EP0374524A1 - Kernblechpaar und Kernpaket für Manteltransformatoren - Google Patents

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EP0374524A1
EP0374524A1 EP19890121755 EP89121755A EP0374524A1 EP 0374524 A1 EP0374524 A1 EP 0374524A1 EP 19890121755 EP19890121755 EP 19890121755 EP 89121755 A EP89121755 A EP 89121755A EP 0374524 A1 EP0374524 A1 EP 0374524A1
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sheets
core sheets
punched
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Ulrich Dipl.-Ing. Sobottka
Werner Wagner
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MAGNETEK MAY & CHRISTE GMBH
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Magnetek May & Christe GmbH
MAY AND CHRISTE GmbH TRANSFORMATORENWERKE
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/245—Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented

Definitions

  • the invention relates to a pair of core sheets for sheathed core transformers, in particular with E and I core sheets, which are stamped so that they are inseparable in one plane by positive engagement by locking the I core sheets with the outer legs of the E core sheets together , and a jacket core sheet core package of such core sheet pairs.
  • a latch is known from DE 21 39 010 A1, in which the E and I core sheets are cross-locked by force locking.
  • the bolt in the form of an I-plate but must have a special geometry that is not stamped out of the E-core sheet without waste.
  • the invention has for its object to provide core sheet pairs of the type described above, which can be stamped without waste in the DIN-compliant geometry, allow the use of all DIN-compliant components such as coil formers, foot brackets etc. and, in addition to the economical manufacturing process of punching, also an optimal assembly of the Enable E and I core packages.
  • the grooves are expediently offset from the central longitudinal axes of the outer legs.
  • the punched-in notches of the I-core sheets can correspond to the punched-in notches in the outer legs or opposite one another in the middle leg of the E-core sheets.
  • the depth t of the notches is advantageously less than or equal to one fifth of the width b of the outer legs of the E-core sheets.
  • Desired punching holes are expediently designed in accordance with the geometry of the grooves of the E-core sheets for the punching process.
  • At least one flank of each latching cam can be brought to about 60% to 70% of the groove depth c 1 with at least one side wall of the corresponding groove in the frictional connection or frictional contact.
  • the punched locking cams of the I-core sheet are thus designed such that by inserting this I-core sheet into the associated grooves on the end face of the E-core sheet, the outer legs of this E-core sheet are slightly spread apart.
  • the locking cam is designed so that its outer contour is slightly larger than the groove in the E-core sheet, which leads to clamping via friction locking of the locking cams in the groove.
  • a transformer with E and I core sheets according to the invention can thus be manufactured according to the invention with simple aids such that a pre-packaged E-core packet and a pre-packaged I-core packet snap into one another.
  • the positive and non-positive interlocking E and I core packages ensure a safe transition of the field lines from the E core package to the I core package.
  • the notches in the E-core sheet are in turn dimensioned so that it is only in operation of the transformer negligible disturbances of the magnetic flux in the area of the notches occur.
  • the dimensions of the standardized EI sheets according to DIN are observed; the coil formers, fastening elements, etc. according to DIN can thus also be used in a transformer according to the invention.
  • E core plates 1 and I core plates 2 are punched without waste.
  • 2 locking cams 4 are punched onto the I-core sheets during the punching process and, at the same time, notches 3 are punched into the E-core sheets 1.
  • punching holes 8 in the sheet metal strip are required for the punching process. These transport holes 8 are designed so that they correspond to the geometry of the grooves 5 of the E-core sheets 1, as is required for the later positive connection.
  • E and I core packages are constructed as shown in FIG. 1.
  • the I-core package comes under pressure in a non-positive connection with the E-core package and snaps so to speak in this one.
  • the distance a2 between the outer flanks of the two locking cams 4 is approximately 0.5% larger than the distance a1 between the outer walls of the two corresponding grooves.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Bei Kernblechpaaren für den Aufbau von Kernpaketen von Mantelkerntransformatoren, insbesondere mit E- und I-Kernblechen (1, 2), sind zwecks optimaler Fertigungsbedingungen von Transformatoren mit optimalen Eigenschaften die E- und I-Kernbleche (1, 2) derart abfallos gestanzt, daß sie nach dem Stanzen in einer Ebene untrennbar formschlüssig durch Kraftschluß miteinander verbindbar sind. Dabei weisen die E-Kernbleche (1) an den Stirnseiten ihrer Außenschenkel (6, 7) je eine eingestanzte Nut (5) und die I-Kernbleche (2) je zwei angestanzte Rastnocken (4) auf, welche kraftschlüssig in den Nuten (5) aufnehmbar sind.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Kernblechpaar für Mantelkerntransformatoren, insbesondere mit E- und I-Kernblechen, welche derart abfallos gestanzt sind, daß sie in einer Ebene untrennbar formschlüssig durch Kraft­schluß durch Verrastung der I-Kernbleche mit den Außen­schenkeln der E-Kernbleche miteinander verbindbar sind, und ein Mantelkernblechpaket aus derartigen Kernblech­paaren.
  • Abfallos stanzbare EI-Kernbleche gemäß DIN sind bekannt. Diese Kernbleche werden entweder wechselseitig zu einem fertigen Kernblechpaket geschachtelt, oder es werden E-Kernpakete und I-Kernpakete gebildet, die stumpf auf­einandergelegt und zusammengeschweißt werden. Ein Ver­rasten dieser Kernbleche ist nicht möglich. Damit wird für die Montage der Kernpakete eines der vorgenannten aufwendigen Fertigungsverfahren erforderlich.
  • Aus der DE 29 20 365 A1 sind Kernbleche der eingangs beschriebenen Art, insbesondere für Transformatoren mit Mantelkern bekannt, die abfallos stanzbar sind und nach dem Stanzen in einer Ebene formschlüssig untrennbar mit­einander verbunden werden können. Bei dieser formschlüs­sigen Verbindung greift eine Stufe des I-Kernbleches in das Fenster des E-Kernbleches ein. Bei dieser Art des Formschlusses wird der Nachteil erkauft, daß mit zuneh­mender Standzeit der Stanzwerkzeuge die sich verändernde Stanzgeometrie schon bei geringfügigem Abnutzen der Werk­zeuge zu keinen einwandfreien Verbindungen mehr führt. Bei der gewählten Geometrie des obigen Anspruches wird der Übergang des magnetischen Flusses vom E-Kernblech in das I-Kernblech verbessert. Es ergibt sich aber zwangs­läufig der Nachteil, daß die angestanzte Stufe in das Fenster des E-Kernbleches hineingreift und damit die Ab­messungen des Fensters deutlich verkleinert. Hierdurch wird das Leistungsvermögen des Transformators mit diesem Kernschnitt - gegenüber einem volumengleichen Kernschnitt ohne diese Fensterverengung - vermindert. Außerdem wird aufgrund der Geometrie der Stufe das Kernblechpaket so weit eingekerbt, daß eine Verbreiterung der Schenkel des E-Kernpakets erforderlich wird, damit der magnetische Fluß ungestört den Magnetkreis passieren kann. Auch dies führt gegenüber einem Trafo mit abfallos gestanzten Kern­blechen zu einer verringerten Leistung je Volumeneinheit.
  • Bekannt ist auch aus der DE 33 18 370 C2 eine kraft- und formschlüssige Verbindung von E- mit I-Kernblechen. Hier­bei wird aber nicht das Verbinden von abfallos stanzbaren E- und I-Kernblechen gelöst, sondern lediglich eine Ver­bindung des Mittelschenkels des E-Kernbleches mit dem Joch, so daß die freie Beweglichkeit des Mittelschenkels gegenüber dem Joch verhindert wird.
  • Desweiteren ist aus der DE 21 39 010 A1 eine Verklinkung bekannt, bei der E- und I-Kernblech durch Kraftschluß querverriegelt werden. Der Riegel in Form eines I-Bleches muß aber eine spezielle Geometrie aufweisen, die nicht abfallos aus dem E-Kernblech gestanzt wird.
  • Durch die DE 31 18 465 A1 sind zweiteilige Mantelkern­bleche, insbesondere für Drosseln, bekannt. Dabei handelt es sich um E- und T-Kernbleche, die paketweise ineinander gerastet werden können. Hier wird die Möglichkeit des Rastens durch den Nachteil nicht mehr abfallos stanzbarer Bleche erkauft.
  • Weiter sind durch die DE 21 44 951 A1 zweiteilige Trans­formatorbleche für Manteltransformatoren bekannt, die ineinander gerastet werden können. Auch hier ist wiederum eine nicht abfallos stanzbare Geometrie gewählt, wobei Rastnasen so ausgebildet sind, daß durch Hinterschnei­dungen die beiden Teile in Form eines EI, UT oder UE in­einander rasten.
  • Alle bekannten rastbaren Blechgeometrien weisen die Nach­teile auf, daß sie von der Norm abweichen, nicht abfallos stanzbar sind und nicht die Abmessungen gemäß DIN erfül­len.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kernblechpaare der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die abfallos stanzbar in der DIN-gemäßen Geometrie die Verwendung aller DIN-gemäßen Bauteile wie Spulenkörper, Fußwinkel usw. gestatten und neben dem wirtschaftlichen Fertigungs­verfahren des Stanzens auch ein optimales Zusammenfügen der E- und I-Kernpakete ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die E- und I-Kernbleche mit den Außenschenkeln der E-Kernbleche zusätzlich durch Kraftschluß miteinander verbindbar sind, indem die E-Kernbleche an den Stirnsei­ten ihrer Außenschenkel wenigstens je eine eingestanzte Nut und die I-Kernbleche wenigstens zwei angestanzte Rastnocken aufweisen, welche in den Nuten aufnehmbar sind.
  • Die Nuten sind zweckmäßig gegenüber den Mittellängsachsen der Außenschenkel nach außen versetzt angeordnet.
  • Den angestanzten Rastnocken der I-Kernbleche können ab­fallos eingestanzte Einkerbungen in den Außenschenkeln oder einander gegenüberliegend im Mittelschenkel der E-Kernbleche entsprechen.
  • Die Tiefe t der Einkerbungen ist vorteilhaft kleiner oder gleich einem Fünftel der Breite b der Außenschenkel der E-Kernbleche.
  • Zweckmäßig sind für den Stanzvorgang gewünschte Stanz­löcher der Geometrie der Nuten der E-Kernbleche entspre­chend gestaltet.
  • Vorteilhaft ist die Breite b₂ der Rastnocken größer, vorzugsweise etwa 0,5% größer, als die Breite b₁ der Nuten und der Abstand a₂ zwischen den Außenflanken zweier Rastnocken größer, vorzugsweise etwa 0,5% größer, als der Abstand a₁ zwischen den Außenwänden zweier entsprechender Nuten.
  • Zweckmäßig ist wenigstens eine Flanke jedes Rastnockens auf etwa 60% bis 70% der Nuttiefe c₁ mit wenigstens einer Seitenwand der entsprechenden Nut in den Kraft­schluß bzw. Reibungskontakt bringbar.
  • Die angestanzten Rastnocken des I-Kernbleches sind also derart ausgebildet, daß durch das Einfügen dieses I-Kern­bleches in die dazugehörigen Nuten an der Stirnseite des E-Kernbleches ein geringfügiges Aufspreizen der Außen­schenkel dieses E-Kernbleches erfolgt. Zusätzlich ist der Rastnocken so gestaltet, daß er in seiner Außenkontur geringfügig größer als die Nut im E-Kernblech ausgeführt ist, was zum Klemmen über Reibungsschluß der Rastnocken in der Nut führt.
  • Das Mantelkernblechpaket aus Kernblechpaaren gemäß der Erfindung ist vorteilhaft so aufgebaut, daß die E-Kern­bleche zu einem E-Kernpaket und die I-Kernbleche zu einem I-Kernpaket zusammengefügt sind, und daß das E-Kernpaket und das I-Kernpaket kraftschlüssig ineinander einrastend zusammengefügt sind.
  • Ein Transformator mit erfindungsgemäßen E- und I-Kern­blechen kann also erfindungsgemäß mit einfachen Hilfs­mitteln so gefertigt werden, daß ein vorpaketiertes E-Kernpaket und ein vorpaketiertes I-Kernpaket ineinander rasten. Die form- und kraftschlüssig ineinander geraste­ten E- und I-Kernpakete gewährleisten einen sicheren Übergang der Feldlinien vom E-Kernpaket in das I-Kern­paket. Die Einkerbungen im E-Kernblech wiederum sind so dimensioniert, daß es beim Betrieb des Transformators nur zu vernachlässigbar kleinen Störungen des magnetischen Flusses im Bereich der Einkerbungen kommt.
  • Bei den erfindungsgemäßen E- und I-Kernblechen werden die Abmessungen der genormten EI-Bleche nach DIN eingehalten; damit sind auch bei einem erfindungsgemäßen Transformator die Spulenkörper, Befestigungselemente usw. gemäß DIN einsetzbar.
  • Die Erfindung ist im folgenden an Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeich­nungen zeigen
    • Fig. 1 ein E-Kernpaket und ein I-Kernpaket gemäß der Erfindung in perspektivischer Teilansicht vor dem kraftschlüssigen Zusammenfügen der beiden Pakete,
    • Fig. 2 eine Rastnocke eines I-Kernbleches beim Ein­fügen in eine Nut eines E-Kernbleches gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung,
    • Fig. 3 die Rastnocke nach Einfügen in die Nut als Einzelheit Z von Fig. 1 in perspektivischer Darstellung,
    • Fig. 4 eine Schnittfolge abfallos stanzbarer E- und I-Kernbleche gemäß der Erfindung, und
    • Fig. 5 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen E-Kernblechs.
  • Für den Aufbau von E-Kernpaketen und I-Kernpaketen in Fig. 1 werden, wie in Fig. 4 dargestellt, E-Kernbleche 1 und I-Kernbleche 2 abfallos gestanzt. Dabei werden wäh­rend des Stanzvorganges an die I-Kernbleche 2 Rastnocken 4 angestanzt und damit gleichzeitig Einkerbungen 3 in die E-Kernbleche 1 eingestanzt.
  • Jedes E-Kernblech weist, wie in Fig. 1 dargestellt, zwei Außenschenkel 6 und 7 und an den Stirnseiten der Außen­schenkel 6 und 7 je eine eingestanzte Nut 5 auf.
  • Die E- und I-Kernbleche 1, 2 werden derart abfallos gestanzt, daß sie nach dem Stanzen in einer Ebene un­trennbar formschlüssig durch Kraftschluß miteinander verbindbar sind. Hierfür sind die Rastnocken 4 derart ausgebildet, daß sie kraftschlüssig in den Nuten 5 aufnehmbar sind.
  • Beim abfallosen Stanzen der E-Kernbleche 1 und I-Kern­bleche 2 werden für den Stanzvorgang Stanzlöcher 8 im Blechstreifen (Fig. 4) benötigt. Diese Transportlöcher 8 sind so gestaltet, daß sie der Geometrie der Nuten 5 der E-Kernbleche 1 entsprechen, wie sie für die spätere kraftschlüssige Verbindung benötigt wird.
  • Mit den so erfindungsgemäß abfallos gestanzten E- und I-Kernblechen 1, 2 werden E- und I-Kernpakete aufgebaut, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind. Durch Bewegen des I-Kernpakets in Richtung der Pfeile in Fig. 1 auf das E-Kernpaket zu kommt das I-Kernpaket unter Druck in kraftschlüssige Verbindung mit dem E-Kernpaket und rastet sozusagen in dieses ein. Hierfür ist der Abstand a₂ zwischen den Außenflanken der beiden Rastnocken 4 etwa 0,5% größer als der Abstand a₁ zwischen den Außenwänden der zwei entsprechenden Nuten gewählt. Dies bewirkt beim Einfügen des I-Kernpakets in die Nuten 5 des E-Kernpakets ein Aufspreizen der Außenschenkel 6 und 7 der E-Kern­bleche 1 des E-Kernpakets.
  • Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Rastnocken 4 des I-Kernblechs 2 so geformt, daß ihre Breite b₂, mit der sie in die Nut 5 des E-Kernbleches 1 eingreifen, um etwa 0,5% größer als die Breite b₁ dieser Nut 5 ist. Hier­durch wird ein geringfügiges Aufspreizen der Nut 5 be­wirkt. Damit kommt es zum Einklemmen des Rastnockens 4 und über Reibungsschluß wird das E-Kernblech 1 mit dem I-Kernblech 2 fest verbunden. Um den Reibungsschluß zu optimieren ist, wie in Fig. 3 dargestellt, die Geometrie des Rastnockens 4 so gewählt, daß die Seitenwand der Nut 5 wenigstens über 60% bis 70% der Nuttiefe c₁ über eine Länge c von der Flanke des Rastnockens 4 kontaktiert wird.
  • Bei dem in Fig. 5 dargestellten weiteren Ausführungs­beispiel eines E-Kernblechs sind statt der Einkerbungen 3 in den Außenschenkeln 6 und 7 des E-Kernblechs 1 Einker­bungen 9 im Mittelschenkel des E-Kernblechs direkt gegen­überliegend abfallos eingestanzt. Die zuvor beschriebenen Effekte werden in demselben Maße genutzt. In allen Fällen sind die Einkerbungen 3 und 9 so gewählt, daß ihre Tiefe t kleiner oder gleich einem Fünftel der Breite b der Außenschenkel 6 oder 7 (Fig. 1) ist. Die Mittelschenkel­breite 2b der E-Kernbleche 1 beträgt das Doppelte der Breite b der Außenschenkel 6 bzw. 7.
  • Die sozusagen ineinander rastenden E- und I-Kernbleche 1, 2 werden vorteilhaft in den Abmessungen nach DIN ge­stanzt. Hiermit lassen sich genormete Spulenkörper und Befestigungselemente direkt verwenden. Darüber hinaus lassen sich selbstverständlich auch weitere E- und I-Geometrien, die abweichend von der Norm gestanzt wer­den, ausführen.

Claims (10)

1. Kernblechpaar für Mantelkerntransformatoren, insbe­sondere mit E- und I-Kernblechen (1, 2), welche der­art abfallos gestanzt sind, daß sie in einer Ebene untrennbar formschlüssig durch Kraftschluß durch Verrastung der I-Kernbleche mit den Außenschenkeln der E-Kernbleche miteinander verbindbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die E- und I-Kernbleche (1, 2) mit den Außenschenkeln (6, 7) der E-Kernbleche zusätzlich durch Kraftschluß mit­einander verbindbar sind, indem die E-Kernbleche (1) an den Stirnseiten ihrer Außenschenkel (6, 7) wenig­stens je eine eingestanzte Nut (5) und die I-Kern­bleche (2) wenigstens zwei angestanzte Rastnocken (4, 4) aufweisen, welche in den Nuten (5) aufnehmbar sind.
2. Kernblechpaar nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (5) gegenüber den Mittellängsachsen der Außenschenkel (6, 7) nach außen versetzt angeordnet sind.
3. Kernblechpaar nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß den an­gestanzten Rastnocken (4) der I-Kernbleche abfallos eingestanzte Einkerbungen (3) in den Außenschenkeln (6, 7) der E-Kernbleche (1) entsprechen.
4. Kernblechpaar nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß den an­ gestanzten Rastnocken (4) der I-Kernbleche abfallos eingestanzte Einkerbungen (9) einander gegenüberlie­gend im Mittelschenkel der E-Kernbleche (1) entspre­chen.
5. Kernblechpaar nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe t der Einkerbungen (3, 9) kleiner oder gleich einem Fünftel der Breite b der Außenschenkel (6, 7) der E-Kernbleche (1) ist.
6. Kernblechpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß Stanz­löcher (8) der Geometrie der Nuten (5) der E-Kern­bleche (1) entsprechend gestaltet sind.
7. Kernblechpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Breite b₂ der Rastnocken (4) größer, vorzugsweise etwa 0,5% größer, als die Breite b₁ der Nuten (5) ist.
8. Kernblechpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand a₂ zwischen den Außenflanken zweier Rast­nocken (4, 4) größer, vorzugsweise 0,5% größer, als der Abstand a₁ zwischen den Außenwänden zweier ent­sprechender Nuten (5, 5) ist.
9. Kernblechpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenig­ stens eine Flanke jedes Rastnockens (4) auf etwa 60% bis 70% der Nuttiefe c₁ mit wenigstens einer Sei­tenwand der entsprechenden Nut (5) in den Kraftschluß bzw. Reibungsschluß bringbar ist.
10. Mantelkernblechpaket aus Kernblechpaaren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die E-Kernbleche (1) zu einem E-Kernpaket und die I-Kern­bleche (2) zu einem I-Kernpaket zusammengefügt sind, und daß das E-Kernpaket und das I-Kernpaket kraft­schlüssig ineinander einrastend zusammengefügt sind.
EP89121755A 1988-12-20 1989-11-24 Kernblechpaar und Kernpaket für Manteltransformatoren Expired - Lifetime EP0374524B1 (de)

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EP0374524B1 EP0374524B1 (de) 1994-03-30

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