DE2821120A1 - Verfahren zur herstellung geblechter eisenkerne fuer transformatoren, drosselspulen u. dgl. - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung geblechter Eisenkerne für Transformatoren, Drosselspulen und dergl.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung geblechter Eisenkerne für Transformatoren, Drosselspulen und dergleichen, die aus mehreren stumpf aneinander stoßenden Teilen bestehen.
• Üblicherweise werden die Kerne von Transformatoren, die in der Regel aus zwei, drei oder fünf sogenannten Schenkeln und diese an den Enden miteinander verbindenden sogenannten Jochen bestehen, aus einer Vielzahl von dünnen Blechen geschichtet, wobei die Übergangsstellen zwischen den Schenkeln und Jochen durch einander über lappende Bleche gebilelet werden. Fig. 1 zeigt schematisch clen Aufbau eines solchen Drehstromtransformator-Kerns. Darin sind 1 die Schenkel und 2 die Joche. Die Querschnitte der Schenkel sind wegen der über die Schenkel zu schiebenden zylindrischen Wicklungen rund. Mit Rücksicht auf eine optimale Verteilung des magnetischen Flusses beim Übergang in die Joche haben auch diese die runde Querschnittsform. Fig. 2 zeigt die Detaildarstellung im Übergangsbereich zwischen Schenkel und Joch.
• I)abei werden die einzelnen Schenkelbleche 3 und Jochbleche 4 wechselweise bis zu den Linien 5 bzw. 6 geführt, wodurch jeweils eine Überlappung mit der Breite s des darunter liegenden Blechs erfolgt. Auf diese Weise entsteht ein magnetisch guter und mechanisch stabiler Übergangsbereich. Der winkel von 45°, unter dem die Stoßkanten verlaufen, hängt mit der magnetischen Vorzugsrichtung der kornorientierten Magnetbleche zusammen.
• I)ie Fig. 2 macht deutlich, daß diese Übergangsstelle mit ihren vielen {Jbe i'lappungs zonen bei Aufbringen eines von außen einwi rkenden Preßdrucks in Querrichtung auf die Bleche durch die Reibungskräfte mechanisch stabil wird. Dies ist bei normalen Transformatorenkernen durchaus erwüns cht, Allerdings bereitet das Einschachteln der Bleche des oberen Jochs nach dein Auffahren der Wicklungen auf die Schenkel einen relativ großen Arbeitsaufwand, der in Kauf genommen werden muß, Uei Sondertransformatoren, z. B. für Forschungszwecke, wird häufig die Forderung erhoben, die Joche sehr schnell von den Schenkeln abheben zu können, um die Wicklungen oder Spulen auf den Schenkeln in angemessen kurzer Zeit austauschen zu können. Eine solche Forderung ist z. B.
• bekannt bei Magnetkernen im Zusammenhang mit der Plasma* und Kernfors chung.
• Bei besonders großen Kernen kann es z. B. zu Einschränkungen hinsichtlich des größten Stückgewichts und der Abmessungen wegen der Transportmöglichkeiten zum Aufstellungsort kommen. Hier wird dann eine Teilung des Kerns in mehrere getrennt hergestellte und transportierte Einzelteile erforderlich.
• Bei Drosselspulen schließlich wird aus magnetischen Gründen oftmals eine Aufteilung der Schenkel in mehrere axial übereinander angeordnete und voneinander isolierte Abschnitte gewünscht.
• In den genannten drei Fällen wird auf eine verschachtelte Verbindung der einzelnen Kernteile untereinander verzichtet. Die sich daraus ergebenden Besonderheiten hinsichtlich der Leitung des magnetischen Flusses werden in Kauf genommen bzw. sogar gewünscht.
• Dabei werden an die Stoßstellen, die durch Zwischenlage von Isolationsplatten als sogenannte Luftspalte ausgebildet werden, besondere Anforderungen hinsichtlich der Planparallelität und der exakten Dicke gestellt, Diese Forderungen sind in der Regel besonders extrem bei den erwähnten Kernen für die Plasma- und Kernforschung. Die Luftspalte müssen hier zusätzlich untereinander alle exakt gleich dick sein mit Rücksicht auf die außerordentliche Empfindlichkeit der Plasmaanlagen auf magnetische Kräfte, Geringe Unterschiede der durch die magnetischen Streufelder an den Luftspalten verursachten Kräfte haben eine Störung der Gleichgewichts lage des um den Kernschenkel geschlossenen Plasmarings zur Folge.
• Diese Kernarten bestehen in der Regel aus einem die Spulen tragenden Zentralschenkel mit zwei oder mehreren sogenannten Rückschlußschenkeln kleineren Querschnitts und den entsprechenden Rückschlußjochen zwischen Hauptschenkel und Rückschlußschenkeln.
• Da die einzelnen Bleche, aus denen die getrennt gefertigten Kernteile durch Aufeinanderschichten hergestellt werden, beim Schneiden aus Coils unvermeidliche Maßabweichungen (Toleranzen) bezogen auf die Nennmaße für Länge und Breite haben, ergeben sich große Schwierigkeiten, die Genauigkeitsanforderungen an die Stoßstellen der Luftspalte zu erfüllen, Nur ganz ideal geschnittene E31ech-e, die praktisch keine Längendifferenzen und Winkelfehler der Abschnittkanten aufweisen, würden das Schichten von Kernteilen mit ebenen Stoßflächen ermöglichen, Dies ist in der Praxis unmöglich, da bei den mit (), 28 bis 0, 5 mm dicken und dabei bis zu mehreren Metern langen und oft über 1 m breiten Blechen selbst auf den besten heute bekannten Ablänganlagen Toler@nzen in der Größenordnung von Zehntelmillimetern nicht vermieden werden können, Werden solche Bleche nun aufeinander geschichtet, so ergeben sich zwangsläufig Ungenauigkeiten an den Endflächen.
• Die Figur 3 veranschaulicht das Problem, Ein Kernschenkel 1 ist z. B. aus Gewichtsgründen in drei Einzelabschnitte 7 unterteilt, Es zeigt sich, daß unvermeidlich an den die Luftspalte begrenzenden Flächen 8 Unebenheiten entstehen Das bedeutet, keiner dieser Luftspalte kann in der Höhe. und Planparallelität der sie begrenzenden Flächen 8 die Forderung nach der Genauigkeit im Bereich von weniger als 1/10 mm erfüllen, Die Abweichungen wurden in der Vergangenheit entweder akzeptiert zum Nachteil einer technisch optimalen Lösung, oder es wurde eine Bearbeitung der Stoßflächen erforderlich Eine solche Bearbeitung ist sehr aufwendig, Da sie spanend erfolgt, bilden sich an den einzelnen Blechen kleine Grate, so daß die Isolationen zwischen den Blechen überbrückt werden und die ganze Stoßfläche an ihrer Oberfläche praktisch eine durchgehende metallische Fläche ist, Dies ist aus magncti schen Gründen höchst unerwünscht, L)ie Erfindung schlägt nun eine technisch bessere Lösung vor, die attch den Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit berücksichtigt. Die Merkmale der erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen angegeben, Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das keine aufwendigen Mittel erfordert, ist vor allern die Forderung nach Planparallelität der Stoßflächen 8 und Gleichmäßigkeit der durch sie begrenzten Luftspalte erfüllt, Die Bleche der Kernteile werden in einer Lehre geschichtet, die ia wesentlichen aus zwei einander parallel gegenüber angeordneten Anschlagplatten besteht. Der Abstand der Anschlagflächen voneinander entspricht dabei deren Blech mit der größten zu erwartenden Länge innerhalb des jeweiligen Toleranzbereichs, Nun werden die Bleche beim Schichten abwechselnd gegen die eine und gegen die andere Anschlagfläche angelegt, Außerdem werden die Bleche noch wechsel~ weise vor dem Einlegen urn 1800 um ihre Längsachse gedreht, Auf diese Weise entsteht ein Teilkern mit exakter Länge und planparallelen Flächen. Die beirn Schichten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entstehenden Rillen in den Stoßflächen können durch Gießharz oder dergleichen gefüllt werden, so daß eine ebene Stoßfläche entsteht.
• Fig, 4 zeigt die erfindungsgemäße Lösung im Prinzip. Sie zeigt den Ausschnitt A aus Fig. 3, die Stoßflächen 8 der Teile 7 eines Schenkels 1 und den durch sie begrenzten Luftspalt 9, Mit 10 sind die einzelnen Magnetbleche des Schenkelteils 7 bezeichnet, Der Luftspalt 9 ist durch die planparallele und harte nicht elastische Isolationsplatte 12 ausgefüllt. Wie bereits erwähnt, werden bei der Herstellung der Teilschenkel 7 erfindungsgemäß doppelseitige Lehren verwendet, Die beim wechselweisen Schichten der Bleche 10 gegen die Anschlagflächen aufgrund der unterschiedlichen Längen der Bleche 10 entstehenden Rillen 11, die ein sägezahnartiges Bild ergeben, können mit Gießharz ausgegossen werden, so daß eine homogene Oberfläche entsteht, die keine Lastüberhöhung auf die Zwischenisolation zur Folge hat, Die Lehren sind auf die Begrenzungslinien 24 bzw. 25 eingestellt, deh. auf die zu erwartende maximal auftretende Länge bei einem oder mehreren der geschnittenen Bleche 10, Da diese maximale Länge der Wahrscheinlichkeit nach ganz selten auftritt, dagegen das um den halben Toleranzbereich kürzere Nennmaß am häufigsten, und das andere Extrem, nämlich das kürzeste Blech ebenfalls selten, werden die Bleche mal mehr und mal weniger zurückstehen und zwar nur etwa jedes zweite Blech.
• Markiert ist in der Fig. 4 die Kante des kürzesten Blechs 10 mit 26 bzw. 27. Über das gesamte Blechpaket gesehen mitteln sich die einzelnen Abweichungen auf die Ebene 28 bzw. 29 und das nach dem Wahrs cheinlichkeitsgesetz mit hohem Gleichheit s grad an allen Stoßstellen bzwe Luftspalten des Schenkels Die Forderungen nach Gleichheit der Luftspalte 9 und der durch die zusätzliche Achsverdrehung jedes zweiten Blechs 10 gemäß Fig. 5 gegebenen Planparallelität durch Mittelung der Winkelfehler, sind damit erfüllt.
• Füi die magnetischen Belange wird mit einem fiktiven Luftspalt entsprechend der höhe zwischen den Ebenen 28 und 29 gerechnet.
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Claims (3)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung geblechter Eisenkerne für Transformatoren, Drosselspulen und dergleichen, die aus mehreren stumpf aneinander stoßenden Teilen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß bein Schichten der Blechlagen für die Kernteile die Bleche mit hilfe einer aus zwei parallelen in ihrem Abstand zueinander auf die maximal auftretende toleranzbedingte Blechlänge eingestellte Anschlag platten gebildete Anschlagvorrichtung abwechselnd gegen die eine und die andere Anschiagptatte angelegt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes zweite Blech beim Schichten um die Längsachse um 1800 gedreht eingelegt wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen in den Stoßflächen der einzelnen Kernteile mit Gießharz oder einem anderen aushärtenden isolierend wirkenden flüssig aufgebrachten Füllmaterial gefüllt und ebene Flächen gebildet werden