DE1278604B - Aus Blechen geschichteter Kern fuer Transformatoren und Drosselspulen - Google Patents

Description

• Aus Blechen geschichteter Kern für Transformatoren und Drosselspulen Die Erfindung bezieht sich auf einen aus Blechen geschichteten Kern für Transformatoren und Drosselspulen größerer Leistung unter Verwendung kornorientierter Bleche, deren Schneid- bzw. Stanzkanten gegeneinander versetzt sind.
• Bei geschichteten Eisenkernen für Transformatoren und Drosselspulen größerer Leistung, insbesondere bei Verwendung von kornorientierten Blechen ist bekanntlich das auf die Gewichtseinheit bezogene Verlustverhältnis zwischen den Eisenverlusten im fertigen Kern und den entsprechenden, aus einer Blechprobe desselben Kernes im Epsteinapparat ermittelten Verlusten unverhältnismäßig hoch. Dies bedeutet, daß die Zusatzverluste im Eisenkern eines Transformators höher sind, als dies zunächst von der Materialseite her zu erwarten ist.
• Ein Teil dieser Verlusterhöhung ist durch zusätzliche Wirbelstromverluste bedingt, die dadurch entstehen, daß sich die gegeneinander isolierten Bleche an den Schneid- bzw. Stanzkanten elektrisch leitend berühren, weil der Stanzgrat durch die mehr oder weniger beschädigte Randisolation des Nachbarbleches hindurchdrückt. Diese Feststellung gilt besonders auch für die Ränder gegebenenfalls vorhandener Bolzenlöcher, die im fertigen Kern durch Kernbolzen einem besonders hohen Preßdruck ausgesetzt sind. Obwohl der Stanzgrat oft durch nachträgliches Schleifen entfernt wird, besteht trotzdem die Gefahr, daß durch Näpfchenbildung bei der Lochung durch den hohen Preßdruck Kurzschlüsse an den Stanzkanten entstehen. Durch das nachträgliche Abschleifen des Stanzgrates wird außerdem in der näheren Umgebung der Stanzteile der isolierende Zunderbelag des Bleches entfernt, so daß schon allein dadurch ein gegenseitiger Blechkurzschluß entstehen kann.
• Es ist bereits bekannt, insbesondere bei Bandkernen, die Blechkanten in einer Richtung dadurch gegeneinander zu versetzen, daß man die bereits aufgewickelten Blechwindungen aus ihrer Mittellage in einer Richtung so verschiebt, daß die Blechkanten eine kegelstumpfförmige Fläche umfassen. Dieses Verfahren ist jedoch zur Lösung der Aufgabe, Zusatzverluste infolge Blechkurzschlusses zu vermeiden, deshalb nicht geeignet, weil bei dem Herausdrängen aus der Mittellage die Stanz- bzw. Schneidgrate der Bleche auf einer Seite die darunterliegende Blechisolation des Nachbarbleches ankratzen und dadurch eine elektrisch leitende, zu Wirbelströmen führende Verbindung herstellen. Bei einer anderen bekannten Transformatorenbauart ist zwar der Kern als Schichtkern nach Art eines Rahmenkernes aufgebaut und besitzt im Joch versetzte Bleche; diese überlappen sich aber um wesentlich mehr als 3 mm. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß die Stoßfugen an den Schenkelenden aus magnetischen Gründen gegeneinander versetzt sein sollen, um dadurch eine überlappung zu erreichen. Dies ist aber nur sinnvoll, wenn die Stoßfugenversetzung mindestens mehrere Zentimeter beträgt. Aus diesem Grund ergibt sich infolge gleicher Jochblechbreite auch nur eine Versetzung der Kanten an den Jochaußen- und -innenseiten, dagegen ist an den Schenkeln weder innen noch außen eine Blechversetzung vorgesehen, die in diesem Zusammenhang auch gar nicht von Interesse wäre.
• Ferner ist eine Bauart bekannt, bei der sich der Kern aus an seinen Ecken geschachtelten Blechen zusammensetzt. Hierbei ragen an den Ecken des Kernes die Bleche in der Richtung senkrecht zu ihren Stoßfugen über jene Nachbarbleche hervor, welche in der gleichen Ebene keine Stoßfugen besitzen. Eine wechselseitige Versetzung der Kernbleche findet offensichtlich nur im Bereich der Ecken des Blechpaketes und längs den Jochen statt. Auch hier tritt der gewünschte Effekt, nämlich eine Vermeidung von Kurzschlüssen im Eisenblech über die gesamte Eisenblechbreite hinweg, nicht ein.
• Schließlich ist ein Transformatorenkern bekannt, bei dem die Versetzung der Stanzkanten nur im Bereich des Schenkeljochstoßes in der Weise vorgenommen wird, daß in diesem Bereich eine abwechselnde Blechüberlappung entsteht. Der Bereich der Blechkantenversetzung liegt demzufolge überhaupt nicht frei; mögliche Blechkurzschlüsse sind damit nicht vermieden.
• Die bisher erwähnten Bauarten betreffen ausschließlich Transformatoren- bzw. Drosselkerne. Darüber hinaus sind jedoch auch auf dem Gebiet der rotierenden elektrischen Maschinen verschiedene Blechpaketbauformen bekannt, bei denen die einzelnen Blechschnitte gegeneinander versetzt sind. Diese Blechschnittversetzungen werden jedoch in der Regel paket- oder abschnittsweise vorgenommen, um bestimmte Ergebnisse in den Leistungsdaten dieser Maschinen zu erzielen. Sie können daher zur Lösung des vorliegenden Problems überhaupt keine Handhabe bieten.
• Die Aufgabe, zusätzliche Verluste durch Kurzschlußbildung an den Blechrändern zu vermeiden, wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die Blechkanten um etwa 0,5 bis 3 mm abwechselnd aus der Mittellage nach zwei Richtungen versetzt sind und daß sich die Versetzung über den gesamten inneren und äußeren Umfang des Kernes, einschließlich der Ränder aller Bolzenlöcher in den Blechen, erstreckt.
• In zweckmäßigen Ausführungsformen der Erfindung erfolgt die Versetzung der Blechkanten entweder in jeder Lage oder jeweils nach mehreren deckungsgleich geschichteten Lagen.
• Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, nach zwei oder mehr deckungsgleich geschichteten Lagen nur eine Lage zu versetzen. Schließlich ist es hinsichtlich der Bolzenlöcher zweckmäßig, zu ihrer wechselweisen Versetzung die Bolzenlöcher mit größerem als dem notwendigen Durchmesser zu stanzen.
• Die Versetzung der Schneid- und Stanzkanten kann auch durch abwechselnde Schichtung von Blechen verschiedener Breite im Schenkel und/oder im Joch erzielt werden. Dabei können die einzelnen Bleche aus Bändern geschnitten werden, die sich in der Breite um 1 bis 2 mm voneinander unterscheiden.
• Bei großen Transformatoren ist eine Versetzung an den Stoßkanten zwischen Schenkel und Joch nicht unbedingt notwendig, da an diesen Stellen ohnehin in den meisten Fällen überlappt geschichtet wird.
• Die Maßnahme nach der Erfindung ist insbesondere bei Bolzenlöchern von Interesse. Will man dieselbe Bolzenstärke wie bisher beibehalten, so müssen die Bolzenlöcher selbst mit einem etwas größeren Durchmesser als die Bolzen gestanzt werden, damit sie abwechselnd gegeneinander verschoben werden können. Legt man nur Wert auf die Stanzkantenverschiebung bei den Bolzenlöchern, so ist dies dadurch zu ermöglichen, daß die im allgemeinen entlang der Mittellinie verlaufenden Bolzenlöcher abwechselnd 0,5 bis 1 mm außerhalb der Mitte gestanzt werden oder auf der Längsachse bzw. dem Lochkreis gegeneinander verschoben sind. Beim Aufeinanderlegen der Bleche ergibt sich so eine Versetzung der Stanzkanten. Dieselbe Wirkung kann erzielt werden, wenn man für den Durchmesser der Bolzenlöcher zwei verschiedene Größen verwendet. Schichtet man abwechselnd ein Blech mit großen und ein Blech mit kleinen Bolzenlöchern aufeinander, so werden die Stanzkanten der Bolzenlöcher über ihre ganze Länge gegenseitig isoliert.
• Ein weiterer Vorteil bei der Anwendung der Erfindung durch Verschieben der einzelnen Bleche gegeneinander ist durch die erhebliche Vergrößerung der Oberfläche des Kernes gegeben. Verschiebt man jedes einzelne Blech gegenüber seinem Nachbarblech wechselweise um einen Millimeter, so ergibt dies eine Oberflächenvergrößerung des Gesamtkernes auf das nahezu 2,5fache, bei 2 mm Verschiebung ist die Vergrößerung etwa 3,9fach. Da bekanntlich die Kühlwirkung von der Oberfläche des zu kühlenden Gegenstandes abhängt, so läßt sich leicht einsehen, daß ein derart aufgebauter Kern eine wesentlich bessere Kühlwirkung besitzt als ein Kern mit glatter Oberfläche. Die angegebenen Zahlen sind theoretisch errechnete Werte, die für normal ausgebildete Drehstromkerne gelten. Die tatsächlich hinsichtlich der Kühlung wirksame Oberflächenvergrößerung ist selbstverständlich kleiner, als dies die theoretischen Werte erwarten lassen. Doch wird zweifellos auch bei ungünstigen Voraussetzungen die zusätzliche Kühlwirkung relativ groß.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Aus Blechen geschichteter Kern für Transformatoren und Drosselspulen größerer Leistung unter Verwendung kornorientierter Bleche, deren Schneid- bzw. Stanzkanten gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechkanten um etwa 0,5 bis 3 mm abwechselnd aus der Mittellage nach zwei Richtungen versetzt sind und daß sich die Versetzung über den gesamten inneren und äußeren Umfang des Kernes einschließlich der Ränder aller Bolzenlöcher in den Blechen erstreckt.
2. 2. Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versetzung der Blechkanten in jeder Blechlage erfolgt.
3. 3. Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, _daß die Versetzung jeweils nach mehreren deckungsgleich geschichteten Lagen erfolgt.
4. 4. Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach zwei oder mehr deckungsgleich geschichteten Lagen eine Lage versetzt geschichtet ist.
5. 5. Kern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur wechselweisen Versetzung die Bolzenlöcher mit größerem als notwendigem Druchmesser gestanzt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 554 717, 431844; deutsche Auslegeschrift Nr.1084 363; österreichische Patentschriften Nr. 95 593, 78 960; USA.-Patentschriften Nr. 2 544 871, 2 812 505.