DE3902621C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spannungskern für einen Induktions-Elektrizitätszähler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher zweiteiliger Spannungskern ist beispielsweise in der CH-PS 4 39 482 gezeigt. Bei der Herstellung dieses Spannungskernes werden die einzelnen Blechlamellen der beiden Teilpakete bevorzugt aus dem gleichen Blechstreifen getrennt gestanzt, taktweise aufeinandergeschichtet und zu Teilpaketen untereinander verknüpft. Anschließend werden diese dann an einer nutförmigen Fügestelle mit parallelen Paßflächen entsprechend den ursprünglichen Blechebenen des Ausgangsmaterials zusammengesetzt. Bei einem so hergestellten Spannungskern sind zwar etwa gleiche Blechstrukturen in jeder Lamellenebene vorhanden, an die Fügestelle der beiden Teilpakete werden jedoch hohe Anforderungen bezüglich ihrer Maßgenauigkeit gestellt. Da Spannungskerne Massenartikel sind und selbst aus vielen Lamellen gestanzt werden, sind allein aufgrund von Toleranzen Passungsprobleme beim Zusammensetzen nicht auszuschließen. Besteht an der Fügestelle einerseits zuviel Spiel, so kommt es zu Schiefstellungen sowie Verkantungen des Nebenschlußeisens, und die seitlichen Luftspalte ändern sich. Damit steigt der magnetische Widerstand, und Streuungen beeinflussen die Meßgenauigkeit des Elektrizitätszählers. Andererseits ist bei mehreren Paßflächen ohne ausreichendes seitliches Spiel eine sich selbst zentrierende Steckverbindung mechanisch ausgeschlossen. Größere Übergangsflächen zur Verkleinerung des magnetischen Widerstandes zwischen den beiden Teilpaketen sowie zu ihrer festen gegenseitigen Halterung sind bei auf diese Weise hergestellten Spannungskernen kaum zu realisieren.

Desweiteren ist durch die DE-AS 10 21 473 ein Spannungsmagnet für Induktionszähler bekannt, bei dem sich ein hammerkopfförmiger Innenkern mit seinem eine Spannungsspule durchgreifenden Mittelschenkel mittels einer gewölbten Anlagefläche am Joch eines U-förmigen Außenkernes abstützt. Außenkern und Innenkern sind miteinander verkeilt, beispielsweise durch Formteile oder Niete, die zugleich für den magnetischen Nebenschluß erforderliche Luftspalte zwischen den Schenkeln genau einrichten. Beide Teilkerne sind jeweils für sich aus Blechlamellen gestanzt, die zu Paketen mit erforderlicher Dicke aufeinandergeschichtet und miteinander mechanisch verbunden sind. Beim Zusammenbau des Spannungsmagneten werden letztlich die zwischenbehandelten Außenkerne und Innenkerne willkürlich, oder nur nach grober Vorauswahl, kombiniert. Blechdicken- sowie Fertigungstoleranzen ergeben unterschiedliche Dicken der beiden Teilpakete, die in Verbindung mit schwankenden Blechqualitäten zu Problemen bei der Herstellung des gesamten Spannungssystems und zu unerwünschten Streuungen führen. Außerdem stellt die Montage dieses vorbekannten Spannungsmagneten einen aufwendigen Vorgang dar, bei dem nachteilig auf die Meßgenauigkeit wirkende Verspannungen zwischen den Schenkeln des Außen- und Innenkernes auftreten können.

Weiterhin ist durch das DE-GM 75 10 116 ein rahmenförmiger Kern eines Transformators bekannt, bei dem jeweils ein Stapel U-förmiger Bleche und zweischenkliger Keilbleche paketweise mit Selbsthemmung ineinander haften. Die U-förmigen Bleche und die Keilbleche weisen zu diesem Zweck einander angepaßte Selbsthemmungsflächen und außerdem Keilflächen auf, in denen jeweils noch Halbrundlöcher ausgespart sind. Diese ergänzen sich nach dem Zusammenfügen des Kernes zu Rundlöchern, in die Spannstifte beziehungsweise Spannhülsen abschließend eingesetzt werden, um die einzelnen Bleche der beiden lediglich ineinanderhaftenden Teilpakete gegen Verrutschen zu sichern. Außerdem sind noch Spannschrauben vorgesehen, die in die Spannhülsen eingeführt werden und die Bleche miteinander verbinden sollen. Diese Anordnung erfordert somit mehrere zusätzliche Teile, um die beiden Teilpakete am fertigen Transformatorkern zusammenzuhalten. Auch hier werden die Teilpakete willkürlich oder nur nach grober Vorauswahl kombiniert, so daß Blechdicken- und Fertigungstoleranzen zu Problemen bei der Herstellung führen können. Daneben kommt es zu unerwünschten Streuungen, die die Genauigkeit eines Meßgerätes nachteilig beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aus zwei Teilpaketen zusammengesetzten lamellierten Spannungskern der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß neben einer gleichmäßigen Blechstruktur und -dicke in jeder Lamellenebene über die Fügestelle hinweg diese von Fertigungstoleranzen weitgehend unabhängig ist, daß zwischen Spannungs- und Nebenschlußeisen exakt definierte, symmetrisch angeordnete Luftstrecken ohne Streuungen in der Serienfertigung eingehalten werden, und daß sich die beiden Teilpakete einfach und zuverlässig fügen lassen.

Diese Aufgabe wird durch einen Spannungskern mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß jede Lamellenebene des Spannungskernes 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. Auch 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 und lackfreie Steckverbindungsstelle ergibt eine große Übergangsfläche zwischen den Teilpaketen mit geringem magnetischen Widerstand und vereinfacht die Montage erheblich. Auch Formspannungen, 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 (1a) und dem Mittelschenkel (1b) des Spannungseisens nahezu ausfüllen. Stirnseitig ist der Spulenraum durch das Joch (1c) des Spannungseisens bzw. durch das Nebenschlußeisen (2) begrenzt. Zur Montage der auf den Mittelschenkel (1b) 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 (2a) bewirkt, der in seine konturengleiche Ausnehmung (1d) im Mittelschenkel selbsthemmend einsetzbar ist. Die spielfrei aneinanderliegende Trennkontur zwischen dem etwa 1° in Richtung des Mittelschenkels (1b) verjüngten Keilzapfen (2a) und der Ausnehmung (1d) sowie den beiderseitigen Stirnflächen (1d′) 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 (1d, 1d′) 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 (1e bzw. 2e) 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 (1e bzw. 2e) 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 (1e bzw. 2e) durchgelocht, so daß keine störenden Butzen an der Unterseite des Kernpaketes vorstehen.

Die rechtwinklig aufgeschichteten, fertigen Teilpakete (1, 2) werden noch im Stanzwerkzeug zum vollständigen Kernpaket entsprechend den Zeichnungsfiguren zusammengefügt, indem das Nebenschlußeisen (2) mit seinem Keilzapfen (2a) form- bzw. reibschlüssig in die Ausnehmung (1d) 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 (1a) 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 auch ein Werkzeugaufbau möglich, bei dem zuerst das Spannungseisen (1) mit der Ausnehmung (1d, 1d′) 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. Mithin 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 (1b) 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 (1d, 1d′) am Mittelschenkel eingedrückt, derart, daß sich der Keilzapfen (2a) nahtlos und selbsthemmend an der Trennkontur verklemmt. Die Meßgenauigkeit des Elektrizitätszählers beeinflussende Materialverformungen am einbaufertigen Spannungskern treten bei diesem abschließenden Fügevorgang nicht auf.

Claims (4)

1. Spannungskern für einen Induktions-Elektrizitätszähler, mit zwei an einer Fügestelle lösbar zusammengesetzten lamellierten Teilpaketen, insbesondere mit einem mehrschenkligen, eine Spannungsspule durchgreifenden Spannungseisen (1) und einem Nebenschlußeisen (2), die einen nahezu geschlossenen Magnetkreis und definierte Luftspalte (4) bilden, und bei denen in gleicher Ebene befindliche Blechlamellen für die beiden Teilpakete jeweils in gemeinsamen Arbeitstakten hergestellt und gezielt einander zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Spannungseisen (1) und Nebenschlußeisen (2) befindliche, als selbsthemmende Zapfenverbindung (2a/1d) ausgebildete Fügestelle mittels einer einzigen gemeinsamen Trennstelle in jeder Blechlamelle hergestellt ist, daß die zu Teilpaketen aufeinandergeschichteten, untereinander verbundenen Blechlamellen von Spannungseisen (1) und Nebenschlußeisen (2) jeweils an ihrer ursprünglichen Trennstelle lamellengenau zusammengefügt sind, und daß das Nebenschlußeisen (2) mit einem Keilzapfen (2a) formschlüssig in die jeweils zugehörige Ausnehmung (1d) am Mittelschenkel (1b) des Spannungseisens (1) eingreifend und in Lamellenebene aufsteckbar allein durch Haftschluß gehalten ist.

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

3. Spannungskern nach Anspruch 1 oder 2, 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.

4. Spannungskern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftrennung von Spannungs- und Nebenschlußeisen (1, 2) lediglich zur Montage der Spannungsspule vorgesehen ist.