DD276755A1 - Verfahren zur herstellung eines lamellierten magnetkernes bzw. von magnetkernteilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lamellierten Magnetkernes, von Magnetkernteilen bzw. sogenannter Kompaktbleche aus sehr duennen Magnetbaendern amorphen Materials fuer elektrische Induktionsapparate. Die Erfindung verfolgt das Ziel, einen oekonomisch guenstigen Weg fuer die Verarbeitung von duennen amorphen Magnetbaendern anzugeben. Die Magnetbaender werden zunaechst aus mehreren Vorratsrollen entnommen, parallel in eine Falteinrichtung eingefuehrt und zu I-foermigen Bandstapeln verformt. Anschliessend werden Teile des Bandstapels in Laengsrichtung herausgezogen und das herausgezogene Bandstapelteil zur Laengsrichtung des urspruenglichen Bandstapels verschwenkt. Auf diese Art entstehen Magnetkernteile oder Kompaktbleche mit L-foermiger oder U-foermiger Gestalt bei gleichzeitiger Vermeidung von Stanzvorgaengen. Geschlossene Magnetkerne mit geringem Luftspalt sind auf diese Art ebenfalls herstellbar. Fig. 4

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lamellierten Magnetkernes bzw. von lamellierten Magnetkernteilen für elektrische Induktionsapparate, die aus dünnsten Bändern, z.B. aus amorphem Magnetmaterial besteht. Bei diesem Verfahren wird durch gleichzeitiges und gemeinsames Falten von übereinander angeordneten Bändern ein mäanderförmig verformter I-förmiger Bandstapel hergestellt. Derartige Magnetkerne werden bevorzugt für elektrische Übertrager, Transformatoren und Wandler benötigt; solche Magnetkernteile sind zur Herstellung kompletter Magnetkerne geeignet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Amorphes Magnetmaterial liegt auf Grund der bei seiner Herstellung angewandten technologischen Prozesse in dünnen Bändern begrenzter Breiten aber praktisch unbegrenzter Länge vor. Damit scheiden formgerechtes Schneiden und Schichten (Verschachteln) einzelner Folien bei der Herstellung von Magnetkernen aus praktischen Erwägungen heraus aus. Die in Dicken von etwa 0,025mm bis 0,050mm anfallenden amorphen Magnetbänder wurden daher überwiegend aufgewickelt und in Form von Wickelbandkernen zur Anwendung gebracht.

Forner ist es bekannt, diese Wickeloandkerne aufzuschneiden und als Schnittbandkerne weiter zu verarbeiten. Während Bandkerne für Wicklungen hoher Windungszahlen ungeeignet sind, treten bei Verwendung von Schnittbandkernen die erforderlichen besonderen Trennverfahren bei amorphem Material, die Probleme, dünn das Vorhandensein von Luftspalten und der besondere konstruktive Aufwand für die Pressung der Magnetkernteile nacnteilig in Erscheinung (z.B. DD-PS 221301). Des weitoron ist es zur Behebung der Verarbeitungsschwierigkeiten extrem dünner Folien bekannt, mehrere solcher bandförmiger Folien zu Laminaten zu verbinden und in Form von Blechen zur Verfügung zu stellen.

Diese Laminate sind für die Anwendung in Leistungstransformatoren, z. B. in Verteilertransformatoren geeignet (Fish, E: Recent Developments In Low Core Loss Materials For Power Tansformers. Canadian Electrical Association Power Transformer Subsection. Montreal: Quebec 25.3.1985). Ferner wurde bereits vorgeschlagen, Kompaktbleche durch Laminierung dünnster Folien dadurch zu erzeugen, daß zunächst Folien zu Wickelbandkernen gewickelt und anschließend durch Pressung zu ebenen Blechstapeln verformt worden (DD-WP H01F 3171654). Diese Blechstapel haben eine I-förmige Gestalt und sind in geringer Höhe als Magnetkernteile bzw. Kompaktbleche zum Schichten von kompletten Magnetkernen geeignet. In entsprechender Höhe

können derartig hergestellte ebene Folienstapel als I-förmige Magnetkerne Anwendung finden. Allerdings ist hier von gewissem Nachteil, daß die Längsenden der Folienstapel eine konvexe Gestalt aufweisen.

Zur Herstellung von Magnetkernen bzw. von Magnetkernteilen ist es ferner bekannt, Magnetbänder zu falten. So ist es bekannt, die Joche von Leistungstransformatoren, die alsTempeltyp ausgeführt sind, durch Falten von ein oder mehreren bereitgestellten amorphen Bändern herzustellen (EP A1 0151048). Des weiteren ist es bekannt, Magnetkerne mit kreisringförmigem Querschnitt und einer Bauhöhe, die der Bandbreite entspricht, dadurch zu erzeugen, daß die Bleche mit zunächst zunehmender Faltenlänge und nach Erreichen des Kerndurchmessers mit abnehmender Faltenlänge gefaltet werden (DD PS 73587). Dieses Verfahren ist bei den Bandbreiten, in der zur Zeit amorphes Material zur Verfugung steht, nur sehr beschränkt einsetzbar; außerdem entsteht kein geschlossener Magnetkreis.

Gefaltene Bleche aus dünnem, aber nicht amorphem Magnetmaterialien zur Herstellung von U-förmigen Kernen nach formgerechtem Schneiden sind ebenfalls bekannt (DE A1 3137391). Hier werden aus einem endlosen Band rechteckförmige Blechteile ausgestanzt und das verbleibonde Band anschließend zickzackförmig gefaltet. Dieses Verfahren ist nicht abfallfrei und hat zur Voraussetzung, daß es pro Blech eines Stanzschnittes bedarf.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, einen ökonomisch günstigen Weg für die Verarbeitung von dünnen amorphen Magnetbändern anzugeben.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von gefalteten dünnen Magnetbändern einen Weg anzugeben mit dem man zu L-förmigen, U-förmigen oder geschlossenen Magnetkernen bzw. Magnetkernteilen oder auch Kompaktblechen gelangt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zunächst durch gleichzeitiges und gemeinsames Kalten übereinander angeordneter Magnetbänder durch mäanderförmiges Verformen ein I-förmiger Bandstapc' hergestellt wird und erfindungsgemäß ein von zu gleichen Bändern gehörender Teil des I-förmigen Bandstapels in oder annähernd in Längsrichtung teilweise aus dem l-förmigon Bandstapel herausgezogen wird und daß ferner der herausgezogene Bandstapel zur Längsachse des verbleibenden ßlechstupels geschwenkt wird. Dadurch entsteht zunächst ein L-förmiges Megnetkernteil, sofern eino geradzahlige Anzahl von Bändorn gemeinsam und gleichzeitig mäanderförmig gefaltet wird. Anschließend muß die Hälfte des aus gleichen Rändern bestehenden Teiles des I-förmigen Bandstapels teilweise herausgezogen und mit seiner Längsachse zur Ldngsschse des verbleibenden Stapels um 90 Grad geschwenkt werden.

Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, U-förmige Magnetkernleile bzw. Magnetkerne herzustellen, indem eine durch drei teilbare Anzahl vcn Bändern gemeinsam und gleichzeitig gefaltet wird. Von diessn Bändern werden anschließend zwei Drittel aus dem I-förmigen Bandstapel herausgazogen. Danach werden sie mit ihrer Längsachse zur Längsachse des I-förmigen Bandstapels um 90 Grad geschwenkt. Daran anschließend wird die Hälfte des aus gleichen Bändern bestehenden und geschwenkten Bandstapelteiles wiederum teilweise herausgezogen und um 90 Grad geschwenkt. So entsteht ein U-förmiger Magnetkern bzw. Magnetkernteile gleicher Breite. Insbesondere zur Herstellung eines kompletten und geschlossenen Magnetkernes wird oine durch vier teilbare Anzahl von Bändern gemeinsam und gleichzeitig mäanderförmig gefeitet. Danach werden drei Viertel der aus gleichen Bändern bestehenden Teile des I-förmigen Bandstapels in einen oder in beide Richtungssinne und in der Längsrichtung des I-förmigen ßandstapels herausgezogen und durch ein- und/oder zweimaliges, oder dreimaliges Schwenken zu eir.sm geschlossenen quadratischen Schichtkern zusammengesetzt. Die auf den Magnetkern aufzubringenden Wicklungen werden beispielsweise auf Wickelkörper gewickelt und nach dem Herausziehen der Teilstapel und vor ihrem Verschwanken aufgesetzt.

Zur Herstellung einer Verkettung der geschwenkten Bandstapel v/ird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der geschwenkte Teil des Bandstapais oder der verbliebene Teil des Bandstapels in einer oder in beiden Richtungen der Längsrichtung verschoben, so daß sie sich teilweise oder ganz in Formschluß befinden. Solche L-förmigen und U-förmigen Magnetkernteile können nun in unterschiedlicher Höhe erzougt werdet*.. Durch eins große Anzahl von Falt'mpen entstehen sodann entweder komplette Magnetkerne öler Maijnetkernteile, die in Flußrichtung aneinander setzbar sind. Bei ainer geringen Anzahl von Faltungen, z. B. zwischen 2 und 120 Faltungen, entstehen dagegen Kompaktbleche, die sodann durch Verschachteln im herkömmlichen Sinne zu Magnatkernen verarbeitet werden.

Ausführungsbeispiel

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine prinzipielle Anordnung, in der mehrere amorphe Magnetbänder zunächst zusammengeführt und sodann durch

Faltung zu einem I-förmigen Bandstapel verformt werden, Fig. 2: den Bandstapel in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3: den Bandstapel nach Figur 2 nach der Durchführung des Verfahrensschrittea „Herausziehen eines Bandstacelteilas", Fig.4: den Bandstapol in der Phase des Verschwenkens der Teilbandstapel, .Fig. 5: einen Ausschnitt des gemäß des Verfahrens hergestellten L-förmigen Magnetkernteiles.

In der Figur 1 sind in der Anordnung zur Erzeugung eines I-förmigen Bandstapels zunächst 4 Voiratsroilen 1; 2; 3 und 4 von amorphem Mf gnetmatorial gezoigt. Das hier zur Anwendung kommende Magnetmaterial besteht aus Fe80 B14 Si 6 und hat die Eigenschaft, daß es bei der Faltung nicht bricht. Das Magnetmaterial hat eine Bandbreite von 20mm und eine Bandstärke von

' 0,025mm. Über nicht dargestellte Antriebsmittel werden die Magnetbänder über Führungsrollen 5; 6; 7 und 8 zusammengeführt.

' Diese Führungsi ollen können sogleich zur Aufbringung von Substraten verwandt werden. So ist es möglich, die

Führungsrollen 5 und 6, die die Bänder aus den Vorratsrollen 1 und 2 führen, als Klebevorrichtung auszustatten, die in gewissen Abständen eine.« -1or Bänder betupfen, was für die künftige erfindungsgemäße Durchfühiung des Verfahrens von Belang ist, da diese beiden Bänuer sich gegenseitig nicht verschieben nollen. Die gleiche Einrichtung weist die Führungsrolle 8 auf, wodurch gewährleistet wird, daß die Bänder aus den Vorratsrollen 3 und ä gegeneinander unverschiebbar sind. Um zu gewährleisten, daß der Einfluß des aufgebrachten Klebstoffes auf den FüllfaKtor der Kerne gering bleibt, ist es möglich, den Abstand der Setupfungsstellen so zu wählen, daß nur pro Falllänge eine Berührung zustande kommt, wobei es vorteilhaft ist, die Anordnung so auszuführen, daß der Abstand der Betupfungsstellen ein wenig größer oder ein wenig kleiner als eine Faltlänge ist und damit eine Verteilung des Klebstoffauftragas über die gesamte Länge des I-förmigen Stapels erfolgt. In ebenfalls nicht näher dargestellter Weise bringt die Führungsrolle 7 auf das Banti von der Vorratsrolle 3 eine die Gleitfähigkeit erhöhende gut benetzende Flüssigkeit, z. B. Silikonöl, auf. Da es bei der späteren erfindungsgei näßen Durchführung des Verfahrens darauf ankommt, daß dio miteinander gut haftenden Bänder der Vorratsroüen 3 und 4 gut verschiebbar sind, wird über die Transportrollen 9 und 10, die die Vereinigung der beiden Bänoorpaare bewirken, das so hergestellte Laminat einer Faltvorrichtung 11 zugeführt und anschließend als I-förmiger gefaltetei Bandstapei 12 aus möanderförmig verformten Folien abgelegt. Natürlich ist die in Figur 1 beschriebene Anordnung in vielfältiger Weise abwandelbar. Zum Beispiel wird es zweckmäßig sein, durch Übereinanderanordnung solcher Rollen Kombinationen von mehr als zwei Bändern miteinander zu verbinden, weil es bei der künftigen Verarbeitung den Vorteil hat, daß eine geringere Anzahl von Faltungen bei gleicher Bandstapelhöhe notwendig wird und die zu verschiebenden Teilstapel in sich stabMer sind. Außerdem ist die in Figur 1 gezeigte) Anordnung nur zur Erzeugung von L-förmigen Magnetkernteilen oder Kompaktblechen geeignet. Für die Erzeugung von U-förmigen Magnetkernteilen, Kompaktblechen oder geschlossener Magnetkreise wäre dagegen die Anordnung einer Zahl von durch drei bzw. durch vier teilbarer Bänder bzw. Bandkombinationen notwendig.

In Figur 2 ist in nicht maßstabsgerechter Weise der Sandstapol, wie er in einer Anordnung nach Figur 1 gewonnen wurde, in perspektivischer Sicht gezeigt. Gemäß der Erfindung wird nunmehr das Bänderpaar 13, welches aus den Vorratsrollen 3 und 4 stammt, gegenüber dem Bänderpaar 14 aus den Vorratsroüen 1 und 2 in Längsrichtung des Bandstapels verschoben, was zu einer Anordnung gemäß Figur 3 führt. Dabei wurden die Bänderpaare 13 und 14 nunmehr als einheitliches Blech behandelt und gezeichnet. Nachdem der Tuilstepel mit den Bänderpaaren 13, wie in Figur 3 gezeigt, herausgezogen ist, wird selbiger wie in Figur 4 gezeigt um 90 Grad zur Längsachse des TeilMapels aus den Bänderpaaren 14 geschwenkt und die Bänderpaare in dem Eckberoich bündig geordnet. Dieser Verfahrensschritt führt nunmehr zu einem L-formigen Magnetkernteil, wie in Figur 5 gezeigt.

Will man U-förmiga Magne»:kernteile oder Kompaktbleche erzeugen, so erfolgt dies entweder derart, daß aus dem Gesamtstapel jeweils ein Drittel der Bänderpaare in beide Richtungssinne der Längsachse herausgezogen werden und sodann, wie an Hand der Figuren 3 und 4 beschrieben, verschwenkt werden. Es ist auch möglich, wie in Figur 3 gezeigt, zwei Drittel der Bänderpaare herauszuziehen und nach dem ersten Verschwenken 50% des verschwenken Teilstapels erneut herauszuziehen und um 90 Grad in gleicher Schwenkrichtung zu verschwenken.

Demzufolge bedarf es jetzt einer solchen Anzahl von verschwenkbaren Bändern bzw. Bänderpaaren, die durch drei teilbar ist. Zur Herstellung kompletter Magnetkerne ist es möglich, zunächst drei Viertel der Bänderpaare herauszuziehen, zu verschwenken, anschließend die Hälfte der ursprünglichen Bänderpaare herauszuziehen und zu verschwenken und sodann dio Hälfte der verbliebenen Bänderpaare mit dem ersten Bandstapel in Eingriff zu bringen, nachdem zuvor auf einem odor zwei Schenkeln des so entstandenen Zweischenkelkernes die Wicklung bzw. die Wicklungen aufgebraent wurden.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Herstellung eines lameliierten Magnetkernes bzw. von Magnetkernteilen für elektrische Induktionsapparate aus dünnsten Bändern, z.B. aus amorphem Magnetmaterial, bei dem zunächst durch gleichzeitiges und gemeinsames Falten von übereinander angeordneten Bändern mäanderförmig verformte I-förmige Bandstapel hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein von zu gleichen Bändern gehörender Teil (13) des I-förmigen Bandstapels herausgezogen wird und daß anschließend der herausgezogene Bandstapel (13) zur Längsachse des verbliebenen Bandstapels (14) geschwenkt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine geradzahlige Anzahl von Bändern gemeinsam und gleichzeitig mäanderförmig gefaltet wird und daß die Hälfte (13) des aus gleichen Bändern bestehenden Teiles des I-förmigen Bandstapels zur Herstellung eines L-förmigen Magnetkernteiles teilweise herausgezogen und mit seiner Längsachse zur Längsachse des verbleibenden Stapels (14) um 90 Grad geschwenkt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch drei teilbare Anzahl von Bändern gemeinsam und gleichzeitig gefaltet wird, daran anschließend zwei Drittel obiger Bänder aus dem I-förmigen Bandstapel herausgezogen und mit ihrer Längsachse zur Längsachse des I-förmigen Bandstapels um 90 Grad geschwenkt werden und daran anschließend die Hälfte des aus gleichen Bändern bestehenden geschwenkten Bandstapels wiederum teilweise herausgezogen und um 90 Grad geschwenkt wird zum Zwecke der Herstellung eins U-förmigen Magnetkreises bzw. Magnetkernteiles.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch vier teilbare Anzahl von Bändern gemeinsam und gleichzeitig mäanderförmig gefaltet wird und drei Viertel der aus gleichen Bändern bestehenden Teile des I-förmigen Bandstapels in einen oder in beide Richtungssinne und in der Längsrichtung des I-förmigen Bandstapels herausgezogen und durch ein ein- und/oder zweimaliges oder dreimaliges Schwenken zu einem geschlossenen quadratischen Schichtkern zusammengesetzt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschwenkte Teil des Bandstapels und/oder der verbliebene Teil des Bandstapels in einer oder in beiden Längsrichtungen derart verschoben wird, daß sich die beiden Bandstapel teilweise oder ganz in Formschluß befinden.