DE2824207A1

DE2824207A1 - Einteiliges kernblech mit mindestens einem fenster fuer transformatoren, drosselspulen, konstanthalter o.dgl. sowie verfahren und werkzeug zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2824207A1
Application number: DE19782824207
Authority: DE
Inventors: Horst Middecke
Original assignee: Blum Eisen & Metallind
Current assignee: E Blum GmbH and Co
Priority date: 1978-06-02
Filing date: 1978-06-02
Publication date: 1979-12-06
Also published as: GB2026778B; GB2026778A; FR2427669B1; FR2427669A1; BE876741A

Description

Postfach 1220 ' öl. Juni 1978

7143 Vaihingen / Enz 2 0334-1

Einteiliges Kernblech mit mindestens einem Fenster für Tranformatoren, Drosselspulen, Konstanthalter od. dgl., sowie Verfahren und Werkzeug zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein einteiliges Kernblech mit mindestens einem Fenster für Tranformatoren, Drosselspulen, Konstanthalter od. dgl., bei dem zum Einführen mittels eines Abschnittes, z. B. mittels eines Schenkels in eine Spule, eine vom Fenster ausgehende, bis zur Außenkontur des Bleches verlaufende Durchtrennung und zwischen den einander gegenüberliegenden Trennkanten ein Luftspalt vorhanden ist.

Bei Kernblechen mit einem Fenster erfolgt die Durchtrennung in der Regel im Bereich des Joches, so daß der Schwenkel in den Spulenkörper eingeführt werden kann. Bei Kernblechen mit zwei Fenstern ist der Mittelschenkel über Trennfugen durch eines der Joche hindurchgeführt und mit dem anderen Joch verbunden und das Blech wird beim Einführen in die Spule, also beim Schichten bzw. Schachteln mit seinem Mittelschenkel in die Spule eingeführt. Um ein leichtes und sicheres Schichten bzw. Schachteln zu gewährleisten, muß zwischen den Trennfugen ein Abstand vorhanden sein, da ansonsten ein Verhaken oder Verklemmen der den Trennfugen benachbarten Blechabschnitte vorkommt. Der Abstand darf aber an-

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dererseits nicht zu groß sein, da ein großer Luftspalt die elektromagnetischen Eigenschaften erheblich verschlechtert. Die Herstellung solcher Bleche erfolgt in sogenannten Folgewerkzeugen, und zwar erfolgt in der Regel erst das Fensterstanzen, in einer weiteren Folge wird der Schenkel vom Joch getrennt und in einer nächsten Folge der Luftspalt durch Nachstanzen bzw. Nachschaben fertiggestellt und danach das Kernblech vom Blechstreifen abgehackt. Der Herstellung von kleinstmöglichen Luftspalten beim Stanzen sind wirtschaftliche und technische Grenzen gesetzt, z. B. durch den erforderlichen Aufwand für die Genauigkeit der Werkzeuge, der Erfordernis des häufigen Nachschleifens, der Bruchgefahr (insbesondere bei dünnen Ausstanzungen kann es vorkommen, daß diese im Werkzeug zurückbleiben, also nicht einwandfrei abgeführt werden, wodurch dann Stempelbrüche nicht zu vermeiden sind). Die Breite des Luftspaltes stellt daher einen Kompromiß dar zwischen der aus elektromagnetischer Sicht noch vertretbaren Breite und dem wirtschaftlichen Aufwand.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, bei Kernblechen der eingangs genannten Art einen möglichst schmalen Luftspalt zu garantieren, um die elektromagnetischen Eigenschaften zu verbessern und trotzdem eine wirtschaftlichere, einfachere und preiswertere Herstellung zu gewährleisten.

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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß bei solchen Kernblechen der Luftspalt bzw. die Luftspalte durch partielles Einbringen von bleibenden Verformungen, also partiellen, über die Elastizitätsgrenze hinausgehenden Verformungen in vom Spalt bzw. den Spalten entfernten Bereichen des Kernbleches gebildet wird bzw. werden.

Dies kann dadurch erfolgen, daß ein definierter Zwischenraum oder Spalt zwischen den Trennkanten durch eine Materialverformung erweitert wird, wobei lediglich getrennt und der Luftspalt nicht mehr geschabt zu werden braucht. Es kann also hier eine Station im Werkzeug eingespart werden. Das Erweitern des Zwischenraumes durch die Materialverformung kann dadurch erzielt werden, daß die Materialverformung an einem, dem jeweiligen Fenster zugekehrten Querschnittsbereich des Kernbleches durch Aufspreizen, also eine sogenannte Stauchspreizung erzeugt wird.

Ein kleinstmöglicher definierter Luftspalt kann aber auch dadurch gebildet werden, daß zunächst ein relativ großer Abstand zwischen den Trennkanten gestanzt wird und danach durch eine Materialverformung im Kernblech dieser Spalt auf das bestimmte Maß verengt wird. Die zunächst relativ weit auseinanderliegenden Trennkanten werden also einander näher gebracht, was z. B. durch Materialverformung in einem der Außenkontur zugekehrten Querschnittsbereich des Kernbleches erfolgen kann. Auch hier kann gegenüber den bisher bekannten Herstell-

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methoden eine Station im Werkzeug eingespart werden.

Die Materialverformung kann beispielsweise durch eine Kerbe, also eine Einprägung in entsprechenden Bereichen gebildet sein. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Einprägung keilartig erfolgt.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Materialverformung an Zonen geringer Kraftliniendichte vorgesehen ist, so daß keine oder nur eine vernachlässigbar kleine Beeinträchtigung im Kraftlinienfluß erfolgt.

Zur Herstellung derartiger Kernbleche kann ein Verfahren vorteilsein/
haft^ bei dem vor der Bildung der Trennkanten und vor dem Abtrennen· ■

des Kernbleches vom Materialstreifen die Einbringung einer partiellen bleibenden Materialverformung erfolgt und damit dem Material eine

wird/

Spannung auferlegt*; die bewirkt, daß nach dem Abtrennen des Kernbleches auf der Seite, auf der die Durchtrennung erfolgt, das Material auspringt und dadurch der genau definierte Luftspalt sich bildet. Es kann aber auch ein solches Arbeitsverfahren angewandt werden, bei dem im Werkzeug nach der Bildung der Trennkanten und vor dem Abtrennen des Kernbleches vom Materialstreifen die Einbringung der partiellen bleibenden Materialverformung erfolgt und damit dem Material eine Spannung auferlegt wird, so daß nach dem Abtrennen des Kernbleches vom Materialstreifen auf der der Durchtrennung zugekehrten Seite desselben der definierte Spalt dadurch entsteht, daß dann die Trennkanten sich voneinander entfernen können.

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Ein weiteres Verfahren zur Herstellung derartiger Kernbleche kann darin bestehen, daß im Werkzeug zunächst ein relativ breiter Abstand der Trennstellen in Form eines Schlitzes gebildet wird und danach durch Einbringung einer partiellen bleibenden Materialverformung in einem der ÄUßenkontur zugekehrten Bereich des Kernbleches dem Material eine Spannung auferlegt wird, so daß nach dem Abtrennen des Kernbleches vom Streifen sich der Spalt verengt.

Sowohl bei dem durch Verbreiterung als auch durch Verengung hergestellten Spalt kann es zweckmäßig sein, wenn die bleibende Materialverformung nach dem Ausstanzen des Fensters eingebracht wird. In einzelnen Fällen kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die bleibende Materialverformung und die Erteilung einer entsprechenden Spannung oder Verspannung im Material vor dem Ausstanzen der Fenster erfolgt.

Unabhängig davon hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Einbringung der partiellen bleibenden Materialverformung beim Eintauchen von Schnittstempeln - seien es Schnittstempel zur Herstellung der Befestigungslöcher zur Ausstanzung der Fenster oder bei der Bildung des Schlitzes oder Spaltes - in die Matrize des Werkzeuges erfolgt.

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Für die Durchführung des Verfahrens zur Herstellung derartiger Bleche eignet sich in besonders vorteilhafter Weise ein Werkzeug, bei dem das hin- und hergehende Teil, in der Regel also das Oberteil des Werkzeuges, ein meißelartiges Prägeteil zum Einbringen der partiellen bleibenden Verformung besitzt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das meißelartige Prägeteil — in Achsrichtung gesehen - beweglich in dem Oberteil des Werkzeuges vorgesehen ist und in Richtung auf das Werkstück zu mit einer federnden Vorspannung belastet ist, so daß beim Eintauchen eines Schnittstempels oder von Schnittstempeln in die Matrize das meißelartige Prägeteil mit einer bestimmten Kraft bzw. Energie auf die entsprechende Stelle des zu bildenden Kernbleches auftrifft und dadurch die Materialverformung bzw. Gefügeveränderung bzw. die Erzeugung einer entsprechenden Spannung bewirkt wird.

Anhand der in den Figuren 1 - 5 näher dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung bei Mantelkernblechen mit zwei Fenstern näher erläutert.

In den Figuren 1- 3 sind verschiedene Mantelkernbleche dargestellt, während in Figur 4 die Bearbeitungsfolge in einem Werkzeug dargestellt ist und in Figur 5 die Ausbildung eines Werkzeuges.

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In Figur 1 - 3 besitzt das einteilige Kernblech 1 jeweils zwei Fenster 2, 3 sowie zwei Joche 4, 5 und zwei Schenkel 6,7. Eine Zunge 8 erstreckt sich vom einen Joch 4 aus in Richtung auf das andere Joch 5 und ist vom gegenüberliegenden Joch 5 über Luftspalte 9, 10 bzw. 11, 12 bzw. 13, 14, die von den Fenstern 2, 3 bis zu den Außenkonturen der Joche 5 verlaufen, getrennt.

Die Luftspalte gemäß Figur 1 und 3 haben einen gradlinigen Verlauf, während die Luftspalte gemäß Figur 2 einen treppenartigen Verlauf haben.

Die Luftspalte 9, 10 und 11, 12 gemäß Figur 1 und 2 werden dadurch gebildet, daß die im Werkzeug gebildeten Trennkanten 9 a, 9 b, 10 a, 10 b bzw. lla, 11 b und 12 a, 12 b lediglich durch eineDurchtrennung des Joches 5 erzeugt werden. Es besteht also kein Luftspalt, im Gegenteil,bekannterweise entsteht beim Durchtrennen eine Materialerweiterung, so daß sich beim Schachteln, also beim Einführen des Kernbleches über die Zunge 8 in eine Spule, die Trennkanten verhaken wurden. Aus diesem Grunde werden bisher Luftspalte 9-12 zuerst durch Trennen und nachfolgendes Nachschaben gebildet, wobei der Wirkungsgrad um so größer ist^je kleiner der Spalt hergestellt. Dabei ist jedoch ein gewisse Luftspaltgröße aus technischen und ökonomischen Gründen nicht zu unterschreiten .

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Bei dem Kernblech gemäß Figur 1 und 2 werden nun erfindungsgemäß die Luftspalte 9, 10 und 11 , 12 dadurch gebildet, daß an den den Trennkanten entfernten Stellen bleibende Verformungen in Form von Einkerbungen 15 (bei Figur 1) und .16 (bei Figur 2) eingebracht werden, wodurch die Schenkel in Richtung der Pfeile 17, 18 ausschwenken und die Trennkanten 9 a, 9 b bis 12 a, 12 b sich voneinander entfernen. Durch entsprechenden Druck bzw. Energie, mit der die bleibende Verformung bei 15 bzw. 16 eingebracht wird, weitet sich der Luftspalt 9, 10 bzw. 11, 12 und kann derart klein gehalten werden, wie er durch normales Stanzen bzw. Schaben nicht erzielt werden kann.

Zweckmäßigerweise sind die Materialverformungen bei 15 und 16 an solchen Bereichen vorgesehen, an denen eine geringe Dichte der Kraftlinien 19 vorhanden ist, so daß die elektromagnetischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 ist die Ausgangsbasis für die Luftspalte 13, 14 ein relativ breiter Schlitz und 13 a —13 b bzw. 14 a-»14 b, der durch Einbringung einer Materialverformung in Form einer Kerbe 20 verkleinert wird. Durch das Einbringen der Kerben 20 schwenken die Schenkel 6, 7 in Richtung der Pfeile 21 auf die zuvor gebildeten Trennstellen 13 a, 14 b der Zunge 8 zu, wobei durch entsprechende Bemessung der Form,der Länge, der Energie, der Tiefe der Einprägungen 20 die erwünschte definierte kleine Dimensionierung der Luftspalte 13, 14 erzielt werden kann. Auch hier ist die Verformung 20 in einem von den magnetischen Kraftlinien 22 nicht oder nur unwesentlich betroffenen Bereich vorgesehen.Der Luftspalt kann dann keilartig verlaufen, so daß im Bereich der größten Kraftlinienlänge der kleinste

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magnetische Widerstand vorherrscht und umgekehrt.

Anhand der Figur 4 sei an einem Beispiel einer Bearbeitungsfolge in einem Stufenwerkzeug eine mögliche Herstellung eines Kernbleches gemäß Figur 1 beschrieben.

In.-einem Blechstreifen 23 werden in einer ersten Station I'die Befestigungslöcher 24 und die Fenster 2, 3 ausgestanzt. In der zweiten Folge werden die Einkerbungen 25 gebildet sowie die Zunge 8 vom Joch 5 über die Trennkanten 9 a, 9b, 9b, 10b

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getrennt. Auf der gleichen Station kann die Einkerbung 15 auf der den Fenstern 2, 3 zugewandten Bereichen gebildet werden. Auf der dritten Station III erfolgt das Abtrennen des nunmehr fertigen Kernbleches 1 durch einen Trennschnitt 26, durch die bei 15 eingebrachte Kerbe können die die Joche 6, 7 aufspringen, so daß der Spalt 9, 10 bzw. ein Kernblech 1 gemäß Figur 1 gebildet ist.

Figur 5 zeigt einen Ausschnitt eines Werkzeuges aus der dargestellten Station II und entsprechend einem Ausschnitt der Linie V-V der Figur

Es ist der Blechstreifen 23 erkennbar, der zwischen einer Matrize und dem bewegbaren Teil 28 des Werkzeuges hindurchgeführt wird. Dabei sind die noch zusammenhängenden Jochteile 4, 5 ersichtlich. Weiterhin ist erkennbar der Niederhalter 29, die Führung 30, die Halteplatte und das Oberteil 32 sowie die Niederhaite^federn 33. Ein Einsatz ist in der Halteplatte in einer Richtung axial fest, nach oben jedoch axial bewegbar gehalten und von einem Federsatz 35 unter Vorspannung gehalten. Der Einsatz 34 ist weiterhin in der Führung 30 und dem

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Niederhalter 29 axial bewegbar geführt und besitzt auf
seinem dem Blech 23 zugewandten Ende eine keil- bzw. meißelartig ausgebildete Profilierung 36.

Das Werkzeug ist so ausgebildet, daß sich zuerst der Niederhalter auf das Blech 23 auflegt, während einer der Stempel
- bei einer Werkzeugfolge gemäß Figur 4 der Trennstempel zur Bildung der Trennkanten 9 a, 9 b, 10 a und 10 b - gegenüber dem meißel- bzw. keilartigen Profil 36 vorversetzt ist, und zwar derart, daß dieser Stempel bereits die Position 37 erreicht hat, also aus dem Material heraus-und in die Matrize hineintaucht, während das meißelartige Teil 36 beginnt in den Querschnitt des Joches 4 einzudringen und die Verformung 15 zu bilden.

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Claims

Eisen- und Metallindustrie

E. BLUM KG

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Patentansprüche

N .^Einteiliges Kernblech mit mindestens einem Fenster für Transformatoren, Drosselspulen, Konstanthalter od. dgl., bei dem zum Einführen eines Abschnittes in eine Spule eine vom Fenster ausgehende, bis zur Außenkontur des Bleches verlaufende Durchtrennung vorgesehen und zwischen den einander gegenüberliegenden Trennkanten ein Luftspalt vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (9, lo, 11, 12, 13, 14) durch partielles Einbringen einer bleibenden Verformung (15, 16, 2o) an einem vom Spalt entfernten Bereich gebildet ist.
2. Kernblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (9, Io, 11, 12) zwischen den Trennkanten (9 a, 9 b; lo, a, Io b; 11a, 11 b; 12 a, 12 b) durch eine eingebrachte Materialverformung (15, 16) erweitert ist.
3. Kernblech nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (13, 14) durch eine Verengung eines zwischen den Trennkanten (13 a, 13 b, 14 a, 14 b)vorgesehenen Spaltes durch eine eingebrachte Materialverformung (20) erzeugt ist.

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4. Kernblech nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Materialverformung (15, 26) in einem, dem Fenster (23) zugekehrten Bereich des Kernbleches (1) vorgesehen ist.
5. Kernblech nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialverformung (20) in einem dem Fenster (2, 3) abgekehrten Bereich des Kernbleches (1) vorgesehen ist.
6. Kernblech nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung durch eine Kerbe (15, 16, 20) gebildet ist.
7. Kernblech nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung (15, 16, 20) - im Querschnitt gesehen - in der Einprägerichtung einen sich verengenden Querschnitt besitzt.
8. Kernblech nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbung (15, 16, 20) einen keilartigen Querschnitt besitzt.
9. Kernblech nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialverformung (15, 16, 20) an Zonen geringerer Dichte der Kraftlinien (19,20) vorgesehen ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Kernbleches in einem Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Bildung der Trennkanten (9 a, 9 b; Io a, IO b; 11a, 11b; 12 a, 12 b) und vor dem&trennen des Kernbleches (1) vom Materialstreifen (23) die Einbringung einer partiellen, bleibenden Materialverformung (15, 16) erfolgt und damit dem Material eine Spannung auferlegt wird, so daß nach dem Ab-

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trennen (bei 26) ein sich erweiternder Abstand (9, 10, 11, 12) der Trennkanten entsteht.
11. Verfahren zur Herstellung eines Kernbleches nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Bildung der Trennkanten (9 a, 9 b; Io a, Io b; 11a, 11 b; 12 a, 12 b) und vor dem Abtrennen (bei 26) des Kernbleches (1) vom Materialstreifen (23) die Einbringung einer partiellen, bleibenden Materialverformung (15, 16) erfolgt und damit dem Material eine Spannung auferlegt wird, so daß nach dem Abtrennen (bei 26) ein sich erweiternder Abstand (9, lo, 11, 12) zwischen den Trennkanten entsteht.
12. Verfahren zur Herstellung eines Kernbleches nach einem der Ansprüche 1,3 bzw. 5 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung in Form eines relativ breiten Schlitzes (13 b - 13 a; 14 b - 14 a) gebildet und durch Einbringung einer partiellen, bleibenden Materialverformung (2o) in einem der Außenkontur zugekehrten Bereich des Kernbleches (1) dem Material eine Spannung auferlegt wird, so daß nach dem Abtrennen sich der Spalt (13, 14) verkleinert.
13. Verfahren zur Herstellung eines Kernbleches nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 9 bzw. Io - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbringung der partiellen, bleibenden Materialverformung (15, 16, 20) beim Eintauchen von Schnittstempeln in die Matrize (27) .des Werkzeuges erfolgt.

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14. Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche Io - 13 zur Herstellung eines Kernbleches nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das hin- und hergehende Teil (28) des Werkzeuges ein meißelartiges Prägeteil (36) zum Einbringen der partiellen, bleibenden Verformung (1.5, 16, 20) besitzt.
15. Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das meißelartige Teil (36) - in Achsrichtung gesehen - beweglich in den bewegbaren Teil (28) des Werkzeuges vorgesehen ist und in Richtung auf das Werkstück (23) eine federnde Vorspannung besitzt.

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