DE3902621A1 - Verfahren zum herstellen eines lamellierten kernpaketes und nach dem verfahren hergestellter spannungskern fuer induktions-elektrizitaetszaehler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines lamellierten, aus zwei oder mehr Teilpaketen lösbar zusammengesetzten Kernpaketes, bei dem in gleicher Ebene befindliche Blechlamellen für die Teilpakete jeweils eines Kernpaketes in gemeinsamen Arbeitstakten hergestellt werden und bei weiteren Arbeitsfolgen gezielt einander zugeordnet bleiben, bis sie an einer vorbestimmten Fügestelle zum vollständigen Kernpaket zusammengesetzt werden, insbesondere zur Verwendung als Spannungskern für Induktions- Elektrizitätszähler.

Ein solches Verfahren ist bereits vorgeschlagen worden. Dabei werden die Blechlamellen eines Kernpaketes taktweise aus dem gleichen Blechstreifen getrennt gestanzt, aufeinandergeschichtet und zu Teilpaketen untereinander verknüpft. Anschließend werden dann die Teilpakete an einer definierten Fügestelle entsprechend der ursprünglichen Blechebenen des Ausgangsmaterials zusammengesetzt. Bei einem so hergestellten Kernpaket sind zwar etwa gleiche Blechstrukturen in jeder Lamellenebene vorhanden, an die Fügestelle der beiden Teilpakete werden jedoch hohe Anforderungen an die Maßgenauigkeit gestellt. Da Kernpakete ein Massenartikel sind und selbst aus vielen Lamellen gestanzt werden, sind Passungsprobleme beim Zusammensetzen nicht auszuschließen. Besteht an der Fügestelle einerseits zu viel Spiel, so steigt der magnetische Widerstand, und Streuungen sind die Folge, während andererseits ohne ausreichendes Spiel eine sich selbst zentrierende Steckverbindung mechanisch ausgeschlossen ist. Größere Übergangsflächen zur Verkleinerung des magnetischen Widerstandes zwischen den beiden Teilpaketen sowie zu ihrer festen gegenseitigen Halterung sind bei nach diesem Verfahren hergestellten Kernpaketen kaum zu realisieren.

Auch ist es bei Elektrizitätszählern nach dem Ferraris- Prinzip üblich, zur Erzeugung des magnetischen Spannungstriebflusses eine Spannungsspule mit einem mehrschenkligen, etwa E- bzw. M-förmig lamellierten Eisenkern zu umgeben. So stützt sich beispielsweise bei dem aus der DE-AS 10 21 473 bekannten Spannungseisen ein hammerkopfförmiger Innenkern mit seinem die Spannungsspule durchgreifenden Mittelschenkel am Joch eines U-förmigen Außenkernes ab und ist mit letzterem verkeilt. Zum Verkeilen werden meist Nietstifte verwendet, die zugleich für den magnetischen Nebenschlußfluß erforderliche Luftspalte zwischen den Schenkeln von Außenkern und Innenkern genau einrichten. Beide Teile des Spannungseisens sind jeweils für sich aus Blechlamellen gestanzt, die zu Paketen mit erforderlicher Dicke aufeinandergeschichtet und miteinander mechanisch verbunden sind. Beim Zusammenbau des Spannungssystems werden letztlich die zwischenbehandelten Außenkerne und Innenkerne willkürlich oder nur nach grober Vorauswahl kombiniert. Blechdicken- sowie Fertigungstoleranzen ergeben unterschiedliche Dicken der beiden Kernpaketteile, die in Verbindung mit schwankenden Blechqualitäten zu Problemen bei der Herstellung des Spannungssystems und zu unerwünschten Streuungen führen. Außerdem stellt die Montage des bekannten Spannungseisens einen aufwendigen Vorgang dar, bei dem nachteilig auf die Meßgenauigkeit wirkende Verspannungen zwischen den Schenkeln des Außen- und Innenkernes auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von mehrteiligen Kernpaketen, vorzugsweise von zweiteilig zusammengesetzten Spannungskernen für Zählertriebsysteme, aufzuzeigen, die eine gleichmäßige Blechstruktur und -dicke über die jeweiligen Teilpakete hinweg aufweisen, von Fertigungstoleranzen weitgehend unabhängig und mit exakt definierten, symmetrisch angeordneten Luftstrecken versehen sind, und die sich besonders einfach und zuverlässig fügen lassen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sowie eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung eines Spannungskernes für Elektrizitätszähler sind Gegenstände der Unteransprüche.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß jede Lamellenebene des aus Teilpaketen zusammengesetzten Kernpaketes aus Elektroband von gleicher Qualität und Dicke besteht und so eine optimale Nutzung des Eisenquerschnittes gegeben ist. Aufgrund der jeweils festen Zuordnung der mit gleicher Schnittkontur durchtrennten Blechlamellen entfallen Passungsprobleme, und Fertigungstoleranzen, wie sie besonders bei mehreren, zwangsläufig voneinander abweichenden Werkzeugen auftreten, sind wesentlich leichter zu beherrschen. Weiterhin ist durch die gegenseitige Zuordnung eine exakte Einhaltung der Luftspalte sowie die Symmetrie des Nebenschlußeisens zum Spannungseisen gewährleistet. Die selbsthemmende, zapfenförmige Steckverbindungsstelle ergibt eine große Übergangsfläche zwischen den Teilpaketen mit geringem magnetischem Widerstand und vereinfacht die Montage erheblich. Auch Formspannungen im Kernpaket, die besonders im Bereich kleiner Lasten zu Meßfehlern führen könnten, treten nicht auf. Der Spannungskern entsteht beim Stanzvorgang als fertigfallendes, einstückig handhabbares Bauteil, welches bei den üblichen Nachbehandlungen wie Glühen und Lackieren gleichen Bedingungen unterworfen ist. Zugleich bleibt die Steckstelle frei von einer Lackschicht, die sonst magnetisch als Luftstrecke von gegebenenfalls unterschiedlicher Dicke wirksam würde. Nach der Erfindung hergestellte Spannungskerne für Elektrizitätszähler haben somit neben Montage- und Handhabungsvorteilen erheblich verbesserte meßtechnische Wirkungen, die auch zu einem verminderten Aufwand beim Einstellen und Abgleichen der Triebsysteme beitragen.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch die Seitenansicht eines lamellierten Spannungskerns, der in

Fig. 2 als Draufsicht mit seinen Konturen im gefügten Zustand wiedergegeben ist.

Der gezeigte Spannungskern für das Triebsystem eines Elektrizitätszählers hat ein E-förmiges Spannungseisen (1) und ein an dessen Stirnseite fest gefügt angeordnetes I-förmiges Nebenschlußeisen (2), die jeweils aus vielen aufeinandergeschichteten und miteinander zu festen Paketen verbundenen Blechlamellen bestehen. Gemeinsam bilden sie den Eisenkreis für das Spannungssystem. Nicht gezeigt sind eine dünndrähtige Spannungsspule und ihr Spulenkörper, die den freien Querschnitt zwischen den beiden Außenschenkeln (1 a) und dem Mittelschenkel (1 b) des Spannungseisens nahezu ausfüllen. Stirnseitig ist der Spulenraum durch das Joch (1 c) des Spannungseisens bzw. durch das Nebenschlußeisen (2) begrenzt. Zur Montage der auf den Mittelschenkel (1 b) zusammen mit dem Spulenkörper aufsteckbaren Spannungsspule ist das Nebenschlußeisen (2) mit einem definierten Kraftaufwand in Richtung des eingezeichneten Pfeiles (3) abziehbar.

Zwischen den beiden Teilpaketen (1, 2) des Spannungskerns wird die gegenseitige ausreichend feste Verbindung über einen Keilzapfen (2 a) bewirkt, der in seine konturengleiche Ausnehmung (1 d) im Mittelschenkel selbsthemmend einsetzbar ist. Die spielfrei aneinanderliegende Trennkontur zwischen dem etwa 1° in Richtung des Mittelschenkels (1 b) verjüngten Keilzapfen (2 a) und der Ausnehmung (1 d) sowie den beiderseitigen Stirnflächen (1 d′) am Mittelschenkel und entsprechenden Teilflächen des Nebenschlußeisens (2) ist in jeder Blechlamelle gemeinsam durch einen einzigen Stanzvorgang gitterlos gefertigt. Hierzu werden in einem Schnittwerkzeug zweckmäßigerweise nach dem Stanzen der in jeder Blechlamelle vorgesehenen Löcher erst das Nebenschlußeisen (2) mit der gesamten Zapfenkontur aus einem Blechstreifen gestanzt und einige Schritte versetzt danach das vollständige Spannungseisen (1) ausgeschnitten, wobei die vorgeschnittene Zapfenkontur jeweils unverändert die Ausnehmung (1 d, 1 d′) am Mittelschenkel bildet. Nach diesem Separiervorgang, d. h. Aufteilung jeder einzelnen Blechlamelle in die Zugehörigkeit zum Spannungseisen (1) oder zum Nebenschlußeisen (2), werden die Teillamellen noch im Stanzwerkzeug lagegenau übereinandergeschichtet und in vorbestimmter Stückzahl an mehreren Stellen (1 e bzw. 2 e) jeweils miteinander dauerhaft zu Teilpaketen verbunden. Etwa 26 Blechlamellen aus Elektroband bilden dabei jeweils eng aufeinanderliegend die Dicke des fertigen Kernpaketes.

Die Fertigung der Teilpakete (1, 2) geschieht vorzugsweise sofort nach dem Stanzvorgang durch eine schrittweise Verknüpfung der einzelnen Teillamellen untereinander, beispielsweise durch sogenannte Druckknopftechnik. Hierbei werden an den Stellen (1 e bzw. 2 e) jeweils Butzen etwa um eine halbe Blechdicke vertieft herausgedrückt, so daß fortlaufend die vorstehenden zylindrischen Butzenteile der oberen Lamelle in die Senkungen der darunter befindlichen Lamelle eingreifen, wobei über die Mantelflächen jeweils der Kraftschluß zwischen zwei Lamellen hergestellt wird. Lediglich die unterste Lamelle eines jeden Teilpaketes wird durch entsprechende Steuerung des Stanzwerkzeuges an den Stellen (1 e bzw. 2 e) durchgelocht, so daß keine störenden Butzen an der Unterseite des Kernpaketes vorstehen.

Die rechtwinklig aufgeschichteten, fertigen Teilpakete (1, 2) werden sinnvollerweise noch im Stanzwerkzeug zum vollständigen Kernpaket entsprechend den Zeichnungsfiguren zusammengefügt, indem das Nebenschlußeisen (2) mit seinem Keilzapfen (2 a) form- bzw. reibschlüssig in die Ausnehmung (1 d) des Spannungseisens (1) mit definierter Kraft entgegen der Richtung des Pfeiles (3) eingeschoben wird. Die Verjüngung des Keilzapfens um etwa 1° ergibt beim Einschieben eine hohe Haftkraft mit praktisch nahtlosen Lamellenebenen entsprechend dem Ausgangsmaterial. Auch bei versetzter Fertigstellung der Teilpakete werden diese Lamellen genau an der ursprünglichen Trennstelle zum fertigen Kernpaket gefügt. Durch den präzisen Zapfenfestsitz des Nebenschlußeisens (2), verbunden mit der werkzeuggenauen Zuordnung der beiden Teilpakete, lassen sich zwischen den seitlichen Stirnflächen des Nebenschlußeisens (2) und den Außenschenkeln (1 a) zwei eng tolerierte Luftspalte (4) symmetriegenau einhalten. Diese Luftspalte beeinflussen ganz wesentlich das Verhältnis zwischen den wirksamen magnetischen Spannungstrieb- und Nebenschlußflüssen, so daß ihre Maßgenauigkeit in der Serie von großer Wichtigkeit ist.

Außer der vorbeschriebenen Herstellung von Spannungskernen ist natürlich auch ein Werkzeugaufbau möglich, bei dem zuerst das Spannungseisen (1) mit der Ausnehmung (1 d, 1 d′) und danach das Nebenschlußeisen (2) mit bereits vorgegebener Zapfenkontur schrittweise gestanzt werden.

Eine weitere Herstellmöglichkeit des Spannungskerns besteht darin, jede Blechlamelle insgesamt auszustanzen und abschließend durch einen Trennschnitt entsprechend der Zapfenkontur in Teillamellen (1 bzw. 2) zu separieren. Dabei kann jede Blechlamelle noch im Stanzwerkzeug sofort an der Trennstelle wieder ineinandergedrückt werden, so daß die Gesamtkontur entsprechend Fig. 2 beibehalten ist. Aufeinandergeschichtet lassen sich die gefügten Blechlamellen innerhalb ihrer Teilpakete untereinander verbinden, beispielsweise mit der bereits beschriebenen Verknüpfungstechnik oder auch durch die zumeist noch übliche Praxis mit Nietstiften. Auch hier bleiben die Blechlamellen an der Verbindungsstelle der beiden Teilpakete einander zugeordnet bis zur Montage des Spannungskerns gefügt.

Die unabhängig vom vorstehend diskutierten Werkzeugaufbau komplett hergestellten, fertigfallenden Spannungskerne können als einstückig handhabbare Teile anschließend weiteren Arbeitsgängen wie Glühen und Lackieren unterworfen werden. Hierbei bleibt die feste gegenseitige Zuordnung in jeder Lamellenebene entsprechend dem ursprünglichen Ausgangsmaterial erhalten. So kann in die nahtlos gefügte Steckverbindungsstelle zwischen den beiden Teilpaketen auch kein Lack eindringen, und die Kontaktflächen behalten ihren geringen magnetischen Widerstand bei.

Erst bei der endgültigen Montage der Triebsysteme werden Nebenschlußeisen und Spannungseisen entsprechend dem eingezeichneten Pfeil (3) mechanisch voneinander getrennt, damit die Spannungsspule auf den Mittelschenkel (1 b) aufgeschoben werden kann. Sofort danach werden beide Teilpakete symmetriegenau wieder miteinander verbunden. Dabei wird das Nebenschlußeisen mit dem Keilzapfen voran spielfrei und lamellenebenengenau bis in den Grund der Ausnehmung (1 d, 1 d′) am Mittelschenkel eingedrückt, so daß sich der Keilzapfen (2 a) nahtlos und selbsthemmend an der Trennkontur verklemmt. Die Meßgenauigkeit des Elektrizitätszählers beeinflussende Materialverformungen am einbaufertigen Spannungskern treten bei diesem abschließenden Fügevorgang nicht auf.

Claims (11)

1. Verfahren zum Herstellen eines lamellierten, aus zwei oder mehr Teilpaketen lösbar zusammengesetzten Kernpaketes, bei dem in gleicher Ebene befindliche Blechlamellen für die Teilpakete jeweils eines Kernpaketes in gemeinsamen Arbeitstakten hergestellt werden und bei weiteren Arbeitsfolgen gezielt einander zugeordnet bleiben, bis sie an einer vorbestimmten Fügestelle zum vollständigen Kernpaket zusammengesetzt werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - die Fügestelle der Teilpakete (1, 2) wird durch eine gemeinsame konturengleiche Trennstelle (1 d, 2 a) in jeder Blechlamelle gebildet;
• - jeweils an der Trennstelle (1 d, 2 a) voneinander separierte Teillamellen werden anschließend zu Teilpaketen (1, 2) mit erforderlicher Dicke aufeinandergeschichtet sowie untereinander mechanisch verbunden;
• - die Teilpakete (1, 2) werden an ihrer ursprünglichen Trennstelle (1 d, 2 a) lamellengenau selbsthemmend zum einstückig handhabbaren Kernpaket zusammengefügt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Separieren der Blechlamellen an der Trennstelle (1 d, 2 a) diese unabhängig voneinander zu Teilpaketen (1, 2) aufgeschichtet und innerhalb der Teillamellen stanztechnisch untereinander verknüpft werden (Stellen 1 e bzw. 2 e), wobei die Teilpakete (1, 2) jeweils nach Erreichen der über die Paketdicke vorgegebenen Sollzahl an Blechlamellen in Fügeposition gebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Trennen der Blechlamellen in Teillamellen (1, 2) diese an der Trennstelle (1 d, 2 a) wieder ineinandergefügt und zu Kernpaketen mit erforderlicher Dicke lamellengenau aufeinandergeschichtet sowie innerhalb der nahtlos gefügten Teilpakete (1, 2) untereinander fest verbunden werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechlamellen der Teilpakete (1, 2) an der Trenn- bzw. Fügestelle (1 d, 2 a) formschlüssig und selbsthaftend zusammengesteckt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechlamellen innerhalb ihrer jeweiligen Zuordnung in Teilpakete (1, 2) an mehreren Stellen (1 e, 2 e) mittels an sich bekannter Verknüpfungstechnik unmittelbar und lamellenweise fest ineinandergreifend zum fertigen, nur in Teilpakete (1, 2) trennbaren Kernpaket verbunden werden.

6. Spannungskern für einen Induktions- Elektrizitätszähler, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem mehrschenkligen, eine Spannungsspule durchgreifenden Spannungseisen (1) und einem Nebenschlußeisen (2), die einen nahezu geschlossenen Magnetkreis und definierte Luftspalte (4) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen Spannungseisen (1) und Nebenschlußeisen (2) befindliche Trennstelle der Blechlamellen als selbsthemmende Zapfenverbindung (2 a/1 d) ausgebildet ist.

7. Spannungskern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenschlußeisen (2) mit einem Keilzapfen (2 a) formschlüssig in die jeweils zugehörige Ausnehmung (1 d) am Mittelschenkel (1 b) des Spannungseisens (1) eingreifend und in Lamellenebene aufsteckbar durch Haftschluß gehalten ist.

8. Spannungskern nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennstelle (1 d, 2 a) zwischen Spannungs- und Nebenschlußeisen (1, 2) als mechanisch blanke, unbehandelte Kontaktfläche ausgebildet ist.

9. Spannungskern nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungseisen (1) zusammen mit dem jeweils gefügten Nebenschlußeisen (2) als einstückig handhabbares Teil sowohl einem Glüh- als auch Lackiervorgang und gegebenenfalls weiteren Arbeitsgängen unterworfen ist.

10. Spannungskern nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrennung von Spannungs- und Nebenschlußeisen (1 bzw. 2) lediglich zur Montage der Spannungsspule vorgesehen ist.

11. Spannungskern nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenschlußeisen (2) mittels einer Vorrichtung in Lamellenebene (Pfeil 3) abziehbar und sodann der Mittelschenkel (1 b) des Spannungseisens (1) als Kern in die Spannungsspule einsetzbar ist.