DD281285A5 - Lamelliertes magnetkernteil bzw. lamelliertes kompaktblech i-foermiger gestalt sowie verfahren zur herstellung solcher magnetkernteile bzw. kompaktbleche - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein lamelliertes Magnetkernteil bzw. lamelliertes Kompaktblech I-foermiger Gestalt sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Teile. Mit der Erfindung wird bezweckt, die in verschiedener Hinsicht vorteilhaften Eigenschaften amorphen Magnetmaterials auszunutzen, bei gleichzeitiger Beibehaltung der konstruktiven und technologischen Gegebenheiten bei herkoemmlichen Induktionsapparaten. Damit werden die Probleme, die bei der Verwendung von amorphen Magnetmaterialien bzw. duennen Baendern bisher bestanden, umgangen. Die Magnetkernteile bzw. Kompaktbleche weisen I-foermige Gestalt auf, d. h. sie sind rechteckig, mit einem groszen Laengen-Breiten-Verhaeltnis. An einem oder an beiden Enden sind diese Bleche bzw. Teile in der Staerke reduziert und lassen sich so besser zu herkoemmlichen Kernen verschachteln, da sie fugenweise ineinander greifen. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung derart aufgebauter Magnetkernteile bzw. Kompaktbleche angegeben, welches von der Verwendung einer Falteinrichtung ausgeht, die das quasi endlose Band einer Rolle entnimmt und die Magnetkernteile bzw. Kompaktbleche durch Falten des Bandes lagenweise uebereinander anordnet. Durch ein- oder mehrfaches AEndern der Faltlaenge entstehen die Bleche bzw. Teile mit unterschiedlicher Staerke an ihren Enden. Fig. 1{Magnetkern, lamelliert; Magnetkernteil, lamelliert; Kompaktblech, lamelliert; amorphes Magnetmaterial, bandfoermig; I-foermige Gestalt, duenn, falten; Faltlaenge, unterschiedlich; Staerke, unterschiedlich}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein lamelliertes Magnetkernteil bzw. ein lamelliertes Konipaktblech I-förmiger Gestalt, das aus dünnen Bändern, z.B. aus amorphem Magnetmaterial, besteht. Diese dünnen Bänder sind lagenweise aufeinandergeschichtet und an den Enden des Magnetkernteiles bzw. Kompaktbleches miteinander verbunden, da die Lagen durch Faltung aus einem quasi endlosen Band erzeugt wurden.

Solche Magnetkernteile bzw. Kompaktbleche ermöglichen es einerseits, die besonderen Eigenschaften der dünnen Bänder amorphen Materials auszunutzen. Andererseits zwingt die Herstellung solcher Magnetkernteile bzw. Kompaktbleche bei der verarbeitenden Industrie nicht zur Änderung der herkömmlichen Technologie.

D'<? Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines lameliierten Magnetkernteiles bzw. eines lamellierten Kompaktbleches I-förmiger Gestalt, das aus dünr\en Bändern besteht und durch Faltung eines oder mehrerer parallel einer Falteinrichlung zugeführter quasi endloser Bänder erzeugt wird.

Dabei versteht man unter einem Magnetkernteil ein aus 1 a-melliertem Magnetmaterial hergestelltes Teil mit einer solchen Stapelhöhl!, daß aus wenigen Magnetkernteilen ein geschlossener Magnetkern bzw. ein Magnetkern gewünschter Konfiguration entsteht.

Dagegen i«t unter einem Kompaktblech ein lamelliertes Teil aus Magnetmaterial zu verstehen, daß durch eine Stapelhöhe von 0,3mm bis etwa 1,5mm gekennzeichnet ist und das wie ein Magnetbleche, herkömmlicher Art verarbeitet wird und dabei zu Magnetkernen führt, wie sie bei Verwendung von konventinelien Magnetkernen entstehen, bevorzugt bei der Anordnung von zwei bis drei Blechen pro Falz.

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 voi-, etwa 0,025mm bis 0,050mm anfallenden amorphen Magnetbänder wurden daher überwiegend aufgewickelt und in Form von Wir.kelbandkernen zur Anwendung gebracht.

Ferner ist es bekannt, diese Wickelbandkerne aufzuschneiden und als Schnittbandkerne weitet zu verarbeiten. Während Bandkerne für Wicklungen hoher Windungszahlen ungeeingnet sind, trr'en bei Verwendung von Schnittbandkernen die erforderlichen besonderen Trennverfahren bei amorphem Material, die Probleme durch das Vorhandensein von Luftspalten und der besondere konstruktive Aufwand für die Pressung der Magnetkernteile nachteilig in Erscheinung (z.B. DD-PS 221301). Für die Herstellung von Leistungstransformatoren ist es ferner bekannt, eine große Zahl der sehr dünnen Blechlamellen zu säulenförmigen, sich selbst tragenden und formbeständigen Blechpaketen zusammenzusetzen, wobei diese Blechpakete eine rechteckigen Querschnitt aufweisen, aber mit unterschiedlicher Länge bereitgestellt werden. Solche Magnetl-.ernteile v/erden sodann nach Art eines Ziegelmauerwerkes zu einem geschlossenen Magnetkern verarbeitet (DE-A 13138564). Besondere Angaben über die Herstellung dieser quaderförmigan Magnetkernteile sind aus dieser Schrift nicht entnehmbar, so daß davon ausgegangen werden muß, daß die quaderförmigen Magnetkernteile nach formger6chtem Schneiden der Einzelfolien und deren Übereinanderschichten verklebt werden. Diese Lösung überwindet zwar den Nachteil der großen Empfindlichkeit der dünnen Folien bei der Montage der Magnetkern; die Herstellung der quaderförmigen Magnetkernteile erscheint aber weiterhin problematisch, zumindest technologisch aufwendig. Außerdem erfordert die Anwendung dieser Lehre eine vollständig neue Kernkonstruktion.

Des weiterer) 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 ebenfalls für die Anwendung in Leistungstransformatoren, z. B. in Verteilertransformatoren geeignet (Fish, E.: Recent Developments In Low Core Loss Materials For Power Transformers. Canadian Electrical Association Power Transformer Subsection. Montreal: Quebec 25.03.1985). 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 werden (DD-WP H01 F 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 hergestellter 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 als Tempeltyp ausgeführt sind, durch Falten von ein oder mehreren bereitgestellten amorphen Bändern herzustellen (EP A10151048).

Bei der Herstellung von den beschriebenen Magnetkernteilen bzw. Magnetblechen durch Zusammenfügen dünnster Folien bedarf es besonderer Verbindungsverfahren, die insbesondere in den Rand- bzw. Eckbereichen der Teile bzw. Bleche effektiv sein müssen. Hierfür wird die Verwendung von Klebstoffen vorgeschlagen (DE-A 13138564), die entweder die amorphen Bänder vollständig benetzen oder punktförmig verteilte Klebstellen erzeugen (WO 88/05314). Darüber hinaus ist zu diesem Zweck es auch bekannt, auf die Oberfläche der amorphen Folien im Temperaturbereich von 50 bis 350 Grad Celsius schmelzende Metalle aufzubringen, die während des nachfolgenden Temperprozesses schmelzen und die Folien innig verbinden (US 4413406).

Ziel der Erfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, den Einsatz von amorphen Magnetmaterialien mit ihren günstigen und genau einstellbaren magnetischen Eigenschaften zu ermöglichen und gleichzeitig die diesen Magnetmaterialien anhaftenden Nachteile bzgl. ihrer technologischen Verarbeitbarkeit, die durch ihre geringe Dicke und ihre schlechte Stanzbarkeit charakterisiert sind, weitestgehendzu umgehen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, lameliierte Magnetbleche mit annähernd konventionellen Abmessungen aus amorphen oder anderen dünnen Bändern vorzuschlagen, die unter Beibehaltung traditioneller Herstellungsverfahren verwendbar sind und die entweder verbesserte magnetische Eigenschaften oder verringerten Arbeitsaufwand beim Legen der Kerne oder zumindest die Verwendung amorpher Folien bei konventionollen Konstruktionen ermöglichen. Außerdem lag die Aufgabe vor, ein Herstellungsverfahren für die Magnetkernteile bzw. Kompaktblecha, die der obigen Aufgabenstellung genügen, anzugeben, wobei die Nachteile der bisherigen Verfahren zur Verbindung der Folien und Magnetbleche bzw. Magnetkernteile zumindest teilweise überwunden werden sollen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein lameliiertes Magnetk6rnteil bzw. lamelliertes Kompaktblech I-förmiger Gestalt, das aus dünnen Bändern, z.B. aus amorphem Magnetmaterial besteht, die an den Enden des Teiles bzw. Bleches jeweils miteinander verbunden sind, an einem oder an beiden Enden eine reduzierte Stärke aufweist. Es ist vorteilhaft, wenn die Stärke 5n einem bzw. beiden Enden auf die Hälfte oder annähernd die Hälfte des Magnetkernteils bzw. Kompaktbleches reduziert ist.

Der Bereich reduzierter Stärke an einem oder an beiden Enden entspricht in Längsrichtung des Teiles odei Bleches genau oder annähernd der Bandbreite oder der doppelten Bandbreite.

Ferner ist es möglich, die lagenweise an einer Seite verbundenen amorphen Bänder auch an der anderen Seite dadurch zu verbinden, daß zwischen die einzelnen amorphen Bänder eine Klebstoffschicht ganzflächig oder punkt- bzw. strichweise eingebracht wird.

Das lameliierte Magnetkernteil bzw. lamellierte Kompaktblech wird durch Faltung eines oder mehrerer parallel einer Faltvorrichtung zugeführter quasi endloser dünner Bänder erzeugt. In der Faltvorrichtung wird zunächst das Band bzw. die Bänder gemeinsam in mehreren Lagen gleicher Faltlänge zu einem ersten Teilstapel gefaltet und danach werden mehrere Lagen

mit einer anderen Faltlänge zu einem zweiten Teilstapel gofaltet. Die Differenz beider Faltlängen ist gleich oder annähernd gleich der halben Breite des Bandes bzw. der Bänder oder eines ganzzanligen Vielfachen n, wobei η im Bereich von η = 2 bis η = 4 gewählt wird.

Es kann zweckmäßig sein, die Faltung so durchzuführen, daß die Bänder des zweiten Teilstapels mit der großen Faltlänge einseitig oder beidseitig die Bänder des ersten Teilstapels mit der kleineren Faltlänge überragen. Die Stärke des zweiten Teilstupels wird gleich oder annähernd der Stärke des ersten Teilstapels gewählt.

Ausführungsbeispiel In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: ein erfindungsgemäß hergestelltes lamelliertes Kompaktblech, dessen einzelne Lagen an ihren Enden miteinander

verbunden sind und das an seinen Enden eine annähernd um die Hälfte reduzierte Stärke aufweist. Fig. 2a: ein erfindungsgemäß hergestelltes lamelliertes Kompaktblech in einer schematischen Darstellung, das an dem einen

Ende des Bleches eine um die Hälfte reduzierte Stärke aufweiGt

Fig. 2b: ein erfindungsgomäß hergestelltes Kompaktblech in einer schematischon Darstellung, das an beiden Enden des

Bleches eine um die Hälfte reduzierte Stärke aufweist

Fig. 2 c: ein erfindungsgemäß hergestelltes Kompaktblech in einer schematischen Darstellung, das an einem Ende eine um

zwei Drittel reduzierte Stärke aufweist

Fig. 2 d: ein erfindungsgemäß hergestelltes Kompaktblech in einer schematischen Darstellung, das an beiden Enden eine um zwei Drittel reduzierte Stärke aufweist.

Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein als I-förmig bezeichnetes Kompaktblech, das aus zwei Teilstapeln 1 und 2 besteht, die eine bauliche Einheit bilden. Unter I-förmigen Blechen versteht man dabei soiche, die die Form eines langgestreckten Rechteckes in der Draufsicht aufweisen.

Das Kompaktblech besteht aus dünnen magnetischen Bändern aus amorphem Magnetmaterial. Das Magnetmaterial besteht aus einer Legierung aus Fe80B14Si6 und hat duktile Eigenschaften. Es weist eino Bandbreite von 20mm und eine Bandstärke von etwa 0,025mm auf.

In einer nicht gezeigten Falteinrichtung werden die amorphen Bänder lagenweis« so gestapelt, daß die Enden des Kompaktbleches jeweils verbunden sind. Ferner ist das aus zwei Teilstapeln gebildete Kompaktblech durch eine Längendifferenz der Teilstapel 1 und 2 gekennzeichnet, die an jedem Bandstapelende eine Bandbreite beträgt. Somit entsteht an den Enden des Kompaktbleches eine Reduzierung seiner Stärke.

Die Figuren 2 a-d zeigen in schematischen Darstellungen verschiedenartig gestaltete I-förmige Kompaktbleche. Alle 4 Figuren sind gekennzeichnet durch das vorstehend beschriebene amorphe Material.

Wiederum worden in einer Falteinrichtung die amorphen Bänder lagenweise so gestaltet, daß die Enden der Kompaktbleche jeweils verbunden sind.

Unterschiedlich sind die an dem Ende bzw. den Enden der Kompaktbleche entstandenen reduzierten Stärken und/oder der Bereich der reduzierten Stärke in Längsrichtung.

In Figur 2 a wird ein erfindungsgemäß hergestelltes Kompaktblech gezeigt, das an dem einen Ende des Teiles eine um die Hälfte reduzierte Stärke aufweist und der Bereich reduzierter Stärke in Längsrichtung des Teiles einer Bandbreite entspricht. Natürlich ist es auch im Umfang der Erfindung, den Bereich reduzierter Stärke in Längsrichtung des Teiles um mehr als eine Bandbreite auszubilden. Dies wäre in dem Fall günstig, wenn ein ebenfalls erfindungsgemäß hergestelltes Kompaktblech anderer Bandbreite beim Legen eines Kernes Anwendung finden soll.

Figur 2 b zeigt ein Kompaktblech nach Figur 2 a, das an dem anderen Ende des Teiles eine um die Hälfte reduzierte Stärke aufweist, wobei der Bereich reduzierter Stärke in Längsrichtung des Bleches eine halbe Bandbreite beträgt. Der Einsatz solcher Komp&Ktbleche ist in Dreischenkelkernen vorteilhaft.

Figur 2c stellt ein Kompaktblech dar, das an dem einen Ende eine um zwei Drittel reduzierte Stärke aufweist und der um eine Bandbreite in Längsrichtung des Teiles herausragende Teil mittig angeordnet ist.

Figur 2d zeigt dagegen ein Kompaktblech, wo die in Figur 2c beschriebene Anordnung an beiden Enden des Kompaktblechcs realisiert wurde. Diese nach den Figuren 2c und 2 d realisierten Kompaktbleche können in Kombination mit dem in Figur 2 a beschriebenen Kompaktblech zu L- und U-förmigen sowie zu geschlossenen Kernen gelegt werden. Ferner besteht die Möglichkeit, die vorstehend beschriebenen Kompaktbleche in der Länge zu variieren, so daß Variationen in der rechteckigen Form des Kernfensters möglich sind.

Das Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Kompaktbleche wird wie folgt erläutert.

Von Vorratsrollen wird parallel Magnetblech amorpher Struktur entnommen. Diese Rollen tragen Magnetblech von 20mm Breite und einer Stärke von 0,025mm. Es besteht aus einer Legierung aus Fe80B14Si6. Diese von den Vorratsrollen entnommenen quasi endlosen Bänder werden über Releimungseinrichtungen geiuhrt. Nachdem diese Bänder von beispielsweise 3 Vorratsrollen zusammengeführt wurden, werden sie einer Falteinrichtung zugeführt, die zunächst 9 Faltungen vornimmt, so daß nach Pressung ein Teils'.apel von 0,75mm Stärke entsteht. Anschließend ändert die Falteinrichtung die Faltlänge um den Betrag der zweifachen Breite, also um 40mm, im Beispiel von 400mm auf 360'Tim und fuhrt wiederum die gleiche Zahl von Faltungen aus. Danach erfolgt nach Fressung und Trocknung des Kompaktbleches dessen Bereitstellung zur Legung eines Kernes, der die Kernabmessung von 400mm mal 400mm aufweist.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   1. Lameliiertes Magnetkernteil bzw. lamelliertes Kompaktblech I-förmiger Gestalt, das aus dünnen Bändern, z. B. aus amorphem Magnetmaterial, besteht, die an den Enden des Teiles bzw. Bleches jeweils miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetkernteil bzw. Kompaktblech an einem oder an beiden Enden eine reduzierte Stärke aufweist.
2. 2. Lameliiertes Magnetkernteil bzw. lamelliertes Kompaktblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Bänder miteinander verklebt sind.
3. 3. Lamelliertes Magnetkernteil bzw. lamelliertes Kompaktblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Stärke an einem bzw. beiden Enden auf die Hälfte oder annähernd die Hälfte reduziert ist.
4. 4. Lamelliertes Magnetkernteil bzw. lamelliertes Kompaktblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich reduzierter Stärke an einem oder an beiden Enden in Längsrichtung des Teiles oder Bleches genau oder annähernd der Bandbreite entspricht.
5. 5. Lamelliertes Magnetkernteil bzw. lamelliertes Kompaktblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich reduzierter Stärke an beiden Enden in Längsrichtung des Teiles oder Bleches genau oder annähernd der doppelten Bandbreite entspricht.
6. 6. Verfahren zur Herstellung eines lameliierten Magnetkernteiles bzw. lamellierten Kompaktbleches I-förmiger Gestalt, das aus dünnen Bändern besteht und durch Faltung eines oder mehrerer parallel einer Faltvorrichtung zugeführter quasi endloser Bänder erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Faltvorrichtung zunächst das Band bzw. die Bänder gemeinsam in mehreren Lagen gleicher Faltlänge zu einem ersten Teilstapel (1) gefaltet werden und danach mehrere Lagen mit einer anderen Faltlänge zu einem zweiten Teilstapel (2) gefaltet werden und die Differenz beider Faltlängen gleich oder annähernd gleich der halben Breite des Bandes bzw. der Bänder oder eines ganzzahligeri Vielfachen n, wobei η im Bereich von η = 2 bis η = 4 gewählt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltung so durchgeführt wird, daß die Bänder des zweiten Teilstapels (2) mit der großen Faltlänge einseitig oder beidseitig die Bänder des ersten Teilstapels (1) mit der kleineren Faltlänge überragen und die Stärke des zweiten Teilstapels (2) gleich oder annähernd der Stärke des ersten Teilstapels (1) gewählt wird.