DE3888009T2

DE3888009T2 - Verfahren zur Bildung eines Schichtkörpers und das sich daraus ergebende Produkt.

Info

Publication number: DE3888009T2
Application number: DE3888009T
Authority: DE
Inventors: Jerry W Schoen
Original assignee: Armco Inc
Current assignee: Armco Inc
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1988-03-29
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2008-03-30
Also published as: BR8801995A; KR880012356A; EP0288768A2; DE3888009D1; EP0288768A3; US4882834A; EP0288768B1; US4948656A; JPS63281841A; CA1313492C; ES2050124T3; KR960000752B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats und einen daraus gebildeten verbesserten laminierten Kern. Insbesondere betrifft die Erfindung das Aufbringen einer Flüssigkeit auf die zugewandten Oberflächen von Laminatschichten und die Ausübung ausreichenden Drucks auf die Laminatschichten, um Überschußflüssigkeit zu entfernen und die Luft zwischen den zugewandten Oberflächen zu beseitigen.
Es gibt mehrere Anwendungsfälle, wie z. B. elektrische Leistungstransformatoren, Motoren, Elektronik und katalytische Konverter, die Laminatschichten dünner Abmessung verwenden. Dünnschicht-Elektrostahl- oder -Amorphlamellen für elektrische Verwendungen verringern magnetisch induzierte Streuströme durch Verringerung der Querschnittsfläche, durch die diese Ströme fließen können. Kornorientierte Stahllamellen haben eine Dicke unter 0,5 mm, typisch im Bereich von 0,18 bis 0,35 mm. Amorphe Lamellen haben typisch eine Dicke von etwa 0,02 bis 0,05 mm.
Es ist gut bekannt, daß die elektrischen Einrichtungen obigen Typs wirkungsvoller sind, wenn die Dicke der Lamelle verringert wird, wobei die untere Grenze für die Lamellendicken durch Fabrikationsgesichtspunkte bestimmt werden. Jedoch hat die Verringerung der Lamellendicke unerwünschte Wirkungen auf die Handhabung und Herstellungsproduktivität. Die Handhabung von gewebeartig dünnen Lamellen ist ein Problem, weil die Lamellen spröde sind und zur Schädigung während des Hantierens neigen. Gerade die Dünnheit der Lamellen verringert die Produktivität während der Verarbeitung und Herstellung, wodurch das Produkt arbeitsintensiver zu verwenden ist.
Der Stand der Technik offenbart Kleber, Lacke, Oxide oder Mischungen davon, die auf die Oberflächen der Lamellen aufgebracht werden können, so daß mehrere der Lamellen zur gleichzeitigen Verarbeitung miteinander verbunden (oder laminiert) werden können. Die Verarbeitung eines Laminats steigert erheblich die Produktivität und verringert die Handhabungsprobleme, da das Laminat dicker und steifer als eine einzelne Lamelle ist.
Trotzdem gibt es mehrere Nachteile, wenn man Kleber, Lacke oder Oxide zur Verbindung von Lamellen verwendet. Zur Erzielung einer guten Bindung zwischen Lamellen muß das Bindemittel normalerweise als eine verhältnismäßig dicke Schicht aufgebracht werden. Die Schaffung eines Raumes zwischen benachbarten Lamellen, die zu laminierten Gegenständen aufgewickelt oder gestapelt werden, ist im Fall der Verwendung in elektrischen Einrichtungen unerwünscht. Dieses Verhältnis von Lamellen und Hohlräumen ergibt einen Raumfaktor, der das Verhältnis des Volumens eines Stapels von Lamellen unter einem gegebenen Druck zu dem des festen Materials der gleichen Masse ist. So zeigt der Raumfaktor den Mangel an effektivem Volumen aufgrund der Oberflächenrauhigkeit der Lamellen, eines Mangels an Flachheit der Lamellen oder des Vorliegens von Kleber, Überzug, Oxid u. dgl. zwischen den benachbarten Oberflächen der Lamellen. Ein Raumfaktor von wenigstens 90%, vorzugsweise über 95%, ist für elektrische Leistungstransformatoren erwünscht. Eine Verwendung eines Bindemittels, das den Raumfaktor verringert, ist unerwünscht.
Ein jüngerer Stand der Technik offenbart Kleber, die angeblich gute Bindungen bei Aufbringung als verhältnismäßig dünne Schichten ergeben und eine Verringerung des Raumfaktors unter ein annehmbares Niveau vermeiden. Jedoch neigt eine dünne Kleberschicht beim Aushärten zum Schrumpfen. Ein solches Schrumpfen, insbesondere im Fall dünner Metallamellen, kann die Lamellen deformieren oder Spannungen darin induzieren. Weichmagnetische Materialien, wie z. B. amorphe Metall- und kornorientierte Lamellen, sind gegenüber Druckspannung äußerst empfindlich. Eine induzierte Druckspannung verursacht einen Verbrauch elektrischer Leistung in der Form von Wärme, d. h. Kernverlust.
Ein anderer Nachteil bei Verwendung einer chemischen Bindung ist, daß die Lamellen starr verbunden werden. Wenn das Laminat zu einem Wickel, wie z. B. um einen Dorn mit einem kleinen Krümmungsradius herum, gewickelt wird, muß die Außenfläche einer Lamelle einen größeren Weg als die Innenfläche der Lamelle zurücklegen. Da die aneinandergrenzenden Lamellen durch ein Bindemittel starr verbunden sind, können sich die Lamellen nicht seitlich relativ zueinander bewegen. Wie oben für chemisch verbundene elektrische Lamellen erörtert, kann das Aufwickeln eines solchen Laminats zu einem Wickel eine Spannung induzieren, wodurch die Kernverluste des Laminats gesteigert werden.
Das U.S.-Patent 4 277 530 lehrt eine Kleberverbindung von zwei oder mehr Blechen aus elektrischem Stahl mit Dicken unter etwa 0,5 mm. Der offenbarte Kleber überwindet angeblich einige der mit vorher verwendeten Klebern verbundenen Probleme. Beispielsweise wird eine gute Bindung zwischen Blechen erhalten, wenn man dünne Klebstofflinien verwendet, so daß ein hoher Stapel (Raum) -Faktor ohne Induzieren von Druckspannungen erhalten werden kann, die parallel zur Walzrichtung unter Verursachung einer Verschlechterung der Magnetostriktions- und Kernverlusteigenschaften wirken. Eine sofortige Bindung wird bei einer Aushärtungstemperatur unter etwa 400ºC erzielt. Es ist offenbart, daß mit Kleber verbundene laminierte Gegenstände: weniger als 5% dicker als die Gesamtdicke der einzelnen Lagen waren, einen Anstieg der Kernverluste für Elektrobleche von 5 bis 16% über denen für Blechpaare vor der Klebverbindung zeigten und der Mindestrollenradius zur Vermeidung eines Schadens beim Wiederaufwickeln zu einem Wickel 11 Inches (280 mm) ist.
Die FR-A-2 487 705 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Formstücken mit Verstärkungsteilen. Bei diesem Verfahren wird ein dünner Film oder ein Öl zwischen zwei Schichten vorgesehen, wodurch ermöglicht wird, Verstärkungsteile in einer der Schichten zu schaffen. Bei diesem Verfahren gibt es jedoch die Möglichkeit eines Lufteintritts zwischen die Schichten.
Die GB-652 918 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von laminierten Eisenkernen für dynamoelektrische Maschinen u. dgl., bei dem Lamellen aus Blechen gebildet werden, die vorab mit einer schwierig löslichen Phosphatschicht überzogen wurden. Dieses Verfahren sieht jedoch nicht die Möglichkeit der Verwendung einer Flüssigkeit als einer Zwischenschicht in Lamellen zur Verbesserung der Handhabung und Maschinenbearbeitung vor, wobei beim Herstellungsverfahren keine Spannung in der Lamelle hervorgerufen wird, wenn Druck darauf einwirkt.
Bestimmte Arten elektrischer Stähle werden mit verringertem Kernverlust erzeugt, der durch Induzieren einer Beanspruchung in der Oberfläche einer Metallamelle, wie z. B. Wärmebeanspruchung durch rasches lokales Erhitzen unter Verwendung eines Lasers, erhalten wird. Die Wirkung der Wärmebeanspruchung kann verringert werden, wenn die Lamellen einer erhöhten Temperatur ausgesetzt werden. Beispielsweise offenbart eine von Schoen et al. im Oktober 1986 der ASM Materials Conference präsentierte Arbeit mit dem Titel Domain Refinement of Oriented Electrical Steel: From Early Beginnings to an Emerged Technology, daß die Wirkung einer Beanspruchungsdomänenvergütung verringert wird, wenn die beanspruchte Metallamelle Temperaturen von etwa 400ºC oder mehr ausgesetzt wird. Ein weiterer Nachteil bei Verwendung chemischer Bindung ist, daß Erhitzung zur Aushärtung des Bindemittels erforderlich sein kann. Das Aushärten kann eine zusätzliche Wärmebehandlungseinrichtung oder einen besonderen Wärmebehandlungsschritt vor der Endherstellung des Laminats erfordern. Kleber können Aushärtungstemperaturen einer Höhe wie 400ºC erfordern, während keramische Bindungen so hohe Temperaturen wie 900ºC erfordern können. Infolgedessen kann der maximale Vorteil dieser Domänenvergütungstechnik nicht bewahrt werden, wenn die Metallamellen mit einem Kleber oder Keramikmaterial, die eine erhöhte Aushärtungstemperatur erfordern, miteinander verbunden werden.
Ein anderer Nachteil mit chemischer oder keramischer Bindung ist, daß die Bindeschichten dazu neigen, spröde zu sein. Wenn chemisch verbundene Lamellen durch Schneid-, Stanz- oder Riffelvorgänge verarbeitet werden müssen, kann die Bindeschicht brechen, wodurch eine Delaminierung der Lamellen verursacht wird. Keramische Bindungen können durch einfaches Aufwickeln eines Laminats brechen.
Ein Laminat kann zu Kernen geformt werden, indem man es aufwickelt oder stanzt und stapelt, wobei die Kerne in einer anderen Umgebung als der Umgebungsluft verwendet werden. Beispielsweise werden elektrische Leistungstransformatoren häufig in ein dielektrisches Kühlöl eingetaucht, das eine Temperatur von etwa 100ºC haben kann. Das Bindemittel muß nicht nur bei einer erhöhten Temperatur stabil sein, sondern muß auch mit den Ölen über eine ausgedehnte Zeitdauer chemisch kompatibel sein.
Demgemäß verbleibt ein Bedarf an einer verbesserten Technik zur Bildung eines Laminats, das ohne Schaden oder Delaminierung während der Herstellung leicht gehandhabt werden kann. Weiter verbleibt ein Bedarf an einem Laminat ohne Erhöhung des Abstands zwischen aneinandergrenzenden Lamellen und einem Laminat, dessen Lamellen frei von Spannung oder Verformung während der Herstellung bleiben können.
Ich habe gefunden, daß ein Laminat gebildet werden kann und unbegrenzt einer Trennung widersteht, indem man eine Flüssigkeit einer geeigneten Viskosität auf die zugewandten Oberflächen der Lamellen aufbringt. Ein ausreichender Druck wird auf die Lamellen zur Einwirkung gebracht, so daß die zugewandten Oberflächen in innigen Kontakt miteinander gebracht werden und Luft zwischen den zugewandten Oberflächen durch die Flüssigkeit herausgedrückt wird, wenn Überschußflüssigkeit von zwischen den zugewandten Oberflächen entfernt wird. Die zwischen den zugewandten Oberflächen verbleibende Flüssigkeit bildet eine Abdichtung, die einen Wiedereintritt der Luft vermeidet, was es ermöglicht, daß das Laminat einer Auftrennung während anschließender Verarbeitung und Herstellung widersteht. Das gebildete Laminat weist keine Steigerung des Abstands zwischen seinen Lamellen und keine induzierte Spannung in seinen Lamellen auf.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats und eine daraus gebildete verbesserte elektrische Transformatorspule, wie mit den Ansprüchen 1 bzw. 11 beansprucht wird. Eine Flüssigkeit wird auf eine zugewandte Oberfläche wenigstens einer einer Mehrzahl von Lamellen aufgebracht. Druck wird auf die Lamellen ausgeübt, um die zugewandten Oberflächen der Lamellen in innigen Kontakt miteinander zu bringen, Überschußflüssigkeit zu entfernen und Luft von zwischen den zugewandten Oberflächen zu verdrängen. Die verbleibende Flüssigkeit zwischen den zugewandten Oberflächen bildet eine Abdichtung zum Vermeiden eines Wiedereintritts der Luft.
Es ist ein Hauptziel meiner Erfindung, ein Laminat zu bilden, das einer Auftrennung widersteht und dabei keine Verringerung des Raumfaktors hat.
Eine andere Aufgabe ist, ein Laminat zu bilden, das ohne Delaminierung hergestellt werden kann.
Vorteile meiner Erfindung umfassen eine Verringerung der Herstellungskosten und eine Erzeugung hergestellter Kerne, deren Lamellen frei von Verformung und induzierter Spannung sind.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile meiner Erfindung werden bei Berücksichtigung der näheren Beschreibung und beigefügten Zeichnung offenbar.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein Schema zur Darstellung zweier Bänder, die sich längs einer Förderbahn bewegen und durch ein Paar von Abdichtrollen miteinander laminiert und dann zu einem Wickel aufgewickelt werden,
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten fragmentarischen Querschnitt laminierter Bänder meiner Erfindung,
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Längsschnittdarstellung zweier Bänder, die gemäß meiner Erfindung zusammengepreßt werden.

NÄHERE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Gemäß Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 12 ein Band, das von einem Wickel 10 abgewickelt und mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit längs einer Förderbahn 13 gefördert wird. Ein anderes Band 16 wird mit der gleichen Geschwindigkeit von einem Wickel 14 unter einer Ölungsrolle 18 hindurchgefördert. Das Band 16 wird mit dem Band 12 durch eine Richtungsänderungsrolle 20 zusammengebracht.
Für meine Erfindung wird man verstehen, daß eine Lamelle Blech, Band, Folie, Streifen u. dgl. umfassen soll. Vorzugsweise umfaßt die Lamelle kaltgewalzten oder Gußstahl und amorphes Basismetall mit einer Dicke von weniger als etwa 0,5 mm. Eine bevorzugtere Lamelle umfaßt kornorientierten Stahl mit einem Glasisolierüberzug auf beiden Seiten der Lamelle mit einer Gesamtdicke von weniger als etwa 0,35 mm. Das U.S.-Patent 3 948 786 - Evans, auf das hiermit Bezug genommen wird, offenbart kornorientierten Stahl mit MgPO&sub4;-Glasisolierüberzügen.
Die Ölungsrolle 18 bringt einen dünnen Ölüberzug auf die gesamte Oberseite des Bandes 16 auf. Die Bänder 12 und 16 laufen zwischen einem Paar von Abdichtrollen 22 und 24 durch. Die Rollen 22 und 24 üben einen ausreichenden Druck auf die Bänder 12 und 16 so aus, daß die angrenzenden (zugewandten) Oberflächen der Bänder 12 und 16 in innigen Kontakt miteinander gebracht werden und das Öl im wesentlichen sämtliche Luft zwischen den zugewandten Oberflächen unter Bildung eines Laminats 26 verdrängt. Das Laminat 26 wird um einen Dorn 28 zur Bildung eines Wickels 30 aufgewickelt.
Der Spalt zwischen den Rollen 22 und 24 sollte vorzugsweise nicht geringer als die kombinierten Dicken der Bänder 12 und 16 sein. Für kornorientierte Bänder müssen die Rollen 22 und 24 einen ausreichenden Druck zur Entfernung von Überschußöl und zum Vermeiden von Lufteinschluß ausüben, ohne eine Beanspruchung in die Bänder 12 und 16 einzuführen.
Fig. 1 veranschaulicht, wie ein Ölfilm von der Rolle 18 nur auf die Oberseite des Bandes 16 aufgebracht wird. Es wird von den Fachleuten verstanden, daß die Rolle 18 auch verwendet werden könnte, um Öl auf die Unterseite des Bandes 12 aufzubringen. Alternativ könnte ein feiner Ölnebel auf eine oder beide der zugewandten Oberflächen der Bänder 12 und 16 gesprüht werden. In Abhängigkeit von der verfügbaren Einrichtung, der Zahl der gleichzeitig längs der Förderbahn 13 geförderten Bänder und der Art des laminierten Materials kann es vorteilhaft sein, Öl auf das Band während eines vorherigen Arbeitsganges aufzubringen.
Fig. 2 veranschaulicht eine vergrößerte fragmentarische Querschnittsansicht des Laminats 26. Die ebenen Oberflächen der metallischen Bänder sind nicht vollkommen flach und haben eine etwas aufgerauhte Oberfläche. Dies bedeutet, daß eine zugewandte Oberfläche 34 des Bandes 12 nicht in durchgehendem Kontakt mit einer angrenzenden zugewandten Oberfläche 36 des Bandes 16 ist. Die zugewandten Oberflächen 34 und 36 berühren einander an Punktkontakten 38. Wenn die Bänder 12 und 16 durch die Rollen 22 und 24 miteinander in Kontakt gebracht werden, füllen sich die hohlen Bereiche 40, die Nichtkontaktpunkte zwischen den Oberflächen 34 und 36 darstellen, völlig mit Öl 42. Luft wird verdrängt, wenn Überschußöl zwischen den Oberflächen 34 und 36 herausgequetscht wird. Öl 42a nahe den Seiten der Bänder 12 und 16 zwischen den Oberflächen 34 und 36 verhindert einen Wiedereintritt der Luft. Demgemäß werden die Bänder 12 und 16 zäh zusammengehalten. Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß das Laminat durch einen Druckunterschied eng zusammengehalten wird, der zwischen dem im die Hohlräume 40 füllenden Öl verbleibenden Druck und dem das Laminat 26 umgebenden atmosphärischen Umgebungsdruck existiert. Mit anderen Worten widerstehen die Bänder 12 und 16 einer Delaminierung, da der interlaminare Druck bei Trennung unter den atmosphärischen Umgebungsdruck sinken würde, der gegen die Außenoberflächen des Laminats 26 drückt, wie durch Pfeile 44 veranschaulicht ist.
Dies wird weiter in Fig. 3 veranschaulicht. Die zugewandten Oberflächen 34 und 36 der Bänder 12 bzw. 16 haben eine dünne Ölschicht 42. Die Bänder 12 und 16 werden von links nach rechts durch den Spalt der Rollen 22 und 24 gefördert. Wenn die Rollen 22 und 24 die Oberflächen 34 und 36 in innigen Kontakt miteinander bringen, eilt ein Meniskus 46 von Öl 42 den sich aneinander anlegenden Oberflächen voraus, der Luft 48 verdrängt.
Von den Fachleuten wird verstanden, daß andere Flüssigkeiten als Öl als die Abdichtflüssigkeit verwendet werden können. Die wichtigen Überlegungen sind, daß die Abdichtflüssigkeit die Oberflächen der Lamellen ausreichend benetzt, mit der Umgebung, in der die laminierte Struktur verwendet wird, kompatibel ist und die nötige Viskosität hat.
Ich habe experimentell bestimmt, daß sich eine Auswahl von Medien niedriger Viskosität gut als Abdichtflüssigkeit eignet. Als Transformatoren bei elektrischer Leistungsübertragung verwendete Kerne werden häufig ständig in einem Transformatoröl eingetaucht und dadurch gekühlt. Transformatoröl ist in ASTM D3487-82a definiert. Eine Verwendung dieses Öls als Abdichtmedien ist besonders vorteilhaft, da es mit dem Transformatoröl kompatibel ist. Für einige Anwendungen kann der geformte Kern eine Endwärmebehandlung vor seiner endgültigen Verwendung erhalten. Für solche wärmebehandelten Kerne, wo Kohlenstoff in einer auf Kohlenwasserstoff basierenden Abdichtflüssigkeit das Bandbasismetall, d. h. kornorientierten Stahl, kontaminieren könnte, könnte ein nichtkohlenstoffhaltiges synthetisches Öl als die Abdichtflüssigkeit verwendet werden.
Beispielsweise bildete ich Laminate unter Verwendung eines synthetischen Silikoneöls und eines Mineralöls als Abdichtmedien. Es wurden kornorientierte Elektrostahlbänder mit einem CARLITE-3-Isolierüberzug auf jeder Seite mit einer Gesamtbanddicke von etwa 0,18 mm, einer Länge von etwa 305 mm und einer Breite von etwa 30 mm verwendet. Die spezifische Dichte und die spezifische Viskosität bei 24 ºC des Silikoneöls waren 0,98 g/cm³ bzw. 40·10&supmin;³ Pa·s (40 cP).
Die entsprechenden Eigenschaften des Mineralöls waren 0,88 g/cm³ und 4·10&supmin;³ Pa·s (4 cP). Die Eigenschaften beider Öle waren, wie in ASTM D3487-82a festgelegt. Laminate wurden gebildet, indem man einen Ölfilm auf eine ebene Oberfläche eines ersten Bandes aufbrachte und dann ein zweites Band auf die geölte Oberfläche des ersten Bandes legte. Die zwei Bänder wurden zwischen einem Paar von Rollen durchgeleitet und unter Verwendung eines ausreichenden Drucks zusammengepreßt, um Luft und Überschußöl auszutreiben, jedoch die Bänder nicht zu verformen oder Spannung darin zu induzieren. Von zwischen den zugewandten Oberflächen ausgequetschtes Überschußöl wurde abgewischt.
Versuchsergebnisse für beide Öle sind in den Tabellen I und II gezeigt. Kernverlust, Permeabilität und Raumfaktor wurden entsprechend ASTM A343-82 bzw. A719-75 geprüft. Die "Vorlaminierungs" -Ergebnisse wurden erhalten, bevor die Bänder geölt wurden.
Bei Verwendung des Silikoneöls (Tabelle I) war der Gewichtsanstieg sehr gering, nämlich etwa 0,16% des vorlaminierten Gewichts. Auf Basis der Vorlaminierungsgewichte verringerte der Laminierungsprozeß den Raumfaktor nur um 0,14%. Auf Basis der laminierten Gewichte erhöhte der Laminierungsprozeß den Raumfaktor jedoch um 0,02%. Die Wirkung der Laminierungsbehandlung auf den Kernverlust war vernachlässigbar. Unter Verwendung der Vorlaminierungsgewichte war der Kernverlust unbeeinträchtigt. Bei Verwendung der laminierten Gewichte gibt es einen geringen Anstieg des Kernverlustes (einen Anstieg von 0,4%), der nicht das Ergebnis der Laminierbehandlung ist. Das Prüfgewicht im laminierten Zustand war erhöht, was zur Durchführung der Prüfung bei höherer Induktion führte. Die Laminate konnten leicht ohne Gleiten oder Delaminierung gehandhabt werden. Tabelle I 0,18 mm ORIENTIERTER MIT SILIKONE-BASISÖL LAMINIERTER ELEKTRISCHER STAHL Vor Laminierung Nach Laminierung Auf Basis von Vorlaminierungsgewichten Probe Diff* Auf Basis tatsächlicher Laminatgewichte Probengewicht Bänderzahl Probendicke Raumfaktor Kernverlust Permeabilität bei H = 796 A/m (G): *"Diff" = Durchschnittsdifferenz von (laminierten) - (vorlaminierten) Testdaten*
Bei Verwendung von Mineralöl niedrigerer Viskosität (Tabelle II) waren die Ergebnisse nur etwas unterschiedlich. Auf Basis der Vorlaminierungs- und der laminierten Gewichte wuchs der Raumfaktor um 0,11% bzw. 0,28%. Bei Verwendung der Vorlaminierungs- und der laminierten Gewichte wuchs der Kernverlust nur etwas, nämlich etwa 0,08% bzw. 0,66%. Tabelle II 0,18 mm ORIENTIERTER MIT MINERALÖL LAMINIERTER ELEKTRISCHER STAHL Vor Laminierung Nach Laminierung Auf Basis von Vorlaminierungsgewichten Probe Diff* Auf Basis tatsächlicher Laminatgewichte Probengewicht Bänderzahl Probendicke Raumfaktor: Kernverlust Permeabilität bei H = 796 A/m (G): *"Diff" = Durchschnittsdifferenz von (laminierten) - (vorlaminierten) Testdaten*
Es sei bemerkt, daß die in dem Tabellen I und II aufgeführten Änderungen sehr gering und innerhalb des Prüfungsfehlers der zur Ermittlung verwendeten Einrichtung und Techniken sind. Im Gegensatz zu bekannten verbundenen Laminaten waren die Abnahme des Raumfaktors und der Anstieg des Kernverlustes für mein Laminat wesentlich unter 1%.
Die Viskosität einer Flüssigkeit ist ein Maßstab ihres Strömungswiderstandes aufgrund der Anziehung zwischen Molekülen der Flüssigkeit. Je größer die Anziehungskraft, um so langsamer strömt die Flüssigkeit. Die Viskosität der verwendeten Abdichtmedien ist wichtig, da sie die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit des Meniskus 46 zwischen den zugewandten Oberflächen 34 und 36 bestimmt, wenn sie durch die Rollen 22 und 24, wie in Fig. 3 gezeigt, vereinigt werden.
Die Laminierqualität unter Verwendung einer Auswahl von Abdichtmedien mit Raumtemperatur (24 ºC)-Viskositäten im Bereich von 2·10&supmin;³-515·10&supmin;³ Pa·s (2-515 cP) wurde ausgewertet. Die Laminiertechnik war die gleiche, wie oben beschrieben, mit der Ausnahme, daß die Bänder 0,26 mm dick, 305 mm lang und 100 mm breit waren. Die Ergebnisse sind in der Tabelle III gezeigt. Tabelle III WIRKUNG DER FLÜSSIGKEITSVISKOSITÄT AUF DIE QUALITÄT DER LAMINIERTEN BÄNDER Laminatbehandlungseigenschaften Medien Flüssigkeitstyp Gemessene Viskosität bei 24ºC Laminathaftung Biegbarkeit Beständigkeit gegen Scherungsgleiten Methylalkohol organischer Alkohol ja ausgezeichnet Wasser anorganisch Mineraltyp-Transformatoröl organisches Öl Oberflächenaktiver Stoff chemisch Silikone-Typ-Transformatoröl synthetisches Öl Mineralöl Viskositätsteststandard grenzwertig schlecht gut sehr schlecht
Die Biegbarkeit und die Haftung der unter Verwendung sämtlicher ausgewerteter Abdichtmedien gebildeten Laminate waren annehmbar. Jedoch war die Beständigkeit gegenüber Scherungsgleiten zwischen benachbarten Lamellen des Laminats grenzwertig, wenn die Viskosität auf über etwa 80·10&supmin;³ Pa·s (80 cP) anstieg. Dies läßt vermuten, daß übermäßig viskose Abdichtmedien nicht gut von zwischen den zugewandten Oberflächen fließen, wenn benachbarte Lamellen miteinander verbunden werden, so daß ein inniger Kontakt der zugewandten Oberflächen verhindert wird. Eine Erhitzung der Abdichtmedien über Raumtemperatur ist ein praktisches Mittel zur Verringerung der Viskosität der Medien zur Verwendung beim Laminierverfahren der vorliegenden Erfindung.
Ein wesentlicher Nachteil bei der Verwendung einer chemischen oder keramischen Bindung zum Laminieren von kornorientierten Stahl- oder amorphen Lamellen ist, daß die Lamellen starr miteinander verbunden werden. Ein unheilbarer Schaden für das Material tritt auf, wenn die elastische Dehnungsgrenze des Materials beim Aufwickeln des Laminats zu einem Kern oder einer Spule mit einem Dorn mit zu geringem Krümmungsradius überschritten wird. Ich stellte fest, daß ein Paar von Lamellen mit 0,18 mm (7 mil) Dicke laminiert und zu einem Wickel mit einem so kleinen Durchmesser wie 178 mm (7 Inches) ohne Überschreiten der elastischen Grenze des Laminats gewickelt werden können. Im Gegensatz zu nach dem Stand der Technik verbundenen Laminaten ermöglicht das Abdichtmedium meines Laminats eine seitliche Bewegung oder ein Gleiten zwischen den Lamellen. In einigen Situationen kann es erwünscht sein, das Laminat vor der weiteren Verarbeitung zu delaminieren. Dies ist bei nach dem Stand der Technik chemisch oder keramisch gebundenen Laminaten nicht möglich. Die Lamellen meines Laminats können, falls erforderlich, getrennt werden. Solche getrennten Lamellen könnten sogar ohne die Verwendung zusätzlicher Abdichtflüssigkeit durch Ausüben von Druck auf die Lamellen zur Verdrängung der Luft zwischen den zugewandten Oberflächen erneut laminiert werden.
Obwohl nur ein Ausführungsbeispiel meiner Erfindung beschrieben wurde, versteht es sich, daß verschiedene Abwandlungen vornehmbar sind, ohne vom Bereich der Ansprüche abzuweichen. Beispielsweise können verschiedene Abdichtflüssigkeiten verwendet werden, soweit sie mit der Umgebung, in der das Laminat zu verwenden ist, kompatibel sind und die erforderliche Viskosität zur Bildung einer Abdichtung bei Aufbringung in sehr dünnen Schichten aufweisen. Zwei oder mehr Lamellen können gleichzeitig unter Verwendung verschiedener Mittel zum Aufbringen der Abdichtflüssigkeit auf die zugewandten Oberflächen wenigstens einer der Lamellen laminiert werden. Eine oder beide Oberflächen der Lamellen können vorab aufgebrachte Überzüge, wie z. B. metallische oder isolierende Glasüberzüge haben. Das Laminat kann zu einem Kern gewickelt, zu einem gestapelten Kern geschnittener Laminate geformt oder anders verarbeitet werden. Daher sollten die Grenzen meiner Erfindung durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers (26) mit den Schritten:

Vorsehen wenigstens zweier Schichten (12, 16), Aufbringen einer Flüssigkeit (42) auf eine zugewandte Oberfläche (34, 36) wenigstens einer der schichten (12, 16), Ausüben von Druck auf die schichten zwecks Entfernung von Überschußflüssigkeit zwischen den Oberflächen (34, 36), während die Oberflächen in gegenseitigen Kontakt gebracht werden, wodurch die Luft (48) zwischen den Oberflächen verdrängt wird, gekennzeichnet durch

Leiten einer ersten der Schichten (12, 16) mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit längs einer Förderbahn (13),

Leiten einer zweiten der schichten (12, 16) mit dieser Geschwindigkeit längs der Förderbahn (13), Aufbringen der Flüssigkeit (42) auf eine zugewandte Oberfläche (34, 36) wenigstens einer der Schichten (12, 16),

Leiten der schichten zwischen ein Paar von Rollen (22, 24),

Ausüben eines ausreichenden Drucks auf die Schichten (12, 16) durch die Rollen ohne Einführung einer Beanspruchung in die Oberflächen zwecks Entfernung von Überschußflüssigkeit (42) zwischen den Oberflächen, während die Oberflächen in gegenseitigen Kontakt gebracht werden, wodurch die Luft (48) zwischen den Oberflächen verdrängt wird und die Flüssigkeit (42) eine Abdichtung zum Vermeiden von Wiedereintritt der Luft bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit (42) ein Öl ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit (42) ein synthetisches Öl ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Oberflächen (34, 36) der Schichten (12, 16) mit einem gegenüber dem Öl (42) undurchlässigen Glasisolierfilm überzogen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen den Oberflächen (34, 36) nach Ausübung des Drucks weniger als etwa 0,005 mm ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schichten (12, 16) eine Dicke von weniger als etwa 0,5 mm haben und der Schichtkörper (26) zu einem elektrischen Transformatorkern ohne Einführung einer Beanspruchung in die Oberflächen (34, 36) gewickelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Schichten (12, 16) eine Dicke von weniger als etwa 0,5 mm haben, der Schichtkörper (26) ohne Entschichtung geschnitten wird und eine Mehrzahl der geschnittenen Schichtkörper (26) zu einem elektrischen Transformatorkern gestapelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die schichten (12, 16) kornorientierter Stahl mit einer Dicke unter etwa 0,5 mm sind.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit (42) eine Viskosität bei 24ºC von nicht mehr als etwa 80·10&supmin;³ Pa·s (80 cp) hat.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei der Schichtkörper (26) aus einer Mehrzahl von kornorientierten Stahlschichten (12, 16) gebildet wird und jede der schichten (12, 16) eine Dicke unter etwa 0,5 mm hat.

11. Elektrische Transformatorspule (26) mit:

wenigstens zwei Schichten (12, 16) mit zugewandten Oberflächen (34, 36), dadurch gekennzeichnet, daß

die zugewandten Oberflächen (34, 36) nur eine Verbindungsflüssigkeit (42) zwischen sich haben und die zugewandten Oberflächen (34, 36) in Kontakt miteinander sind,

Luft (48) zwischen den Oberflächen (34, 36) verdrängt ist und

die Flüssigkeit (42) eine Abdichtung zum Vermeiden von Wiedereintritt der Luft (48) bildet, wodurch der Schichtkörper ohne Entschichtung gehandhabt werden kann.

12. Elektrische Transformatorspule (26) nach Anspruch 11, wobei die Oberflächen (34, 36) einen für die Verbindungsflüssigkeit (42) undurchlässigen Überzug aufweisen.

13. Laminat nach Anspruch 12, wobei die Flüssigkeit (42) ein Öl ist.

14. Elektrische Transformatorspule nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Überzug ein Glasisolierüberzug ist und die schichten (12, 16) kornorientierter Stahl mit einer Dicke unter etwa 0,5 mm sind.

15. Elektrische Transformatorspule nach Anspruch 13, wobei das Öl (42) ein synthetisches Öl ist.

16. Elektrische Transformatorspule nach Anspruch 11, wobei die Verbindungsflüssigkeit (42) eine Viskosität bei 24ºC von nicht mehr als etwa 80·10&supmin;³ Pa·s (80 cp) hat.