EP3738133A1 - Core for a transformer - Google Patents

Core for a transformer

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EP3738133A1
EP3738133A1 EP19710339.3A EP19710339A EP3738133A1 EP 3738133 A1 EP3738133 A1 EP 3738133A1 EP 19710339 A EP19710339 A EP 19710339A EP 3738133 A1 EP3738133 A1 EP 3738133A1
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EP
European Patent Office
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core
sheets
sheet
transformer
air gap
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Stephan Voss
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Siemens AG
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F3/10—Composite arrangements of magnetic circuits
    • H01F3/14—Constrictions; Gaps, e.g. air-gaps
    • 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
    • H01F27/2455—Magnetic cores made from sheets, e.g. grain-oriented using bent laminations
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    • 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
    • H01F41/024—Manufacturing of magnetic circuits made from deformed sheets

Definitions

  • the present invention relates to a core for a
  • a transformer comprising a plurality of arcuate laminations all joined together to form a core-forming structure around a core opening, the sheet ends of each sheet within the core not mutually contacting each other so that the laminations are at their respective sheet-metal ends within the core or form at least one air gap with the core at one edge of the core.
  • the cores of the transformers are often formed as so-called hubs, which consist of many layers of thin sheets, which are offset from each other placed around each other or pushed into each other and form sheet coils with at least one section.
  • One leg of the winding cores passes through the transformers windings.
  • Several hubs can be arranged side by side or around each other.
  • Ker ne for example, the type "Unicore single”, the Wi kkelkerne be first disassembled by hand into individual so-called “books”, then book by book through the prefabricated
  • Transformer windings to be passed through by hand. Such a manufacturing process is manual and can not be carried out inexpensively.
  • the problem solved by the invention is therefore to minimize the no-load losses in the transformers by the lowest possible magnetic resistances.
  • a core for a transformer comprising a plurality of bent sheets. The sheets are all to one around a core opening
  • the core is impregnated or coated with a lacquer, which contains magnetic particles, at least at the sheet metal ends of the sheets, wherein the impregnation or the coating fills at least the air gaps at the sheet ends of the sheets.
  • the impregnation thus fills at least the area of the air gap between the sheet ends. This leads to the fact that the magnetic flux is not bulged as much at the transition from one end of the sheet through the filled with magnetic paint air gap to the next end of the sheet, as would be the case without magnetic per meable filling, so as in a filling with oil or air.
  • the magnetic resistance of a transformer reduces. In other words, the idling losses are reduced in a core according to the invention compared with de nen of cores of the prior art.
  • Particles containing paint impregnated or coated Particles containing paint impregnated or coated.
  • the impregnation or the coating can therefore also be applied to the entire core, whereby the core filling factor and thus the efficiency of the transformer verbes sert is.
  • the magnetic particles introduced by the impregnation or coating reduce the magnetic resistance of the core.
  • the magnetic particles are superparamagnetic cal iron oxide nanoparticles.
  • Such nanoparticles are so small that they form a suspension with the liquid paint and thus penetrate with the liquid paint in narrow air gaps ei Nes core.
  • the paint is a polyurethane lacquer.
  • a polyurethane lacquer is characterized by its hardness and its corrosion resistance. Also, in these paints, suspension formation with the superparamagnetic iron oxide nanoparticles is possible.
  • the paint is a water-based paint.
  • a water-based paint also eliminates potential environmental problems caused by harmful solvents.
  • the core is composed of substantially U-shaped metal sheets, which are arranged displaced into one another such that the legs of a U-shaped sheet are at least partially in contact with a leg of another U-shaped sheet, wherein the legs of these two Sheet connecting sections are positioned significantlylie ing each other.
  • the core is preferably a core of the type "Unicore duo" or a core of the type "Tranco".
  • the impregnation or coating of such core types with a paint containing magnetic particles is particularly preferred because the resulting gap between the two air of a sheet metal turn idling losses can be largely compensated.
  • the production can be better automated, in particular the core can be assembled automatically. This eliminates much manual work and it can be manufactured inexpensively larger series. The manual insertion of "books”, as with the types "Unicore single", so here deleted.
  • Sheet metal of the core in each case bent around the core opening around, wherein the sheets are each interrupted at one point by an air gap such that at this air gap, the sheet ends aligned opposite each other
  • the core is also preferably embodied as a core of the type "Unicore single." Even with a winding core of the type “Unicore sin gle", in which only one air gap per sheet coil is present, an impregnation increases the efficiency of the Trans formators. The manufacturing advantages of this type of core are retained.
  • the core is a winding core.
  • the impregnation relationship or coating with the coating containing the magnetic particles helps to significantly improve the Ef efficiency of the transformer.
  • the core is a stack core. Even with stack cores, the coating described above leads to a reduction in idling losses. In other words, the impregnation or the coating is also applicable to Sta pelkerne, which have a common common air gap over the sheets. This is mixed with the paint, the mag- contains netic particles, filled and thus increases the efficiency of the transformer.
  • a method of manufacturing a transformer which comprises a plurality of bent sheets, all of which are one to a
  • the inventive method comprises the following steps: passing the individual sheets through at least one transformer winding of
  • the paint is sprayed on the sheet ends.
  • the impregnation or coating of the core can be carried out particularly easily, quickly and inexpensively.
  • the impregnation or coating of the core according to the invention preferably takes place by spraying the paint on the sheets of the core. This is before given to a cup gun used.
  • FIG. 2 shows a winding core of the "Unicore duo" type
  • FIG. 3 shows a stacking core
  • FIG. 4 shows a winding core combination Evans core of Unicore cores
  • Figure 6 is a schematic representation of the air gap filling and insulation.
  • FIG. 1 shows an oblique view of an exfoliated, not completely assembled core of the invention "Unicore single" 7.
  • the sheets 1 form the core 3, which winds around a core opening 4 for a transformer winding Because the two sheet metal ends 2 of a sheet 1 with a clotting gene air gap 5 on each other.A filling of the air gap 5 with magnetic particles reduces the magnetic resistance in the respective sheet metal turn , wherein the sheets 1 are each interrupted at one point by an air gap 5 such that at this Air gap 5, the sheet ends 2 are arranged aligned opposite each other.
  • the sheets 1 in this embodiment are C-shaped. Again, in other words, the sheets 1 each have the shape of a broken at one point
  • FIG. 2 shows an oblique view of an untwisted Unicore duo core 3 according to the invention 8.
  • the metal sheets 1 form the halves of the core 3, which are put together around the core opening 4 for a transformer winding depending Weil the sheet ends 2 of a sheet 1 from a half with a small air gap 5 on the sheet ends 2 stronglylie gender sheets 1 from the other half (in Figure 2 marked air gap 5 areas denote those areas of the core halves in which the air gaps.
  • FIG. 3 schematically shows a stack core 9 according to the invention.
  • the core 2 consisting of two halves forms a core opening 4 for a transformer winding.
  • the core 3 has a plurality of stacked sheets 1, the sheet ends 2 meet each on the sheet ends 2 of the other part of the core 3.
  • This also forms at one composite core 3 in each case two air gaps 5, which can be filled with magnetic particles (the areas designated in fi gure 5 as air gap 5 areas those areas of the core halves in which the air gaps 5 after an assembly of the core halves erge ben).
  • Even with this type of core is described with the imoniagntechnik or coating in the magnetic Wi resistance of the transformer reduced and increases the efficiency.
  • FIG. 4 shows an oblique view of a composite hub combination, which is also referred to as "Evans core", ie as “Evans core” 10.
  • the Evans core includes several Unicore cores.
  • the two inner winding cores besit zen the core openings 4 for transformer windings.
  • the outer winding core 11 is wound around the two inner winding cores 12. All hubs in this core combination be available from one of the aforementioned core types, the degree of effect is increased by the impregnation with magnetic particles.
  • FIG 5 various combinations of cores 3 ge shows.
  • the transformer winding 13 on the core 3.
  • the transformer winding 13 winds two cores 3.
  • a three-phase transformer with four cores 3 is shown, each transformer winding 13 being two Cores 3 wraps around.
  • the cores 3 can be impregnated in accordance with the embodiment described here, thus expanding the field of application of the respective transformer.
  • FIG. 6 shows a schematic cross-sectional representation through the core 3 according to the invention shown in FIG. 1.
  • the air gap filling of this core 3 is shown in FIG.
  • the plates 1 abut with their plate ends 2 aneinan of, each forming an air gap 5.
  • These air gaps 5 are filled with the paint 6, the magnetic particle contains particles.
  • the filled air gaps 5 thus have a lower magnetic resistance and thus also reduce the no-load losses.
  • the outer side of the core 3 is impregnated with the lacquer 6 (not shown in FIG. 6) and thus protects the core 3 against the effects of weathering.
  • Such a core 3 can thus also be advantageously used, in particular in the case of dry-entraining products.

Landscapes

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  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
  • Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
  • Regulation Of General Use Transformers (AREA)

Abstract

The invention relates to a core (3) for a transformer, which comprises a multiplicity of bent metal sheets (1) that are all connected to form a structure that surrounds a core opening (4) and forms the core (3), wherein in each case the sheet ends (2) of each metal sheet (1) do not touch one another with the core (3). The metal sheets (1) form, at their respective sheet ends (2) within the core (3) or at a periphery of the core (3), at least one air gap (5) with the core (3), wherein the core (3) is impregnated or coated, at least at the sheet ends (2) of the metal sheets (1), with a coating (6) that contains magnetic particles. The impregnation or coating fills at least the air gaps (5) at the sheet ends (2) of the metal sheets (1). Also provided is a method for producing a transformer having a core (3) according to the invention.

Description

Beschreibung description
Kern für einen Transformator Core for a transformer
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kern für einen The present invention relates to a core for a
Transformator, der eine Vielzahl gebogener Bleche umfasst, die allesamt zu einer um eine Kernöffnung umlaufenden, den Kern bildenden Struktur verbunden sind, wobei sich jeweils die Blechenden eines jeden Blechs innerhalb des Kerns gegenseitig nicht berühren, sodass die Bleche an ihren jeweiligen Blechenden innerhalb des Kerns oder an einem Rand des Kerns mindestens einen Luftspalt mit dem Kern ausbilden. A transformer comprising a plurality of arcuate laminations all joined together to form a core-forming structure around a core opening, the sheet ends of each sheet within the core not mutually contacting each other so that the laminations are at their respective sheet-metal ends within the core or form at least one air gap with the core at one edge of the core.
Im Transformatorenbau werden die Kerne der Transformatoren oft als sogenannte Wickelkerne ausgebildet, die aus vielen Lagen von dünnen Blechen bestehen, die gegeneinander versetzt umeinander gelegt beziehungsweise ineinander geschoben werden und Blechwindungen mit mindestens einem Schnitt bilden. In transformer construction, the cores of the transformers are often formed as so-called hubs, which consist of many layers of thin sheets, which are offset from each other placed around each other or pushed into each other and form sheet coils with at least one section.
Ein Schenkel der Wickelkerne führt durch die Transformatoren wicklungen hindurch. Mehrere Wickelkerne können nebeneinander oder umeinander angeordnet werden. Bei einigen Typen der Ker ne, beispielsweise den Typen „Unicore single", werden die Wi ckelkerne zunächst von Hand in einzelne sogenannte „Bücher" zerlegt, um dann Buch für Buch durch die vorgefertigten One leg of the winding cores passes through the transformers windings. Several hubs can be arranged side by side or around each other. In some types of Ker ne, for example, the type "Unicore single", the Wi kkelkerne be first disassembled by hand into individual so-called "books", then book by book through the prefabricated
Transformatorenwicklungen von Hand hindurchgelegt zu werden. Ein solcher Fertigungsprozess läuft manuell ab und kann damit nicht kostengünstig durchgeführt werden. Transformer windings to be passed through by hand. Such a manufacturing process is manual and can not be carried out inexpensively.
Bei anderen Typen von Wickelkernen, wie z. B. bei Wickelker nen des Typs „Unicore duo", kann der vollständige Kern in zwei meist U-förmige oder V-förmige Hälften getrennt werden, wobei jede Hälfte für sich aus entgegengesetzten Richtungen durch die vorgefertigten Transformatorenwicklungen geführt werden kann, um dann zu einem vollständigen Kern zusammenge fügt zu werden. Ein solcher Kern kann automatisiert durch die Transformatorenwicklungen montiert werden. An den Schnitten der Bleche der Wickelkerne bilden sich je weils mehr oder minder weite Luftspalte aus, die einen mit der Weite zunehmenden magnetischen Widerstand darstellen und damit entsprechende Leerlaufverluste bewirken. Während Wi ckelkerne vom Typ „Unicore single" je Blechwindung nur einen Schnitt haben, hat ein Wickelkern vom Typ „Unicore duo" oder ein Stapelkern zwei Schnitte je Blechwindung. Dies führt da zu, dass bei diesen Typen höhere Leerlaufverluste entstehen. Diese verringern den Wirkungsgrad des Transformators. Die Leerlaufverluste sind insbesondere in Energieverteilnetzen ein wichtiges Kriterium für die Auswahl eines Transformato rentyps . For other types of hubs, such. B. in winding cores of the type "Unicore duo", the entire core can be separated into two mostly U-shaped or V-shaped halves, each half can be performed by itself from opposite directions through the prefabricated transformer windings, then to a Such a core can be automatically assembled by the transformer windings. At the sections of the plates of the hubs are ever Weil more or less wide air gaps, which represent an increasing with the width of magnetic resistance and thus cause corresponding no-load losses. While Unicore single worm cores only have one cut per sheet turn, a "Unicore duo" or a stack core core has two cuts per sheet turn. This leads to the fact that higher idling losses occur with these types. These reduce the efficiency of the transformer. The no-load losses are an important criterion for selecting a transformer type, in particular in energy distribution grids.
Die durch die Erfindung gelöste Aufgabe besteht daher darin, die Leerlaufverluste in den Transformatoren durch möglichst geringe magnetische Widerstände zu minimieren. The problem solved by the invention is therefore to minimize the no-load losses in the transformers by the lowest possible magnetic resistances.
Es wird ein Kern für einen Transformator zur Verfügung gestellt, der eine Vielzahl gebogener Bleche umfasst. Die Bleche sind allesamt zu einer um eine Kernöffnung There is provided a core for a transformer comprising a plurality of bent sheets. The sheets are all to one around a core opening
umlaufenden, den Kern bildenden Struktur verbunden, wobei sich jeweils die Blechenden eines jeden Blechs innerhalb des Kerns gegenseitig nicht berühren, sodass die Bleche an ihren jeweiligen Blechenden innerhalb des Kerns oder an einem Rand des Kerns mindestens einen Luftspalt mit dem Kern ausbilden. Erfindungsgemäß ist der Kern zumindest an den Blechenden der Bleche mit einem Lack imprägniert oder beschichtet, welcher magnetische Partikel enthält, wobei die Imprägnierung oder die Beschichtung zumindest die Luftspalte an den Blechenden der Bleche ausfüllt. surrounding the core-forming structure, wherein in each case the sheet ends of each sheet within the core do not touch each other, so that the sheets form at their respective sheet metal ends within the core or at one edge of the core at least one air gap with the core. According to the invention, the core is impregnated or coated with a lacquer, which contains magnetic particles, at least at the sheet metal ends of the sheets, wherein the impregnation or the coating fills at least the air gaps at the sheet ends of the sheets.
Die Imprägnierung füllt also zumindest den Bereich der Luft spalte zwischen den Blechenden aus. Dies führt dazu, dass der Magnetfluss beim Übergang von einem Blechende durch den mit magnetischen Lack gefüllten Luftspalt zum nächsten Blechende nicht so stark ausgebaucht wird, wie es ohne magnetisch per meable Füllung, also etwa bei einer Füllung mit Öl oder Luft, der Fall wäre. Bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Kerns verringert sich also der magnetische Widerstand eines Trans formators. Mit anderen Worten ausgedrückt sind die Leerlauf verluste bei einem erfindungsgemäßen Kern verglichen mit de nen von Kernen des Standes der Technik reduziert. The impregnation thus fills at least the area of the air gap between the sheet ends. This leads to the fact that the magnetic flux is not bulged as much at the transition from one end of the sheet through the filled with magnetic paint air gap to the next end of the sheet, as would be the case without magnetic per meable filling, so as in a filling with oil or air. When using a core according to the invention Thus, the magnetic resistance of a transformer reduces. In other words, the idling losses are reduced in a core according to the invention compared with de nen of cores of the prior art.
Bevorzugt ist der gesamte Kern mit dem die magnetischen Preferably, the entire core with the magnetic
Partikel enthaltenden Lack imprägniert oder beschichtet. Die Imprägnierung beziehungsweise die Beschichtung kann also auch auf den gesamten Kern angewendet werden, wodurch der Kern füllfaktor und damit die Effizienz des Transformators verbes sert wird. Die durch die Imprägnierung beziehungsweise Be schichtung eingebrachten magnetischen Partikel verringern den magnetischen Widerstand des Kerns. Particles containing paint impregnated or coated. The impregnation or the coating can therefore also be applied to the entire core, whereby the core filling factor and thus the efficiency of the transformer verbes sert is. The magnetic particles introduced by the impregnation or coating reduce the magnetic resistance of the core.
Vorzugsweise sind die magnetischen Partikel superparamagneti sche Eisenoxid-Nanopartikel . Solche Nanopartikel sind derart klein, dass sie mit dem flüssigen Lack eine Suspension bilden und so mit dem flüssigen Lack auch in schmale Luftspalte ei nes Kerns eindringen. Preferably, the magnetic particles are superparamagnetic cal iron oxide nanoparticles. Such nanoparticles are so small that they form a suspension with the liquid paint and thus penetrate with the liquid paint in narrow air gaps ei Nes core.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lack ein Po lyurethanlack. Ein solcher Lack zeichnet sich durch seine Härte und seine Korrosionsfestigkeit aus. Auch ist bei diesen Lacken eine Suspensionsbildung mit den superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln möglich. In a preferred embodiment, the paint is a polyurethane lacquer. Such a paint is characterized by its hardness and its corrosion resistance. Also, in these paints, suspension formation with the superparamagnetic iron oxide nanoparticles is possible.
Vorzugsweise ist der Lack ein Lack auf Wasserbasis. Bei Ver wendung eines Lacks auf Wasserbasis entfallen auch mögliche Umweltprobleme durch schädliche Lösungsmittel. Preferably, the paint is a water-based paint. The use of a water-based paint also eliminates potential environmental problems caused by harmful solvents.
Bevorzugt ist der Kern aus im Wesentlichen U-förmigen Blechen zusammengesetzt, die derart ineinander verschoben angeordnet sind, dass die Schenkel eines U-förmigen Blechs jeweils mit einem Schenkel eines anderen U-förmigen Blechs zumindest teilweise in Kontakt stehen, wobei die die Schenkel dieser beiden Bleche verbindenden Abschnitte einander gegenüberlie gend positioniert sind. Mit anderen Worten ausgedrückt han delt es sich bei dem Kern bevorzugt um einen Kern des Typs „Unicore duo" beziehungsweise um einen Kern des Typs „Tran- co". Die Imprägnierung beziehungsweise Beschichtung solcher Kerntypen mit einem magnetische Partikel enthaltenden Lack ist besonders bevorzugt, da hier die durch die beiden Luft spalte einer Blechwindung entstehenden Leerlaufverluste weit gehend kompensiert werden können. Ferner kann bei diesem Typ Kern die Fertigung besser automatisiert, insbesondere der Kern automatisiert zusammengesteckt werden. Damit entfällt viel Handarbeit und es können größere Serien kostengünstig gefertigt werden. Das manuelle Einlegen von „Büchern", wie bei den Typen „Unicore single", entfällt hier also. Preferably, the core is composed of substantially U-shaped metal sheets, which are arranged displaced into one another such that the legs of a U-shaped sheet are at least partially in contact with a leg of another U-shaped sheet, wherein the legs of these two Sheet connecting sections are positioned gegenüberlie ing each other. In other words, the core is preferably a core of the type "Unicore duo" or a core of the type "Tranco". The impregnation or coating of such core types with a paint containing magnetic particles is particularly preferred because the resulting gap between the two air of a sheet metal turn idling losses can be largely compensated. Furthermore, in this type of core, the production can be better automated, in particular the core can be assembled automatically. This eliminates much manual work and it can be manufactured inexpensively larger series. The manual insertion of "books", as with the types "Unicore single", so here deleted.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform sind die In a likewise preferred embodiment, the
Bleche des Kerns jeweils um die Kernöffnung herum verlaufend gebogen, wobei die Bleche jeweils an einer Stelle durch einen Luftspalt derart unterbrochen sind, dass an diesem Luftspalt die Blechenden einander gegenüberliegend ausgerichtet Sheet metal of the core in each case bent around the core opening around, wherein the sheets are each interrupted at one point by an air gap such that at this air gap, the sheet ends aligned opposite each other
angeordnet sind. Mit anderen Worten ausgedrückt ist der Kern ebenfalls bevorzugt als Kern des Typs „Unicore single" ausgeführt. Auch bei einem Wickelkern des Typs „Unicore sin gle", bei dem nur ein Luftspalt pro Blechwindung vorhanden ist, steigert eine Imprägnierung den Wirkungsgrad des Trans formators. Die fertigungstechnischen Vorteile dieses Kerntyps bleiben erhalten. are arranged. In other words, the core is also preferably embodied as a core of the type "Unicore single." Even with a winding core of the type "Unicore sin gle", in which only one air gap per sheet coil is present, an impregnation increases the efficiency of the Trans formators. The manufacturing advantages of this type of core are retained.
Bevorzugt ist der Kern ein Wickelkern. Gerade bei einer Aus gestaltung als Wickelkern verhilft die Imprägnierung bezie hungsweise Beschichtung mit dem die magnetischen Partikel aufweisenden Lack zu einer signifikanten Verbesserung der Ef fizienz des Transformators. Preferably, the core is a winding core. Especially in a design as a winding core, the impregnation relationship or coating with the coating containing the magnetic particles helps to significantly improve the Ef efficiency of the transformer.
Bevorzugt ist der Kern ein Stapelkern. Auch bei Stapelkernen führt die oben beschriebene Lackierung zu einer Reduzierung der Leerlaufverluste . Mit anderen Worten ausgedrückt ist die Imprägnierung beziehungsweise die Beschichtung auch auf Sta pelkerne anwendbar, die über die Bleche hinweg einen gemein samen Luftspalt besitzen. Dieser wird mit dem Lack, der mag- netische Partikel enthält, gefüllt und damit der Wirkungsgrad des Transformators erhöht. Preferably, the core is a stack core. Even with stack cores, the coating described above leads to a reduction in idling losses. In other words, the impregnation or the coating is also applicable to Sta pelkerne, which have a common common air gap over the sheets. This is mixed with the paint, the mag- contains netic particles, filled and thus increases the efficiency of the transformer.
Ferner wird vorteilhaft ein Transformator mit einem Further, advantageously, a transformer with a
erfindungsgemäßen Kern zur Verfügung gestellt. provided core according to the invention.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Trans formators zur Verfügung gestellt, welcher eine Vielzahl gebogener Bleche umfasst, die allesamt zu einer um eine Furthermore, a method of manufacturing a transformer is provided, which comprises a plurality of bent sheets, all of which are one to a
Kernöffnung umlaufenden, den Kern bildenden Struktur Core opening circumferential, the core forming structure
verbindbar sind, wobei sich jeweils die Blechenden eines jeden Blechs innerhalb des verbundenen Kerns gegenseitig nicht berühren. Folglich bilden die Bleche an ihren are connectable, with each of the sheet ends of each sheet within the bonded core do not touch each other. Consequently, the sheets form on their
jeweiligen Blechenden innerhalb des verbundenen Kerns oder an einem Rand des verbundenen Kerns mindestens einen Luftspalt mit dem verbundenen Kern aus. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Hindurchführen der einzelnen Bleche durch mindestens eine Transformatorwicklung des respective sheet ends within the bonded core or at one edge of the bonded core at least one air gap with the bonded core. The inventive method comprises the following steps: passing the individual sheets through at least one transformer winding of
Transformators. Verbinden der einzelnen Bleche zur Transformer. Connecting the individual sheets to
Bereitstellung des verbundenen Kerns innerhalb des Provision of the connected core within the
Transformators, sowie Imprägnieren oder Beschichten der Transformers, as well as impregnating or coating the
Blechenden der Bleche mit einem Lack, welcher magnetische Partikel enthält, bis die Luftspalte an den Blechenden der Bleche mit dem Lack ausgefüllt sind. Sheet metal ends of the sheets with a paint containing magnetic particles until the air gaps are filled at the sheet ends of the sheets with the paint.
Ferner bevorzugt wird der Lack auf die Blechenden aufge spritzt. In einer solchen Ausführung lässt sich die Impräg nierung beziehungsweise Beschichtung des Kerns besonders ein fach, schnell und kostengünstig durchführen. Further preferably, the paint is sprayed on the sheet ends. In such an embodiment, the impregnation or coating of the core can be carried out particularly easily, quickly and inexpensively.
Des Weiteren bevorzugt erfolgt die Imprägnierung beziehungs weise Beschichtung des erfindungsgemäßen Kerns durch Auf spritzen des Lacks auf die Bleche des Kerns. Dazu wird bevor zugt eine Becherpistole benutzt. Furthermore, the impregnation or coating of the core according to the invention preferably takes place by spraying the paint on the sheets of the core. This is before given to a cup gun used.
Bei einem Trockentrafo-Produkt, also bei einem sogenannten Trockentransformator, schützt weder ein Gehäuse noch eine se lektive oder ganzheitliche Beschichtung mit Öl vor Korrosion. Die Imprägnierung beziehungsweise Beschichtung des gesamten Kerns eines derartigen Transformators mit dem die magneti schen Partikel aufweisenden Lacks führt insbesondere hier auch dazu, dass ein Korrosionsschutz erreicht wird, da hier der Transformator und auch sein Kern der Witterung ausgesetzt sein können. In a dry-transformer product, ie in a so-called dry-type transformer, neither a housing nor a selective or holistic coating with oil protects against corrosion. The impregnation or coating of the entire core of such a transformer with the magneti's particles having paint leads in particular here also that a corrosion protection is achieved, since the transformer and its core can be exposed to the weather here.
In den Figuren sind verschiedene Kerne von Transformatoren beispielhaft gezeigt. Die Füllung der Luftspalte ist schema tisch dargestellt. So zeigen: In the figures, various cores of transformers are shown by way of example. The filling of the air gaps is shown schematically. To show:
Figur 1 einen Wickelkern vom Typ „Unicore single"; 1 shows a winding core of the type "Unicore single";
Figur 2 einen Wickelkern vom Typ „Unicore duo"; Figur 3 einen Stapelkern; Figur 4 eine Wickelkern-Kombination Evans-Kern aus Unicore- Kernen; 2 shows a winding core of the "Unicore duo" type, FIG. 3 shows a stacking core, FIG. 4 shows a winding core combination Evans core of Unicore cores;
Figur 5 Ein- und Mehrphasentransformatoren mit Wickelker nen; Figure 5 single and multi-phase transformers with Wickelker NEN;
Figur 6 eine schematische Darstellung der Luftspaltfüllung und Isolierung. Figure 6 is a schematic representation of the air gap filling and insulation.
Figur 1 zeigt eine Schrägansicht auf einen aufgeblätterten, nicht vollständig zusammengefügten erfindungsgemäßen Kern 3 vom Typ „Unicore single" 7. Die Bleche 1 bilden den Kern 3, der sich um eine Kernöffnung 4 für eine Transformatorwicklung windet. Im zusammengefügten Zustand des Kerns 3 stoßen je weils die beiden Blechenden 2 eines Blechs 1 mit einem gerin gen Luftspalt 5 aufeinander. Eine Füllung des Luftspalts 5 mit magnetischen Partikeln verringert den magnetischen Wider stand in der jeweiligen Blechwindung. Die Bleche 1 des Kerns 3 sind also jeweils um die Kernöffnung 4 herum verlaufend gebogen, wobei die Bleche 1 jeweils an einer Stelle durch einen Luftspalt 5 derart unterbrochen sind, dass an diesem Luftspalt 5 die Blechenden 2 einander gegenüberliegend ausgerichtet angeordnet sind. Mit anderen Worten ausgedrückt sind die Bleche 1 in diesem Ausführungsbeispiel C-förmig. Abermals mit anderen Worten beschrieben haben die Bleche 1 jeweils die Form einer an einer Stelle unterbrochenen Figure 1 shows an oblique view of an exfoliated, not completely assembled core of the invention "Unicore single" 7. The sheets 1 form the core 3, which winds around a core opening 4 for a transformer winding Because the two sheet metal ends 2 of a sheet 1 with a clotting gene air gap 5 on each other.A filling of the air gap 5 with magnetic particles reduces the magnetic resistance in the respective sheet metal turn , wherein the sheets 1 are each interrupted at one point by an air gap 5 such that at this Air gap 5, the sheet ends 2 are arranged aligned opposite each other. In other words, the sheets 1 in this embodiment are C-shaped. Again, in other words, the sheets 1 each have the shape of a broken at one point
Schlaufe . Loop.
Figur 2 zeigt eine Schrägansicht auf einen auseinander gezogenen, erfindungsgemäßen Kern 3 vom Typ „Unicore duo" 8. Die Bleche 1 bilden die Hälften des Kerns 3, die um die Kern öffnung 4 für eine Transformatorwicklung zusammengesteckt werden. Im zusammengefügten Zustand des Kerns 3 stoßen je weils die Blechenden 2 eines Blechs 1 aus einer Hälfte mit einem geringen Luftspalt 5 auf die Blechenden 2 gegenüberlie gender Bleche 1 aus der anderen Hälfte (die in Figur 2 als Luftspalt 5 gekennzeichneten Bereiche bezeichnen diejenigen Bereiche der Kernhälften, in welchen sich die Luftspalte 5 nach einer Zusammenfügung der Kernhälften ergeben) . Somit sind bei diesem Kerntyp im zusammengebauten Zustand jeweils zwei Luftpalte 5 bei einer Blechwindung vorhanden. Eine Fül lung des Luftspalts 5 mit magnetischen Partikeln verringert den magnetischen Widerstand in der jeweiligen Blechwindung. Mit anderen Worten ausgedrückt ist der Kern 3 in diesem Aus führungsbeispiel aus im Wesentlichen U-förmigen Blechen 1 zu sammengesetzt, die im vollständig zusammengebauten Zustand des Kerns derart ineinander verschoben angeordnet sind, dass die Schenkel eines U-förmigen Blechs 1 jeweils mit einem Schenkel eines anderen U-förmigen Blechs 1 zumindest teilwei se in Kontakt stehen, wobei die die Schenkel dieser beiden Bleche 1 verbindenden Abschnitte einander gegenüberliegend positioniert sind. 2 shows an oblique view of an untwisted Unicore duo core 3 according to the invention 8. The metal sheets 1 form the halves of the core 3, which are put together around the core opening 4 for a transformer winding depending Weil the sheet ends 2 of a sheet 1 from a half with a small air gap 5 on the sheet ends 2 gegenüberlie gender sheets 1 from the other half (in Figure 2 marked air gap 5 areas denote those areas of the core halves in which the air gaps. 5 Thus, with this core type in the assembled state, there are two air gaps 5 in a sheet turn.A filling of the air gap 5 with magnetic particles reduces the magnetic resistance in the respective sheet turn.in other words, the core 3 in this imple mentation from essentially Ien U-shaped sheets 1 to sammengesetzt, which are arranged in the fully assembled state of the core in such a way that the legs of a U-shaped sheet 1 are each with a leg of another U-shaped sheet 1 at least teilwei se in contact, said the legs of these two sheets 1 connecting portions are positioned opposite to each other.
In Figur 3 ist schematisch ein erfindungsgemäßer Stapelkern 9 dargestellt. Der aus zwei Hälften bestehende Kern 3 bildet eine Kernöffnung 4 für eine Transformatorwicklung. Der Kern 3 besitzt eine Vielzahl von aufeinandergestapelten Blechen 1, deren Blechenden 2 jeweils auf die Blechenden 2 des anderen Teils des Kerns 3 treffen. Damit bilden sich auch bei einem zusammengesetzten Kern 3 jeweils zwei Luftspalte 5 aus, die mit magnetischen Partikeln gefüllt werden können (die in Fi gur 5 als Luftspalt 5 gekennzeichneten Bereiche bezeichnen diejenigen Bereiche der Kernhälften, in welchen sich die Luftspalte 5 nach einer Zusammenfügung der Kernhälften erge ben) . Auch bei diesem Kerntyp wird mit der beschriebenen Im prägnierung beziehungsweise Beschichtung der magnetische Wi derstand des Transformators verringert und der Wirkungsgrad erhöht . FIG. 3 schematically shows a stack core 9 according to the invention. The core 2 consisting of two halves forms a core opening 4 for a transformer winding. The core 3 has a plurality of stacked sheets 1, the sheet ends 2 meet each on the sheet ends 2 of the other part of the core 3. This also forms at one composite core 3 in each case two air gaps 5, which can be filled with magnetic particles (the areas designated in fi gure 5 as air gap 5 areas those areas of the core halves in which the air gaps 5 after an assembly of the core halves erge ben). Even with this type of core is described with the imprägnierung or coating in the magnetic Wi resistance of the transformer reduced and increases the efficiency.
Figur 4 zeigt eine Schrägansicht auf eine zusammengesetzte Wickelkern-Kombination, welche auch als „Evans-Core", also als „Evans-Kern" 10 bezeichnet wird. Der Evans-Kern umfasst mehrere Unicore-Kerne . Die beiden inneren Wickelkerne besit zen die Kernöffnungen 4 für Transformatorwicklungen. Der äu ßere Wickelkern 11 ist um die beiden inneren Wickelkerne 12 geschlungen. Alle Wickelkerne bei dieser Kern-Kombination be stehen aus einem der vorgenannten Kerntypen, deren Wirkungs grad durch die Imprägnierung mit magnetischen Partikeln er höht wird. Figure 4 shows an oblique view of a composite hub combination, which is also referred to as "Evans core", ie as "Evans core" 10. The Evans core includes several Unicore cores. The two inner winding cores besit zen the core openings 4 for transformer windings. The outer winding core 11 is wound around the two inner winding cores 12. All hubs in this core combination be available from one of the aforementioned core types, the degree of effect is increased by the impregnation with magnetic particles.
In Figur 5 sind verschiedene Kombinationen von Kernen 3 ge zeigt. In der ersten Darstellung befindet sich auf dem Kern 3 eine Transformatorwicklung 13. In der zweiten Darstellung um schlingt die Transformatorwicklung 13 zwei Kerne 3. In der dritten Darstellung ist ein Drei-Phasen-Transformator mit vier Kernen 3 gezeigt, wobei jede Transformatorwicklung 13 jeweils zwei Kerne 3 umschlingt . Bei allen Kombinationen kön nen die Kerne 3 entsprechend der hier beschriebenen Ausfüh rung imprägniert sein und damit das Einsatzgebiet des jewei ligen Transformators erweitert werden. In Figure 5, various combinations of cores 3 ge shows. In the first illustration, there is a transformer winding 13 on the core 3. In the second illustration, the transformer winding 13 winds two cores 3. In the third illustration, a three-phase transformer with four cores 3 is shown, each transformer winding 13 being two Cores 3 wraps around. For all combinations, the cores 3 can be impregnated in accordance with the embodiment described here, thus expanding the field of application of the respective transformer.
In Figur 6 zeigt eine schematische Querschnitts-Darstellung durch den in Figur 1 gezeigten erfindungsgemäßen Kern 3. Ins besondere ist in Figur 6 die Luftspaltfüllung dieses Kerns 3 gezeigt. Die Bleche 1 stoßen mit ihren Blechenden 2 aneinan der, wobei sich jeweils ein Luftspalt 5 bildet. Diese Luft spalte 5 werden mit dem Lack 6 gefüllt, der magnetische Par- tikel enthält. Die gefüllten Luftspalte 5 besitzen so einen geringeren magnetischen Widerstand und damit verringern sich auch die Leerlaufverluste . Ferner ist die äußere Seite des Kerns 3 mit dem Lack 6 imprägniert (nicht dargestellt in Fi- gur 6) und schützt damit den Kern 3 gegen Witterungseinflüs se. Ein solcher Kern 3 ist damit auch insbesondere bei Tro ckentrafo-Produkten vorteilhaft einsetzbar. FIG. 6 shows a schematic cross-sectional representation through the core 3 according to the invention shown in FIG. 1. In particular, the air gap filling of this core 3 is shown in FIG. The plates 1 abut with their plate ends 2 aneinan of, each forming an air gap 5. These air gaps 5 are filled with the paint 6, the magnetic particle contains particles. The filled air gaps 5 thus have a lower magnetic resistance and thus also reduce the no-load losses. Furthermore, the outer side of the core 3 is impregnated with the lacquer 6 (not shown in FIG. 6) and thus protects the core 3 against the effects of weathering. Such a core 3 can thus also be advantageously used, in particular in the case of dry-entraining products.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs- beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist dieAlthough the invention has been illustrated and described in detail by preferred embodiments, the
Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. The invention is not limited by the examples disclosed, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Blech 1 sheet
2 Blechende  2 sheet metal end
3 Kern 3 core
4 Kernöffnung  4 core opening
5 Luftspalt  5 air gap
6 Lack  6 paint
7 Unicore single 7 Unicore single
8 Unicore duo 8 Unicore duo
9 Stapelkern  9 stack core
10 Evans-Kern  10 Evans core
11 äußerer Wickelkern 12 innerer Wickelkern 13 Transformatorwicklung 11 outer winding core 12 inner winding core 13 transformer winding

Claims

Patentansprüche claims
1. Kern (3) für einen Transformator, der eine Vielzahl gebogener Bleche (1) umfasst, die allesamt zu einer um eine Kernöffnung (4) umlaufenden, den Kern (3) bildenden Struktur verbunden sind, wobei sich jeweils die Blechenden (2) eines jeden Blechs (1) innerhalb des Kerns (3) gegenseitig nicht berühren, sodass die Bleche (1) an ihren jeweiligen A core (3) for a transformer comprising a plurality of bent sheets (1) all connected to a core orifice (4), forming the core (3), the sheet ends (2) of each sheet (1) within the core (3) do not touch each other, so that the sheets (1) to their respective
Blechenden (2) innerhalb des Kerns (3) oder an einem Rand des Kerns (3) mindestens einen Luftspalt (5) mit dem Kern (3) ausbilden, wobei der Kern (3) zumindest an den Blechenden (2) der Bleche (1) mit einem Lack (6) imprägniert oder Sheet ends (2) within the core (3) or at one edge of the core (3) form at least one air gap (5) with the core (3), wherein the core (3) at least at the sheet ends (2) of the sheets (1 ) impregnated with a lacquer (6) or
beschichtet ist, welcher magnetische Partikel enthält, und wobei die Imprägnierung oder die Beschichtung zumindest die Luftspalte (5) an den Blechenden (2) der Bleche (1) ausfüllt. coated, which contains magnetic particles, and wherein the impregnation or the coating fills at least the air gaps (5) at the sheet metal ends (2) of the sheets (1).
2. Kern (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Kern (3) mit dem die magnetischen Partikel 2. core (3) according to claim 1, characterized in that the entire core (3) with which the magnetic particles
enthaltenden Lack (6) imprägniert oder beschichtet ist. containing lacquer (6) impregnated or coated.
3. Kern (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Partikel superparamag netische Eisenoxid-Nanopartikel sind. 3. core (3) according to any one of the preceding claims, characterized in that the magnetic particles are superparamag netic iron oxide nanoparticles.
4. Kern (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack (6) ein Polyurethanlack ist. 4. core (3) according to any one of the preceding claims, characterized in that the lacquer (6) is a polyurethane lacquer.
5. Kern (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack (6) ein Lack auf Wasserbasis ist . 5. core (3) according to any one of the preceding claims, characterized in that the paint (6) is a water-based paint.
6. Kern (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (3) aus im Wesentlichen Ei förmigen Blechen (1) zusammengesetzt ist, die derart ineinan der verschoben angeordnet sind, dass die Schenkel eines Ei förmigen Blechs (1) jeweils mit einem Schenkel eines anderen U-förmigen Blechs (1) zumindest teilweise in Kontakt stehen, wobei die die Schenkel dieser beiden Bleche (1) verbindenden Abschnitte einander gegenüberliegend positioniert sind. 6. core (3) according to any one of the preceding claims, characterized in that the core (3) is composed of substantially egg-shaped sheets (1) which are arranged in such a moved in one that the legs of an egg-shaped sheet (1 ) in each case at least partially in contact with a leg of another U-shaped sheet (1), wherein the legs of these two sheets (1) connecting portions are positioned opposite to each other.
7. Kern (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch 7. core (3) according to any one of claims 1 to 5, characterized
gekennzeichnet, dass die Bleche (1) des Kerns (3) jeweils um die Kernöffnung (4) herum verlaufend gebogen sind, wobei die Bleche (1) jeweils an einer Stelle durch einen Luftspalt (5) derart unterbrochen sind, dass an diesem Luftspalt (5) die Blechenden (2) einander gegenüberliegend ausgerichtet in that the metal sheets (1) of the core (3) are each bent around the core opening (4), wherein the metal sheets (1) are each interrupted at one point by an air gap (5) such that at this air gap ( 5) the sheet ends (2) aligned opposite each other
angeordnet sind. are arranged.
8. Kern (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (3) ein Wickelkern ist. 8. core (3) according to any one of the preceding claims, characterized in that the core (3) is a winding core.
9. Kern (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch 9. core (3) according to any one of claims 1 to 5, characterized
gekennzeichnet, dass der Kern (3) ein Stapelkern (9) ist. characterized in that the core (3) is a stack core (9).
10. Transformator mit einem Kern (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9. 10. Transformer with a core (3) according to one of claims 1 to 9.
11. Verfahren zur Herstellung eines Transformators, der eine Vielzahl gebogener Bleche (1) umfasst, die allesamt zu einer um eine Kernöffnung (4) umlaufenden, den Kern (3) bildenden Struktur verbindbar sind, wobei sich jeweils die Blechenden11. A method for producing a transformer comprising a plurality of curved sheets (1), all of which are connectable to a core around a (4) circumferential, the core (3) forming structure, each with the sheet ends
(2) eines jeden Blechs (1) innerhalb des verbundenen Kerns(2) of each sheet (1) within the bonded core
(3) gegenseitig nicht berühren, sodass die Bleche (1) an ihren jeweiligen Blechenden (2) innerhalb des verbundenen Kerns (3) oder an einem Rand des verbundenen Kerns (3) mindestens einen Luftspalt (5) mit dem verbundenen Kern (3) ausbilden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte (3) do not touch each other, so that the sheets (1) at their respective sheet metal ends (2) within the connected core (3) or at an edge of the connected core (3) at least one air gap (5) with the connected core (3) train, the process taking the following steps
umfasst : includes:
- Hindurchführen der einzelnen Bleche (1) durch mindestens eine Transformatorwicklung (13) des Transformators;  - passing the individual sheets (1) through at least one transformer winding (13) of the transformer;
- Verbinden der einzelnen Bleche (1) zur Bereitstellung des verbundenen Kerns (3) innerhalb des Transformators; und  - connecting the individual sheets (1) to provide the bonded core (3) within the transformer; and
- Imprägnieren oder Beschichten der Blechenden (2) der Bleche (1) mit einem Lack (6), welcher magnetische Partikel enthält, bis die Luftspalte (5) an den Blechenden (2) der Bleche (1) mit dem Lack (6) ausgefüllt sind. Impregnating or coating the sheet metal ends (2) of the sheets (1) with a lacquer (6) containing magnetic particles, until the air gaps (5) at the sheet ends (2) of the sheets (1) with the paint (6) are filled.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack (6) auf die Blechenden (2) aufgespritzt wird. 12. The method according to claim 11, characterized in that the paint (6) is sprayed onto the sheet ends (2).
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