DE3645282C2 - Verfahren zum Herstellen eines Transformatorkerns und danach erhaltener gewickelter Transformatorkern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Transformatorkerns gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und einen danach erhaltenen, gewickelten Transformatorkern nach Anspruch 6.

Die US-PS 4,413,406 beschreibt ein Verfahren zum Her­ stellen eines amorphen Metallkernes für eine elektromagne­ tische Vorrichtung, mit dem Lamellen aus amorphem Metall durch Verbinden mit einem Material geringen Schmelzpunktes (zwischen 50 und 350°C) zu Verbundblechen verarbeitet und die Verbundbleche unter Schmelzen des Materials geringen Schmelzpunktes zu einem Transformatorkern gewickelt werden.

Die US-PS 4,364,020 beschreibt einen Magnetkern zur Verwendung mit elektrischen Spulen, der ausdrücklich Stoß­ verbindungen einzelner Lamellen mit sich selbst und eine Schutzmaterialschicht um jeweils jede Lamellengruppe herum aufweist.

Die US-PS 2,543,089 umfaßt im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen von Transformatorkernen, das Einschneiden von Schlitzen in die Kanten von Lamellen, das Übereinander­ legen der Lamellenenden zur Ausrichtung der Schlitze und das Einsetzen eines metallischen Riegels in die Schlitze, um die Lamellen während des Glühens des Kerns zusammenzu­ halten und das Ersetzen des metallischen Riegels durch ei­ nen nichtmetallischen Riegel. Wegen der beabsichtigten Ausrichtung der Schlitze werden die Lamellen alle in der gleichen Stellung übereinandergelegt. Eine Versetzung der Überlappungen zwischen zwei Winkelpositionen bzw. innerhalb eines Verbindungsbereiches findet daher nicht statt.

Amorphe Metalle sind prinzipiell durch eine Abwe­ senheit einer sich periodisch wiederholenden Struktur auf dem Atomniveau charakterisiert, d. h. durch die Ab­ wesenheit des Kristallgitters, das den kristallinen Me­ tallteilen das charakteristische Gepräge gibt. Die nichtkristalline amorphe Struktur wird durch rasches Abkühlen einer geschmolzenen Legierung geeigneter Zu­ sammensetzung erhalten, wie sie in der US-PS 38 56 513, auf die Bezug genommen wird, beschrieben ist. Aufgrund des raschen Abkühlens bildet die Legierung keinen kri­ stallinen Zustand, sondern nimmt eine metastabile, nichtkristalline Struktur an, die repräsentativ für die flüssige Phase ist, aus der sie sich gebildet hat. Auf­ grund der Abwesenheit der kristallinen Atomstruktur werden amorphe Legierungen häufig als "glasartige" Le­ gierungen bezeichnet.

Aufgrund der Art des Herstellungsverfahrens ist ein amorpher ferromagnetischer Streifen, der zum Wickeln eines Verteilungstransformatorkerns geeignet ist, z. B. außerordentlich dünn, nominell etwa 0,025 mm, verglichen mit 0,175 bis 0,3 mm für korn-orientierten Siliziumstahl. Darüberhinaus sind solche amorphen fer­ romagnetischen Streifen recht spröde und brechen daher leicht. Folglich ergeben sich bei der Herstellung ge­ wickelter Kerne aus amorphem Metall einzigartige Pro­ bleme der Handhabung der sehr dünnen Streifen während der verschiedenen Herstellungsstufen des Wickelns des Kernes, des Schneidens und des Wiederanordnens der Kernbleche zu einem gewünschten Verbindungsmuster, des Formens und Glühens des Kernes und schließlich des Hin­ durchführen des Kernes durch das Fenster einer vorge­ formten Transformatorspule, was erst ein Öffnen und das nachfolgende Wiederschließen der Verbindungsstellen im Kern einschließt. Von besonderer Bedeutung ist die Ein­ führungsstufe, die mit großer Sorgfalt ausgeführt wer­ den muß, um ein permanentes Deformieren des Kernes aus seiner geglühten Konfiguration zu vermeiden, nachdem der Kern in das Spulenfenster eingeführt worden ist. D.h., wenn der Kern nicht genau in seine geglühte Ge­ stalt zurückgeführt wird, werden während des Einführens Spannungen eingeführt. Bleiben nach dem Einführen deut­ liche Spannungen zurück, dann wird die mögliche Eigen­ schaft geringen Kernverlustes, die durch das Kernmate­ rial aus amorphem Metall geboten wird, nicht erreicht.

Da die Bleche aus amorphem Metall recht schwach sind und wenig Elastizität aufweisen, werden sie während des Einführens leicht desorientiert, was zu einer permanen­ ten Kernverformung führt, wenn sie nicht korrigiert wird. Zusätzlich hierzu muß das Einführen mit genügen­ der Sorgfalt ausgeführt werden muß, um ein Brechen der spröden Bleche aus amorphem Metall zu vermeiden.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem in wirtschaftlicher Weise ein Transformatorkern gerin­ gen Kernverlustes erhalten wird, bei dem die Bleche aus amorphem Metall an einer Entorientierung während des Ein­ führens beim Zusammenbauen des Kerns mit einer Wicklungs­ spule gehindert sind.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiter ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewickelter Transformator­ kern gemäß Anspruch 6 geschaffen.

Zum besseren Verständnis der Art und der Aufgaben der Erfindung wird diese nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert, in de­ nen:

Fig. 1 eine Seitenansicht ist, die das Schneiden einer Ringform zur Schaffung eines Stapels von Blechen zur Verwendung im Kern der Erfindung zeigt;

Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht eines gewickelten Transformatorkernes aus amorphem Metall, der gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und in seiner Zwischen-Ringkonfiguration vor dem Ver­ formen gezeigt ist;

Fig. 1B ist eine vergrößerte Ansicht einiger verteilter Spaltverbindungen, die in dem Kern nach Fig. 1A gebildet sind;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Kerns nach Fig. 1A in einer geformten rechteckigen Konfiguration;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Kerns nach Fig. 2 in geöffneter Form vor dem Anordnen um ein Paar von Transformatorspulen;

Fig. 4 ist eine Seitenansicht, teilweise wegge­ brochen, die das Eintauchen der geöffneten Enden des Kernes der Fig. 3 in Öl zeigt, um das Verschnüren des Kernes zu erleichtern;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Kernes nach Fig. 3, die ihn um ein Paar von Transformatorspulen geschnürt zeigt;

Fig. 6 ist eine Baueinheit, die die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Baueinheit aus Kern und Spule eines Manteltransformator zeigt, und

Fig. 7 ist eine Seitenansicht einer Baueinheit aus Transformatorkern und Spule, bei der der Kern als ein Paar eingehüllter Kerneinheiten gebildet ist.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Bezugs­ zeichen für entsprechende Teile benutzt worden.

In Fig. 1 ist eine Ringform 4 gezeigt, aus der der Transformatorkern der vorliegenden Erfindung herge­ stellt ist. Diese Ringform 4 wird hergestellt durch Wickeln eines Streifens aus amorphem ferromagnetischem Material um einen (nicht dargestellten) Dorn. Nach dem Wickeln ordnet man die Ringform 4 auf einem stationären Träger 5 an, der sich durch sein Fenster erstreckt und dann schneidet man die Form längs einer einzelnen Radiallinie 6 mittels einer dünnen rotierenden Schleifscheibe 7. Man läßt die er­ haltenen Bleche in einen Stapel von jeweils aus einer Wicklung bestehenden Blechen fallen, wie gestrichelt bei 8 dargestellt.

Vom Oberteil des Stapels 8 aus werden die Bleche dann in Unterstapeln, von denen jeder zwischen 10 und 20 ausgerichteten Blechen enthält, in einen geeigneten (nicht dargestellten) Gurt-Nestbildner eingeführt. Der Gurt-Nestbildner kann von der allgemei­ nen Art sein, wie er bei 50 in der US-PS 44 13 406, Ballard et al, oder bei 60 bis 66 in der US-PS 44 67 632, Klappert, dargestellt ist, wobei geeignete Modifi­ kationen vorgenommen werden können, um der Tatsache ge­ recht zu werden, daß die Bleche aus amorphem Metall be­ stehen. Da der Gurt-Nestbildner nicht Teil der vorlie­ genden Erfindung ist, wurde er nicht in der Zeichnung dargestellt und in der vorliegenden Anmeldung auch nicht detailliert beschrieben. Der Gurt-Nestbildner formt einen neuen Ring, wie er bei 10 in Fig. 1A ge­ zeigt ist, der in seinem Bereich 17 aufweist, was übli­ cherweise verteilte Überlappungsverbindungen genannt wird. In einer Form der vorliegenden Erfindung werden diese verteilten Überlappungsverbindungen dadurch ge­ bildet, daß man die gegenüberliegenden Enden jedes Un­ terstapels von Blechen, der in den Gurt-Nestbildner eingeführt ist, einander um ein geringes Stück überlap­ pen läßt, um eine Überlappungsverbindung 16 zu bilden, wobei man veranlaßt, daß aufeinanderfolgende oder radi­ al benachbarte Überlappungsverbindungen 16 winkelmäßig zueinander versetzt sind.

Jede Überlappungsverbindung kann als eine Stufe und eine Reihe von Überlappungsverbindungen als eine Reihe von Stufen gedacht werden. Nachdem eine Reihe von Überlappungsverbindungen, die einen vorbestimmten Bogen abdecken, gebildet worden ist, beginnt der Gurt Nest­ bildner mit der nächsten Stufe an der gleichen Winkel­ position wie der ersten Stufe und bildet eine weitere Reihe von Stufen über allgemein den gleichen Winkel wie die erste Reihe, wobei diese Reihenfolge wieder und wieder wiederholt wird, bis alle Bleche in den neuen Ring 10 eingearbeitet sind. Diese Überlappungsverbin­ dungen oder Stufen sind alle in einem lokalisierten verbindungsbereich des Kerns 10 angeordnet, der allge­ mein mit 17 bezeichnet ist.

Eine vergrößerte Ansicht einer solchen Reihe 14 von Verbindungen ist in Fig. 1B gezeigt. Die Untersta­ pel jeder Reihe von Stufen sind jeweils als 1, 2 und 3 bezeichnet. Die Enden jedes Unterstapels, z. B. 1, kön­ nen als überlappend erkannt werden, und die aufeinan­ derfolgenden Verbindungen, z. B. 1-1, 2-2, 3-3 usw., können als winkelmäßig versetzt oder gestaffelt gesehen werden. Jedes Ende eines Unterstapels, der innerhalb einer Verbindungsstelle 16 angeordnet ist, wird im fol­ genden als Verbindungshälfte bezeichnet und schließt, wie ersichtlich, mehrere, z. B. 10 bis 20, dünne Bleche 12 aus amorphem Metall ein.

Jedes Blech aus dem amorphen Metall ist sehr dünn, nominell hat es nur eine Dicke von etwa 0,025 mm, verglichen mit der üblichen Dicke von 0,175 bis 0,3 mm für übliche Bleche aus Siliziumstahl auf dem Gebiete der Verteilertransformatoren. Demgemäß haben die oben­ genannten Unterstapel nur eine Dicke, die etwa einem oder zwei solcher Bleche aus Siliziumstahl entspricht. Das Handhaben der Bleche in Unterstapeln statt einzeln trägt beträchtlich zur Wirtschaftlichkeit der Herstel­ lung bei. Wenn erwünscht, kann dieser neue Ring 10 durch Nestbildung von Hand hergestellt werden, wobei man die oben beschriebenen Unterstapel benutzt.

Nachdem die Kernbleche 12, wie in Fig. 1A ge­ zeigt, richtig gebogen wurden, biegt man einen ersten Grundstreifen oder eine Teilwicklung 18 zu einem Halb­ kreis und paßt sie in das zylindrische Fenster 20 des Kerns 10 ein. Ein ähnlicher Grundstreifen oder eine Teilwicklung 22 wird in ähnlicher Weise in überlappter Beziehung mit dem Streifen 18 in das Fenster 20 einge­ führt. Diese Grundstreifen, die aus Kernstahl bestehen können, obwohl ihre magnetischen Eigenschaften kein we­ sentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung sind, ha­ ben eine ausreichende Dicke, z. B. 0,25 mm, und Elasti­ zität, um eine mechanische Abstützung für die Kernble­ che 12 zu bieten, die eine geringe Festigkeit aufwei­ sen, dem Zusammendrücken des Kernes zu widerstehen. Da die Bleche aus amorphem Metall auch recht spröde sind, dienen diese Grundteilwindungen auch als Schutz gegen Splittern und Zerbrechen während der nachfolgenden Her­ stellungsstufen und im Gebrauch, wie im folgenden noch erläutert wird. Um auch außen eine Abstützung für die Kernbleche 12 zu schaffen, wird eine äußere Verriege­ lungswicklung 24 vorgesehen, die wiederum ein Streifen aus etwa 0,25 mm dickem Kernstahl sein kann, und die den Ring aus dem gebogenen Kern 10 umgibt, wie in Fig. 1A gezeigt. Hinsichtlich einer detaillierteren Be­ schreibung einer solchen äußeren Verriegelungswicklung wird auf die US-PS 40 24 486 Bezug genommen, die von der gleichen Anmelderin stammt. Für die Zwecke der vor­ liegenden Beschreibung wird es für ausreichend angese­ hen, darauf hinzuweisen, daß das überlappte Ende der Verriegelungswicklung mit einer Nase 24a ausgebildet ist, die durch einen Verriegelungsschlitz 24b in dem überlappenden Ende ragt und zurückgebogen wird, um die Verriegelungswicklung so um den gebogenen Kern herum festzulegen, daß sie diesen umfaßt.

Nachdem die Ringform 10 der Fig. 1A in der oben beschriebenen Weise hergestellt worden ist, wird sie auf zwei geeigneten (nicht dargestellten) Formelementen angeordnet, die sich durch das Fenster 20 erstrecken. Diese Formelemente werden auseinandergedrückt, um die Form 10 in die in Fig. 2 gezeigte rechteckige Konfigu­ ration umzuwandeln. Vor dieser Umwandlung wird die Grundwicklung 22 der Fig. 1 durch eine nichtüberlap­ pende kürzere Wicklung 22a ersetzt. Die dickeren Grund­ teilwicklungen 18 und 22a wurden während der Umformung in die U-Konfigurationen der Fig. 2 umgewandelt. Eine wichtige Funktion dieser Grundwicklungen besteht darin, einen ausreichend großen Biegeradius an den rechtwink­ ligen Ecken 20a des nun rechtwinkligen Kernfensters 20 zu ergeben, an den sich die relativ spröden Bleche 12 aus amorphem Metall anpassen müssen, was die Möglich­ keit des Bruches deutlich verringert. Diese Grundteil­ wicklungen dienen auch als Pufferschichten, die eine Beschädigung insbesondere der innersten Kernblechwick­ lung verhindern, während der Kern mit den Formelementen zum Umformen in Eingriff steht. Die äußere Verriege­ lungswicklung 24, die während des Umformens den Kern 10 umfaßt, dient ebenfalls als Pufferschicht, um die äußer­ sten Kernbleche zu schützen.

Nachdem der Kern in die rechteckige Form der Fig. 2 gebracht worden ist, werden geeignete (nicht dar­ gestellte) Glühplatten an den äußeren Oberflächen des Kerns angebracht, woraufhin man den Kern in einem Mag­ netfeld in einem geeigneten Glühofen glüht. Das Glühen wirkt in bekannter Weise spannungsvermindern in den aus amorphem Metall bestehenden Blechen, wobei auch die be­ seitigt werden, die während des Schneidens, Biegens und Formens in dem Material entstanden sind. Nach Beendi­ gung des Glühens werden die obengenannten Glühplatten entfernt. Während des Glühens wird der Kern auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, Spannungen in den Blechen aus amorphem Metall zu entfernen, z. B. auf etwa 360°C, doch wird nicht soweit erhitzt, um die äußere Verriegelungswicklung 24 oder die Teilwicklungen 18 und 22a der Grundschicht, die alle aus einem üblichen Kern­ stahl oder ähnlichem bestehen, zu glühen.

Nach dem Glühen des Kernes 10 wird ein geeignetes Bindemittel als Schicht 26 auf die freien Seitenkanten der Bleche 12 aus amorphem Metall auf beiden Seiten des Kernes aufgebracht (vgl. Fig. 2). Dieses Bindemittel bringt man in flüssiger Form auf, vorzugsweise durch Bürsten, woraufhin es trocknet und einen elastischen Überzug bildet, der die Kanten der Bleche verbindet. Diese Kantenbindeschicht endet an den Linien 26a, die sich gerade kurz vor den freien Enden 18a der Grund­ teilwicklung 18 befinden oder höchstens damit abschließen. Die Schicht 26 verbindet somit die Bleche 12 als eine Einheit entlang der gesamten Länge der dar­ gestellten Oberseite, die als oberes Joch 19 angesehen werden kann, sowie entlang einem beträchtlichen Ab­ schnitt der Länge der verbindenden Schenkel 21, wobei die Schicht 26 gerade kurz vor den Eckverbindungen mit dem unteren Joch 23 aufhört, das den Verbindungsbereich 17 enthält. Die Bleche 12 aus amorphem Metall sind so­ mit wirksam an einer Desorientierung zueinander gehin­ dert, wobei man die Segmente der Bleche im unteren Joch 23, die zu dem Verbindungsbereich 17 führen und darin eingeschlossen sind, frei läßt, sich zu öffnen und an das Einführen und Wiederherstellen des Kernes anzupas­ sen, das weiter unten in Verbindung mit Fig. 3 be­ schrieben ist. Die Grundteilwicklung 22a liegt jenseits der Grenzlinien 26a an der Kantenbindeschicht und man kann sie daher entfernen, wenn der Kern um eine Trans­ formatorspule angeordnet werden soll. Die Grundteil­ wicklung 18 und die Verriegelungswicklung 24 sind je­ doch über einen beträchtlichen Teil ihrer Länge an der Kante mit den Blechen 12 verbunden. Während der Anwen­ dung des Bindemittels sollte sorgfältig darauf geachtet werden, daß ein Eindringen zwischen die Bleche vermie­ den wird, da dies den Kernverlust nachteilig beein­ flußt.

Nachdem das oben beschriebene Verbinden der Kan­ ten ausgeführt worden ist, entriegelt man die äußere Verriegelungswicklung 24 durch Geradestellen des Ansat­ zes 24a und Herausziehen aus dem Verriegelungsschlitz 24b. Während das obere Joch 19 durch sich davon nach unten erstreckende Schenkel 21 gestützt ist, springen die nicht kantengebundenen Teile der entriegelten äuße­ ren Wicklung in die in Fig. 3 gezeigten Positionen. Auch fallen die beiden Hälften 23a des unteren Jochs, die nicht mehr durch die äußere Verriegelungswicklung gehalten sind, in ihre nach unten hängenden Positionen der Fig. 3, wobei sie sich am Verbindungsbereich 17, der im unteren Joch eingeschlossen ist, voneinander trennen. Es ist ersichtlich, daß sich die Kantenbinde­ schicht 26 leicht an den sich öffnenden Kern anpaßt, während sie die relativen Bewegungen der Bleche 12 über einen beträchtlichen Teil ihrer Umfangslängen be­ schränkt.

Um das Einführen und Wiederverbinden des Kernes zu erleichtern, werden die beiden Hälften 23a des unte­ ren Joches, die sich zwischen dem lokalisierten Verbin­ dungsbereich 17 erstrecken, und die beiden Eckbereiche an den Enden des unteren Joches so orientiert, daß sie im wesentlichen mit den Kernschenkeln 21, an denen sie befestigt sind, ausgerichtet sind. Als Ergebnis hat der Kern dann eine im wesentlichen U-förmige Konfiguration mit im wesentlichen geraden Schenkeln, die die ur­ sprünglichen Schenkel 21 und die dann ausgerichteten Jochhälften 23a umfaßt. Die ausgedehnten Schenkel die­ ser U-förmigen Struktur können leicht durch die Öffnun­ gen 28a der beiden Transformatorspulenstrukturen 28 ge­ schoben werden, die jeweils angepaßt sind, die ur­ sprünglichen Schenkel 21 mit nur geringem Abstand zu umgeben. Um dieses Verfahren zu fördern und die Bleche 12 zu schützen, kann um jeden sich erstreckenden Schen­ kel eine genau passende Schiene oder Hülse 29 aus Me­ tallblech vorgesehen sein (die der besseren Übersicht­ lichkeit halber nur auf dem sich erstreckenden rechten Schenkel gezeigt ist), um den Schenkel in seiner im we­ sentlichen geradlinigen Konfiguration zu halten, wenn er in die Spulenstrukturen 28 eingeführt wird. Jede Schiene ist allgemein C-förmig im Querschnitt, hat drei flache Seiten, während die vierte Seite zwischen schma­ len rechtwinkligen Eckflanschen 29a offen ist. Die Schienen werden durch leichtes Ausbreiten ihrer offenen Seite, was das Einführen eines sich erstreckenden Schenkels darin erleichtert, zusammengebaut. Vorzugs­ weise sind die Schienen von oben nach unten leicht ab­ geschrägt, um die sich erstreckenden Schenkel besser in und durch die Spulenöffnungen 28a zu führen. Nach einer solchen Einführung werden die Metallblechschienen von ihren sich erstreckenden Schenkeln heruntergeschoben, um zu gestatten, daß die Gruppen von Blechen in jeder Jochhälfte 23a in ihre ursprünglichen Positionen mit geschlossener Verbindung in rechten Winkeln zu den ur­ sprünglichen Schenkeln 21 bewegt werden können, was al­ les Bestandteil des Einführens und Wiederherstellens des Kernes ist. Es wird deutlich, daß die Ecken 20a des Kernes während des Öffnens und Schließens des Kernes als Teil des Verbindens beträchtlich gebogen werden.

Es wurde festgestellt, daß das Verfahren zum Ein­ führen und Wiederherstellen des Kernes sehr stark ge­ fördert wird, sowohl hinsichtlich seiner Ausführung, als auch der Vermeidung von Beschädigungen an den dün­ nen, außerordentlich brüchigen Blechen 12 aus amorphem Metall, wenn die Hälften 16a aller stufenweise über­ lappten Verbindungsstellen 16 in ein Bad 30 aus Leicht­ öl 32, wie sogenanntem "rückstandsfreiem" Öl einge­ taucht werden, wie in Fig. 4 veranschaulicht. Ein Öl dieser Art ist wegen seiner Eigenschaft beim Verdampfen nur sehr wenig Rückstand zu hinterlassen, erwünscht.

Das Öl 32 wird durch Kapillarwirkung in die Grenzflächen zwischen den Blechen 12, die in jeder Rei­ he 14 von Verbindungshälften 16a vorhanden sind, gezo­ gen. Es wurde festgestellt, daß das Öl dann sowohl die Bleche in eine innige Grenzflächenbeziehung zieht, als auch die Bleche durch Oberflächenspannung aneinander haften läßt. Jede Verbindungshälfte 16a aus 10 bis 20 Blechen aus amorphem Metall und in den meisten Fällen jeder Reihe 14 von Verbindungshälften kann daher ent­ sprechend der Wiederherstellung der stufenförmig über­ lappenden Verbindungen 16 beim Verbinden des Kernes um die Transformatorspulen 28 (Fig. 3) als eine Einheit behandelt werden. Es ist leicht festzustellen, daß das Wiederherstellen der Verbindungsstellen jeweils aus Verbindungshälften oder Reihen von Verbindungshälften die erneute Schließung des Kernes 10 im Vergleich zu einzelnen Blechen 12 sehr fördert. Außerdem führt das Handhaben der brüchigen Bleche aus amorphem Metall ein­ zeln häufig zu ihrem Bruch, selbst wenn man mit großer Sorgfalt arbeitet. Während festgestellt wurde, daß ein rückstandsfreies Leichtöl das Verbinden des Kernes för­ dert, können auch andere Flüssigkeiten, wie z. B. Per­ chloräthylen, benutzt werden, um die erforderliche Oberflächenspannung zu erhalten und ohne einen nachtei­ ligen Rückstand zu hinterlassen.

Fig. 5 zeigt diese Baueinheit, die mit den Transformatorspulen 28 vervollständigt ist, die in ei­ nem Kernfenster 20 eingeschlossen sind, wobei die Ver­ riegelungswicklung 24 die Kernschenkel 21 wieder um­ faßt. Es ist von Bedeutung, festzustellen, daß die Kan­ tenbindeschicht 26 sicherstellt, daß die Bleche 12 beim erneuten Schließen des Kernes nicht fehlorientiert wer­ den, so daß der Kern in vollständig zusammengebauter Form zusammen mit der Transformatorwicklungsspule die genau gleiche Konfiguration annimmt, wie er sie zur Zeit des Glühens hatte. Auf diese Weise wird die wäh­ rend des Wickelns, Schneidens und Wiederherstellens des Kernes in die Bleche eingeführte Spannung wirksam be­ seitigt. Eine andere Funktion der Bindeschicht 26 be­ steht darin, daß sie als eine Hülse wirkt, um irgend­ welche Splitter oder Teilchen, die während des Zusam­ menbaus oder der Verwendung des Kernes möglicherweise vom oberen Joch oder den eingeschlossenen Schenkelbe­ reichen sich ablösen, beim Kern hält. In dieser Bezie­ hung kann ein zweites Aufbringen des Bindemittels auf das untere Joch 23 der fertigen Baueinheit aus Kern und Spule erfolgen, um eine vollständig umfassende Schutz­ hülse aus Bindemittelschicht zu schaffen. Obwohl es er­ wünscht ist, daß die Bindeschicht den dargestellten ge­ bundenen Bereich des Kernes zusammenhängend bedeckt, erhält man in einigen Fällen eine ausreichende Be­ schränkung gegen relative Bewegungen der Bleche, wenn die Bindeschicht in diesem Bereich diskontinuierlich, z. B. in Streifen, aufgebracht ist.

Fig. 5 zeigt eine längere, vorgeformte Grund­ teilwicklung 22b, die für die kürzere 22a der Fig. 2 benutzt wird, um sich mit der Grundteilwicklung 18 zu überlappen. Diese Teilwicklungen können während des Endzusammenbaus sicher miteinander verbunden werden. Dies verbessert die Kurzschlußfestigkeit des Kerns deutlich. Das gleiche Bindemittel, das die Schicht 26 bildet, kann für diesen Zweck benutzt werden. Ist die Kurzschlußfestigkeit nicht von Bedeutung, dann kann die Grundteilwicklung 22a im Kernfenster angeordnet werden, nachdem sich die Spulen an Ort und Stelle befinden, woraufhin man den Kern wieder schließt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß ein verbesserter Transformatorkern mit geringem Verlust geschaffen wird, dessen amorphe, ferromagneti­ sche Bleche während der Berstellung des Kerns, dem Ein­ führen des Kerns, der nachfolgenden Handhabung und Ver­ schickung und während der Benutzung gut gegen Splitter­ bildung und Bruch geschützt sind. Es ist auch ersicht­ lich, daß die Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Baueinheit aus Transformatorkern und Wicklung schafft, deren geringer Kernverlust aufgrund der Verwendung von amorphem Metall nicht durch Rest­ spannungen oder Beschädigungen an den Kernblechen be­ einträchtigt wird. Die vorliegende Erfindung ist glei­ chermaßen anwendbar sowohl auf Mantel- als auch Kern­ transformatoren. Weiter ist die Erfindung anwendbar auf Kerne aus amorphem Metall, die nicht erst, wie in der vorliegenden Anmeldung offenbart, zu einer Ringform ge­ wickelt und dann rechteckig verformt, sondern die di­ rekt in eine rechteckige Konfiguration gewickelt sind.

Hinsichtlich eines Manteltransformators zeigt die Fig. 6 einen Weg, wie die Erfindung darauf angewandt werden kann. Der Transformator der Fig. 6 umfaßt zwei Kerne 50 und eine Einzelspulenstruktur 28. Jeder Kern 50 wird in im wesentlichen der gleichen Weise herge­ stellt, wie der Kern 10 der Fig. 2, ausgenommen, daß

• (a) die Verbindungsstellen 16 jedes Kernes in einem Kernschenkel 21 und nicht in einem Joch 19 liegen und
• (b) das Bindemittel nur auf einen Schenkel und ein Joch der Kerne 50 aufgebracht ist. Der verbundene Schenkel hat einen oberen Abschnitt 21a auf einer Seite der Ver­ bindungsstellen 16 und einen unteren Abschnitt 21b auf der anderen Seite der Verbindungsstellen 16. Jeder Kern 50 wird dadurch in eine Spulenstruktur 28 gebunden, daß man zuerst die Verbindungsstellen 16 öffnet und die nichtgebundenen Abschnitte der Bleche aus amorphem Me­ tall in die gestrichelten Positionen 54 und 56 bringt. Die Position 54 wird erreicht, indem man die oberen Ab­ schnitte 21a des verbundenen Schenkels mit dem oberen Joch 19 ausrichtet, und das obere Joch mit dem anderen Schenkel 21 ausrichtet. Vorzugsweise wird eine (nicht dargestellte) Schiene um die ausgerichteten Abschnitte 21a, 19 und den oberen Abschnitt des gebundenen Schen­ kels 21 herum angeordnet, um sie in der Position 54 in etwa ausgerichtet zu halten. Diese ausgerichtete Kern­ struktur bei 54 und die Kernstruktur bei 56 werden dann in allgemein der Weise in das Ölbad eingetaucht, wie in Fig. 4 gezeigt. Danach fädelt man bei rechten Kern 50 die ausgerichtete Kernstruktur bei 54 durch die Bohrung der Spulenstruktur 28 und ordnet dadurch die Kernstruk­ turen im Fenster des rechten Kernes 50 an, wie durch die gestrichelten Linien 60 dargestellt.

Danach werden die nichtgebundenen Kernabschnitte bei 54 und 56 um die Spulenstruktur 28 gewickelt und in ihre Position mit geschlossenen Verbindungsstellen zu­ rückgeführt, wie in durchgezogenen Linien in Fig. 6 gezeigt ist. Die nichtgebundenen Kernbereiche werden üblicherweise jeweils als eine Verbindungshälfte oder eine Reihe von Verbindungshälften gleichzeitig in ihre Positionen mit geschlossener Verbindungsstelle zurück­ geführt, wobei man mit der radial innersten Verbin­ dungsstelle beginnt und mit aufeinander folgenden Ver­ bindungsstellen in einer Richtung radial nach außen fortfährt. Die gleichen Stufen werden für den linken Kern 50 wiederholt, um diesen Kern in die Spulenstruk­ tur einzuführen. Der rechte Schenkel 21 des linken Ker­ nes paßt in die Bohrung der Spulenstruktur 28 in dem Raum, der durch den linken Schenkel des rechten Kernes freigelassen ist.

Obwohl in der vorliegenden Anmeldung ein Verfah­ ren beschrieben ist, bei dem der Kern als einzelne Ein­ heit in die Spulenstruktur eingeführt wird, kann die Erfindung in ihren breitesten Aspekten auf ein Verfah­ ren angewendet werden, bei dem der Kern aus mehreren Einheiten gebildet wird, die einzeln in die Spulen­ struktur eingebunden sind. Fig. 7 veranschaulicht eine solche Ausführungsform.

Bei dieser Ausführungsform umfaßt der Kern zwei Einheiten 44 und 46, die als innerer und äußerer Kern bezeichnet werden. Der innere Kern 44 wird zuerst in die Spulenstruktur 28 in im wesentlichen der gleichen Weise, wie oben mit Bezug auf den Kern 10 der Fig. 2 und 3 beschrieben, eingeführt. Die Verbindungsstellen 16 des inneren Kernes sind in seinem unteren Joch ange­ ordnet. Danach wird das äußere Joch in die Spulenstruk­ tur 28 in im wesentlichen der gleichen Weise einge­ führt, doch befindet sich die Verbindungsstelle 16 statt im unteren im oberen Joch. Der äußere Kern wird vom gegenüberliegenden Ende desjenigen in die Spulen­ struktur eingeführt, die zur Einführung der inneren Spulenstruktur benutzt ist.

Obwohl die veranschaulichten Kerne einen recht­ eckigen Querschnitt haben, ist die Erfindung auch auf Kerne mit anderen Querschnitten anwendbar, wie runden, ovalen oder kreuzförmigen. Üblicherweise weist die Spu­ lenstruktur 28, die einen Schenkel des Kernes umgibt, eine Bohrung allgemein der gleichen Querschnittsgestalt wie der Schenkel auf. Obwohl Kerne aus amorphem Metall mit stufenweise überlappenden Verbindungsstellen offen­ bart sind, ist die vorliegende Erfindung auch auf Kerne aus amorphem Metall mit anderen Arten von Verbindungs­ stellen anwendbar, wie z. B. versetzten Stoßverbindungen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen eines Transformatorkerns mit den folgenden Stufen:

• (a) Schaffen eines Streifens aus ferromagnetischem Metallmaterial;
• (b) Durchschneiden dieses Streifens unter Bilden einer Vielzahl separater Lamellen;
• (c) Zusammensetzen dieser Lamellen zu Lamellengruppen um einen Dorn, wobei die erste Lamellengruppe um den Dorn benachbart dessen Oberfläche und jede nachfolgende Lamel­ lengruppe um die unmittelbar vorhergehende Lamellengruppe gewickelt wird, um einen Ring fortschreitend zunehmenden Durchmessers zu bilden, gekennzeichnet durch:
• (d) Anordnen der Lamellengruppen derart, daß die Enden jeder der Lamellengruppen miteinander eine Überlappungs­ verbindung bilden und die Enden jeder Lamellengruppe im wesentlichen mit den Enden der unmittelbar benachbarten Lamellengruppe zusammenstoßen, wodurch jede der Überlap­ pungsverbindungen der benachbarten Lamellengruppen win­ kelmäßig zueinander versetzt sind, wobei eine Vielzahl benachbarter Lamellengruppen ein Lamellenpäckchen bildet und eine Vielzahl solcher Lamellenpäckchen den Ring bil­ det,
• (e) wobei die Überlappungsverbindungen des ersten Lamel­ lenpäckchens, das während des Zusammensetzens gebildet wird, zwischen einer ersten und einer zweiten Winkelposi­ tion auf dem Ring verteilt sind, die die Grenzen eines Verbindungsbereiches definieren und
• (f) Anordnen der Überlappungsverbindungen jedes nachfol­ genden Lamellenpäckchens derart, daß die aufeinanderfol­ genden Überlappungsverbindungen der Lamellenpäckchen über den genannten Verbindungsbereich verteilt sind,
• (g) wobei die Querschnittsfläche des Verbindungsbereiches größer ist als die gleichförmige Querschnittsfläche des übrigen Ringes.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin

• (a) der Streifen aus ferromagnetischem Material um einen ersten, allgemein zylindrischen Dorn mit einem ersten Durchmesser gewickelt wird, wobei ein erster Ring gebil­ det wird;
• (b) dieser erste Ring entlang einer radialen Linie durch­ geschnitten wird, wobei man die Vielzahl separater Lamel­ len erhält und
• (c) diese Lamellen in Lamellengruppen um einen zweiten, allgemein zylindrischen Dorn mit einem zweiten Durchmes­ ser, der kleiner als der erste Durchmesser ist, gewickelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die weitere Stufe des Formens des Ringes zu einem allgemein recht­ eckigen Kern.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Streifen aus amorphem Metall besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe aus 5 bis 30 Lamellen besteht.

6. Nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellter gewickelter Transformatorkern allgemein rechteckiger Gestalt mit vier miteinander verbundenen Seiten, die ein Kernfenster umschreiben, wobei die Seiten aus Lamellengruppen eines ferromagnetischen metallischen Streifenmaterials bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellengruppen zu Päckchen zusammengefügt sind, die Enden jeder Gruppe miteinander eine Überlappungsverbindung bil­ den und im wesentlichen mit den Enden der unmittelbar be­ nachbarten Gruppen aneinanderstoßen, derart, daß die Gruppen jedes Päckchens spiralförmig angeordnet, die Überlappungsverbindungen jedes Päckchens seitlich zuein­ ander versetzt sind und ein stufenförmiges Muster von Überlappungsverbindungen ergeben, das sich von Päckchen zu Päckchen innerhalb eines Verbindungsbereiches wieder­ holt, der ausschließlich in einer der Seiten liegt, deren Aufbau dicker ist als der gleichmäßige Aufbau der anderen Seiten.

7. Transformatorkern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Streifen aus amorphem Metall besteht.

8. Transformatorkern nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe aus 5 bis 30 Lamellen besteht.