EP0580131B1 - Verfahren zur Herstellung einer Drossel oder eines Transformators mit aus zwei U-förmigen Blechen gebildeten E-förmigen Kernblechen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Drossel oder eines Transformators mit aus zwei U-förmigen Blechen gebildeten E-förmigen Kernblechen Download PDF

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EP0580131B1
EP0580131B1 EP93111617A EP93111617A EP0580131B1 EP 0580131 B1 EP0580131 B1 EP 0580131B1 EP 93111617 A EP93111617 A EP 93111617A EP 93111617 A EP93111617 A EP 93111617A EP 0580131 B1 EP0580131 B1 EP 0580131B1
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plates
transformer
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Jakob Marti-Hefti
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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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0233—Manufacturing of magnetic circuits made from sheets

Definitions

  • the invention relates to a method for producing core sheets according to the preamble of claim 1. Such a method is known from DE-C-3402036. Furthermore, the invention relates to a method for producing the choke or the transformer from such core sheets.
  • Chokes e.g. Chokes for fluorescent lamp ballasts and transformers, e.g. Low-power transformers for low-voltage halogen lamps, with E-shaped core sheets and I-shaped backing sheets are known, e.g. from EP-B-24 319.
  • the core sheet material assembled in strips has significantly more favorable magnetic properties in the longitudinal direction (rolling direction) than in the transverse direction of the strip. It is therefore desirable that the legs of the E-shaped core sheet lie in the longitudinal direction of the sheet metal strip during punching. Furthermore, it should of course be possible to punch without waste. These requirements are not readily given together in the known E-sheets or in the known transformers and chokes made from such E-sheets. Thus, in the method according to EP-B-24 319, punching is essentially without waste, but the E-legs are punched out of the core sheet metal strip at right angles to the rolling direction thereof. Chokes or transformers manufactured accordingly therefore do not have the optimally possible magnetic properties of the core sheet stack, since only approx. 30% of the sheet area of each e-sheet lies in the rolling direction of the sheet material.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method for producing core sheets for a choke or a transformer, the core sheet core of which is easy to punch individual core sheets can have improved magnetic properties.
  • FIG. 1 shows a vertical cross section through the laminated core of a transformer.
  • Two essentially U-shaped core sheets 2, 3 are provided. Each U-shaped sheet has a web 16 or 17 and a longer U-leg 12 or 13 and a shorter U-leg 14 or 15.
  • the two U-shaped core sheets 2, 3 are with their shorter legs 14, 15 arranged adjacent to each other, so that the two U-shaped core sheets together form an E-shaped core sheet, ie the two short U-legs 14, 15 together form the middle leg of the E-sheet, the long U-legs form the other two E-leg.
  • the transformer laminated core is completed by the I-shaped return plate 4.
  • the windings of the transformer are arranged in a known manner in the two winding spaces 5, 6 thus formed.
  • projections 7, 8 are provided, to which a base plate (not shown) for the transformer is fastened in a known manner.
  • the width of the yoke plate 4 is preferably greater than the length difference between the long leg and the short leg of each U-shaped plate. This results in a protrusion of the yoke plate 4 over the longer leg 12 or 13 of the U-shaped plate.
  • the corresponding projection is designated by the number 9 in FIG.
  • the protrusion of the yoke plate 4 results in a good pressure of the yoke plate 4 against the short legs 14, 15 of the U-shaped plates, or on the middle leg of the resulting E-shaped plate, through the base part of the transformer fastened to the projections 7, 8.
  • the U-shaped plates 2, 3 are fastened to one another. This attachment is preferably done by welding, for example by laser welding or by roller seam welding. The welding is preferably carried out on the side of the transformer facing away from the return plate 4 at the joint of the two plates.
  • a recess 20 can be provided on one of the associated U-shaped sheets, which thus forms a channel running in the longitudinal direction of the entire sheet stack of the transformer, in which the welding, in particular the laser welding, is carried out.
  • recesses can also be provided on the two metal sheets 2, 3 that belong to one another, or recesses can be dispensed with, for example in the case of roller seam welding.
  • the base plate can preferably be dispensed with if the I-shaped laminated core is welded to the E-shaped laminated core formed from the two U-shaped laminated core at two points 9 in the longitudinal direction of the laminated core.
  • the laminated core for a choke can also be formed in the same way.
  • an insert made of non-magnetic material is provided between the middle leg of the E-shaped laminated core and the return plate 4 in order to form an air gap.
  • This insert can be formed, for example, in a known manner from a spacer element arranged at point 10 and extending in the longitudinal direction of the throttle.
  • a flat insert, for example an aluminum strip, which covers the middle leg of the e-sheet can also be provided.
  • the air gap after installing the throttle be precisely adjusted by exerting pressure on the base plate.
  • FIG. 2 shows an arrangement of the two U-shaped sheets 2, 3 for their waste-free punching from a sheet metal strip.
  • two U-shaped sheets 2, 3 are arranged such that the short leg 15 of one sheet 3 extends between the long leg 12 and the short leg 14 of the other sheet.
  • the distance between the U-legs or the web 16, 17 of each U-plate corresponds to the width of the short U-legs 15, 14 of each plate.
  • the arrangement shown, each of two U-sheets nested one inside the other, results in essentially waste-free punching.
  • the legs 12, 13, 14, 15 of the U-sheets are arranged on the core sheet strip or punched out of it in such a way that the legs point in the rolling direction of the core sheet material.
  • the I-shaped yoke plate can be provided on the side of the nested U-shaped plates for punching.
  • the width of the I-shaped sheet can be varied independently of the width of the legs 12, 13, 14, 15 without the essentially waste-free stamping process being impaired.
  • other options for punching the U-shaped sheets are also possible.
  • the U-shape facilitates the possibility that the stamping is always carried out in such a way that the U-legs point in the rolling direction of the sheet metal material in order to take advantage of the better magnetic properties which result in this way.
  • Figure 3 shows a preferred punch arrangement of eight nested U-plates and Yoke plates arranged laterally offset from one another. In this way, a large number of U-sheets and associated I-sheets can be punched out of a strip of core sheet material without waste.
  • the punched-out U-plates to be connected to one another are brought together in that the U-plates are each suspended from rails and possibly guided in channels to form an E-shaped plate stack which is formed in the desired length.
  • the U-shaped sheets are then releasably fixed in the E-shape by a holding device and are definitely connected to one another at least along an abutment or abutment line by welding or in some other way.
  • the transformer or the choke is then finished in a known manner by attaching the windings, the yoke plate and the base plate and by subsequent impregnation and fastening of connection elements.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kernblechen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus dem DE-C-3402036 bekannt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Drossel oder des Transformators aus derartigen Kernblechen.
  • Drosseln, z.B. Drosseln für Leuchtstofflampen-Vorschaltgeräte, und Transformatoren, z.B. Kleinleistungstransformatoren für Niedervolt-Halogenlampen, mit E-förmigen Kernblechen und I-förmigen Rückschlussblechen sind bekannt, z.B. aus der EP-B-24 319.
  • Das in Bändern konfektionierte Kernblechmaterial weist in Längsrichtung (Walzrichtung) wesentlich günstigere magnetische Eigenschaften auf als in Querrichtung des Bandes. Es ist daher wünschenswert, dass die Schenkel des E-förmigen Kernblechs beim Stanzen in Längsrichtung des Blechstreifens liegen. Ferner soll natürlich möglichst abfallos gestanzt werden können. Diese Erfordernisse sind bei den bekannten E-Blechen, bzw. bei den bekannten Transformatoren und Drosseln aus solchen E-Blechen nicht ohne weiteres gemeinsam gegeben. So wird zwar beim Verfahren gemäss der EP-B-24 319 im wesentlichen abfallos gestanzt, die E-Schenkel werden aber quer zur Walzrichtung des Kernblechstreifens aus diesem ausgestanzt. Entsprechend hergestellte Drosseln oder Transformatoren weisen daher nicht die optimal möglichen magnetischen Eigenschaften des Kernblechpaketes auf, da nur ca. 30 % der Blechfläche jedes E-Bleches in der Walzrichtung des Blechmaterials liegt.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Kernblechen für eine Drossel oder einen Transformator zu schaffen, deren Kernblechpaket bei einfacher Stanzbarkeit der einzelnen Kernbleche verbesserte magnetische Eigenschaften aufweisen kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Merkmale gelöst.
  • Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigt:
    • Figur 1 eine Ansicht des Blechpaketes eines Transformators;
    • Figur 2 eine Anordnung von zwei auszustanzenden U-förmigen Blechen; und
    • Figur 3 eine bevorzugte Anordnung einer Mehrzahl auszustanzender U-förmiger Bleche und I-förmiger Bleche.
  • Figur 1 zeigt einen Vertikalquerschnitt durch das Blechpaket eines Transformators. Dabei sind zwei im wesentlichen U-förmige Kernbleche 2, 3 vorgesehen. Jedes U-förmige Blech weist jeweils einen Steg 16 bzw. 17 auf und einen längeren U-Schenkel 12 bzw. 13 sowie jeweils einen kürzeren U-Schenkel 14 bzw. 15. Die beiden U-förmigen Kernbleche 2, 3 sind mit ihren kürzeren Schenkeln 14, 15 aneinanderliegend angeordnet, so dass die beiden U-förmigen Kernbleche zusammen ein E-förmiges Kernblech bilden, d.h. die beiden kurzen U-Schenkel 14,15 bilden zusammen den Mittelschenkel des E-Blechs, die langen U-Schenkel bilden die beiden anderen E-Schenkel. Das Transformator-Blechpaket wird durch das I-förmige Rückschlussblech 4 vervollständigt. In den beiden so gebildeten Wickelräumen 5, 6 werden auf bekannte Weise die Wicklungen des Transformators angeordnet. An den längeren Schenkeln 12, 13 der U-förmigen Kernbleche sind jeweils Vorsprünge 7, 8 vorgesehen, an welchen auf bekannte Weise ein (nicht dargestelltes) Bodenblech für den Transformator befestigt wird. Vorzugsweise ist dabei die Breite des Rückschlussblechs 4 grösser als die Längendifferenz zwischen dem langen Schenkel und dem kurzen Schenkel jedes U-förmigen Bleches. Dadurch ergibt sich ein Vorstehen des Rückschlussbleches 4 über den längeren Schenkel 12 bzw. 13 des U-förmigen Bleches. Der entsprechende Vorsprung ist in Figur 1 mit der Ziffer 9 bezeichnet. Das Vorstehen des Rückschlussbleches 4 ergibt eine gute Anpressung des Rückschlussbleches 4 an die kurzen Schenkel 14,15 der U-förmigen Bleche, bzw. an den Mittelschenkel des resultierenden E-förmigen Bleches, durch den an den Vorsprüngen 7,8 befestigten Bodenteil des Transformators. Dadurch ergibt sich ein guter magnetischer Fluss vom E-Mittelschenkel zum Rückschlussblech. Die U-förmigen Bleche 2,3 werden aneinander befestigt. Diese Befestigung erfolgt vorzugsweise durch eine Schweissung, z.B. durch eine Laserschweissung oder durch Rollennahtschweissen. Vorzugsweise erfolgt die Schweissung an der dem Rückschlussblech 4 abgewandten Seite des Transformators an der Stossstelle der beiden Bleche. Dazu kann jeweils an einem der zueinandergehörenden U-förmigen Bleche eine Ausnehmung 20 vorgesehen sein, welche beim ganzen Blechpaket des Transformators somit einen in Längsrichtung desselben verlaufenden Kanal bildet, in welchem die Schweissung, insbesondere die Laserschweissung durchgeführt wird. Es können aber auch Ausnehmungen an beiden zueinandergehörenden Blechen 2,3 vorgesehen sein oder es kann, so z.B. beim Rollennahtschweissen auf Ausnehmungen verzichtet werden. Auch andere Möglichkeiten zur Befestigung der beiden U-förmigen Bleche 2,3 aneinander, bzw. der von diesen Blechen gebildeten U-förmigen Blechpakete aneinander, sind möglich. So kann z.B. eine Lötung erfolgen oder es kann ein Spannband um den ganzen Transformator gelegt werden. Bodenseitig werden die Bleche durch die vorgenannte Bodenplatte zusammengehalten. Vorzugsweise kann auf die Bodenplatte verzichtet werden, wenn das I-förmige Blechpaket mit dem aus den zwei U-förmigen Blechpaketen entstandenen E-förmigen Blechpaket an zwei Stellen 9 in der Längsrichtung der Blechpakete verschweisst wird.
  • Anstelle des in Figur 1 gezeigten Transformator-Kernblechpakets kann auf gleiche Weise auch das Blechpaket für eine Drossel gebildet werden. In diesem Falle wird allerdings zwischen dem Mittelschenkel des E-förmigen Blechpakets und dem Rückschlussblech 4 eine Einlage aus nicht magnetischem Material vorgesehen, um einen Luftspalt zu bilden. Diese Einlage kann z.B. auf bekannte Weise von einem an der Stelle 10 angeordneten, sich in Längsrichtung der Drossel erstreckenden Distanzelement gebildet werden. Auch eine flächige Einlage, z.B. ein Aluminiumstreifen, welcher den Mittelschenkel des E-Bleches abdeckt, kann vorgesehen werden. Wie bekannt, kann bei einer solchen Ausbildung der Drossel deren Luftspalt nach Montage der Drossel durch Druckausübung auf die Bodenplatte genau eingestellt werden.
  • Figur 2 zeigt eine Anordnung der beiden U-förmigen Bleche 2,3 zu deren abfalloser Stanzung aus einem Blechstreifen. Jeweils zwei U-förmige Bleche 2,3 sind dabei so angeordnet, dass der kurze Schenkel 15 des einen Bleches 3 sich zwischen den langen Schenkel 12 und den kurzen Schenkel 14 des anderen Bleches erstreckt. Der Abstand zwischen den U-Schenkeln bzw. der Steg 16,17 jedes U-Bleches entspricht dabei der Breite des kurzen U-Schenkels 15,14 jedes Bleches. Die dargestellte Anordnung von jeweils zwei so ineinander verschachtelten U-Blechen ergibt ein im wesentlichen abfalloses Stanzen. Die Schenkel 12,13,14,15 der U-Bleche werden dabei auf dem Kernblechstreifen derart angeordnet bzw. aus diesem ausgestanzt, dass die Schenkel in Walzrichtung des Kernblechmaterials weisen. Dadurch ergibt sich eine magnetisch wesentlich günstigere Ausführung der U-förmigen Kernbleche und entsprechend der aus diesen resultierenden E-förmigen Kernbleche. Das I-förmige Rückschlussblech kann jeweils seitlich an den ineinanderverschachtelten U-förmigen Blechen zur Stanzung vorgesehen werden. Die Breite des I-förmigen Bleches kann gegenüber der Breite der Schenkel 12,13,14,15 unabhängig variiert werden, ohne dass das im wesentlichen abfallose Stanzverfahren beeinträchtigt wird. Natürlich sind auch andere Möglichkeiten zur Stanzung der U-förmigen Bleche möglich. Die U-Form erleichtert aber gegenüber der E-Form die Möglichkeit, dass die Stanzung immer so erfolgt, dass die U-Schenkel in Walzrichtung des Blechmaterials weisen, um den Vorteil der sich auf diese Weise ergebenden besseren magnetischen Eigenschaften auszunützen.
  • Figur 3 zeigt eine bevorzugte Stanzanordnung von jeweils acht ineinanderverschachtelten U-Blechen und seitlich daran versetzt zueinander angeordneten Rückschlussblechen. Auf diese Weise können eine grosse Anzahl von U-Blechen und zugehörigen I-Blechen abfallos aus einem Streifen Kernblechmaterial gestanzt werden.
  • Das Zusammenführen der jeweils miteinander zu verbindenden ausgestanzten U-Bleche erfolgt dadurch, dass die U-Bleche jeweils hängend auf Schienen und allenfalls geführt in Kanälen zu einem E-förmigen Blechpaket zusammengeführt werden, welches in gewünschter Länge gebildet wird. Danach werden die U-förmigen Bleche in der E-Form durch eine Halteeinrichtung lösbar fixiert und durch Schweissung oder auf andere Weise definitiv miteinander mindestens entlang einer Stossstelle bzw. Stosslinie verbunden. Danach erfolgt auf bekannte Weise die Fertigstellung des Transformators, bzw. der Drossel durch Anbringung der Wicklungen, des Rückschlussbleches und der Bodenplatte und durch nachfolgende Imprägnierung und Befestigung von Anschlusselementen.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung von Kernblechen für eine Drossel oder einen Transformator mit einem aus E-förmigen und I-förmigen Kernblechen bestehendem Blechpaket, wobei die E-förmigen Kernbleche jeweils aus zwei aneinanderliegenden, im wesentlichen U-förmigen Blechen (2,3) gebildet sind, deren Schenkel (12,14;13,15) jeweils ungleich lang sind und die mit ihren kürzeren Schenkeln (14,15) aneinander anliegen, wobei aus einem Kernblechstreifen U-förmige Blechabschnitte gestanzt werden, deren einer U-Schenkel jeweils verkürzt ist, und die Blechabschnitte derart gestanzt werden, dass die U-Schenkel in der Walzrichtung des Kernblechstreifens liegen und zur Stanzung jeweils zwei ein Paar bildende mit ihren Schenkeln gegeneinander weisende U-förmige Blechabschnitte so vorgesehen sind, dass der jeweils kürzere Schenkel des einen Blechabschnittes zwischen den Schenkeln des anderen Blechabschnittes angeordnet ist, und wobei aus dem Kernblechstreifen ferner I-förmige Blechabschnitte gestanzt werden, die angrenzend an die ineinanderliegenden U-förmigen Bleche angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die I-förmigen Blechabschnitte mit ihrer Längsachse in Walzrichtung liegen, und dass mehrere nebeneinanderliegende und aneinander anschliessende U-förmige Blechabschnittpaare und mehrere nebeneinanderliegende und aneinander anschliessende und in Längsrichtung zueinander versetzte I-förmige Blechabschnitte zur Stanzung vorgesehen sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einem oder an beiden U-förmigen Blechabschnitten an der Basis des kurzen Schenkels eine Ausnehmung (20) gestanzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Kernblechstreifen jeweils vier nebeneinanderliegende U-förmige Blechabschnittspaare und beidseits davon jeweils zwei I-förmige Blechabschnitte vorgesehen sind.
  4. Verfahren zur Herstellung einer Drossel oder eines Transformators mit Kernblechen hergestellt nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei ein E-förmiges Blechpaket vorbestimmter Länge aus einer Vielzahl von U-förmigen Blechen gebildet wird und die U-förmigen Bleche jeweils miteinander an mindestens einer Stelle verschweisst werden, und dass der Transformator oder die Drossel mit Wicklungen, dem I-förmigen Kernblech und einem Bodenteil versehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die U-förmigen Bleche in einer Spannvorrichtung gehalten werden, und dass das aus den U-förmigen Blechen gebildete Blechpaket in dem von den Ausnehmungen (20) gebildeten Kanal verschweisst wird.
EP93111617A 1992-07-20 1993-07-20 Verfahren zur Herstellung einer Drossel oder eines Transformators mit aus zwei U-förmigen Blechen gebildeten E-förmigen Kernblechen Expired - Lifetime EP0580131B1 (de)

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CH2284/92 1992-07-20

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EP0580131A2 EP0580131A2 (de) 1994-01-26
EP0580131A3 EP0580131A3 (de) 1994-03-23
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