CH619067A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kernblech für Mantel- ken Gebrauch, da hier die Weglänge besonders kurz und damit kerne, insbesondere für Transformatoren, aus einer Mehrzahl die Feldstärke besonders hoch ist. Der in axialer Richtung vor-von geschichteten Kernblechen, mit einem Mittelschenkel, dringende Anteil des magnetischen Flusses ist somit beachtlich zwei dazu im Abstand befindlichen parallelen Aussenschenkeln reduziert, was nicht nur den Blindstrom sondern auch die joch-und zwei deren Enden verbindenden Jochen, wobei zum Ein- 45 seitige Ausstreuung reduziert. Insgesamt ist der Bereich, in dem schichten in die Wicklung im oder am einen Joch über dem Mit- der magnetische Fluss von seiner axialen Richtung im Mitteltelschenkel beziehungsweise über dem Mittelschenkel an den Schenkel auf die jochparallele Richtung umschwenkt, Aussenschenkeln mindestens eine Trennfuge vorgesehen ist. gegenüber den entsprechenden herkömmlichen Kernen ver-

Bei den bekannten Kernblechen dieser Art, wie den söge- grössert, was besonders bei kornorientiertem Material von nannten M-Blechen (einteilige Kernbleche) und sogenannten 50 Vorteil ist.

EI-Blechen (zweiteilige Kernbleche), sind die durch den Mittel- Beim wechselseitig geschichteten Mantelkern aus den Schenkel, die beiden Aussenschenkel und die beiden Joche erfindungsgemässen Kernblechen ist der Spulenkörper in axia-

gebildeten Fenster symmetrisch angeordnet, so dass die Brei- 1er Richtung besser fixiert als bei Mantelkernen aus herkömmli-ten der beiden Joche einander gleich sind. Ein Nachteil besteht chen Kernblechen. Jedes erfindungsgemässe Kernblech hat darin, dass im wechselseitig geschichteten Mantelkern 50% des 55 unmittelbar nach Beendigung seiner Einschichtbewegung in Materialquerschnittes im Joch aus durchtrennten Kernblechjo- axialer Richtung angenähert die Lage, die es im endgültigen chen besteht. Dieser hohe Anteil an mit Trennfugen versehe- Kernpaket hat. Das ist besonders für maschinelle Einschich-nem Querschnitt bedeutet hohen magnetischen Widerstand tung vorteilhaft.

und damit verminderten Wirkungsgrad. Eine genaue Fixierung des Spulenkörpers wird erreicht,

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, 60 wenn die Länge der zum Mittelschenkel parallelen Kante des das Kernblech der eingangs genannten Gattung so zu verbes- Kernbleches etwa der doppelten Breite des fugenlos anschliessend dass bei den mit ihm zu erstellenden Kernen eine Verlage- senden Joches zuzüglich der Schachtlänge des Spulenkörpers rung vom ungünstigen, durchtrennten Querschnitt zum günsti- entspricht.

gen, fugenlosen Querschnitt stattfindet, so dass der ma- Es ist besonders vorteilhaft, die Erfindung auf einteilige gnetische Widerstand und die magnetische Ausstreuung verrin- 65 Kernbleche anzuwenden, deren Trennfugen als Haarspalte mit gert und der Wirkungsgrad verbessert werden. etwa 0,1 bis 0,2 mm Spaltbreite ausgebildet sind. Diese erst in

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäss der Erfindung vorge- jüngerer Zeit üblich gewordenen Haarspalttrennfugen sind für sehen, dass die Breite ci des fugenlos anschliessenden Joches maschinelle Einschichtung der Kernbleche praktisch unerläss-

619067

lieh. Ihr magnetischer Widerstand ist aber derart gross, dass an ihnen fast der ganze magnetische Fluss in die ungetrennten Nachbarblechlagen des Mantelkerns ausweichen muss. Die Erfindung ermöglicht das vollständige Ausweichen in dabei sich nicht übersättigende ungetrennte Nachbarblechlagen, da bei den erfindungsgemässen Kernblechen der ungetrennte Querschnitt auf Kosten des getrennten vergrössert ist.

Vorteilhafte Eigenschaften werden erzielt, wenn der Trennfugenverlauf der erfindungsgemässen Kernbleche bezüglich der Mittelachse unsymmetrisch ist. Wenn derartige Kernbleche im Mantelkern in abwechselnd 4 verschiedenen Lagen geschichtet sind, treffen auf jede Trennfuge drei an dieser Stelle ungetrennte Blechlagen, auf die der magnetische Fluss ausweichen kann. Das ergibt einen zusätzlichen Kombinationseffekt.

Aus praktischen Gründen pflegen die Trennfugen an den zwei demselben Joch zugehörigen inneren Fensterecken des Kernblechs anzusetzen. Daher trifft an jedem Kernblechfenstereck und in dessen unmittelbarer Nachbarschaft auf jede Trennfuge nur eine ungetrennte Blechlage. Deshalb ist beim aus üblichen Kernblechen geschichteten Mantelkern gerade in dessen besonders wichtigem inneren Fenstereckbereich der magnetische Widerstand besonders hoch. Dagegen ist bei einem Mantelkern aus erfindungsgemässen Kernblechen mit unsymmetrischen Trennfugen im Bereich der lichten inneren Fensterecken überhaupt keine Trennfuge. Ausserdem liegt das getrennte Kernblechfenstereck innerhalb des Mantelkernjoches, wo es vom magnetischen Fluss auch seitlich umgangen werden kann und das Material, in dem die Umgehung erfolgt, nicht durch die Stanzkanten geschädigt ist. Anstelle einer einzigen in 4 verschiedenen Lagen geschichteten Kernblechsorte mit unsymmetrischen Trennfugen können natürlich in einem Mantelkern auch zwei oder mehr verschiedene Sorten erfindungsgemässer Kernbleche mit voneinander verschiedener Trennfugenführung in abwechselnder Schichtung enthalten sein.

Es ist vorteilhaft, das erfindungsgemässe Kernblech derart mit zur Mittelachse unsymmetrischen Trennfugen auszuführen, dass die eine Trennfuge in geradliniger Verlängerung der einen Mittelschenkellängskante über das Joch verläuft, und dass die andere Trennfuge von dem einen Fenstereck beginnend schräg gegen die Mittelachse zu über das Joch läuft. Diese Art von Trennfugen ist werkzeugtechnisch leicht zu erstellen und ergibt im wechselseitig geschichteten Mantelkern kleine magnetische Übergangswiderstände, da diese Trennfugen lang sind und zwischen ihnen grosse Überlappungsflächen liegen, auf denen der magnetische Fluss zwischen getrennten und ungetrennten Blechlagen überwechseln kann.

Um die erfindungsgemässen Kernbleche mit herkömmlichen Schichtmaschinen einschichten zu können, kann es vorteilhaft sein, wenn die Trennung des Mittelschenkelendes vom benachbarten Joch durch eine einzige Trennfuge erfolgt, die die Jochaussenkante nirgends erreicht; also nur innerhalb des Joches verläuft.

Weitgehende Unterdrückung des magnetischen Widerstandes der Trennfugen in einem Mantelkern aus 4fach wechselseitig gelegten erfindungsgemässen Kernblechen mit zur Mittelachse unsymmetrischem Trennfugenverlauf ist dann gegeben, wenn die gesamte Trennfugenlänge in jedem Kernblech angenähert vierdrittelmal so gross ist, wie die um die Differenz der beiden Jochbreiten verringerte Mittelschenkelbreite. In diesem Fall kann der magnetische Fluss an den Trennfugen vollständig in ungetrennte Blechlagen ausweichen, ohne dass in diesen eine auf den Mittelschenkel bezogene Querschnittssverengung auftritt.

Dagegen muss bei zur Mittelachse symmetrischem Trennfugenverlauf die gesamte Trennfugenlänge in jedem Kernblech angenähert zweimal so gross sein wie die um die Differenz der beiden Jochbreiten verringerte Mittelschenkelbreite, damit der gleiche Zweck erreicht wird.

Hervorragende Eigenschaften erzielt ein Mantelkern aus erfindungsgemässen Kernblechen, wenn bei den Kernblechen 5 die Breite der Aussenschenkel rund l,25fach und die Breite der Joche im Mittel rund l,35fach der halben Mittelschenkelbreite ist. Hinsichtlich der Aussenschenkel ist damit der Optimierungsregel Rechnung getragen, dass unumwickelte Schenkel grösseren Querschnitt haben sollen als umwickelte. Hinsicht-lo lieh der Joche ist damit ausserdem dem Querlaufen des magnetischen Flusses und der Unterbringung genügend langer Trennfugen in bester Weise Rechnung getragen - sowohl für isotropes als auch für kornorientiertes Material.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Kern-i5 bleche besteht darin, dass sie sowohl hinsichtlich des verwendeten Materials als auch hinsichtlich der Art der Schichtung ungewöhnlich vielseitig sind. Sie sind ausgezeichnet geeignet für warmgewalztes, kaltgewalztes und kornorientiertes Material. Erfindungsgemässe Kernbleche lassen sich auch, in ein und 20 demselben Mantelkern, als Exemplare aus kaltgewalztem Blech und Exemplare aus kornorientiertem Blech verwenden; beispielsweise in abwechselnder Schichtung der aus den beiden Materialen bestehenden Kernbleche oder Kernblechpaare oder als gleichsinnig oder gegensinnig zueinander gerichtete 25 Teilpakete.

Üblicherweise bestehen bei den bekannten zweiteiligen Kernblechen die I-Stücke aus dem beim Ausstanzen der Fenster der E-Stücke anfallenden Material. Dadurch wird Abfall gespart oder ganz vermieden und es ergibt sich der Vorteil, 3o dass bei in Schenkelrichtung liegender magnetischer Vorzugsrichtung des Materials, die Vorzugsrichtung zugleich auch in Längsrichtung des I-Stückes, im trennfugenseitigen Kernblechjoch, also in Richtung des magnetischen Flusses liegt. Sein magnetischer Leitwert pro Querschnitt ist also höher als im fugen-35 los anschliessenden Joch, indem die Vorzugsrichtung quer zum magnetischen Fluss liegt. Daher sind die erfindungsgemässen zweiteiligen Kernbleche mit ihrer gegenüber der Breite des trennfugenseitigen Joches und der halben Breite des Mittelschenkels vergrösserten Breite des fugenlos anschliessenden 40 Joches besonders günstig.

Es ist üblich, zweiteilige Kernbleche einseitig zu schichten und beispielsweise das E-Paket und das I-Paket miteinander zu verschweissen, zu verkleben oder zu verspannen. Auch diese Anwendung der erfindungsgemässen Kernbleche bringt 45 zusätzlichen Vorteil. Die magnetische Ausstreuung eines so aufgebauten Mantelkerns ist auf der Seite des fugenlos anschliessenden Joches besonders klein, da dieses vergrösserten Querschnitt, also verkleinerten magnetischen Widerstand hat und weil alle Trennfugen auf der anderen Seite am trennfu-50 genseitigen Joch des Mantelkerns liegen.

In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 die Draufsicht auf ein Kernblech mit unsymmetrischer Trennfugenführung und gegenüber der Mittelschenkel-55 hälfte verbreiterten Aussenschenkeln und Jochen;

Fig. 2 die Draufsicht auf einen aus einzelnen Kernblechen gemäss Fig. 1 geschichteten Mantelkern mit unbewickeltem Spulenkörper;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Mantelkern mit Spulenkör-60 per nach Fig. 2;

Fig. 4 die teilweise Draufsicht auf einen Mantelkern aus Kernblechen, bei denen der zur Mittelschenkelrichtung bezogene Trennfugenwinkel am einen Fenstereck um etwa 90° grösser als am anderen Fenstereck ist;

65 Fig. 5 die teilweise Draufsicht auf einen Mantelkern aus Kernblechen mit unsymmetrischer, das Joch durchlaufender Trennfugenführung;

Fig. 6 die teilweise Draufsicht auf einen Mantelkern aus

619067

Kernblechen mit symmetrischer, jochkantenparalleler Trennfugenführung.

Das Kernblech nach Fig. 1 ist quadratisch ausgebildet und besteht aus einem Mittelschenkel 1, zwei dazu im Abstand befindlichen parallelen Aussenschenkeln 2 und 3 und zwei 5 deren Enden verbindenden Jochen 4 und 5, wobei zum Einschichten in die in Fig. 1 nicht gezeigte Wicklung zwischen dem einen Ende 7 des Mittelschenkels 1 und dem benachbarten Joch 4 zwei Trennfugen 8a und 8b vorgesehen sind. Die Trennfugen 8a und 8b sind unsymmetrisch zur Mittelachse 9 des Mittel- ] 0 schenkeis 1 geführt und als Haarspalte ausgebildet. Die Breite b der Aussenschenkel 2 und 3 und die Breite C2 und ci der Joche 4 und 5 ist grösser als die halbe Breite f/2 des Mittelschenkels 1. Der Mittelschenkel 1, die Aussenschenkel 2 und 3 und die Joche 4 und 5 schliessen die Fenster 10 und 11 ein, deren in Richtung 15 der Mittelachse 9 gerechnete Länge e ist. Gemäss der Erfindung ist die Breite ci des fugenlos anschliessenden Joches 5 grösser als die Breite C2 des trennfugenseitigen Joches 4. Es ist also ci>c2, so dass die Fenster 10 und 11 unsymmetrisch zur Querachse 6 liegen. Die zum Mittelschenkel 1 parallele Aussen- 20 kante weist die Länge a auf.

Der Mantelkern nach Fig. 2 enthält Kernbleche nach Fig. 1, die in abwechselnd vier verschiedenen Lagen eingeschichtet sind. Die Innenkanten 12 der fugenlos anschliessenden Kernblechjoche 5 liegen nahezu an den Flanschen 13 des die nicht 25 dargestellte Wicklung tragenden Spulenkörpers 14 an. Dagegen haben die Innenkanten 15 der trennfugenseitigen Kernblechjoche 4 um die Kernblechjochbreitendifferenz ci—C2 ver-grösserte Abstände von den Flanschen 13 des Spulenkörpers 14. Die lichte Länge eK des Mantelkernfensters ist um die Kern- 30 blechjochbreitendifferenz ci—C2 kürzer als die Länge e der Fenster 10 und 11 der einzelnen Kernbleche.

Die den Figuren 4 und 6 zugrunde liegenden Kernbleche haben nur eine Trennfuge 8, während die der Fig. 5 zugrunde liegenden Kernbleche Trennfugen 8a und 8b haben. Sie sind als ausgezogene Linien dargestellt. Die strichlierten Linien in den Figuren 4 und 5 zeigen die Trennfugen 8 bzw. 8a und 8b von darunter liegenden Kernblechen, die hinsichtlich der Mittelachse 9 symmetrisch zu den Trennfugen 8 bzw. 8a und 8b des obersten Kernblechs bzw. den dazü gleich liegenden weiteren Kernblechen liegen.

Der Hauptverlauf der in Fig. 4 gezeigten Trennfuge 8 hat auf beiden Seiten der Mittelachse 9 bezüglich dieser einen Winkel von fast 60°. Das ist besonders günstig bei Verwendung von kornorientiertem Material mit parallel zur Mittelachse liegender Vorzugsrichtung. Die Trennfuge 8 beginnt im einen Fenstereck senkrecht zur Mittelachse 9 und endet im symmetrischen Fenstereck parallel dazu.

In Fig. 5 verlaufen die Trennfugen 8a und 8b wiederum quer von den Fensterecken zur Aussenkante des Jochs 4. Die eine setzt im Fenstereck mit einer geradlinigen Verlängerung der Mittelschenkelkante an, die andere verläuft sogleich schräg zur Mittelachse 9. Beide enden in der Nähe der Mittelachse 9, jedoch mit ungleichem Abstand, da sie in ihrem Mittelbereich parallel zueinander laufen. Beide enden jochaussenseitig etwa parallel zur Mittelachse 9. Auch bei diesem Kernblech ist 4fach wechselseitige Schichtung vorteilhaft.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 handelt es sich um die Anwendung der Erfindung auf Mantelkerne mit M-Blechen, deren Trennfuge auf ihrer ganzen Länge senkrecht zur Mittelachse 9 verläuft.

Beim Kernblech nach Fig. 1 ist die Breite C2 des trennfugenseitigen Joches 4 grösser als die halbe Breite f/2 des Mittelschenkels 1. Es ist also nicht nur ci>c2 und ci>f/2, sondern auch C2>f/2. Gleiches gilt von den in Fig. 4 und 5 in teilweiser Draufsicht gezeigten Kernblechen nach der Erfindung.

G

1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. 619067 2

   PATENTANSPRÜCHE grösser ist als die C2 des trennfugenseitigen Joches und grösser

   1. Kernblech für Mantelkerne, insbesondere für Transfer- ist als die halbe Breite f/2 des Mittelschenkels.

   matoren, aus einer Mehrzahl von geschichteten Kernblechen, Die Erfindung kann man sich am einfachsten dadurch ver-

   mit einem Mittelschenkel, zwei dazu im Abstand befindlichen anschaulichen, dass man sich bei einem üblichen einteiligen parallelen Aussenschenkeln und zwei deren Enden verbinden- 5 oder zweiteiligen Kernblech die beiden Fenster mitsamt den den Jochen, wobei zum Einschichten in die Wicklung im oder Trennfugen um beispielsweise einige Millimeter in Richtung am einen Joch über dem Mittelschenkel, beziehungsweise über auf das trennfugenseitige Joch verschoben denkt. Durch diese dem Mittelschenkel und den Aussenschenkeln mindestens eine Verschiebung wird das Gewicht des Kerns, der werkzeugtech-Trennfuge vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die nische Aufwand und die Einschichtzeit nicht vergrössert; fer-Breite ci des fugenlos anschliessenden Joches grösser ist als die io ner bleibt der Jochmaterialquerschnitt eines daraus wechselsei-cz des trennfugenseitigen Joches und grösser ist als die halbe tig geschichteten Kerns unverändert. Durch die Verschiebung Breite f/2 des Mittelschenkels. ist aber erreicht, dass im wechselseitig geschichteten Kern
2. 2. Kernblech nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich- weniger als 50% des Jochmaterialquerschnitts aus durchtrenn-net, dass die Breite c'2 des trennfugenseitigen Joches grösser ist ten Kernblechjochen besteht. Freilich ist durch diese Verschie-als die halbe Breite f/2 des Mittelschenkels. i s bung beim wechselseitig geschichteten Mantelkern die lichte
3. 3. Kernblech nach den Patentansprüchen 1 und 2, mit zur Länge des Kernfernsters gegenüber dem Fenster des einzelnen Mittelachse unsymmetrischen Trennfugenverlauf, dadurch Kernbleches verringert. Das schadet aber nicht, da insbeson-gekennzeichnet, dass die eine Trennfuge in geradliniger Ver- dere bei M-Kernen die Schachtlänge des Spulenkörpers bzw. längerung der einen Mittelschenkellängskante über das Joch der Wicklung ohnehin kürzer sein muss als die des Kernblech-verläuft, und dass die andere Trennfuge von dem einen Fenster- 20 fensters.

   eck beginnend schräg gegen die Mittelachse zu über das Joch Offensichtlich ist in einem wechselseitig geschichteten verläuft. Kern aus erfindungsgemässen Kernblechen der aus durch-
4. 4. Kernblech nach den Patentansprüchen 1 und 2, mit zur trennten Kernblechjochen bestehende Querschnittanteil weni-Mittelachse symmetrischem Trennfugenverlauf, dadurch ger als 50% und der aus fugenlos anschliessenden Jochen entgekennzeichnet, dass die gesamte Trennfugenlänge angenähert 25 sprechend grösser als 50% vom gesamten Jochquerschnitt. Beidoppelt so gross ist wie die um die Differenz C1-C2 der beiden spielsweise gegenüber M-Kernen der Normreihe kann der aus Jochbreiten verringerte Mittelschenkelbreite f. fugenlos anschliessenden Jochen gebildete Querschnitt auf bei-
5. 5. Kernblech nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch den Seiten ohne weiteres um etwa 10% oder sogar 15% gestei-gekennzeichnet, dass die Breite b der Aussenstege rund gert werden. Die Möglichkeit einer derart starken Steigerung l,25fach und die mittlere Breite ci/2 + C2/2 der Joche rund 30 braucht aber gar nicht voll ausgenutzt zu werden; denn schon l,35fach der halben Mittelschenkelbreite f/2 ist. eine Steigerung von 3 bringt eine merkliche, eine Steigerung
6. 6. Kernblech nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, von 5% eine beachtliche Verbesserung. Das bringt schon ohne dadurch gekennzeichnet, dass die Breite ci des fugenlos Berücksichtigung der besonderen Effekte einen erheblichen anschliessenden Joches 5 bis 10% grösser ist als die mittlere Rückgang des magnetischen Widerstandes. Die weiteren spe-Breite ci/2 + C2/2 der beiden Joche. 35 ziehen Vorteile sind nachfolgende:

   Ein Teil des aus dem Mittelschenkel austretenden magnetischen Flusses kann mit verkürzter magnetischer Weglänge seitlich in die fugenlos anschliessenden Kernblechjoche einschwenken, ohne dabei eine Trennfuge zu passieren.

   40 Von dieser Möglichkeit machen die Feldlinien besonders star-