, wobei im Spalt Zwischenjagen aus nicht magnetischem Material vorgesehen sind. Der Späh einer Drossel muß aber, um die ihr zugedachte Aufgabe erfüllen zu können, nämlich zur Erzeugung einer hohen Blindleistung, eine bestimmte Größe besitzen. Diese und die gezeigte Form des Spaltes schließen jedoch von vornherein einen Einfluß auf eine Minderung von Feldverdichtur.gen aus. Demgemäß soll bzw. kann durch die in dieser Entgegenhaltung vorgeschlagene Maßnahme auch keine annähernd gleichmäßige Feldverteilung und Verhinderung der Feldlinieneinschnürang mit dem Ziel, den Magnetisierungsaufwand zu verringern, erzieh werden, sondern eine Verringerung der Vibrationen des Kernes bei Drosseln.

Weiterhin sind die Eisenkerne nach dieser DE-PS nicht aus mehreren lamellierten Kernteilen, die aus miteinander verbundenen Blechen bestehen, zusammengesetzt, sondern bestehen aus C-förmigen Blechen, deren aufeinander zu gerichtete Schenkel des "C" den Drosselspalt aufweisen.

Durch Blatt D 13 des Stanzkataloges der Fa. E. Blum KG von 1952 ist weiterhin ein einteiliger Mantelblechschnitt mit der Bezeichnung T 107 bekannt geworden, der Trennfugen zwischen einem Mittelschenkel und einem durchtrennten Joch aufweist. Diese Trennfugen bilden jedoch keinen sich verändernden Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Trennkanten des Mittelschenkels und den Jochstummeln. Zwar sind bei diesem Blechschnitt von des Fenstern ausgehende und bis zu den Trennfugen sich erstreckende Stanzeinschnitte vorgesehen, diese sind jedoch groß im Verhältnis zu den, die eigentlichen Übergänge für den magnetischen Fluß bildenden Trennstellen zwischen Mittelschcnkel und Jochstummel. Die breiten, von den Fenstern ausgehenden Stanzausschnitte bilden somit für den im Blech zirkulierenden magnetischen Fluß, für Feldstärken unterhalb der Sättigung des Bleches, einen praktisch unüberwindbaren magnetischen Widerstand, wodurch die Kraftlinien bzw. der magnetische Fluß sich im Bereich der Trennstellen bzw. Trennfugen zwischen dem Mittelschenkel und den Jochstummeln konzentriert und somit im Bereich der Trennstellen die Kraftliniendichte, d. h. also die Induktion und damit auch die Feldstärke, erheblich größer wird. Außerdem sind die aus solchen Mantelblechschnuten hergestellten Eisenkerne nicht aus mehreren lamsllierten Kernteilen, die aus miteinander verbundenen Blechen bestehen und über Stoßstellen aneinandergrenzen, gebildet.

Durch die DE-OS 22 03 210 ist ein Transduktor mit

einem aus zwei E-formigen Kernteilen zusammengesetzten Kern aus magnetischem Material bekannt geworden, bei dem im Bereich der Stoßstellen die Schenkel praktisch nur die halben Querschnitte haben. Dadurch soll bereits bei geringen Steuerleistungen eine für die Sättigung ausreichende Flußdichte im Bereich der Querschnittsverminderung erreicht werden. Es kann also bei Transduktoren gemäß dieser Entgegenhaltung durch die Einbringung von Ausschnitten in die Außenschenkel der &idigr;&Xgr;-förmigen Kernteile keine zumindest annähernd gleichmäßige Feldverteilung über den gesamten Querschnitt der Stoßstellen angestrebt worden sein, sondern es wird lediglich der magnetische Fluß im Bereich der Stoßstellen auf einen geringeren Querschnitt konzentriert

Durch die GB-PS 13 41 038 wird angeregt, die sich gegenüberliegenden Enden der Schenkel quer zur Ebene der Lamellen des Kerns zu reduzieren, wodurch die Bildung von Wirbelströmen in den Endbereichen der äußeren Lamellen vermindert wird.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an jedem Abschnitt der Stcßste'lc das Produkt aus dem sich durch den Abstand jeweils ergebenden magnetischen Widerstand über der Stoßstelle und der Länge des Kraftlinienweges zumindest annähernd gleich groß.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Stoßstellen zweier benachbarter Kernteile in einem Winkel von 1 —6 Minuten zueinander verlaufen.

Unabhängig davon, welche Kernteile bei dem Eisenkern verwendet werden, nämlich bandwickel-, quaderförmige Kernteile oder andere, kann es herstellungsmäßig zweckmäßig sein, wenn der oder die Mittelkerne an ihrer entsprechenden Stoßstelle eine Schräge angeformt haben, die beispielsweise geschliffen und anschließend geläppt sein kann.

Es kann von weiterem Vorteil sein, wenn der zwischen den Stoß- bzw. Unterteilungsflächen vorgesehene Zwischenraum mindestens teilweise mit einem Fremdmaterial ausgefüllt ist, beispielsweise einem Isoliermaterial, Klebstoff od. dgl., wodurch in sehr wirkungsvoller Weise Korrosion bzw. Rostbildung in dem keilförmig verlaufenden Zwischenraum vermieden werden kann.

Ein besonders vorteilhafter Aufbau des Eisenkerns kann gegeben sein, wenn die Kernteile quaderförmig ausgebildete Schenkelteile und Jochrsile sind.

Bei lameliierten Eisenkernen, die aus einem z.B. bandwickelförmigen unterteilten Mantel bestehen, der mit mindestens einem Mittelkern zusammengebaut ist und dessen Mittelkern ^der mehrere Mittelkerne im Bereich der Unterteilungsstellen des Mantels in diesen eingreift bzw. eingreifen, -.vobei die Bleche eines Mantelteiles und die Bleche eines Mittelkernes sich gitterartig kreuzend aneinander angrenzen können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Flächen der Unterteilungsstellen des oder der Mittelkerne und/oder des bandwikkelförmigen Mantels mit einer Schräge zu versehen, derart, daß sie sich voneinander entfernen, wobei im Bereich der größten Kraftlinienwege der geringere magnetische Widerstand vorhanden ist.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die einen Spalt bildenden Stoßstellen in einem konstanten Winkel zueinander verlaufen.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn die Kernteile an den Stoßstellen einander im Bereich der längeren Kraftlinienwege berühren.

Anhand des in der Fijjr dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert.

Der lamellierte Eisenkern / besteht aus drei Kernteilen 1, 2 und 3, von denen die Kernteile 1 und 3 durch Wickeln und anschließendes Trennen hergestellt sind und der Eisenkern 2 durch Stanzen und Aufeinanderschichten von Blechteilen, die sodann im Bereich der magnetisch unwirksamen Zonen 4 über Niete 5 und 6 miteinander verbunden sind.

Jeder Kernteil hat an der dem jeweils anderen Kernteil gegenüberliegenden Bereich eine Stoßsteile, nämlieh der Kernteil 1 besitzt zwei Stoßstellen la und Xb für den Kernteil 2, der Kernteil 2 Stoßstellen 2a und 2b. die den Stoßstellen des Kernteiles 1 gegenüberliegen und weiterhin Stoßstellen 2c und 2d, die den Stoßstellen 3a und 3b des Kernteiles 3 gegenüberliegen.

is Die Stoßstellen la und Xb sowie 3a und 3b haben zweckmäßigerweise eine angeformte Schräge in der Größenordnung von 1 bis 6 Winkelminuten, wodurch ein schräg verlaufender Zwischenraum 7, 8, 9, 10 zwischen den Stoßstellen gebildet wird. Dadurch ist den Kraftlinien, die stets das Bestreben haben, an den Stoßsteilen den kürzesten Weg zu wähitn, nämlich vom inneren Bereich der C-förmigen Kernteile 1 und 3 in den Mittelkern 2 überzugehen und umgekehrt, an den Stellen ein größerer magnetischer Widerstand entgegengesetzt, wodurch sich Kraftlinien auch nach außen verlagern u.-id somit eine Konzentration an den dem kürzesten Weg entsprechenden Bereichen vermieden wird, d. h. es wird eine örtliche Überhitzung und Übersättigung vermieden, und es erfolgt eine gleichmäßige Verteilung der magnetischen Feldlinien über die Stoßstellen. Es ist ersichtlich, daß dann die Kraftlinien A, C mit den kurzen Wegen im Bereich des größeren Abstandes und die längeren Kraftlinien B, D mit den längsten Wegen im Bereich des geringsten Abstandes verlaufen bzw. gezielt verlegt werden.

In gleicher Weise wie die Stoßstellen ia.ib, 3a und 3b mit einer Schräge versehen sind, können auch die Stoßstellen 2a und 2b, 2c und 2d mit einer Anscbrägung versehen sein oder aber lediglich die letzteren Stoßstellen des Mittelkernes Z Von Vorteil ist es, wenn die Schräge derart gewählt ist, daß das Produkt aus Kraftlinienweglänge und magnetischem Widerstand an jedem Bereich der Stoßstellen la/2a, lb/2b, 2c/3a, 2d/3b zumindest annähernd gleich groß ist oder daß wenigstens der magnetische Widerstand sich im Be/eich dev kürzeren Kraftlinien vergrößert.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern bezieht sich auch z. B. auf solche Transformatoren, bei denen sowohl die Querjoche als auch die Seitenschenkel und gegebenenfalls die Mittelschenkel aus quaderförmigen oder anders ausgebildeten lameliierten Eisenteilkernen bestehen. Dabei ist es für die Erfindung unerheblich, ob Joche und/oder Kerne sogar ineinander eingreifen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche

1. Eisenkern für elektrische Maschinen, wie Transformatoren oder dergleichen, aus mehreren Iamellierten Kernteilen, die aus miteinander verbundenen Blechen bestehen und wobei die Kernteile über Stoßstellen aneinandergrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Minderung von Feldverdichtungen an den Eckzonen die Stoßstellen (la/2a; 1 b/2b; 2c/3a; 2d/3b) zweier aneinandergrenzender Kernteile (1,2,3) derart zueinander verlaufen, daß zwischen ihnen ein schräg verlaufender Zwischenraum (7,8,9, tO) gebildet ist, wobei im Bereich der größeren Kraftlinienwege (B, D) der geringere Abstand vorgesehen ist und mit kürzer werdenden Kraftlinienweglängen (A, C) der Abstand zunimmt

2. Eisenkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Abschnitt der Stoßstellen (la/2a; ib/2b; 2c/3a; 2dJ3b) das Produkt aus dem sich durch den Abstand (7, 8, 9, 10) ergebenden magnetischen Widerstand über der Stoßsteiie und der Länge des Kraftlinienweges zumindest annähernd gleich groß ist

3. Eisenkern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstellen (la/2a; ib/2b; 2c/3a; 2d/3b) zweier benachbarter Kernteile (1, 2, 3) in einem Winkel von 1 bis 6 Minuten zueinander verlaufen.

4. Eisenkern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zwisehen den ü'.oßstellen (ia/2a; ib/2b; 2c/3a; 2dl3b) befindliche Zwischenraum (7. 8, 9, 10) mindestens teilweise mit einem Fremdmaterial, wie Isolieroder Klebematerial, ausgefüllt H.

5. Eisenkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kemteile quaderförmig ausgebildete Schenkelteile und Jochteile sind.

6. Eisenkern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstellen (la/2a; \bl2b\ 2c/3a; 2d/3b) in einem konstanten Winkel zueinander verlaufen.

7. Eisenkern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernteile an den Stoßstellen (la/2a; 1 bl2b\ 2c/3a; 2d/3b)einander im Bereich der längeren Kraftlinienwege (B, D) berühren.