WO2012155967A1 - Geräuscharmer transformator - Google Patents

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WO2012155967A1
WO2012155967A1 PCT/EP2011/058027 EP2011058027W WO2012155967A1 WO 2012155967 A1 WO2012155967 A1 WO 2012155967A1 EP 2011058027 W EP2011058027 W EP 2011058027W WO 2012155967 A1 WO2012155967 A1 WO 2012155967A1
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WO
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permeability barrier
permeability
sheet metal
yoke
preferred direction
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PCT/EP2011/058027
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Peter Hamberger
Marion LACKNER
Martin Mairinger
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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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
    • H01F2003/106—Magnetic circuits using combinations of different magnetic materials

Definitions

  • the present invention relates to a low-noise
  • the invention relates to a method for producing a magnetic core.
  • thigh and yoke parts consist of a stack of
  • Sheet metal lamellae the usual way of an electric sheet of a grain-oriented soft magnetic material having a magnetic preferred direction.
  • grain oriented materials are also referred to as Grain Orientated Electrical
  • Permeability High Permeability Grain Oriented HGO
  • the permeability is a substance-dependent factor, which is the magnetic flux density (induction) with the magnetic
  • a high permeability or permeability thus means a high flux density with respect to a certain field strength.
  • the so-called B800 value of a material indicates the value of the magnetic flux density at an excitation of 800 A per meter.
  • HGO highly oriented electrical steel sheet
  • a grain-oriented electrical sheet is therefore anisotropic, that is, the permeability is directional, in
  • roller direction it is a multiple higher than in the transverse direction.
  • Yoke axis so that this electrical steel is used, the rolling direction points in the direction of the axis. But there are also different areas, for example, in the mouth area of a three-arm transformer, that is in the impact area between the middle leg and yoke, where one of the
  • soft magnetic material transverse to the preferred direction is many times higher than in the rolling direction.
  • Material with a high B800 value is chosen. Particularly favorable is a highly oriented silicon steel sheet (HGO) with an induction of more than 1.88 Tesla at one
  • transformer core is expensive because of the high material costs in the production.
  • the invention is based on the idea of constructively increasing the anisotropy of yoke laminations by suitable measures, so that their magnetic permeability to a deviation of the magnetic flux from the
  • Preferred direction is reduced. This reduces the magnetic flux component transversely to the rolling direction. It reduces the magnetostriction of the core during operation and thus the noise emission. According to the invention therefore include the Yoke parts yoke laminations with one in magnetic
  • This permeability barrier extends in the rolling direction of the yoke plate, ie in the direction of the yoke axis.
  • the barrier may be formed, for example, in its length continuously between the two ends of a yoke metal sheet or shorter. It is only important that a barrier is set against a flow crossing across the rolling direction of the electrical steel.
  • the permeability barrier thus has the effect that the formation of so-called "rotating flux fractions", that is from the
  • the permeability barrier is formed at least in the region of the junction between a middle leg part and an upper or a lower yoke part of a transformer. In the area of the impact, in the case of a three-arm-core transformer, so-called "rotating" flux components occur there, the formation of which is thereby made more difficult.
  • the permeability barrier in the form of one or more extending in the preferred magnetic direction slot or an air gap is made.
  • Such slots can be produced, for example, by punching already in the manufacture of the electrical steel, or on the finished cut yoke laminations.
  • An air gap for example, in a position of the yoke stack of sheet metal by juxtaposed
  • the permeability barrier is formed by one or more arranged in the manner of a perforation line in the yoke plate assembly of slots.
  • Slits can in a known manner by punching or
  • Permeability barrier to realize that the yoke laminations are cut from a coil, which consists of strip-shaped portions, with portions of high and low permeability in the direction of
  • the low permeable field boundaries across the sheet thickness cause less permeability to magnetic flux components whose direction is transverse to the preferred magnetic direction.
  • These low permeable field boundaries can be generated, for example, by laser irradiation, by etching or by other technologies.
  • An advantage here is that the desired barrier function is already present in the semi-finished product (coil).
  • the permeability barrier can be realized by using yoke laminations which are cut from an electric sheet, that is coil, which is already in magnetic
  • groove-shaped recesses Having preferred direction extending groove-shaped recesses.
  • These recesses can be produced, for example, in the manufacture of the electric sheet, so cold rolling, by appropriately shaped work rolls. It is also conceivable that the recesses may be otherwise
  • a yoke member is composed exclusively of yoke laminations, each of which with a
  • the invention also relates to a method for producing a magnetic core, in particular a transformer core or a choke core, consisting of leg parts and yoke parts each stacked from laminations
  • the method according to the invention is characterized in that, in the production of a yoke part, laminations are used, on each of which at least one permeability barrier is formed.
  • This permeability barrier is designed such that during operation of the transformer or the throttle, the formation of a deviating from the preferred direction magnetic flux
  • Figure 1 shows an embodiment of the invention, which shows in a schematic representation of upper and lower yoke laminations, on each of which a permeability barrier is formed in the form of an air gap;
  • Figure 2 shows a possible formation of a permeability barrier on a yoke lamination with groove-shaped recesses in an enlarged
  • FIG. 3 shows another embodiment of the invention
  • Figure 4 shows a portion of a GOES electrical steel strip with a view of the strip surface, which is subdivided into subfields and a plurality of extending in the preferred direction of the sheet metal strip field boundaries (permeability barrier) with different permeability.
  • FIG. 1 shows in a simplified representation a
  • Embodiment of the invention The magnetic core of a three-limb core transformer 1, whose legs 3 are designated by the letters R, S and T, can be seen. Each leg 3 carries in a conventional manner a winding arrangement, which is not shown in the drawing for simplicity.
  • a winding arrangement which is not shown in the drawing for simplicity.
  • Three-limb core transformer 1 were in the yoke part 2 yoke Laminations 20 with a permeability barrier 5
  • the subscribed upper and lower yoke Blechendlamelle 20 is composed of juxtaposed part plates together. The lying on a plane of the yoke sheet pile
  • Partial sheets are arranged at a distance from each other.
  • the air gap 18 acts for that portion of the magnetic flux, transverse to the preferred direction eighth
  • the shock has 10 and extends in the yoke in the direction of the unexcited leg T, not over the
  • leg T results in a circulating flux component closing around the right-hand transformer window (in FIG. 2), which slightly increases the magnetic losses of the transformer core 1. This increase in magnetic losses is but in purchasing
  • the air gap 18 extends from a left end 14 continuously to a right end 15 and extends to the respective Miter cut 11, 12th As explained in more detail below, the length of the air gap 18 but also be shorter; The air gap 18 does not necessarily have to be continuous, but may also be designed in the manner of a perforation.
  • FIG. 2 shows in cross-section a sheet-metal lamella 20 on which recesses 7 are formed on one side or on both sides.
  • the permeability barrier does not go beyond the entire sheet thickness.
  • Such a recess 7 may have different shape in cross section, as long as only an effective limit or barrier function with respect
  • the electrical steel can be made.
  • Figure 3 shows a detailed representation in the joint area 10 between a yoke sheet metal plate 2 and a
  • Miter cut 13 The joint area 10 is marked in FIG. 3 with hatching.
  • the permeability barrier 5 here consists of three adjacent arrangements of slots 17. These slots 17 extend in the preferred direction 8, but are designed differently.
  • the upper over a length 9 extending slot arrangement consists of
  • Slits 17 and connecting webs 21 perforation line.
  • the ratio between the length of a slot 17 and the length of a web 21 is selected so that the
  • the middle barrier is a continuous straight line in
  • Preferred direction 8 extending slot 17;
  • the underlying barrier consists of two slots 17 on both sides of the roof-shaped miter cut 13. As in FIG. 3
  • Figure 4 shows an eruption of an electrical steel 19 in a plan view of the belt surface.
  • the electrical steel 19 consists of a grain-oriented soft magnetic material and is composed of strip-shaped portions or subfields 6:
  • the reference numeral 8 is again the
  • Preferred direction that is, the rolling direction of the electrical steel 19 characterized.
  • the electrical steel strip 17 several low-permeability layers running parallel to one another in the rolling direction 8 are present.
  • field boundaries 4 may be used in the rolling process of the electrical steel 17, e.g. as already shown above are produced in the form of cross-sectional reductions.
  • Permeability barrier 5 can also in a the
  • Rolling process following processing step are prepared, as already shown above by a cutting ⁇ or slit process, which may also be partially interrupted (perforation) or by another mechanical or chemical action on the band-shaped soft magnetic material, for example by a laser treatment. It is conceivable that influence is exerted on the material property itself, so that a barrier effect that occurs over the sheet thickness comes about. A significant advantage of the invention can thus be seen in the fact that the introduction of permeability barriers 5 can constructively reduce the noise emission without requiring expensive, highly permeable grain-oriented

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Abstract

Geräuscharmer Transformator, mit Jochteilen (2) und Schenkelteilen (3), die jeweils aus geschichteten Blechlamellen eines eine magnetische Vorzugsrichtung (8) aufweisenden kornorientierten weichmagnetischen Werkstoffs gebildet sind, wobei die Jochteile (2) Blechlamellen (20) enthalten, an denen eine in Vorzugsrichtung (8) verlaufende Permeabilitäts-Barriere (5) so ausgebildet ist, dass für einen von der Vorzugsrichtung (8) abweichenden magnetischen Fluss die Durchlässigkeit herabsetzt ist.

Description

Beschreibung
Geräuscharmer Transformator
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen geräuscharmen
Transformator oder eine geräuscharme Drossel, mit Jochteilen und Schenkelteilen, die jeweils aus geschichteten
Blechlamellen eines eine magnetische Vorzugsrichtung
aufweisenden kornorientierten weichmagnetischen Werkstoffs gebildet sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kerns.
Stand der Technik
Bei elektrischen Transformatoren oder Drosselspulen, wie sie üblicherweise in Energie-Verteilungsnetzen eingesetzt werden, bestehen Schenkel- und Jochteile aus einem Stapel von
Blechlamellen, üblicher Weise eines Elektroblechs aus einem kornorientierten weichmagnetischen Werkstoff, der eine magnetische Vorzugsrichtung aufweist. Solche kornorientierten Werkstoffe werden auch als "Grain Orientated Electrical
Steel, kurz auch GOES bezeichnet. Je nach dem Grad der
Orientierung, das ist die Abweichung der Kantenlänge der Kristallite von der Walzrichtung, unterscheidet man so genanntes konventionell kornorientiertes Elektroband
(Conventional Grain Oriented CGO) von Elektroband mit hoher
Permeabilität (High Permeability Grain Oriented HGO) , bei dem die Abweichung von der Walzrichtung nur gering ist und die in Walzrichtung eine sehr hohe Permeabilität aufweisen. Die Permeabilität ist ein stoffabhängiger Faktor, welcher die magnetische Flussdichte (Induktion) mit der magnetischen
Feldstärke (Erregung) verknüpft. Eine hohe Permeabilität oder Durchlässigkeit bedeutet also eine hohe Flussdichte bezogen auf eine bestimmte Feldstärke. Der so genannte B800-Wert eines Werkstoffs gibt den Wert der magnetischen Flussdichte bei einer Erregung von 800 A pro Meter an. Bei einem
hochorientierten Elektrostahlblech (HGO) ist der B800-Wert mindestens 1,88 Tesla. Wegen des größeren Aufwands bei der Herstellung sind die hochwertigen Sorten der HGO-Werkstoffe im Vergleich zu CGO-Werkstoffen teurer.
Ein kornorientiertes Elektroblech ist also anisotrop, das heißt die Permeabilität ist richtungsabhängig, in
magnetischer Vorzugsrichtung (Walzrichtung) ist sie um ein mehrfaches höher, als in Querrichtung.
Im Schenkel oder Joch eines elektrischen Transformators oder einer Drossel verläuft der magnetische Fluss auch im
Wesentlichen in Richtung der Schenkel- beziehungsweise
Jochachse, so dass hierfür Elektroband verwendet wird, dessen Walzrichtung in Richtung der Achse zeigt. Es gibt aber auch abweichende Bereiche, beispielsweise im Mündungsbereich eines Dreischenkelkern-Transformators, das heißt im Stoßbereich zwischen Mittelschenkel und Joch, wo ein von der
Schenkelachse abweichender ("rotierender") Flussanteil auftritt. Dieser von der magnetischen Vorzugsrichtung
abweichende Flussanteil verursacht einen erheblichen Anteil an Betriebsgeräuschen, da die Magnetostriktion eines
weichmagnetischen Werkstoffs quer zur Vorzugsrichtung um ein Vielfaches höher ist, als in Walzrichtung.
Aus praktischer Erfahrung des Transformatorbaus ist bekannt, dass es für den Bau geräuscharmer Transformatoren günstig ist, wenn für den Kern höherwertiges Material, also ein
Material mit einem hohen B800-Wert gewählt wird. Günstig ist insbesondere ein hochorientiertes Siliziumsstahlblech (HGO) mit einer Induktion von mehr als 1,88 Tesla bei einer
magnetischen Erregung von 800 A pro Meter. Man weiß, desto besser die Kornorientierung, das heißt, je höher die
Anisotropie des magnetischen Werkstoffs, desto geringer ist tendenziell die Geräuschemission. Die Materialkosten eines Transformatorkerns aus einem HGO-Werkstoff sind aber im
Vergleich zu einem CGO höher.
Um eine möglichst geringe Geräuschemission zu erreichen, wurde in der DE 1 488 357 schon vorgeschlagen, im Jochteil eines Transformators ein Elektroband zu verwenden, welches eine Würfeltextur mit zwei senkrecht aufeinander stehenden magnetischen Vorzugsrichtungen aufweisen. Ein solcher
Transformatorkern ist aber wegen der hohen Materialkosten aufwändig in der Herstellung.
Wenn ein Transformator oder eine Drosselspule in der Nähe eines Wohnbereichs zu installieren ist, hat die Emission von Betriebsgeräuschen zunehmende Bedeutung. Das Problem der Geräuschemission von Transformatoren oder Drosseln ist bislang noch immer nicht zufriedenstellend gelöst.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen geräuscharmen
Transformator anzugeben, bei dem der Aufwand bei der
Herstellung möglichst gering ist. Diese Aufgabe wird durch einen Transformator mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren zur
Herstellung eines Transformatorkerns mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Auf vorteilhafte Ausführungen der
Erfindung nehmen die jeweils abhängigen Ansprüche Bezug.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die Anisotropie von Joch-Blechlamellen durch geeignete Maßnahmen konstruktiv zu erhöhen, so dass ihre magnetische Durchlässigkeit gegenüber einer Abweichung des magnetischen Flusses von der
Vorzugsrichtung herabgesetzt wird. Damit verringert sich der magnetische Flussanteil quer zur Walzrichtung. Es verringert sich bei Betrieb die Magnetostriktion des Kerns und damit die Geräuschemission. Gemäß der Erfindung enthalten also die Jochteile Joch-Blechlamellen mit einer in magnetischer
Vorzugrichtung verlaufenden Permeabilitäts-Barriere. Diese Permeabilitäts-Barriere erstreckt sich in Walzrichtung des Jochblechs, das heißt in Richtung der Jochachse. Die Barriere kann beispielsweise in ihrer Länge durchgehend zwischen den beiden Enden einer Joch-Blechenlamelle oder aber auch kürzer ausgebildet sein. Von Bedeutung ist lediglich, dass einem Flussübertritt quer zur Walzrichtung des Elektrobandes eine Schranke entgegen gesetzt wird. Die Permeabilitäts-Barriere hat also den Effekt, dass die Ausbildung von so genannten "rotierenden Flussanteilen", das heißt von der
Vorzugsrichtung abweichenden Flusskomponenten, unterdrückt oder zumindest erschwert wird. Dies hat wie gesagt zur Folge, dass die Magnetostriktion und damit die Geräuschemission geringer sind. Obwohl sich wegen der durch das Design
erzwungenen Flussführung die magnetischen Verluste etwas erhöhen, überwiegt der vorteilhafte Effekt einer geringeren Geräuschentwicklung, insbesondere dann, wenn der
Transformator in der Nähe eines Wohnbereichs installiert werden soll und die Akzeptanzschwelle gegenüber
Lärmabstrahlung immer geringer wird.
Es bestehen nun verschiedene Möglichkeiten eine
Permeabilitäts-Barriere technisch zu realisieren,
entscheidend ist dabei lediglich, dass dort wo
Flusskomponenten quer zur Vorzugsrichtung auftreten, die magnetische Durchlässigkeit verringert wird.
Konstruktiv günstig kann es sein, wenn die Permeabilitäts- Barriere zumindest im Bereich der Einmündung zwischen einem mittleren Schenkelteil und einem oberen oder einem unteren Jochteil eines Transformators ausgebildet ist. Im Bereich des Stoßes treten bei einem Dreischenkelkern-Transformator dort so genannte "rotierende" Flussanteile auf, deren Ausbildung dadurch erschwert wird.
Hierbei hat sich gezeigt, dass es günstig sein kann, wenn die axiale Länge der Permeabilitäts-Barriere größer ist, als die Breite der Blechlamellen des Mittel-Schenkelteils des
Transformators .
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann
vorgesehen sein, dass die Permeabilitäts-Barriere in Form eines oder mehrerer sich in magnetische Vorzugsrichtung erstreckenden Schlitzes oder eines Luftspalts hergestellt ist. Derartige Schlitze können bereits bei der Herstellung des Elektrobandes , oder aber an den fertig geschnittenen Joch-Blechlamellen beispielsweise durch Stanzen hergestellt werden. Ein Luftspalt kann beispielsweise auch in einer Lage des Joch-Blechstapels durch nebeneinander liegende
Blechstreifen realisiert werden. Um die Handhabung der Joch-Blechlamellen zu erleichtern kann es günstig sein, wenn die Permeabilitäts-Barriere durch einen oder mehrere nach Art einer Perforationslinie im Joch-Blech ausgebildeten Anordnung von Schlitzen gebildet ist. Die
Schlitze können in bekannter Weise durch Stanzen oder
Schneiden erzeugt werden.
In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, die
Permeabilitäts-Barriere dadurch zu realisieren, dass die Joch-Blechlamellen aus einem Coil geschnitten werden, der aus streifenförmigen Teilbereichen besteht, wobei Teilbereiche mit hoher und geringer Permeabilität in Richtung der
magnetischen Vorzugsrichtung nebeneinander liegend verlaufen. Auch hier bewirken die niedrig permeablen Feldgrenzen über die Blechdicke hinweg eine geringere Durchlässigkeit für Komponenten des magnetischen Flusses, dessen Richtung quer zur magnetischen Vorzugsrichtung verläuft. Diese niedrig permeablen Feldgrenzen können beispielsweise durch Laser- Bestrahlung, durch Ätzung oder durch andere Technologien erzeugt werden. Ein Vorteil ist hierbei, dass die gewünschte Schrankenfunktion bereits im Halbzeug (Coil) vorhanden ist.
In einer anderen Variante kann die Permeabilitäts-Barriere dadurch realisiert sein, indem Joch-Blechlamellen verwendet werden, die aus einem Elektroblech, das heißt Coil geschnitten sind, welches bereits in magnetischer
Vorzugsrichtung verlaufende nutförmige Eintiefungen aufweist. Diese Eintiefungen können beispielsweise bei der Herstellung des Elektrobleches , also beim Kaltwalzen, durch entsprechend geformte Arbeitswalzen hergestellt werden. Es ist auch denkbar, dass die Eintiefungen auf andere Weise,
beispielsweise durch eine chemische Vorbehandlung hergestellt werden.
In einer besonders günstigen Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Jochteil ausschließlich aus Joch-Blechlamellen zusammengesetzt wird, von denen jedes mit einer
Permeabilitäts-Barriere ausgestattet ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns, insbesondere eines Transformatorkerns oder eines Drosselkerns, bestehend aus jeweils aus Blechlamellen geschichteten Schenkelteilen und Jochteile eines
kornorientierten weichmagnetischen Werkstoffs mit einer magnetischen Vorzugsrichtung. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung eines Jochteils Blechlamellen verwendet werden, an denen jeweils zumindest eine Permeabilitäts-Barriere ausgebildet ist. Diese Permeabilitätsbarriere ist so ausgebildet, dass bei Betrieb des Transformators oder der Drossel der Ausbildung eines von der Vorzugsrichtung abweichenden magnetischen Flusses
entgegengewirkt wird. Auf diese Weise kann kostengünstig ein geräuscharmer Transformator oder eine Drossel hergestellt werden .
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug genommen, aus denen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung anhand nicht einschränkender Ausführungsbeispiele zu entnehmen sind.
Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in einer schematischen Darstellung obere und untere Joch-Blechlamellen zeigt, an denen jeweils eine Permeabilitäts-Barriere in Form eines Luftspaltes ausgebildet ist;
Figur 2 eine mögliche Ausbildung einer Permeabilitäts- Barriere an einer Joch-Blechlamelle mit nutförmigen Eintiefungen in einer vergrößerten
QuerschnittsdarStellung,·
Figur 3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
welches eine Joch-Blechlamelle zeigt, an welcher die Permeabilitäts-Barriere durch Schlitze oder Ausnehmungen unterschiedlicher Länge und Gestalt ausgebildet ist;
Figur 4 einen Abschnitt eines GOES-Elektrobandes mit Blick auf die Bandfläche, welche in Teilfelder unterteilt ist und mehrere in Vorzugsrichtung des Blechbandes verlaufende Feldgrenzen (Permeabilitäts-Barriere) mit unterschiedlicher Permeabilität aufweist.
Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine
Ausführung der Erfindung. Zu sehen ist der magnetische Kern eines Dreischenkelkern-Transformators 1, dessen Schenkel 3 mit dem Buchstaben R, S und T bezeichnet sind. Jeder Schenkel 3 trägt in üblicher Weise eine Wicklungsanordnung, die der Einfachheit halber in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Bei der Herstellung des Joch-Blechpakets des
Dreischenkelkern-Transformators 1 wurden im Jochteil 2 Joch- Blechlamellen 20 mit einer Permeabilitäts-Barriere 5
verwendet; wie in der Zeichnung angedeutet, setzt sich die gezeichnete obere und die untere Joch-Blechendlamelle 20 jeweils aus nebeneinander liegenden Teileblechen zusammen. Die auf einer Ebene des Joch-Blechstapels liegenden
Teilebleche sind in einem Abstand zueinander angeordnet.
Dadurch entsteht ein durch den Luftspalt 18 geteiltes
Jochteil 2. Der Luftspalt 18 wirkt für jenen Anteil des magnetischen Flusses, der quer zur Vorzugsrichtung 8
gerichtet ist, wie eine Barriere oder wie eine Schranke. Die Anisotropie wird durch dieses Blech-Design quasi konstruktiv erhöht. Dadurch wird erreicht, dass im Falle eines
Erregungszustandes des Transformators, bei dem die Schenkel R und S erregt sind, der Ausbildung eines "rotierenden"
magnetischen Flusses, der seinen Ursprung im Bereich des
Stoßes 10 hat und sich im Joch in Richtung des nicht erregten Schenkels T hinein erstreckt, sich nicht über den
Mittelschenkel, sondern über den äußeren, nicht erregten Schenkel T schließt. Da der magnetische Fluss quasi durch das Design gezwungen wird im Joch 2 in Vorzugsrichtung 8 des
Materials weiter zu fließen, verringert sich die unerwünschte Querkomponente des magnetischen Flusses. Eine geringere
Querkomponente des magnetischen Flusses ist günstig für eine geringe Geräuschentwicklung. Anderseits hat die konstruktiv erzwungene Flussführung über den äußeren, nicht erregten
Schenkel T aufgrund des Durchflutungsgesetzes einen sich um das (in Figur 2) rechte Transformatorfenster schließenden zirkulierenden Flussanteil zur Folge, der geringfügig die magnetischen Verluste des Transformatorkerns 1 erhöht. Diese Erhöhung der magnetischen Verluste wird aber in Kauf
genommen, da der vorteilhafte Effekt der Geräuschminimierung überwiegt .
An den Ecken stoßen Joch-Blechlamellen 20 und Blechlamellen der Schenkel 3 in einem Winkel aufeinander und sind wie üblich auf Gehrung geschnitten und überlappend gelegt. In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der Luftspalt 18 von einem linken Ende 14 durchgehend bis zu einem rechten Ende 15 und reicht bis zum jeweiligen Gehrungsschnitt 11, 12. Wie unten stehend noch näher ausgeführt, kann die Länge des Luftspalts 18 aber auch kürzer sein; der Luftspalt 18 muss auch nicht notwendigerweise durchgehend sein, sondern kann auch nach Art einer Perforation ausgebildet sein.
Figur 2 zeigt im Querschnitt eine Blechlamelle 20 an der an einer Seite oder an beiden Seiten Eintiefung in 7 ausgebildet sind. Hier geht als die Permeabilitäts-Barriere nicht über die gesamte Blechdicke. Eine solche Eintiefung 7 kann im Querschnitt unterschiedliche Form aufweisen, solange nur eine wirksame Grenz- oder Schrankenfunktion bezüglich der
Ausbildung eines magnetischen Flusses quer zur Walzrichtung erzielt wird. Sie kann beispielsweise durch Walzen oder
Fräsen hergestellt werden. Das Elektroband kann
beispielsweise beim Kaltwalzen so geformt werden.
Figur 3 zeigt eine Detaildarstellung im Stoßbereich 10 zwischen einer Joch-Blechenlamelle 2 und einer
Mittelschenkel-Blechlamelle 3 mit dachförmigem
Gehrungsschnitt 13. Der Stoßbereich 10 ist in Figur 3 mit Schraffur gekennzeichnet. Die Permeabilitäts-Barriere 5 besteht hier aus drei nebeneinander liegenden Anordnungen von Schlitzen 17. Diese Schlitze 17 verlaufen in Vorzugsrichtung 8, sind aber unterschiedlich ausgebildet. Die obere über eine Länge 9 sich erstreckende Schlitzanordnung besteht aus
Schlitzen 17 und verbindenden Stegen 21 (Perforationslinie) . Dabei ist das Verhältnis zwischen der Länge eines Schlitzes 17 und der Länge eines Steges 21 so gewählt, das die
magnetische Durchlässigkeit für den magnetischen Fluss quer zur Walzrichtung 8 des Elektrobleches 20 verringert ist. Die mittlere Barriere ist ein durchgehender geradlinig in
Vorzugsrichtung 8 verlaufender Schlitz 17; die darunter liegende Barriere besteht aus zwei Schlitzen 17 beidseits vom dachförmigen Gehrungsschnitt 13. Wie in Figur 3
dargestellt, kann die Länge 9 dieser Permeabilitäts-Barrieren 5 unterschiedlich sein, z.B. kürzer als die Breite 16 oder aber länger, bis hin zu den Gehrungen 11 an den Enden 14, 15 der Joch-Blechenlamelle 20. Figur 4 zeigt eine Ausriss aus einem Elektroband 19 in einer Draufsicht auf die Bandfläche. Das Elektroband 19 besteht aus einem kornorientierten weichmagnetischen Werkstoff und ist aus streifenförmigen Teilbereichen oder Teilfeldern 6 zusammengesetzt: Mit dem Bezugszeichen 8 ist wieder die
Vorzugsrichtung, das heißt die Walzrichtung des Elektrobandes 19 gekennzeichnet. Im Elektroband 17 sind in Walzrichtung 8 zueinander parallel verlaufend mehrere niedrigpermeable
Feldgrenzen 4 ausgebildet. Diese niedrigpermeablen
Feldgrenzen 4 können beispielsweise beim Walzprozess des Elektrobandes 17, z.B. wie oben bereits dargestellt in Form von Querschnittverringerungen hergestellt werden. Eine
Permeabilitäts-Barriere 5 kann aber auch in einem dem
Walzprozesses folgenden Verarbeitungsschritt hergestellt werden, wie bereits oben dargestellt durch einen Schnitt¬ oder Schlitzvorgang, der auch teilweise unterbrochen sein kann (Perforation) oder durch eine andere mechanische oder chemische Einwirkung auf den bandförmigen weichmagnetischen Werkstoff, z.B. durch eine Laser-Behandlung. Es ist denkbar, dass auf die Materialeigenschaft selbst Einfluss genommen wird, so dass eine über die Blechdicke sich einstellende Barrierewirkung zu Stande kommt. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung kann also darin gesehen werden, dass durch die Einführung von Permeabilitäts- Barrieren 5 konstruktiv die Geräuschemission abgesenkt werden kann, ohne dass teures hochpermeables kornorientiertes
Material verwendet werden muss. Die Kernherstellung ist damit billiger. Dadurch können kostengünstig Transformatoren gefertigt werden, die weniger Betriebsgeräusche verursachen. Auch wenn mit der erfindungsgemäßen Maßnahme eine
geringfügige Erhöhung der magnetischen Verluste in Kauf genommen werden muss, überwiegt der Vorteil geringerer
Geräusche und Kostenvorteil bei der Herstellung eines
geräuscharmen Transformators, da auf höherwertiges Material verzichtet werden kann. Obwohl die Erfindung in Detail durch die oben dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den
Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. So lässt sich das anhand eines 3-Schenkelkern-Transformators erläuterte Prinzip natürlich genauso auf Transformatoren mit mehr als drei Schenkeln ebenso gut auf den magnetischen Kern elektrischer Drosseln und auf andere elektrische Maschinen anwenden.
Zusammenstellung der verwendeten Bezugszeichen
I Kern eines elektrischen Transformators
2 Jochteil
3 Schenkelteil
4 Feldgrenze, niedrigpermeabel
5 Permeabilitäts-Barriere
6 Teilbereich
7 Eintiefung
8 magnetischer Vorzugsrichtung
9 Länge
10 Stoßbereich, Einmündungsbereich zwischen 2 und 3
II Gehrungsschnitt oberes Jochteil
12 Gehrungsschnitt unteres Jochteil
13 Gehrungsschnitt im Stoßbereich
14 Ende einer Joch-Blechenlamelle
15 Ende einer Joch-Blechenlamelle
16 Breite
17 Schlitz
18 Luftspalt
19 Elektroband
20 Joch-Blechenlamelle
21 Steg

Claims

Patentansprüche
1. Geräuscharmer Transformator, mit Jochteilen (2) und
Schenkelteilen (3), die jeweils aus geschichteten
Blechlamellen eines eine magnetische Vorzugsrichtung (8) aufweisenden kornorientierten weichmagnetischen
Werkstoffs gebildet sind, wobei die Jochteile (2)
Blechlamellen (20) enthalten, an denen eine in
Vorzugsrichtung (8) verlaufende Permeabilitäts-Barriere
(5) so ausgebildet ist, dass für einen von der
Vorzugsrichtung (8) abweichenden magnetischen Fluss die Durchlässigkeit herabsetzt ist.
2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Permeabilitäts-Barriere (5) zumindest im
Bereich des Stoßes (10) zwischen einem Jochteil (2) und einem Mittel-Schenkelteil (3) ausgebildet ist.
3. Transformator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Permeabilitäts-Barriere (5) eine Länge (9) aufweist, die größer ist als eine Breite (6) des Mittel- Schenkelteils (3) .
4. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Permeabilitäts-Barriere (5) durch zumindest einen in Vorzugsrichtung (8) einer
Blechlamelle (20) ausgebildeten Schlitz (17) hergestellt ist .
5. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Permeabilitäts-Barriere (5) durch zumindest eine nach Art einer Perforationslinie verlaufende Anordnung schlitzförmiger Ausnehmungen einer Blechenlamelle (20) gebildet ist.
6. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Permeabilitäts-Barriere (5) durch niedrigpermeable Feldgrenzen (4) gebildet sind, die streifenförmige Teilbereich (17) der Blechenlamelle (20) voneinander trennen.
7. Transformator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die geringere Permeabilität der Feldgrenzen (4) durch eine Laserbehandlung des die Blechenlamelle (20) bildenden weichmagnetischen Werkstoffs hergestellt ist.
8. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Permeabilitäts-Barriere (5) durch zumindest eine an der Blechenlamelle (20)
ausgebildete, sich in Vorzugsrichtung (8) erstreckende nutförmige Eintiefung (7) gebildet ist.
9. Transformator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintiefung (7) durch einen
Walzvorgang oder durch eine chemische Vorbehandlung bei der Herstellung des Elektrostahlblechs , aus dem die Blechenlamelle (20) hergestellt ist, gebildet ist.
10. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Jochteil (2)
ausschließlich aus Blechlamellen (20) zusammengesetzten ist, an denen eine Permeabilitäts-Barriere (5)
ausgebildet ist.
11. Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Kerns (1), insbesondere eines Transformatorkerns oder eines Drosselkerns, bestehend aus jeweils aus Blechlamellen geschichteten Schenkelteilen (3) und Jochteilen (2) eines kornorientierten weichmagnetischen Werkstoffs mit einer magnetischen Vorzugsrichtung (8), gekennzeichnet dadurch, dass bei der Herstellung eines Jochteils (2) Blechlamellen (20) verwendet werden, die eine
Permeabilitäts-Barriere (5) aufweisen, welche so ausgebildet ist, dass einer Abweichung des magnetischen Flusses von der Vorzugsrichtung (8) entgegengewirkt wird .
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Permeabilitäts-Barriere (5) durch zumindest eine an der Blechenlamelle (20) ausgebildete, sich in Vorzugsrichtung (8) erstreckende nutförmige Eintiefung (7) gebildet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintiefung (7) durch einen Walzvorgang oder durch eine chemische Vorbehandlung bei der Herstellung des Elektrostahlblechs, aus dem die Blechenlamelle (20) hergestellt ist, gebildet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass, dass bei der Herstellung eines Jochteils (2) ausschließlich Blechlamellen (20) mit einer Permeabilitäts-Barriere (5) verwendet werden.
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