CH621430A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kernblech für Mantelkerne, vorzugsweise für Transformatoren, Übertrager, Drosseln und dergleichen, aus einer Mehrzahl von wechselweise gegeneinander geschichteten Kernblechen, mit einem Mittelschenkel, zwei dazu im Abstand befindlichen parallelen Aussenschenkeln und zwei deren Enden verbindenden Jochen, wobei zum Einschichten in die Wicklung zwischen einem Ende des Mittelschenkels und dem benachbarten Joch mindestens eine Trennfuge vorgesehen ist.

Bei den genormten Kernblechen dieser Art ist die Breite ci des fugenlos anschliessenden Joches gleich der Breite C2 des trennfugenseitigen Joches und die Summe dieser beiden Breiten ci und C2 gleich der Breite f des Mittelschenkels. Aus derartigen Kernblechen aufgebaute Transformatoren haben keine optimale Materialausnutzung und ihre Trennfugen haben einen unerwünscht hohen magnetischen Widerstand.

In einem aus dem Jahr 1952 stammenden Katalog der Firma Kienle & Spiess GmbH, Grosssachsenheim, ist ein Kernblechschnitt gezeigt, bei dem die Trennfuge derart innerhalb des Joches geführt ist, dass der Mittelschenkel sich vier Sechstel der Jochbreite in das Joch hinein fortsetzt. Dadurch ist der magnetische Widerstand der Trennfugen zwar kleiner als bei den genormten Kernen, aber für gesteigerte Ansprüche immer noch zu hoch. In der DT-OS 2 454 419 ist auf ähnliche Kernblechschnitte hingewiesen, bei denen die Trennfuge derart innerhalb des Joches geführt ist, dass der Mittelschenkel sich zwischen drei Sechstel und fünf Sechstel der Jochbreite in das Joch hinein fortsetzt.

Zwecks Unterdrückung des magnetischen Widerstandes der Trennfugen sind u. a. in der DT-AS1053 096, Kernbleche vorgeschlagen worden, bei denen die Jochbreite das l,5fache oder sogar das 2fache der halben Breite des Mittelschenkels ist und die Trennfugen in geradliniger Fortsetzung der Mittelschenkelkanten oder von den inneren Fensterecken aus diagonal zur Mitte der Jochaussenkante verlaufen. Derartig grosse Jochbreiten bedeuten aber überhöhten Materialbedarf und überhöhtes Gewicht. Auch diese Auslegeschrift zeigt eine Trennfuge, die derart innerhalb des Joches geführt ist, dass sich der Mittelschenkel bis tief in das Joch fortsetzt.

Es sind auch Kernbleche vorgeschlagen worden, deren Jochbreite ungefähr das l,35fache der halben Breite des Mittelschenkels ist und deren Trennfugenverlauf unsymmetrisch zur Mittelachse ist. Diese Auslegung der Jochbreiten ergibt ausgezeichnete Materialausnutzung - sowohl für kornorientiertes als auch für isotropes Material. Ausserdem ist der magnetische Widerstand der Trennfugen bei aus solchen Kernblechen aufgebauten Transformatoren dann äusserst klein, wenn im Kernpaket die Kernbleche in der Reihe nach abwechselnd immer vier verschiedenen Lagen geschichtet sind. Derartige Schichtung erfordert aber aufwendigere Schichtmaschinen als sie zur üblichen Schichtung der Kernbleche in immer nur zwei verschiedenen Lagen erforderlich sind.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, das Kernblech der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, dass die daraus aufgebauten Transformatoren oder sonstigen Induktionsgeräte geringen Materialaufwand, hohe Qualität und einfache Fertigung miteinander vereinen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäss der Erfindung vorgesehen, dass die Summe aus der Breite des fugenlos anschliessenden Joches und der Breite des trennfugenseitigen Joches mindestens l,25fach und höchstens l,45fach der Mittelschenkelbreite ist, dass auf jeder Seite der Mittelachse die Länge der Trennfuge mindestens 0,75fach der Mittelschenkelbreite ist und dass die Trennfuge zumindest auf einer Seite der Mittelachse von dieser aus gesehen mindestens einen eingebuchteten und mindestens einen ausgebuchteten Teil aufweist.

In früheren Zeiten hatte man fälschlich gemeint, ein trenn-fugenfreier magnetischer Kreis aus isotropem Material sei dann optimal ausgelegt, wenn sein Querschnitt überall gleich gross ist. Durch den Gegenstand der DT-PS1223 473 und damit in Zusammenhang stehende Fachveröffentlichungen ist diese Meinung jedoch widerlegt worden. Tatsächlich hat ein teilweise bewickelter magnetischer Kreis dann die höchste Leistung pro Materialaufwand und ausserdem besonders kleine magnetische Ausstreuung und Einstreuung, wenn seine nicht-umwickelten Stege verbreitert sind, wenn also beim Mantelkern Joche und Aussenschenkel breiter sind als der umwickelte Mittelschenkel. Theorie und Praxis zeigen, dass - bei Nichtberücksichtigung der Trennfugen - es sowohl hinsichtlich der Blind- als auch der Wirkverluste besonders günstig ist, den dop2

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pelten Jochquerschnitt um ungefähr den Faktor 1,25 bis 1,45 gegenüber dem Mittelschenkelquerschnitt zu verstärken. Für isotropes Material liegt das Optimum mehr gegen die untere Grenze zu, für in Walzrichtung kornorientiertes Material mit zum Mittelschenkel paralleler Texturrichtung liegt es mehr 5 gegen die obere Grenze zu. Unter Mitberücksichtigung der Befestigungslöcher ist für isotropes Material etwa der Faktor 13 und für kornorientiertes Material der Faktor 1,4 ein ausgezeichneter Wert. Der Bereich zwischen diesen beiden Werten und insbesondere der Wert von ungefähr 1,35 sind vorzüglich i o geeignet für Universalkerne aus den allermeisten üblichen Materialien. Es ist in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn ausserdem die Breite der beiden Aussenschenkel zusammen etwa 1,2- bis l,3fach der Mittelschenkelbreite ist.

Für die praktische Anwendung muss der Mantelkern in eine 15 fertige Wicklung eingebracht werden können. Dazu müssen die den Mantelkern bildenden Kernbleche Trennfugen haben. Bis jetzt war man überzeugt, dass man bei Mantelkernen mit dem genannten optimalen Jochverstärkungs-Faktor zwischen 1,25 und 1,45 wenigstens einen von zwei Nachteilen in Kauf nehmen2o muss: Entweder einen beachtlichen magnetischen Widerstand der Trennfugen oder erhöhten Fertigungsaufwand durch Aufbau des Kerns aus in abwechselnd immer vier verschiedenen Lagen zu schichtenden Kernblechen. Die Erfindung erlaubt es überraschenderweise, beide Nachteile zu vermeiden. 25

Bei Mantelkernen aus in immer nur zwei verschiedenen Lagen geschichteten Kernblechen ist jede Trennfuge nur lfach überlappt. Der Idealfall einer lfach überlappten Trennfuge liegt bekanntlich dann vor, wenn die gesamte Trennfuge doppelt so lang ist wie die Mittelschenkelbreite. Genauere 30 Untersuchungen zeigen aber, dass beispielsweise für Netztransformatoren aus isotropem Material die Trennfuge nicht derart lang zu sein braucht. Bei den heute üblichen isotropen Transformatorenblechen liegt die Sättigungs-Induktion ungefähr um den Faktor über derjenigen Induktion, bei der die 35 Magnetisierungskurve einen mehr oder minder scharfen Knick macht. Die Erklärung hierfür liegt im Aufbau des Materials aus magnetischen Elementarbezirken, die unterhalb der Knickinduktion im wesentlichen in der (1,0,0)-Richtung, oberhalb der Knick-Induktion aber auch in der (l,l,0>Richtung und schliess- 40 lieh sogar in der (l,l,l>Richtung magnetisiert werden müssen. Bei einem Mantelkern, dessen Mittelschenkel mit der ebengenannten Knick-Induktion betrieben wird, erreichen also die lfachen Überlappungsstellen dann gerade die Sättigung, wenn die Trennfugenlänge nicht 2fach, sondern 2A/2 = -/2fach der ts Mittelschenkelbreite ist. Bei Mantelkernen mit gegenüber dem bewickelten Mittelschenkel verbreiterten Jochen und/oder Aussenschenkeln kann man aber die Betriebs-Induktion des Mittelschenkels mässig höher auslegen als die Knick-Induktion. Hieraus erhellt die von der Erfindung geoffenbarte Lehre, dass w bei Kernen mit optimalen Jochverstärkungen die Trennfugenlänge mässig mehr als V3 = l,41fach, nämlich mindestens l,5fach der Mittelschenkelbreite sein soll. Bei nur l,5facher Trennfugenlänge und gesteigerter Mittelschenkel-Induktion kann allerdings bereits ein kleiner Teil des magnetischen Flus- 55 ses durch die Trennfuge selbst getrieben werden. Für nicht zu hohe Ansprüche lässt sich das aber in Kauf nehmen.

Die Kernbleche nach der Erfindung sind zum Aufbau von Mantelkernen gedacht, die diese Kernbleche in immer zwei verschiedenen Lagen enthalten. Damit hierbei der magnetische Widerstand der Trennfugen auf beiden Seiten klein bleibt, lehrt die Erfindung, dass nicht nur die totale Trennfugenlänge mindestens l,5fach, sondern dass insbesondere auf jeder Seite der Mittelachse die Trennfugenlänge mindestens 1,5/2 = 0,75fach der Mittelschenkelbreite sein soll. Bei den bisher bekannt tr> gewordenen Mantel-Kernblechen mit im Vergleich zur Mittelschenkelbreite 1,25- bis l,45facher Jochbreite ist die Trennfugenlänge auf wenigstens einer Seite der Mittelachse kleiner als das 0,75fache der Mittelschenkelbreite.

Bei Mantel-Kernblechen, deren Jochbreiten auf beiden Seiten gleich der halben Mittelschenkelbreite sind, ist es magnetisch vorteilhaft, wenn der Verlauf der Trennfuge nicht zu sehr von der das zugehörige innere Fenstereck mit der Mitte der' Jochaussenkante verbindenden Diagonale abweicht. Läuft nämlich bei einem so dimensionierten Kern die Trennfuge vom inneren Fenstereck aus beispielsweise ein grosses Stück in geradliniger Verlängerung der Mittelschenkel-Längskante oder senkrecht dazu, so wird der magnetische Fluss im ersten Fall im Joch, im letzten Fall im Mittelschenkel teilweise vom Fenstereck weg gedrängt und dabei seine Dichte lokal gesteigert. Das ist besonders bei kornorientiertem Material ungünstig. Es ist eine Erkenntnis der Erfindung, dass die Situation anders ist, wenn die auf beiden Seiten liegenden Joche zusammen wesentlich grössere Breite haben als der Mittelschenkel.

Trennfugen, die auf den die inneren Fensterecken mit der Mitte der Jochaussenkante verbindenden Diagonalen verlaufen, haben verschiedene Nachteile: Zum Beispiel ist bei nicht unmässig breitem Joch ihre Länge für höchste Ansprüche zu kurz; ferner muss bei kornorientiertem Material der Fluss die Überlappungszone in der ungünstigsten Richtung, nämlich etwa 50° bis 55° zur Texturrichtung geneigt, durchlaufen; ferner sind die scharfen Spitzen an den Jochenden und dem Mittelschenkelende werkzeugtechnisch unerwünscht; und zudem gibt es keine halb- oder vollmaschinelle Vorrichtung zum Einschichten solcher Bleche in die Wicklung.

Nach der der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnis kommt es nicht nur auf ausreichende Länge der Trennfugen an, sondern auch darauf, dass der magnetische Fluss die zu überquerende überlappte Trennfuge mit geringem magnetischem Widerstand erreichen und wieder verlassen kann. Das ist nicht der Fall bei nur in einer einzigen Richtung gekrümmten Trennfugen - falls deren Krümmung so stark ist, dass dadurch die Trennfugenlänge im Vergleich zu geradliniger Trennfugenführung wesentlich vergrössert ist. Aus dem Beispiel der in Fig. 1 kurz-gestrichelt eingezeichneten nicht-erfindungsgemässen Linien lässt sich zeigen, dass dabei jochseitig oder mittelschen-kelseitig lokale Flussdichte-Erhöhungen und damit erhöhte magnetische Widerstände auftreten.

Bei der erfindungsgemässen Trennfugenführung dagegen wird der magnetische Widerstand sowohl der Trennfugen selbst als auch des in Flussrichtung davor und dahinter liegenden Bereichs extrem klein gehalten; und zwar auch schon bei lfacher Überlappung der Trennfugen, das heisst, wenn im Mantelkern die Kernbleche nur in zwei verschiedenen Lagen geschichtet sind. Die erfindungsgemässe Trennfugenführung bringt also entscheidend mehr Vorteil als es nach der durch sie sich ergebenden Verlängerung der Trennfuge zu erwarten ist. Ohne die erfindungsgemässe Verstärkung der Jochbreiten gegenüber der Mittelschenkelbreite würde die erfindungsgemässe Trennfugenführung keinen wesentlichen Vorteil oder sogar Nachteil bringen. Das Zusammenkommen dieser Merkmale gibt also einen zusätzlichen und überraschenden Kombinationseffekt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Breite ci des fugenlos anschliessenden Joches grösser ist als die Breite a des trennfugenseitigen Joches. Dadurch besteht im wechselseitig geschichteten Kern weniger als 50% des Jochmaterial-Querschnitts aus durchtrennten Kern-blech-Jochen. Ein Teil des aus dem Mittelschenkel austretenden magnetischen Flusses kann mit verkürzter magnetischer Weglänge seitlich in die fugenlos anschliessenden Kernblech-Joche einschwenken, ohne dabei eine Trennfuge zu passieren. Unter diesen Umständen kann es günstig sein, wenn vom inneren Eck des zugehörigen Kernblech-Fensters aus gerechnet, zuerst ein - von der Mittelachse aus gesehen - ausgebuchteter und dann erst ein eingebuchteter Teil der Trennfuge kommt.

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Selbstverständlich darf beim erfindungsgemässen Kernblech die Breite ci des fugenlos anschliessenden Joches auch gleich gross sein wie die Breite C2 des trennfugenseitigen Joches. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn auf einen - von der Mittelachse aus gesehen - eingebuchteter Teil der Trennfuge in entlang der Trennfuge gerechnet grösserem Abstand vom zugehörigen Kernblech-Fenstereck ein ausgebuchteter Teil der Trennfuge folgt.

Es ist heute üblich und auch bei Kernblechen nach der Erfindung geeignet, die Trennfuge nicht einfach als Trennung, sondern als Luftspalt herzustellen; beispielsweise als Haarluftspalt mit einer Breite zwischen 0,05 und 0,3 mm. Dadurch wird vermieden, dass sich das Ende des Mittelschenkels mit dem Joch verhakt, was fertigungstechnisch unerwünscht ist Wenn die Trennfugen als Luftspalt ausgebildet sind, müssen an ihre Mindestlänge und ihre geeignete Führung besonders hohe Anforderungen gestellt werden, weil der magnetische Widerstand des Spaltes proportional dessen Breite ist.

Die erfindungsgemässe Trennfugenführung kann hinsichtlich der Mittelachse symmetrisch oder unsymmetrisch sein. Mit unsymmetrischer Führung ergibt sich bei abwechselnd in vier verschiedenen Lagen geschichteten Kernblechen eine wenigstens teilweise 3fach-Überlappung der Trennfugen, was bei kornorientiertem Material und höchsten Anforderungen vorteilhaft sein kann.

Gute magnetische Eigenschaften, auch für kornorientiertes Material, ergeben erfindungsgemässe Trennfugen, deren gesamte Länge mindestens gleich der Länge beider vom inneren Kernblech-Fenstereck zur Mitte der Jochaussenkante geführten Diagonalen ist. Wenn C2 die Breite des trennfugenseitigen Joches und f die Mittelschenkelbreite bedeutet, ist diese Länge gleich V4c2z+f2. Hervorragende magnetische Eigenschaften ergeben erfindungsgemässe Trennfugen, wenn ihre gesamte Länge angenähert gleich oder sogar grösser ist als 2f-2*(ci-c2), wo ci die Breite des ungetrennten Joches ist. Dann ist, selbst bei nur einfach überlappten Trennfugen, die Flussdichte in den Überlappungen nicht oder nicht wesentlich höher als im Mittelschenkel. Trennfugen, die wesentlich länger sind, zum Beispiel grösser als 1,1 mal oder gar 1,2 mal 2f-2 (C1-C2), bedeuten normalerweise unnützen Aufwand und können sogar nachteilig sein. Derart grosse Trennfugenlängen können allerdings dann vorteilhaft sein, wenn in den verschiedenen Lagen des Mantelkerns Kernbleche verschiedener Materialstärke und/oder verschiedener Materialqualität vorkommen; beispielsweise auf immer ein Kernblech in 0,75 mm starkem kaltgewalztem Material zwei gegensinnig gelegte Kernbleche in 0,35 mm starkem kornorientiertem Material.

Die erfindungsgemässen Kernbleche können zwei Trennfugen, deren jede die Jochaussenkante erreicht, oder eine einzige innerhalb des Jochs verlaufende Trennfuge haben. Im ersteren Fall ist es vorteilhaft, wenn jede Trennfuge an einer Stelle der Jochaussenkante endet, die von der gedachten geradlinigen Verlängerung der auf der gleichen Seite liegenden Mittelschenkel-Längskante weiter entfernt ist als von der Mittelachse, die Mittelachse selbst aber nicht erreicht. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, wenn die Trennfuge in der Umgebung ihres Schnittpunktes mit der Mittelachse geradlinig und senkrecht zur Mittelachse verläuft.

Nach der Lehre der Erfindung sollen die Trennfugen nicht auf ihrer ganzen Länge mit den das zugehörige innere Kernblech-Fenstereck und die Mitte der Jochaussenkante verbindenden Diagonalen zusammenfallen. Sie dürfen aber teilweise damit zusammenfallen. Es ist vorteilhaft, wenn sich die Trennfugen nicht zu weit von den zugehörigen Diagonalen entfernen. Beispielsweise besteht eine günstige Ausführungsform darin, dass wenigstens auf einer Seite der Mittelachse keine Stelle der Trennfuge sich mehr als ein Viertel oder wesentlich mehr als ein Fünftel der Mittelschenkelbreite von der zugehörigen Diagonallinie entfernt. Bei ganz innerhalb des Jochs verlaufenden Trennfugen kann es besonders vorteilhaft sein, wenn diese Entfernung höchstens ein Sechstel der Mittelschenkelbreite ist. Vorteilhaft Schneiden die Trennfugen die Diagonale mindestens 2mal.

Besonders günstig sind Ausführungsformen der erfindungsgemässen Trennfuge, die wenigstens einen angenähert parallel oder angenähert senkrecht zur Mittelachse verlaufenden Abschnitt enthalten. Solche Abschnitte tragen stark zur Verlängerung der Trennfuge bei und haben bei kornorientiertem Material eine für den magnetischen Fluss günstige Richtung. Solche Abschnitte können miteinander etwa durch scharfe Ecken, durch Kurven oder durch kurze Schrägungen verbunden sein. Je mehr solche Abschnitte einander folgen, desto mehr kann sich die Trennfuge - beispielsweise in treppenförmi-gem oder geschlängeltem Verlauf - der genannten Diagonale annähern. Zuviele solche Teilabschnitte bringen aber keinen Vorteil mehr und können ausser den fertigungstechnischen Nachteilen sogar magnetische Nachteile bringen. Denn an den Trennfugen-Überlappungen muss der magnetische Fluss beidseits der Trennfuge auf einer Weglänge von grössenordnungs-mässig ein Millimeter auf die durchlaufenden Blechlagen ausweichen, was bei jedem rechtwinkligen Eck oer jeder scharfen Krümmung der Trennfuge zu lokalen Störungen des Flusses führt; das kann sich zu einem beträchtlichen Gesamteffekt aufsummieren.

Sehr günstig sind Trennfugenführungen, die auf mindestens einer Seite der Mittelachse ein oder zwei zur Mittelachse angenähert parallele Abschnitte und/oder ein oder zwei zur Mittelachse angenähert senkrechte Abschnitte enthalten. Besonders bei Kernblechen mit auf beiden Seiten gleich breiten Jochen (ci = C2) ist es magnetisch günstig, wenn wenigstens auf einer Seite der Mittelachse die Trennfuge im ersten Fünftel ihres vom zugehörigen Fenstereck aus gerechneten Verlaufs einen mittleren Winkel von nicht wesentlich mehr als 45° mit der Mittel-schenkel-Aussenkante einschliesst; besser liegt dieser zwischen 0° und 30°.

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

Fig. 1 die teilweise Draufsicht auf ein Kernblech mit unsymmetrischer Trennfugenführung. Die Mittelachse ist strichpunktiert, die die inneren Fensterecken mit der Mitte der Jochaussenkante verbindenden Diagonalen sind lang-gestrichelt, Beispiele von nicht erfindungsgemässen Trennfugen sind kurzgestrichelt;

Fig. 2 die teilweise Draufsicht auf ein Kernblech mit zwei zur Mittelachse unsymmetrischen und diese nicht schneidenden Trennfugen;

Fig. 3 die teilweise Draufsicht auf ein Kernblech mit einer innerhalb des Joches verlaufenden, zur Mittelachse symmetrischen Trennfuge, die an den Fensterecken schräg zur Mittelschenkel-Längskante ansetzt;

Fig. 4 die teilweise Draufsicht auf ein Kernblech mit einer innerhalb des Joches verlaufenden, zur Mittelachse symmetrischen Trennfuge, die an den Fensterecken ein Stück weit in geradliniger Fortsetzung der Mittelschenkel-Längskante verläuft;

Fig. 5 die Draufsicht auf ein Kernblech mit zwei zur Mittelachse symmetrischen und diese nicht schneidenden Trennfugen. Die Trennfugen sind als Haar-Luftspalte ausgebildet,

deren Breite deutlichkeitshaler übertrieben dargestellt ist. Die Breite des fugenlos anschliessenden Joches ist grösser als die des trennfugenseitigen Joches;

Fig. 6 die Draufsicht auf einen aus einzelnen Kernblechen gemäss Fig. 5 geschichteten Mantelkern mit unbewickeltem Spulenkörper;

Fig. 7 einen Schnitt durch den Mantelkern mit Spulenkörper nach Fig. 6.

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Aus den Fig. 1 bis 5 erhält man weitere Beispiele erfindungs- tete Teil und dann der ausgebuchtete Teil der Trennfuge 8a gemässer Kernbleche, indem man irgendeine rechts der Mittel- bzw. 8b. Beim Kernblech nach Fig. 2 kommt bei der rechtsseiti-achse 9 dargestellte Seite ergänzt durch die links der Mittel- gen Trennfuge 8a zuerst ein ausgebuchteter, dann ein einge-achse 9 dargestellte Seite irgendeiner anderen aus diesen fünf buchteter und dann wieder ein ausgebuchteter Teil; nach Fig. 3 Figuren. 5 kommtauf jeder Seite der Mittelachse 9 der ausgebuchtete Teil

Das Kernblech nach Fig. 5 ist eine bevorzugte Ausfüh- der Trennfuge 8 vor dem eingebuchteten; nach Fig. 4 ist auf rungsform der Erfindung. Es ist quadratisch ausgebildet und jeder Seite der Mittelachse 9 ein ausgebuchteter Teil der besteht aus einem Mittelschenkel 1, zwei dazu im Abstand Trennfuge 8 zwischen zwei eingebuchteten Teilen; nach Fig. 5

befindlichen parallelen Aussenschenkeln 2 und 3 und zwei kommt der ausgebuchtete Teil jeder Trennfuge 8a und 8b nach deren Enden verbindenden Jochen 4 und 5, wobei zum Ein- 10 einem zweiteiligen eingebuchteten Teil. Die eingebuchteten schichten in die in Fig. 5 gezeigte Wicklung zwischen dem und ausgebuchteten Teile der Trennfugen 8,8a bzw. 8b können einen Ende 7 des Mittelschenkels 1 und dem benachbarten Joch als Ecken, Kreisbögen oder sonstige Kurven ausgebildet sein. 4 zwei Trennfugen 8a und 8b vorgesehen sind. Die Summe der Bei den Kernblechen nach den Fig. 1,4 und 5 setzen die Breite C2 des trennfugenseitigen Joches 4 und der Breite ci des erfindungsgemässen Trennfugen 8,8a bzw. 8b am zugehörigen fugenlos anschliessenden Joches 5 ist grösser als die Breite f .5 Fenstereck 18 in geradliniger Fortsetzung der Mittelschenkeides Mittelschenkels 1. Ebenso ist die Summe der Breiten b der Längskante 17 an und behalten diese Richtung ein Stück weit beiden Aussenschenkel 2 und 3 grösser als die Breite f des Mit- genau oder ungefähr bei. Das ist sehr günstig, besonders bei telschenkels. Der Mittelschenkel 1, die Aussenschenkel 2 und 3 kornorientiertem Material, weil dadurch der aus dem umwik-und die Joche 4 und 5 schliessen die Fenster 10 und 11 ein, kelten Teil des Mittelschenkels 1 kommende magnetische Fluss deren in Richtung der Mittelachse 9 gerechnete Länge e ist. Da 20 im Bereich des jeweiligen inneren Fensterecks 18 ohne starke die Breite ci des fugenlos anschliessenden Joches 5 in dieser Störungen teils seine Richtung beibehalten, teils rechtwinklig Ausführungsform der Erfindung grösser als die Breite a des über die überlappten Trennfugen 8,8a bzw. 8b übersetzen kann, trennfugenseitigen Joches 4 ist, liegen die Fenster 10 und 11 Bei den Trennfugen 8,8a bzw. 8b nach den Fig. 4 und 5

unsymmetrisch zur Querachse 6. Die zum Mittelschenkel 1 par- schliesst sich dem eingebuchteten Teil ein senkrecht zur Mittelallele Aussenkante weist die Länge a auf. 25 achse 9 verlaufender Abschnitt an, der ungefähr ein Viertel so Der Mantelkern nach Fig. 6 enthält Kernbleche nach Fig. 5, lang wie die Mittelschenkelbreite f ist. Das hat unter anderem die in abwechselnd zwei verschiedenen Lagen eingeschichtet den Vorteil, dass die Trennfuge 8,8a bzw. 8b lang wird, dass sie sind. Wenn diese beiden gegeneinander gerichteten Lagen von die gedachte Diagonale (Fig. 1) schneidet und bei kornorien-gleich vielen Kernblechen mit einander gleicher Material- tiertem Material in den überlappenden Blechlagen die ideale stärke angenommen werden, so haben beide Joche des Mantel- 30 Übertrittsrichtung bietet.

kerns gleichen Querschnitt und dieser steht zum Querschnitt Bei den Trennfugen 8,8a bzw. 8b nach den Fig. 4 und 5 folgt des Mittelschenkels des Mantelkerns im Verhältnis '/2(ci+C2)/f. auf den eben genannten Abschnitt ein ausgebuchtetes Eck und Die Innenkanten 12 der fugenlos anschliessenden Joch 5 der dann ein parallel zur Mittelachse 9 verlaufender Abschnitt, der Kernbleche liegen nahezu an den Flanschen 13 des die nicht sich in Fig. 5 mit einer Länge von rund zwei Fünftel der Mitteldargestellte Wicklung tragenden Spulenkörpers 14 an. Dage- v schenkelbreite f bis zur Jochaussenkante 16 fortsetzt. Auch gen haben die Innenkanten 15 der trennfugenseitigen Joche 4 hierdurch wird die Trennfuge 8,8a bzw. 8b lang und schneidet der Kernbleche um die Kernblech-Jochbreitendifferenz C1-C2 die gedachte Diagonale erneut. Bei der Trennfugenführung vergrösserte Abstände von den Flanschen 13 des Spulenkör- nach Fig. 4 folgt noch ein letzter Abschnitt bestehend aus pers 14. Die lichte Länge eK des Mantelkern-Fensters ist um die einem sehr flachen Kreisbogen. Dadurch bleibt der mechani-Kernblech-Jochbreitendifferenz C1-C2 kürzer als die Länge e 40 sehe Zusammenhalt des Joches 4 gewahrt.

der Fenster 10 und 11 der einzelnen Kernbleche. Bei der rechten Trennfuge 8a nach Fig. 2 und der Trennfuge

In den Fig. 1 bis 4 ist nur das trennfugenseitige Joch 4 mit 8 nach Fig. 3 kommt - auch wieder vom zugehörigen Fender Breite C2 von erfindungsgemässen Kernblechen dargestellt, stereck 18 aus entlang der Trennfuge 8 bzw. 8a gerechnet - vor Diese Breite C2 ist grösser als die Hälfte der Mittelschenkel- dem eingebuchteten Teil der Trennfuge 8 bzw. 8a ein ausgebreite f. Die Breite ci des nicht dargeteilten Joches kann gleich 45 buchteter. Bei der Trennfuge 8a in Fig. 2 ist der ausgebuchtete C2 oder davon verschieden sein; es ist vorteilhaft, wenn sie gros- Teil so schwach ausgeprägt, dass er magnetisch kaum oder gar ser als C2 ist. Sehr günstige und realistische Verhältnisse hat nicht schadet, aber die Einschichtung der Kernbleche in die man beispielsweise dann, wenn ci/f = 0,72 und C2/f = 0,62, also Wicklung erleichtert. Schwerwiegender ist die Trennfugenfüh-(ci+c2)/f =1,34 ist, wie das angenähert beim Kernblech nach rung von etwa 45° gegen die Mittelachse 9 am zugehörigen Fig. 5 der Fall ist. 50 Fenstereck 18 in Fig. 3. Diese für das Einchichten der Kern-

Keine der beiden in Fig. 1 in kurz-gestrichelter Darstellung bleche günstige Schrägführung ist aber dann auch magnetisch gezeigten Trennfugen hat von der Mittelachse 9 aus gesehen schadlos, wenn die Jochbreite ci grösser ist als die Jochbreite sowohl einen eingebuchteten als auch einen ausgebuchteten a. Eine kleine Schrägung zur Erleichterung des Einschichtens Teil. Diese Trennfugenführung ist also nicht erfindungsgemäss. der Bleche ist auch bei den Trennfugen 8a und 8b nach Fig. 5 Obwohl diese beiden Trennfugen länger sind als die lang-gestri- 55 vorgesehen.

chelt dargestellten Diagonalen, sind sie dennoch keine gute Bei dem Kernblech nach Fig. 5 ist das von der Mittelachse 9

Lösung: Die linke von ihnen bildet einen sehr spitzen Winkel aus gesehen ausgebuchtete Eck 20 der Trennfugen 8a und 8b so mit der Jochaussenkante 16, was fertigungstechnisch und gelegt, dass sein Abstand von der Verlängerung der zugehöri-

magnetisch schlecht ist; die rechte von ihnen ist insbesondere gen Mittelschenkel-Längskante 17 ungefähr halb' so gross ist dann schlecht, wenn die beiden Jochbreiten ci und C2 einander w wie die Summe aus den zwischen diesem Eck 20 und dem zuge-gleich sind, weil dann ein Teil des in der Nähe der Mitteischen- hörigen inneren Kernblech-Fenstereck 18 liegenden Trennfu-kel-Längskante 17 laufenden magnetischen Flusses von der genlängen und der Jochbreitendifferenz C1-C2. Diese Summe ist Trennfuge schräg auf die Mittelachse hin gedrängt wird. gleich dem entlang der Trennfuge 8a bzw. 8b und dem

Diese Nachteile vermeiden die in Fig. 1 als ausgezogene anschliessenden Teil der Mittelschenkel-Längskante 17 gerech-Linien dargestellten erfindungsgemässen Trennfugen 8a und 65 neten Abstand zwischen dem Eck 20 jeder Trennfuge 8a und 8b 8b. Bei beiden Fugen 8a und 8b kommt - immer von der Mittel- und dem zugehörigen lichten inneren Fenstereck 19 des Man-achse 9 aus gesehen - vom zugehörigen Fenstereck 18 aus, ent- telkerns. Dadurch ist erreicht, dass in einem aus Kernblechen in lang der Trennfuge 8a bzw. 8b gerechnet, zuerst der eingebuch- zwei verschiedenen gegensinnigen Lagen geschichteten Man-

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telkern im Mittelschenkel 9 selbst dann keine lokalen Fluss-dichte-Erhöhungen auftreten, wenn über den Trennspalt selbst überhaupt kein Fluss übergeht.

Bei den Trennfugen 8,8a bzw. 8b nach den Fig. 3,4 und 5 sind die Abstände der eingebuchteten Ecken 21 der Trennfu- => gen 8,8a bzw. 8b von der Mittelachse 9 und von der Jochaussenkante 16 derart eingerichtet, dass sich aufgrund der zwischen diesen Ecken 21 und der Jochaussenkante 16 bzw. der Mittelachse 9 liegenden Trennfugenlängen, zwischen diesen Ecken 21 und der Jochaussenkante 16 eine gegenüber dem Mit- io telschenkel 9 angemessen reduzierte Flussdichte einstellt. Der ideale Flussdichte-Reduktionsfaktor f/(ci+c2) wird dabei nicht ganz erreicht. Der tatsächlich erreichte Reduktionsfaktor von etwa 0,75 bis 0,8 reicht aber selbst für höchste Ansprüche aus. Um das zu erreichen, ist bei jeder der beiden Trennfugen 8a und 8b nach Fig. 5 der Abstand des dem Fenstereck 18 entfernter liegenden eingebuchteten Ecks 21 von der Jochaussenkante 16 ungefähr das 0,6- bis 0,65fache der Längen beider zwischen diesem konkaven Eck 21 und der Jochaussenkante 16 liegenden Trennfugenabschnitte. Hinsichtlich des rechts oder links der Mittelachse 9 liegenden Teils der Trennfuge 8 nach Fig. 3 und 4 gilt die analoge Relation, jedoch sind die Trennfugenlängen zur Mittelachse 9 statt zur Jochaussenkante 16 zu rechnen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

621430 PATENTANSPRÜCHE

1. Kernblech für Mantelkerne, insbesondere für Transformatoren, aus einer Mehrzahl von wechselweise gegeneinander geschichteten Kernblechen, mit einem Mittelschenkel, zwei dazu im Abstand befindlichen parallelen Aussenschenkeln und zwei deren Enden verbindenden Jochen, wobei zum Einschichten in die Wicklung zwischen einem Ende des Mittelschenkels und dem benachbarten Joch mindestens eine Trennfuge vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe aus der Breite (ci) des fugenlos anschliessenden Joches und der Breite (C2) des trennfugenseitigen Joches mindestens l,25fach und höchstens l,45fach der Mittelschenkelbreite (f) ist, dass auf jeder Seite der Mittelachse die Länge der Trennfuge mindestens 0,75fach der Mittelschenkelbreite (f) ist und dass die Trennfuge zumindest auf einer Seite der Mittelachse von dieser aus gesehen mindestens einen eingebuchteten und mindestens einen ausgebuchteten Teil aufweist.

2. Kernblech nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (ci) des fugenlos anschliessenden Joches grösser ist als die des trennfugenseitigen Joches (C2).

3. Kernblech nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe aus der Breite (ci) des fugenlos anschliessenden Joches und der Breite (C2) des trennfugenseitigen Joches ungefähr l,35fach der Mittelschenkelbreite (f) ist und dass die Summe der beiden Aussenschenkelbreiten (b) ungefähr l,25fach der Mittelschenkelbreite (f) ist.

4. Kernblech nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Trennfuge als Haarspalt ausgebildet ist.

5. £ernblech nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Trennfugenlänge angenähert gleich der doppelten Mittelschenkelbreite (f) abzüglich der doppelten Differenz der Breite (ci) des fugenlos anschliessenden Joches und der Breite (C2) des trennfugenseitigen Joches ist.

6. Kernblech nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens auf einer Seite der Mittelachse die Trennfuge die das zugehörige Kernblech-Fenstereck mit der Mitte der Jochaussenkante verbindende Diagonale wenigstens zweimal schneidet.

7. Kernblech nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens auf einer Seite der Mittelachse die Trennfuge im wesentlichen die Form einer Treppe mit mindestens einer und höchstens zwei Stufen hat und dass sie zwei zur Mittelachse angenähert parallele und einen zur Mittelachse angenähert senkrechten Abschnitt enthält.

8. Kernblech nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei die Mittelachse nicht schneidende Trennfugen vorgesehen sind, deren jede an einer Stelle der Jochaussenkante endet, die von der gedachten geradlinigen Verlängerung der auf der gleichen Seite liegenden Mit-telschenkellängskante weiter entfernt ist als von der Mittelachse.