EP0962949A1

EP0962949A1 - Transformatorkern und Verfahren zum Aufbauen eines Transformatorkerns

Info

Publication number: EP0962949A1
Application number: EP98110253A
Authority: EP
Inventors: Bendetto Giorgio Ing. Finzi; Giacomo Bosso, (P.I.); Mauro Ivaldi, (P.I.)
Original assignee: Lagor Srl
Current assignee: Lagor Srl
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 1999-12-08

Abstract

Ein Transformatorkern besteht aus einem ersten und optional aus einem zweiten Joch (2a) sowie aus wenigstens drei sich etwa zum ersten Joch (2a) erstreckenden Schenkeln (3a, 3b, 3c). Das Joch (2a, 2b) und die Schenkel (3a, 3b, 3c) sind aus Blechen (7) stufenförmig aufgebaut, so dass sich an ihren Enden (4, 5) Stufen (12, 14, 15) ergeben. Die Schenkel (3a, 3b, 3c) und das Joch (2a, 2b) stossen im Bereich der Stufe verzahnt aneinander. Wenigstens ein Joch (2a, 2b) ist in der Seitenansicht in der Kontur trapezförmig. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Transformatorkern gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Aufbauen eines solchen Transformatorkerns und ein Verfahren zum Einsetzen eines oberen Jochs in einen solchen Transformatorkern.

Es ist seit langem bekannt, geschichtete Transformatorenkerne zu verwenden. Insbesondere bei 3-Phasen-Transformatoren mit hoher Leistung werden die Kerne aus einer Vielzahl von übereinanderliegenden Blechen hergestellt. Die Bleche werden zu einzelnen Paketen zusammengefasst. Solche Kerne bestehen im wesentlichen aus zwei etwa parallelen Jochen und drei oder mehr sich zwischen den Jochen erstreckenden Schenkeln. In den Bereichen, wo die Schenkel und die Joche aufeinandertreffen, sind die Querseiten der Schenkel bzw. der Joche abgeschrägt, Joche und Schenkel treffen also in einer Gehrung aufeinander. Es hat sich gezeigt, dass abgeschrägte Querseiten aufgrund der Kornrichtung in den Blechen bessere elektrische Resultate ergeben. Weiter hat es sich herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Bleche im Bereich der Querseiten stufenförmig aufeinandergestapelt sind, so dass die Joche und die Schenkel in dem Bereich, wo sie aneinanderstossen ineinander verzahnt sind.

Normalerweise besteht ein Transformatorkern aus einer Vielzahl von übereinandergeschichteten Paketen. Die Breite der Bleche der einzelnen Pakete kann variieren, so dass sich im Querschnitt Schenkel bzw. Joche ergeben, welche einem Kreis angenähert werden.

Der mittlere Schenkel ist im allgemeinen an seinen Querseiten zweifach abgeschrägt, so dass sich spitz gegen eine Mittellinie hin verlaufende Querseiten ergeben. Die Querseiten des mittleren Schenkels stehen verzahnt mit Aussparungen in einem mittigen Bereich der Joche.

Die Konstruktion von solchen geschichteten Transformatorenkernen ist unter der Bezeichnung Step Lap bekannt. EP 184 563 A1 zeigt einen solchen Transformatorkern. Dabei sind sogenannte amerikanische und europäische Konstruktionen geläufig. Diese bekannten Konstruktionen werden in Fig. 1 und in Fig. 2 näher erläutert.

Die bekannten Konstruktionen von Step Lap-Transformatorenkernen weisen aber insbesondere hinsichtlich Herstellung und Zusammenbau Nachteile auf.

Solche Transformatorkerne werden im allgemeinen vorgefertigt. In der Endmontage wird das obere Joch vom übrigen Transformatorkern gelöst, so dass nur noch das sogenannte E besteht. Die Wicklungen werden anschliessend über die drei Schenkel aufgetragen. Nach Auftragen der Wicklungen muss das obere Joch wieder auf das E aufgesetzt werden. Dieses Aufsetzen gestaltet sich häufig schwierig. Normalerweise werden deshalb die das obere Joch bildende Bleche einzeln eingesetzt, was den Arbeitsaufwand massiv erhöht.

Ausserdem haben sowohl der American Step Lap als auch der europäische Step Lap Nachteile beim Zusammenbau des Transformatorkerns. So bietet es Probleme, die Bleche des oberen Joches einzusetzen. Dies insbesondere deshalb, weil die Stufen an den Querseiten der das Joch bildende Pakete beim einen Schenkel aufgelegt werden können, beim anderen Schenkel jedoch unter dessen Querseite geschoben werden müssen. Vor allem bei grossen Transformatoren, bei welchen die Pakete über 100kg schwer sein können, erweist sich das Zusammenbauen als schwierig. Das E des Kerns bzw. der ganze Kern werden deshalb aus einzelnen Blechen zusammengebaut. Neben erhöhtem Arbeitsaufwand besteht auch der Nachteil, dass die einzelnen Bleche weniger genau gegenseitig ausgerichtet werden, was zu elektrisch schlechten Resultaten führt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere einen Transformatorkern zu schaffen, der auf einfache und wirtschaftliche Weise aufbaubar ist und dessen oberes Joch nach dem Aufbringen der Wicklungen einfach und paketweise wieder eingesetzt werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Aufbauen eines Transformatorkerns zu schaffen, welches wirtschaftlich und einfach durchführbar ist sowie in der Schaffung eines Verfahrens zum Einsetzen eines oberen Joches in einen Transformatorkern, welches ebenfalls einfach und wirtschaftlich durchführbar ist. Der Transformatorkern soll trotz einfacherer Herstellung mit den bekannten Transformatoren hinsichtlich der elektrischen Leistung mindestens vergleichbar sein.

Erfindungsgemäss werden diese Aufgaben mit einem Transformatorkern mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 sowie mit einem Verfahren zum Aufbauen eines Transformatorkern mit den Merkmalen von Anspruch 10 und mit einem Verfahren zum Einsetzen eines oberen Joches mit den Merkmalen von Anspruch 13 gelöst.

Der Transformatorkern besteht im wesentlichen aus einem ersten Joch und einem zweiten Joch und aus wenigstens drei, sich etwa senkrecht zum ersten Joch erstreckenden Schenkeln. Das zweite Joch ist insofern optional, als auch ein E-förmiger Transformatorkern hergestellt werden kann und das obere, zweite Joch erst nach dem Aufbringen der Wicklungen auf den Kern aufgesetzt werden kann.

Die Joche und die Schenkel bestehen aus einer Mehrzahl von übereinandergeschichteten Paketen. Jedes der Pakete besteht je aus einer Mehrzahl von Blechen, welche abgeschrägte Querseiten aufweisen. Die Bleche sind stufenförmig zu einem Stapel aufgeschichtet, der abgeschrägte, stufenförmige Querseiten aufweist. Die Abschrägung und die stufenförmige Ausbildung der Querseiten ist wichtig, damit das Joch und die Schenkel in einer Gehrung verzahnt aneinander stossen können. Gemäss den Merkmalen der Erfindung sind die Pakete wenigstens eines Jochs in der Seitenansicht in der Kontur trapezförmig ausgebildet.

Diese Konstruktion des Transformatorkerns führt wie nachstehend beschrieben zu einem besonders einfachen Aufbauvorgang des Transformatorkerns bzw. zu einem besonders einfachen Einsetzen des oberen Joches.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiels bestehen die einzelnen Pakete aus miteinander verklebten Blechen. Dies führt zu dem Vorteil, dass der Transformatorkern paketweise aufgebaut werden kann. Es ist also einfach, die Bleche der Pakete vor dem Kleben beispielsweise maschinell gegenseitig auszurichten.

Normalerweise weist der Transformatorkern zwei Seitenschenkel und wenigstens einen Mittelschenkel auf. Es sind zwei, aber auch drei oder mehr Mittelschenkel denkbar.

Die das Joch bildenden Pakete sind auf der dem Mittelschenkel zugewandten Seite in einem mittigen Abschnitt mit einer stufenförmigen, dreieckförmigen Aussparung versehen. Es wäre aber auch denkbar, andere als dreieckförmige Aussparungen vorzusehen. Die dreieckförmige Aussparung ist aber aufgrund der Kornausrichtung im Blech bevorzugt.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Pakete wenigstens eines Jochs in der Seitenansicht auf der Seite der Aussparung als Doppeltrapez ausgebildet. Doppeltrapez bedeutet hier und im folgenden, dass in der Seitenansicht links und rechts der Ausparung je ein Trapez gebildet ist. Das Joch kann aber auch als Doppelraute ausgebildet sein, d.h. dass links und rechts der Aussparung je eine Raute gebildet ist.

Vorteilhaft sind beide Joche in der Seitenansicht als Trapez, insbesondere als Doppeltrapez ausgebildet. Dabei wird der ganze Transformatorkern bezüglich einer senkrecht zur Längsachse des Jochs durch die Mitte der Joche verlaufenden Ebene symmetrisch.

Es ist ausserdem denkbar, den Transformatorkern auch bezüglich einer zweiten, in der Mitte der Schenkel senkrecht zur Längsrichtung der Schenkel verlaufenden Ebene spiegelsymmetrisch auszugestalten. Eine solche zweite Symmetrie des Transformatorkerns eröffnet zusätzliche, einfache Verfahren zum Aufbauen des Transformatorkerns.

Es ist ausserdem vorteilhaft, die Bleche bzw. die Pakete mit Mitteln zum Positionieren der Pakete bzw. der Bleche innerhalb der Pakete zu versehen. Solche Mittel können beispielsweise durch Aussparungen an den Kanten der Bleche, Vertiefungen in der Oberfläche der Bleche, Löcher in den Blechen oder Markierungen gebildet sein.

Es ist bevorzugt, dass der Transformatorkern mit einem oberen und einem unteren, d.h. mit zwei Jochen, vorbereitet und als Zwischenprodukt gehandelt wird. Ein solcher Kern vereinfacht die Prüfung, ob alle Pakete und alle Bleche eingesetzt sind. Vor der Bestückung der Schenkel mit den Wicklungen muss das obere Joch entfernt werden.

Es ist aber auch denkbar, einen E-förmigen Transformatorkern und ein zweites Joch separat vorzusehen. Dasjenige Joch, welches auf die Schenkel des Transformatorkerns aufsetzbar ist, ist in der Seitenansicht trapezförmig, insbesondere als Doppeltrapez ausgebildet. Der Aufbau des Transformatorkerns einerseits und des zweiten Joches andererseits erlaubt ein besonders einfaches, auch paketweises Einsetzen des zweiten Joches. Da die Stufen der dem zweiten Joch zugewandten Enden aller Schenkel in die eine Richtung und die Stufen an dem zweiten Joch mit den trapezförmigen Paketen in die dazu entgegengesetzte Richtung weisen, kann das Joch besonders einfach in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Paketen der Schenkel eingesetzt werden. Ein Biegen oder Krümmen des Joches ist dabei nicht nötig.

Im erfindungsgemässen Verfahren werden eine Mehrzahl von Paketen bereitgestellt, welche je aus einer Mehrzahl von Blechen bestehen. Die Bleche weisen abgeschrägte Querseiten auf, die stufenförmig zu einem Stapel mit abgeschrägten stufenförmigen Querseiten aufeinandergeschichtet sind. Es werden sowohl Pakete bereitgestellt, welche zum Bilden der Schenkel geeignet sind, als auch Pakete, die auf einer Seite in einem mittigen Abschnitt mit einem stufenförmigen, vorzugsweise etwa dreieckförmigen Abschnitt versehen sind, und die zum Bilden von Jochen geeignet sind.

Erfindungsgemäss werden Pakete von zwei verschiedenen Kategorien bereitgestellt. Bei einer ersten trapezförmigen Kategorie der Pakete, sind die Pakete der Schenkel in der Seitenansicht trapezförmig und die Pakete der Joche auf der Seite der Aussparung in der Seitenansicht doppeltrapezförmig. Dies heisst, dass im Fall von zum Bilden der Schenkel geeigneten Pakete die beiden Querseiten senkrecht zur Blechoberfläche in die gleiche Richtung gerichtete Stufen bilden, und dass im Fall von zur Bildung von Jochen geeigneten Paketen sowohl die beiden Querseiten als auch die Aussparung senkrecht zur Blechoberfläche in die gleiche Richtung gerichtete Stufen bilden.

In einer zweiten rautenförmigen Kategorie von Paketen weisen die Pakete in der Seitenansicht wenigstens einen rautenförmigen Abschnitt auf. Bei zur Bildung von Schenkeln geeigneten Paketen ist die ganze Seite rautenförmig, d.h. als Parallelogramm ausgebildet. Zur Bildung von Jochen geeignete Pakete der zweiten Kategorie haben wenigstens auf einer Seite der Aussparung einen rautenförmigen Abschnitt.

Es ist klar, dass aufgrund des stufenförmigen Aufbaus der Pakete diese nicht genau trapez- oder rautenförmig sind. Unter trapez- oder rautenförmig wird hier verstanden, dass die die Stufen verbindenden Geraden je Trapeze bzw. Rauten bilden.

Erfindungsgemäss wird zuerst wenigstens ein Paket der trapezförmigen Kategorie auf eine Ablagefläche abgelegt. Die Stufen sind von der Ablagefläche nach oben gerichtet. Dies heisst, dass das Blech mit dem grössten Flächeninhalt bzw. mit der grössten Längserstreckung direkt auf der Ablagefläche liegt, und dass das Blech mit der kleinsten Fläche bzw. mit der kleinsten Längsausdehnung zuoberst liegt. Im Fall von für Joche geeigneten Paketen weist das unterste Blech eine maximale Längsausdehnung und eine minimale mittige Aussparung und das oberste Blech eine minimale Längsausdehnung und eine maximale mittige Aussparung auf.

In einem weiteren, optionalen Verfahrensschritt werden wenigstens zwei Pakete der rautenförmigen Kategorie mit gegen die Ablagefläche gerichteten Stufen auf die nach oben gerichteten Stufen des Paketes der trapezförmigen Kategorie abgelegt.

In einem dritten Verfahrensschritt wird wenigstens ein Paket der trapezförmigen Kategorie mit gegen die Ablagefläche gerichteter Stufe auf die nach oben gerichteten Stufen der Pakete der rautenförmigen bzw. der trapezförmigen Kategorie abgelegt.

Das erfindungsgemässe Verfahren besteht also in erster Linie in der Ableg-Abfolge:

1. Pakete mit allen Stufen nach oben gerichtet,

2. optional Pakete mit nach oben und nach unten gerichteten Stufen,

3. Pakete mit nur nach unten gerichteten Stufen.

Dank dieser Ablegefolge kann jedes Paket einfach auf die vorangehenden Pakete abgelegt werden, ohne dass, wie gemäss Stand der Technik, die Bleche der Pakete einzeln eingeschoben werden müssen.

Mit den oben beschriebenen Ablegeschritten wird ein Transformatorkern mit einer Schicht aus Paketen erzeugt. Normalerweise werden die Ablegeschritte zum Aufbau eines Transformatorkerns mehrmals wiederholt. Dabei werden Pakete mit unterschiedlicher Breite verwendet, so dass sich ein Transformatorkern mit Jochen und Schenkeln mit annähernd rundem Querschnitt ergeben.

Bei dem Verfahren mit den Merkmalen der Erfindung können sowohl die Pakete zum Bilden der Schenkel wie auch die Pakete zum Bilden der Joche zu der rautenförmigen Kategorie gehören. Wesentlich ist, dass zuerst ein der trapezförmigen Kategorie angehörendes Paket mit nach oben gerichteter Stufe abgelegt wird.

In einem ersten Ausführungsbeispiel wird zuerst ein Joch, dann die drei Schenkel und schliesslich das zweite Joch abgelegt.

Es ist aber auch denkbar, zuerst den Mittelschenkel abzulegen, anschliessend die Joche und am Schluss die beiden anderen Schenkel.

Ausserdem ist es auch möglich, zuerst mehr als ein Paket mit nach oben gerichteter Stufe gleichzeitig abzulegen, beispielsweise die beiden Joche oder zwei oder drei Schenkel. Ein solches Vorgehen weist allerdings den Nachteil auf, dass die Abstände zwischen den einzelnen abgelegten Pakete festgelegt werden müssen. Dies ist nicht erforderlich, wenn zuerst ein einzelnes Paket abgelegt wird und anschliessend die weiteren Pakete im rechten Winkel zum ersten Paket auf dieses abgelegt werden. Aber auch bei einer solchen Konstruktion ist der Aufbau einfach, weil der Transformatorkern paketweise aufgebaut werden kann, ohne dass Pakete zwischen die bereits abgelegten Pakete hineingeschoben werden müssen.

Nach dem Zusammenstellen des Transformatorkerns wird häufig ein Joch, normalerweise als das obere Joch bezeichnet, wieder entfernt. Dies ist notwendig, damit die Wicklungen um die Schenkel des Transformatorkerns aufgebracht werden können. Nachdem die Wicklungen aufgebracht sind, muss das obere Joch wieder eingesetzt werden. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird das obere Joch paketweise in die Zwischenräume zwischen den abgeschrägten oberen Querseiten der einzelnen Pakete der Schenkel eingesetzt. Zum Vereinfachen des Einsetzens der Pakete des oberen Jochs in die Zwischenräume werden die Zwischenräume vorzugsweise aufgeweitet, d.h. die oberen Querseiten wenigstens eines der den Zwischenraum begrenzenden Pakete werden nach aussen gebogen. Dies kann mit einem Hilfsmittel wie mit einem Führungsblech oder direkt mit dem einzusetzenden Joch geschehen.

Zum Vereinfachen des Einsetzen des oberen Joches ist es bekannt, das Joch oder auch beide Joche zweiteilig, d.h. in einem mittigen Abschnitt geteilt, auszubilden (geteiltes Joch). Vor allem bei grossen und damit schweren Paketen erleichtert die Teilung der Joche das Einsetzen des oberen Joches. Es versteht sich, dass bei einer solchen Aufteilung des oberen Jochs oder der beiden Joche aufgrund der Schnitte eine Asymmetrie erzeugt wird. Ein solches Ausführungsbeispiel mit einem geteilten Joch wird ausdrücklich auch von der vorliegenden Erfindung erfasst.

Die Erfindung wird im folgenden in Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: schematische Darstellung des Aufbaus eines Transformatorkerns gemäss Stand der Technik des europäischen Typs,
Fig. 2: schematische Darstellung des Aufbaus eines Transformatorkerns gemäss Stand der Technik des amerikanischen Typs,
Fig. 3: perspektivische Darstellung des Aufbaus eines erfindungsgemässen Transformatorkerns,
Fig. 4a bis 4c,: schematische Darstellungen der verschiedenen Möglichkeiten von Paketen in der Seitenansicht,
Fig. 5: schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Transformatorkerns und der einzelnen Elemente in Draufsicht,
Fig. 6: schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Transformatorkerns mit einem geteilten Joch in der Draufsicht,
Fig. 7: schematische Darstellung eines Transformatorkerns mit fünf Schenkeln in der Draufsicht,
Fig. 8a bis 8d,: schematische Darstellung von vier weiteren alternativen Ausführungsbeispielen eines Transformatorkerns in der Draufsicht,
Fig. 9: schematische Darstellung des Einsetzens eines Paketes des oberen Jochs, und
Fig. 10: Querschnitt durch ein Joch oder einen Schenkel durch eine Vielzahl von Paketen.

In Fig. 1 ist schematisch ein Transformatorkern 30 des europäischen Typs gezeigt. Der Transformatorkern 30 besteht aus zwei Jochen 32a, 32b und aus drei sich senkrecht zu den Jochen erstreckenden Schenkeln 33a, 33b, 33c. Die Joche 32a, 32b und die Schenkel 33a, 33b, 33c sind aus Blechen 37 aufgebaut, welche Pakete bilden. Die Querseiten 34 der Joche 32a, 32b und die Querseiten 35 der Schenkel 33a, 33b, 33c sind abgeschrägt, so dass die Joche 32a, 32b und die Schenkel 33a, 33b, 33c in einer Gehrung aneinanderstossen. Die Joche 32a, 32b weisen in einem mittigen Bereich eine Aussparung 39 auf. Die einzelnen Bleche 37 sind stufenförmig aufeinandergestapelt, so dass sich an den Querseiten 34 und im Bereich der Aussparung 39 der Joche 32a, 32b sowie im Bereich der Querseiten 35 der Schenkel 33a, 33b, 33c, Stufen ergeben. Die Abschrägungen an den Querseiten 35 des mittleren Schenkels 33b sind asymmetrisch ausgebildet. Der Aufbau eines solchen Transformatorkerns 30 kann nicht paketweise erfolgen, da das zuletzt einzusetzende Teil auf der einen Seite unter eine Stufe geschoben werden muss und auf der anderen Seite auf eine Stufe aufgelegt wird.

Fig. 2 zeigt einen Transformatorkern des amerikanischen Typs. Der Transformatorkern 40 besteht im wesentlichen aus zwei Jochen 42a, 42b und aus drei Schenkeln 43a, 43b, 43c. Die Joche 42a, 42b und die Schenkel 43a, 43b, 43c sind an ihren Querseiten 44 bzw. 45 abgeschrägt und stufenförmig aufgebaut, so dass die Joche und die Schenkel in einer Gehrung aneinanderstossen. Die Joche 42a, 42b sind in einem mittigen Bereich 49 mit Ausnehmungen versehen. Aufgrund der Abschrägungen an den Querseiten 44 der Joche 42a, 42b bzw. des stufenförmigen Aufbaus an den Querseiten 44 sind die Ausnehmungen in den einzelnen Blechen 47 jeweils nicht genau in der Mitte angeordnet. Dies heisst, dass die Bleche 47 eine asymmetrische Form haben, die speziell ausgeschnitten werden muss. Auch der Aufbau des in Fig. 2 dargestellten Transformatorkerns 40 des amerikanischen Typs kann nicht paketweise erfolgen, weil das letzte einzusetzende Teil nicht einfach aufgelegt werden kann, sondern auf der einen Seite unter eine Stufe und auf der anderen Seite auf eine Stufe geschoben werden muss.

Deshalb werden Transformatorenkerne des europäischen und des amerikanischen Types durch Aufschichten der einzelnen Bleche zusammengebaut.

In Fig. 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Transformatorkerns 1 perspektivisch dargestellt. Der Transformatorkern 1 ist aufgestellt und bereits zusammengebaut dargestellt.

Der Transformatorkern 1 besteht aus einem ersten Joch 2a, einem zweiten Joch 2b und drei Schenkeln 3a, 3b, 3c.

Die Joche 2a, 2b und die Schenkel 3a, 3b, 3c sind aus Paketen 6a, 6b aufgebaut. Die Joche 2a, 2b sind an ihren Querseiten 4 abgeschrägt und verjüngen sich stufenförmig. Die Schenkel 3a, 3b, 3c sind an ihren Querseiten 5 ebenfalls abgeschrägt und verjüngen sich ebenfalls im Bereich der Querseiten 5. Der mittlere Schenkel 3b ist zweifach abgeschrägt, so dass sich im Bereich einer Mittellängslinie eine Spitze 13 bildet.

Die Joche 2a, 2b sind ausserdem mit Aussparungen 9 versehen, welche ebenfalls stufenförmig und sich verjüngend ausgebildet sind, und welche zur Aufnahme der Querseiten 5 des Mittelschenkels 3b dienen.

Die Joche 2a, 2b sind aus Paketen 6a einer ersten trapezförmigen Kategorie gebildet. Dies bedeutet, dass die Pakete in der Seitenansicht trapezförmig sind. Die Pakete sind aus zwei links und rechts der Aussparung liegenden trapezförmigen Abschnitten ausgebildet. Diese Pakete 6a weisen Stufen 12 im Bereich der Querseiten 4 und im Bereich der Ausnehmung 9 auf, die sich alle bezüglich einer senkrecht zur Blechoberfläche stehenden Richtung R in die gleiche Richtung erstrecken. Dies heisst, dass dasjenige Blech 18 mit der grössten Oberfläche, d.h. mit der grössten Längsausdehnung und mit der kleinsten Aussparung auf der einen Seite des Paketes 6a liegt, und dass das kleinste Blech 19, d.h. das Blech mit der kleinsten Längsausdehnung und der grössten Aussparung auf der anderen Seite des Paketes 6a angeordnet ist.

Die Schenkel 3a, 3b, 3c sind aus Paketen 6b einer rautenförmigen Kategorie gebildet. Dies heisst, dass die Pakete in der Seitenansicht rautenförmig sind, und dass die Stufen 14, 15 im Bereich der Querseiten 5 der Pakete 6b, sich bezüglich einer senkrecht zur Blechoberfläche stehenden Richtung R in entgegengesetzte Richtung erstrecken. Alle Bleche 7 der Pakete 6b sind etwa gleich gross.

Der ganze Transformatorkern 1 ist bezüglich einer durch die Mitte 8 der Joche 2a, 2b verlaufenden und senkrecht zur Längsrichtung L der Joche 2a, 2b stehenden Ebene E symmetrisch. Die beiden Joche 2a, 2b sind gleich ausgebildet.

Zum Aufbauen des Transformatorkerns 1 wird in einem ersten Schritt I ein erstes Joch 2a auf eine Auflagefläche gelegt, so dass sich die Stufen 12 von der Auflagefläche weg nach oben erstrecken. Anschliessend werden die Schenkel 3a, 3b, 3c mit nach unten gerichteten Stufen 14 auf die Stufen 12 des Schenkels 2a gelegt. Da die Schenkel 3a, 3b, 3c aus Paketen 6b des rautenförmigen Typs bestehen, erstrecken sich die Stufen (15) auf den dem Joch 2a abgewandten Querseiten 5 der Schenkel 3a, 3b, 3c von der Auflageebene her gesehen nach oben. In einem dritten Verfahrensschritt III kann das zweite Joch 2b mit nach unten gerichteten Stufen 12 einfach auf die nach oben gerichteten Stufen 15 der Schenkel 3a, 3b, 3c gelegt werden. Die Querseiten 5 der äusseren Schenkel 3a, 3b liegen auf den Querseiten 4 der Joche 2a, 2b auf, und die Querseiten 5 des mittleren Schenkels 3b liegen in einem mittigen Bereich 10 in den Aussparungen 9 der Schenkel 2a, 2b auf.

In Fig. 3 ist ein Transformatorkern 1 gezeigt, bei dem beide Joche 2a, 2b aus Paketen 6a der trapezförmigen Kategorie bestehen und bei dem die Schenkel 3a, 3b, 3c aus Paketen 6b der rautenförmigen Kategorie bestehen.

Selbstverständlich ist es denkbar, den Aufbau der Pakete der Schenkel und der Joche unterschiedlich zu gestalten.

Fig. 4a bis 4c zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele schematisch in Seitenansicht. In Fig. 4a ist eine Seitenansicht eines Paketes eines Joches 2a und eines Schenkels 3a des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 3 gezeigt. Das Paket 6a des Jochs 2a ist in der Seitenansicht trapezförmig, das Paket 6b der Schenkel rautenförmig. Das Paket 6a des Jochs ist als Doppeltrapez ausgebildet - d.h. links und rechts der Aussparung 9 befindet sich je ein trapezförmiger Abschnitt 21a, 21b. Die Stufen 12 im Bereich der Querseiten 4 und der Aussparungen 9 des Paketes 6a des Joches 2a erstrecken sich bezüglich einer senkrecht zur Blechoberfläche stehenden Richtung R alle in die gleiche Richtung. Die Stufen 14, 15 an den Querseiten 5 der Pakete 6b des Schenkels erstrecken sich bezüglich der Richtung R in entgegengesetzte Richtung.

In Fig. 4b ist ein Paket 6b eines Jochs 2a gezeigt, bei welchem sich die Stufen 15 im Bereich der Querseiten 4 einerseits und die Stufe 14 im Bereich der Aussparung 9 andererseits bezüglich der Richtung R in entgegengesetzter Richtung erstrecken. Die Stufen 12 im Bereich der Querseiten 5 des Schenkels 3b erstrecken sich bezüglich der Richtung R in die gleiche Richtung. In Fig. 4b ist also ein Joch 2a aus Paketen 6b der rautenförmigen Kategorie gezeigt, die in der Kontur in der Seitenansicht zwar trapezförmig sind, und die jedoch einen rautenförmigen Abschnitt 21a, 21b beidseits der Aussparung aufweisen. Der Schenkel 3b sowie das zweite (nicht dargestellte) Joch 2b bestehen aus Paketen 6a der trapezförmigen Kategorie.

Fig. 4c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem der Schenkel 3a und das zweite Joch 2b aus Paketen 6a der trapezförmigen Kategorie und das Joch 2a aus Paketen 6b der rautenförmigen Kategorie bestehen. Die Stufen 14 im Bereich der Querseite 4 und der Aussparung 9 des Jochs 2a erstrecken sich bezüglich der Richtung R in entgegengesetzte Richtung zu der Stufe 15 an der anderen Querseite 4 des Schenkels 2a.

Zum Aufbau eines Transformatorkerns mit Paketen wie in Fig. 4b beschrieben, wird zuerst der mittlere Schenkel 3b, anschliessend das Joch 2a, dann die äusseren Schenkel 3a, 3c und am Schluss das Joch 2b aufgelegt.

Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4c kann zuerst ein äusserer Schenkel 3a, anschliessend ein erstes Joch 2a, dann der andere äussere Schenkel 3c und das zweite Joch 2b abgelegt werden und am Schluss der mittlere Schenkel 3b.

Gemeinsam bei allen Ablegeverfahren ist, dass zuerst ein Paket 6a der trapezförmigen Kategorie abgelegt wird, und dass wenigstens ein Joch 2a, 2b aus Paketen der trapezförmigen Kategorie bestehen.

In Fig. 5 ist eine Draufsicht auf einen Transformatorkern 1 gemäss Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 gezeigt, bei welchem die einzelnen Komponenten ausserdem einzeln dargestellt sind.

Zum Aufbauen des Transformatorkerns wird zuerst ein erstes Joch 2a auf eine Auflageebene A gelegt. Das Joch 2a besteht aus einem Paket 6a der trapezförmigen Kategorie. Die Pakete 6a des Jochs 2a sind als Doppeltrapez ausgebildet. Dies heisst, dass die Pakete in Abschnitten 21a, 21b beidseitig der Aussparung 9 in der Seitenansicht je trapezförmig sind (siehe Fig. 4a).

Die Stufen 12 im Bereich der Querseiten 4 und im Bereich der Ausnehmung 9 weisen alle von der Auflageebene A gesehen nach oben. Die Schenkel 3a, 3b, 3c, welche aus Paketen 6b der rautenförmigen Kategorie bestehen, werden in einem zweiten Schritt II aufgelegt. Dabei kommen die gegen die Auflageebene A hin gerichteten Stufen 14 auf die nach oben gerichteten Stufen 12 des Jochs 2a zu liegen. Die an den dem Joch 2a abgewandten Querseiten 5 der Schenkel 3a, 3b, 3c angeordneten Stufen 15 erstrecken sich von der Auflageebene A her gesehen nach oben. In einem letzten Verfahrensschritt III wird das zweite Joch 2b mit nach unten gerichteten Stufen 12 auf die nach oben gerichteten Stufen 15 der Schenkel 3a, 3b, 3c gelegt. Der mittlere Schenkel 3b weist eine zweifache Abschrägung auf, so dass sich im Bereich einer Längsmittellinie eine Spitze 13 bildet, welche in die Aussparungen 9 der Joche 2a, 2b, zu liegen kommt. Der Transformatorkern 1 ist bezüglich einer senkrecht zur Längsachse L der Joche 2a, 2b durch die Mitte 8 der Joche 2a, 2b verlaufenden Ebene E spiegelsymmetrisch. Die Pakete weisen Vertiefungen 20 auf, die das Positionieren erleichtern.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Joche 22a, 22b, 22c, 22d geteilt ausgeführt sind. Das Ausführungsbeispiel entspricht ansonsten dem Beispiel aus Fig. 5. Die Joche sind in einem mittigen Bereich 10 je in zwei Teile 22a, 22b bzw. 22c, 22d aufgeteilt.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Transformatorkerns 1 mit zwei Jochen 2a, 2b, und mit fünf Schenkeln 3a bis 3e. Die Ausführung des Transformatorkerns 1 entspricht ansonsten im wesentlichen dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel.

Fig. 8a zeigt ein erstes alternatives Ausführungsbeispiel einer Konstruktion eines Transformatorkerns 1. Gemäss dem Ausführungsbeispiel von Fig. 8a bestehen sowohl die Joche 2a, 2b als auch die Schenkel 3a, 3b, 3c aus Paketen 6a der trapezförmigen Kategorie. Zum Zusammenbauen des Transformatorkerns 1 werden zuerst die Joche 2a, 2b in einem ersten Schritt I auf eine Auflagefläche A und anschliessend die Schenkel 3a, 3b, 3c abgelegt. Die Joche 2a, 2b werden mit nach oben gerichteter Stufe 12 und die Schenkel 3a, 3b, 3c mit nach unten gerichteter Stufe 12 abgelegt. Das Aufbauverfahren gemäss Fig. 8a ist zwar nur zweistufig, jedoch mit einem gewissen Nachteil behaftet, weil die beiden zuerst abgelegten Joche 2a, 2b zueinander ausgerichtet werden müssen.

Fig. 8b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Transformatorkerns. Die Schenkel 3a, 3b, 3c bestehen aus Paketen 6a der trapezförmigen Kategorie. Die Joche 2a, 2b bestehen aus Paketen 6b der rautenförmigen Kategorie. Die Stufe 14 im Bereich der Aussparung 9 der Joche 2a, 2b erstreckt sich, wie in Fig. 4b gezeigt, entgegengesetzt zu der Stufe 15 im Bereich der Querseiten 4 der Joche 2a, 2b. Zum Aufbau dieses Transformatorkerns 1 werden zuerst der mittlere Schenkel 3b, anschliessend die beiden Joche 2a, 2b und am Schluss die äusseren Schenkel 3a, 3c aufgelegt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Transformatorkern 1 sowohl bezüglich der Ebene E als auch bezüglich einer durch die Mitte 11 der Schenkel 3a, 3b, 3c verlaufenden und senkrecht zur Längsrichtung L' der Schenkel 3a, 3b, 3c stehenden Ebene E' spiegelsyzmmetrisch und daher einfach im Aufbau.

Da keines der Joche aus Paketen der trapezförmigen Kategorie besteht, fehlt hier der Vorteil des vereinfachten Einsetzens der Pakete des oberen Joch nach dem Bestücken des Kerns mit Windungen.

Der Aufbau eines Transformatorkerns aus den in Fig. 4c gezeigten Elementen erfolgt ähnlich, wobei zuerst ein äusserer Schenkel aufgelegt ist.

Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4c erlaubt auch ein einfaches Aufeinanderlegen der einzelnen Teile.

Figuren 8c und 8d zeigen weitere alternative Geometrien, wobei die Reihenfolge des Aufbaus auf den einzelnen Teilen mit römischen Zahlen dargestellt ist.

Fig. 9 zeigt schematisch das Einsetzen des zweiten Joches 2b auf das mit Windungen (nicht dargestellt) bestückte E des Transformatorkerns 1. Mehrere aneinander angeordnete Pakete 6, welche je aus einer Vielzahl von Blechen 7 bestehen, liegen übereinander und bilden einen Schenkel 3b. Die Art des Aufbaus des Schenkels 3b ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich. Vorteilhaft sind jeweils eins, zwei oder drei Bleche gleicher Grösse aufeinandergestapelt, bevor anschliessend ein Blech grösserer Grösse erfolgt, so dass sich im Bereich der Querseiten 5 des Schenkels 3b eine Stufe ergibt. Die einzelnen Bleche 7 der Pakete 6 sind miteinander verklebt, so dass die Pakete 6 als Ganzes gehandhabt werden können. Zum Einsetzen des zweiten Jochs 2b in die Zwischenräume 16, welche zwischen den oberen Enden 5 der Pakete 6 des Schenkels 3b aufgrund der Stufen gebildet werden, werden die den Zwischenraum 16 begrenzenden Pakete in Pfeilrichtung nach aussen aufgeweitet, so dass sich ein grösserer Zwischenraum 16 zum Einfügen des Joches 2b ergibt. Nach Einsetzen des Joches 2b folgt ein weiteres, nicht dargestelltes Joch, welches in den Zwischenraum 16' eingesetzt wird.

In Fig. 10 ist schematisch ein Joch 2a im Querschnitt dargestellt. Das Joch 2a besteht aus einer Mehrzahl von Paketen 6, welche unterschiedliche Breite aufweisen, so dass sich der Querschnitt des Jochs 2a einem Kreis annähert. Selbstverständlich sind auch die Schenkel ähnlich aufgebaut.

Claims

Transformatorkern (1), mit einem ersten Joch (2a) und einem zweiten Joch (2b),

und mit wenigstens drei sich etwa senkrecht zu den Jochen (2a, 2b) erstreckenden Schenkeln (3a, 3b, 3c),

wobei das Joch (2a) oder die Joche (2a, 2b) und die Schenkel (3a, 3b, 3c) aus einer Mehrzahl von übereinandergeschichten Paketen (6, 6a, 6b) bestehen, welche je aus einer Mehrzahl von Blechen (7) mit abgeschrägten Querseiten bestehen, die stufenförmig zu einem Paket mit abgeschrägten stufenförmigen Querseiten (4, 5) aufeinandergeschichtet sind,

wobei die Schenkel (3a, 3b, 3c) und das Joch (2a) oder die Joche (2a, 2b) im Bereich der stufenförmigen Querseiten (4, 5) verzahnt aneinanderstossen,

und wobei die das Joch (2a, 2b) bildenden Pakete (6, 6a, 6b) auf der dem Mittelschenkel (3b) zugewandten Seite in einem mittigen Abschnitt (10) mit einer stufenförmigen, etwa dreickförmigen Aussparung (9) versehen sind,
dadurch gekennzeichnet dass die Pakete (6a, 6b) wenigstens eines Jochs (2a, 2b) in der Seitenansicht im wesentlichen trapezförmig ausgebildet sind.
Transformatorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pakete (6a) wenigstens eines Jochs (2a, 2b) in der Seitenansicht auf der Seite der Aussparung (9) als Doppeltrapez ausgebildet sind.
Transformatorkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die Pakete (6, 6a, 6b) mindestens eines Jochs (2a, 2b) und/oder eines Schenkels (3a, 3b, 3c) aus miteinander verklebten Blechen (7) bestehen.
Transformatorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche mechanische Mittel (20) zum Positionieren der Bleche (7) und/oder der Pakete (6, 6a, 6), insbesondere Löcher, Aussparungen, Vertiefungen oder Markierungen aufweisen.
Transformatorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pakete (6, 6a, 6b) beider Joche (2a, 2b) in der Seitenansicht von der Aussparung (9) gesehen trapezförmig, insbesondere doppeltrapezförmig, ausgebildet sind.
Transformatorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet der Transformatorkern (1) bezüglich einer in der Mitte (11) der Schenkel (3a, 3b, 3c) senkrecht zur Längsrichtung (L') der Schenkel (3a, 3b, 3c) verlaufenden Ebene (E') spiegelsymmetrisch ist.
Transformatorkern nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Joche (2a, 2b) zweiteilig ausgeführt ist.
Joch (2b) für einen Transformatorkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Joch (2b) nach dem Bestükken des Transformatorkerns mit Wicklungen auf die Schenkel (3a, 3b, 3c) aufsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pakete (6a) des Jochs (2b) in der Seitenansicht trapezförmig ausgebildet sind.
Joch nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pakete (6a) des Jochs (2b) in der Seitenansicht auf der Seite der Aussparung (9) als Doppeltrapez ausgebildet sind.
Verfahren zum Aufbauen eines Transformatorkerns (1), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a Bereitsstellen einer Mehrzahl von Paketen (6, 6a, 6b) welche je aus einer Mehrzahl von Blechen (7) mit abgeschrägten Querseiten bestehen, die stufenförmig zu einem Paket mit abgeschrägten stufenförmigen Querseiten (5) aufeinandergeschichtet sind, zum Bilden von Schenkeln (3a, 3b, 3c)

b Bereitsstellen einer Mehrzahl von Paketen (6, 6a, 6b) welche je aus einer Mehrzahl von Blechen (7) mit abgeschrägten Querseiten bestehen, die stufenförmig zu einem Paket mit abgeschrägten stufenförmigen Querseiten (4) aufeinandergeschichtet sind, und die auf einer Seite in einem mittigen Abschnitt (10) mit einer stufenförmigen, vorzugsweise etwa dreickförmigen Aussparung (9) versehen sind, zum Bilden von Jochen (2a, 2b)
wobei bei einer trapezförmigen ersten Kategorie die Pakete (6a) zur Bildung von Schenkeln (3a, 3b, 3c) in der Seitenansicht trapezförmig ausgebildet sind bzw. die Pakete (6a) zur Bildung von Jochen (2a, 2b) beidseitig der Aussparung (9) trapezförmig ausgebildet sind,
und wobei bei einer rautenförmigen zweiten Kategorie die Pakete (6b) in der Seitenansicht wenigstens einen rautenförmigen Abschnitt aufweisen

c Ablegen wenigstens eines Paketes (6a) der trapezförmigen Kategorie auf eine Ablagefläche (A) mit von der Ablagefläche nach oben gerichteten Stufen (12)

d Optional Ablegen von wenigstens zwei Paketen (6b) der rautenförmigen Kategorie mit gegen die Ablagefläche gerichteten Stufen (14) auf die nach oben gerichteten Stufen (12) des trapezförmigen Paketes (6a)

e Ablegen wenigstens eines Paketes (6a) der trapezförmigen Kategorie mit gegen die Ablagefläche (A) gerichteter Stufe (12) auf die nach oben gerichteten Stufen (15) der Pakete (6b, 6a) der rautenförmigen Kategorie bzw. der trapezförmigen Kategorie

f Wiederholen der Schritte c bis e zum Aufbau eines Transformatorkerns aus mehreren Paketen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet dass die Pakete zum Bilden der Schenkel (3a, 3b, 3c) aus Paketen (6b) der rautenförmigen Kategorie bestehen und dass die Pakete zum Bilden der Joche (2a, 2b) aus Paketen (6a) der trapezförmigen Kategorie bestehen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet dass die Pakete zum Bilden eines Jochs (2a, 2b) aus Paketen (6b) der rautenförmigen Kategorie bestehen und dass die Pakete zum Bilden eines Schenkels (3a, 3b, 3c) aus Paketen (6a) der trapezförmigen Kategorie bestehen.
Verfahren zum Einsetzen eines Joches (2b) in einer Kombination aus einem Transformatorkern mit einem Joch (2a) und aus einem Joch (2b) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet dass das Joch (2b) paketweise in Zwischenräume (16) zwischen den abgeschrägten oberen Querseiten (5) der einzelnen Pakete (6, 6a, 6b) der Schenkel (3a, 3b, 3c) eingesetzt wird, wobei vorzugsweise zum Einsetzen der Pakete des oberen Jochs (2b) der Zwischenraum (16) insbesondere mit dem Paket oder mit einem Führungsblech aufgeweitet wird.