DE4437307A1 - Herstellung von Kernblechen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Blechen bzw. Bändern zur Verwendung als Kernbleche für elektrische Ma­ schinen, wie Transformatoren, insbesondere Verteiltransformato­ ren, welche Bleche bzw. Bänder beiderseits gleichförmig mit ei­ nem Isolationsmittel, insbesondere auf Phosphatbasis, belegt werden und danach zwecks Bildung einer gleichmäßigen, dünnen Isolationsschicht einer Glühbehandlung unterzogen werden und an­ schließend in einem Stanzvorgang auf die gewünschte Endkontur zugeschnitten werden.

Es ist seit langem bekannt, zum Beispiel aus dem Handbuch "Werkstoffe der Elektrotechnik", Wilhelm Oburger, Reinhold Schmidt-Verlag, 1960, Kapitel 1,714 (Seite 72), kornorientierte Elektrobleche zur Verbesserung des Füllfaktors mit einer dünnen Phosphatschichtisolation zu versehen. Hierbei dient die übli­ cherweise aus phosphathaltigem Material gebildete Isolations­ schicht anstelle von Zwischenlagen aus Papier dazu, wie bereits erwähnt, den Füllfaktor, das heißt den Eisenanteil am Kernvolu­ men, zu vergrößern und so den Wirkungsgrad der elektrischen Ma­ schine zu erhöhen.

Die Aufbringung von Isolationsschichten auf Phosphatbasis ist in einschlägigen Fachkreisen als sogenannte "Carlite"-Isolation be­ kannt. Dabei werden die zur Verwendung als Kernbleche vorgese­ henen Bleche beziehungsweise Bänder beiderseits, das heißt auf ihren Flächen, mit einem phosphathaltigem Material bedeckt, wel­ ches zwecks Bildung einer gleichmäßigen, dünnen Isolations­ schicht gleichförmig verteilt und anschließend einer Glühbehand­ lung unterzogen wird. Anschließend können die derart behandel­ ten, beiderseits mit einer Isolationsschicht versehenen Bleche beziehungsweise Bänder in einem weiteren Bearbeitungsgang auf die jeweils vorgesehene Endkontur zugeschnitten werden.

Das bekannte Verfahren, bei welchem stets nur ein Blech bezie­ hungsweise Band gleichzeitig mit der Isolationsschicht versehen werden kann, ist zeitaufwendig. Wenn also die Fertigungszeit für derart beschichtete Bleche beziehungsweise Bänder und die daraus gefertigten Blechkerne verkürzt werden soll, ist es unumgänglich mehrere Fertigungslinien vorzusehen, in welchen die erforderli­ che Beschichtung und anschließende Wärmebehandlung beziehungs­ weise Zuschneidung erfolgt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfin­ dung das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß der Ausstoß an beschichtetem Blech erhöht wird, ohne daß eine zusätzliche Fertigungsstrecke erforderlich ist, und daß nach Möglichkeit auch der Füllfaktor erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Demgemäß ist vorgesehen, daß wenigstens zwei Bleche beziehungsweise Bänder übereinander angeordnet werden und auf die einander zugewandten Innenflächen der Bleche beziehungsweise Bänder ein Isolationsmittel, vorzugs­ weise auf Magnesium- und Phosphatbasis, aufgebracht wird, daß an­ schließend die Außenflächen des so gebildeten Stapels von Ble­ chen beziehungsweise Bändern ebenfalls mit Isolationsmittel be­ deckt werden und daß abschließend der komplette Stapel einer Glühbehandlung unterzogen wird.

Mit dieser erfindungsgemäßen Vorgehensweise wird zweierlei er­ reicht, nämlich zum einen wird praktisch in einem Arbeitsgang eine Mehrzahl von zur Verwendung als Kernblech geeigneten Ble­ chen beziehungsweise Bändern fertiggestellt, wobei gleichzeitig der Füllfaktor des hieraus gefertigten Blechkernes dadurch er­ höht wird, daß die Isolationsdicke zwischen zwei benachbarten Blechen eines erfindungsgemäß hergestellten Blechstapels um etwa die Hälfte geringer ist als bei einem herkömmlich gefertigten Blech. Dies resultiert daraus, daß die Isolationsschicht, die auf der unteren Blechfläche aufgebracht wird, gleichermaßen auch als Isolationsschicht für das darüberliegende Blech dient. Auf diese Weise wird demgemäß nicht nur weniger Zeit benötigt, um wenigstens zwei Kernbleche herzustellen im Vergleich zur herkömmlichen Verfahrensweise, sondern es wird auch weniger an Isolationsmittel benötigt, ganz abgesehen davon, daß durch die verringerte Isolationsschichtdicke auch der Füllfaktor erhöht wird.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß nach Aufbringen des Isola­ tionsmittels auf die Innenflächen der übereinanderliegenden Ble­ che diese in einem Walzvorgang aufeinander gepreßt werden. Hier­ durch wird erreicht, daß das die Isolationsschicht bildende Iso­ lationsmittel, das vorzugsweise als Emulsion von Magnesiumpulver und einer Flüssigkeit auf Phosphatbasis zum Einsatz kommt, gleichmäßig verteilt und verdichtet wird, wobei überschüssiges Isolationsmittel seitlich zwischen den aufeinanderliegenden Ble­ chen heraustreten kann, so daß schließlich die gewünschte dünne, aber ausreichende Isolationsschicht im Endzustand vorliegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß nach der Aufbringung des Isolati­ onsmittels auf die Innenflächen der aufeinanderliegenden Bleche die den Stapel bildenden Bleche einem weiteren Walzvorgang un­ terzogen werden, durch welchen die Bindung der aufeinanderlie­ genden Bleche beziehungsweise Bänder erreicht wird. Dieser Walz­ vorgang findet bei erhöhter Temperatur statt, vorzugsweise bei ca. 800°, wobei dabei entsprechend einer Weiterbildung der Er­ findung zu beachten ist, daß die Rekristallisationsschwelle, das heißt die Rekristallisationstemperatur für die eingesetzten Ble­ che beziehungsweise Bänder nicht überschritten wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens erfolgt die Aufbringung der Isolationsschicht auf den Au­ ßenflächen der aufeinanderliegenden Bleche beziehungsweise Bän­ der in einem zweiten Verfahrensschritt, nachdem die Innenflächen bereits mit der Isolationsschicht versehen sind. Auch hier wird die auf die Außenflächen aufgebrachte Isolationsschicht mittels einer anschließenden Walzbehandlung vergleichmäßigt und verdich­ tet. Anschließend wird der gesamte aus den aufeinanderliegenden Blechen erzeugte Blechstapel einer Glühbehandlung unterzogen, welche dazu dient, die Bindung der Isolationsschicht an die je­ weilige Matrix, das heißt an die Bleche beziehungsweise Bänder zu verbessern.

Gemäß einer bevorzugten Abwandlung des geschilderten Verfahrens gemäß der Erfindung kann es zweckmäßig sein, vor Aufbringung der Isolationsschicht die betreffenden Bleche beziehungsweise Bänder zunächst auf die erforderliche Endbreite für die Herstellung der Blechkerne zuzuschneiden und erst danach die Beschichtung in er­ findungsgemäßer Weise vorzunehmen. Mit dieser Maßnahme ist der Vorteil verbunden, daß die erforderlichen Aufwendungen an Mate­ rial für Blech- und Isolationsmittel auf den akuten Bedarf ange­ paßt werden können.

Während das Aufbringen des vorzugsweise pulverförmigen Isolati­ onsmittels bei Raumtemperatur vorgesehen ist, wird die ge­ wünschte Bindung des Isolationsmittels mit dem jeweiligen Blech beziehungsweise Band durch Wärmeeinbringung, insbesondere durch die Glühbehandlung bei höherer Temperatur erzielt, wobei hier neben der Temperaturhöhe sowohl die Glühzeit als auch die Glüh­ dauer ausschlaggebend sind.

Ein weiterer Vorteil, der mit dem Zuschnitt der zum Einsatz ge­ langenden Bleche beziehungsweise Bänder vor Aufbringung der Iso­ lationsschicht verbunden ist, resultiert daraus, daß die über­ schüssigen Bestandteile des aufgetragenen Isolationsmittels, welche während des dem Auftragen nachgeschalteten Walzvorgangs entweichen, kürzere Wegstrecken zum Rand zurückzulegen haben, was wiederum der Vergleichmäßigung und Qualität der fertigen Isolationsschicht sowie auch der Durchlaufgeschwindigkeit der Bleche beziehungsweise Bänder zugute kommt sowie dem hierfür er­ forderlichen Zeitbedarf.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispie­ les, sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Ver­ besserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben wer­ den.

Es zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung einer Fertigungsstrecke zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens.

In der einzigen Fig. ist eine Behandlungsanlage 10 zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens für zwei Bleche bezie­ hungsweise Bänder 12, 13, die separat der Einrichtung 10 zuge­ führt werden und durch eine Isolationsschicht 14 miteinander verbunden sind und so einstückig als Doppelblech 16 die Einrich­ tung 10 verlassen.

Das oben liegende Blech beziehungsweise Band 12 sowie das darun­ ter befindliche Blech beziehungsweise Band 13 werden zunächst auf ihren Innenflächen, das heißt auf den einander zugewandten Flächen von einer Beschichtungsvorrichtung 20 mit Isolationsmit­ tel beschichtet und jeweils in einer nachgeschalteten Walzanord­ nung 22, 23 einer Walzbehandlung unterzogen, bei welcher die einseitig aufgebrachte Isolationsschicht vergleichmäßigt und verdichtet wird. Als Isolationsmittel ist vorteilhafterweise Ma­ gnesiumpulver vorgesehen, das beim Auftragen auf die Bleche be­ ziehungsweise Bänder 12, 13 mit einer Flüssigkeit auf Phosphat­ basis benetzt wird.

Anschließend werden die beiden Bleche beziehungsweise Bänder 12, 13 zusammengeführt und in einer gemeinsamen Walzanordnung 24 an­ einander gepreßt. Der Walzenanordnung 24 kann zusätzlich eine hier nicht näher dargestellte Abstreifvorrichtung vorgeschaltet sein, welche dazu dient, zwecks Einhaltung einer gleichbleiben­ den Schichtdicke der jeweils aufgebrachten Isolationsschicht überschüssiges Material abzustreifen. Nach Durchlaufen der Walzenanordnung 24 wird das nunmehr einstückige Doppelblech 16, dessen Einzelbleche 12, 13 durch die zwischenliegende Isolati­ onsschicht 14 miteinander verbunden sind, in einer dritten Wal­ zenanordnung 26, die vorzugsweise aus mehreren hintereinander angeordneten Walzenpaaren besteht, zusammengepreßt, damit die Isolationsschicht zwischen den beiden außen liegenden Blechen 12, 13 in ihrem Haftverhalten verbessert wird. Im Anschluß an diesen Verfahrensschritt in der Walzenanordnung 26 werden die Außenflächen der Bleche 12, 13 von je einer Beschichtungsein­ richtung 21 mit Isolationsmittel beschichtet, das in einer nach­ geschalteten vierten Walzenanordnung 28 ebenfalls vergleichmä­ ßigt und verdichtet wird, bevor das nun auch außen beschichtete Doppelblech 16 in einem Durchlaufofen 30 einer Glühbehandlung unterzogen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zielt darauf ab, neben einer Ver­ ringerung der Herstellzeit sowie des Herstellaufwandes gleich­ zeitig auch die Nutzungsvorteile eines derart hergestellten Blechkerns zu verbessern. Der Herstellaufwand wird allein da­ durch verringert, daß bei praktisch gleichem Zeitbedarf etwa der doppelte Fertigungsausstoß möglich ist. Darüberhinaus ist der Bedarf an Isolationsmaterial wenn nicht um die Hälfte so doch wenigstens um 1/3 verringert, da die Schichtdicke der Iso­ lationsschicht zwischen zwei außen liegenden Blechen sehr gering ist und höchstens die Dicke einer außen liegenden Isolations­ schicht erreicht, was für den technischen Einsatz völlig ausrei­ chend und sogar erwünscht ist.

Vorzugsweise werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren jeweils nur zwei Bleche beziehungsweise miteinander verbunden, doch ist es grundsätzlich denkbar, daß auch mehr als nur zwei Bleche be­ ziehungsweise Bänder auf die erfindungsgemäße Weise miteinander verbunden werden können.

Besonderes Augenmerk ist bei der Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens darauf zu richten, daß die einander zugeordne­ ten Bleche einen möglichst geringen Versatz zueinander aufwei­ sen. Um die Handhabung der zum Einsatz gelangenden Bleche bezie­ hungsweise Bänder zu erleichtern, ist es vorteilhaft, vor Durch­ führung der Beschichtung die Bleche beziehungsweise Bänder auf die jeweils erforderlichen Breiten zu schneiden, die beispiels­ weise für Verteilungstransformatoren zwischen 50 und 350 mm lie­ gen bei Originalbreiten von 750 bis 1000 mm bei Blechen bezie­ hungsweise Bändern.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Blechen beziehungsweise Bändern zur Verwendung als Kernbleche für elektrische Maschinen, wie Transformatoren, insbesondere Verteilungstransformatoren, welche Bleche beziehungsweise Bänder (12, 13) beiderseits gleichförmig mit einem Isolationsmittel belegt werden und danach zwecks Bildung einer gleichmäßigen, dünnen Isolationsschicht (14) einer Glühbehandlung unterzogen werden und anschließend in einem Stanzvorgang auf die gewünschte Endkontur zugeschnitten werden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Bleche beziehungsweise Bänder (12, 13) übereinander angeordnet werden, daß die einander zugewandten Innenflächen dieser Bleche bezie­ hungsweise Bänder (12, 13) mit dem Isolationsmittel, vorzugs­ weise auf Magnesium- und Phosphatbasis, bedeckt werden, daß an­ schließend die Außenflächen des so gebildeten Stapels (16) mit dem Isolationsmittel, vorzugsweise auf Magnesium- und Phosphat­ basis, bedeckt werden und daß abschließend der Stapel (16) einer Glühbehandlung unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Aufbringen des magnesium- und phosphathaltigen Isolations­ mittels auf die Innenflächen der Stapel (16) einem Walzvorgang unterzogen wird, wodurch die Isolationsschicht verdichtet wird und überschüssiges Isolationsmittel entfernt wird.

3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Aufbringen des Isolationsmittels auf die Innenflächen ein weiterer Walzvorgang vorgesehen ist, durch welchen die Bindung der aufeinanderliegenden Bleche beziehungs­ weise Bänder (12, 13) verbessert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Walzvorgang bei erhöhter Temperatur vorgesehen ist, vorzugsweise bei ca. 800°C.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Walzvorgang unterhalb der Rekristallisationstempera­ tur für die Bleche beziehungsweise Bänder (12, 13) erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Aufbringen des Isolationsmittels auf die Außenflächen die im Stapel aufeinanderliegenden Bleche be­ ziehungsweise Bänder einem dritten Walzvorgang unterzogen werden und anschließend geglüht werden.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche beziehungsweise Bänder (12, 13) auf die erforderliche Einbaubreite geschnitten werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche vor Aufbringung des Isolationsmittels auf die Innen­ flächen und Außenflächen auf das gewünschte Breitenmaß geschnit­ ten werden.

9. Blech beziehungsweise Band (12, 13) hergestellt nach ei­ nem Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens zwei aneinander zugeordnete Bleche beziehungsweise Bänder (12, 13) auf den einander zugewandten In­ nenflächen mit einer Isolationsschicht, vorzugsweise auf Magne­ sium- und Phosphatbasis, versehen sind, die als Haftvermittler zwischen den jeweiligen Blechen beziehungsweise Bändern dient, daß die Außenflächen der jeweiligen Bänder ebenfalls mit Isolationsmittel beschichtet sind und daß die Schichtdicke der Isolationsschicht zwischen den jeweiligen Blechen beziehungs­ weise Bändern höchstens die Schichtdicke einer Isolationsschicht aufweist.