EP0045035B1 - Vorrichtung zum Schichten von Kernen für Transformatoren und Drosselspulen - Google Patents
Vorrichtung zum Schichten von Kernen für Transformatoren und Drosselspulen Download PDFInfo
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- EP0045035B1 EP0045035B1 EP81105707A EP81105707A EP0045035B1 EP 0045035 B1 EP0045035 B1 EP 0045035B1 EP 81105707 A EP81105707 A EP 81105707A EP 81105707 A EP81105707 A EP 81105707A EP 0045035 B1 EP0045035 B1 EP 0045035B1
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
- H01F41/0233—Manufacturing of magnetic circuits made from sheets
Definitions
- the invention relates to a device for layering cores for transformers and choke coils with a plurality of individual sheets per layer and with mutually overlapping and mutually overlapping cutting lines, the individual sheets being guided and held mechanically at least while being placed on the core.
- transformer cores made from the grain-oriented sheet metal that is generally used today should be built in such a way that holes or other cross-sectional changes in the active iron are avoided.
- Such holes or changes in cross-section cause, in addition to the known increase in the no-load losses, increased risks with regard to iron fire and, in the case of design-related proximity of the core bandages to the holes, an abnormally high increase in the no-load losses in the surge voltage test of the transformer.
- the cause of the last-mentioned effect lies in the formation of partial cross sections with relatively small resistances to the circumferential stress. The formation of these partial cross-sections is caused by high local package pressure at the holes and at the same time high circumferential pressure by core bandages.
- cores are usually still designed with holes in the active iron even when using grain-oriented sheet metal. These holes are often used to receive core press studs, but mostly and primarily to receive threading studs during core layering.
- the core layering by means of threading bolts has been shown to bring considerable advantages in terms of production time compared to the core layering, for example with step stops in step wood, as are occasionally used for cores made of non-perforated metal sheets.
- each sheet of a core layer is provided with two holes, with the aid of which the sheet is pushed over corresponding threading bolts. After the target layer height of the core has been reached and the threading bolts have been removed, the holes in the core remain partly free or partly serve, for example in the yokes, for receiving press bolts.
- DE-A No. 2163700 also discloses a device for layering cores from unperforated individual sheets.
- the individual sheets of the lower yoke are moved mechanically at stops, placed in the correct position on the core and then each serve as stops for the individual sheets of the core legs.
- this device cannot be used economically due to the considerable mechanical effort required.
- the invention is therefore based on the object of building transformer cores from non-perforated metal sheets and, at the same time, achieving equally favorable production times when layering the cores, as can be achieved with core layers with threaded bolts.
- this is made possible by a device into which individual sheets which are free of special holes and recesses provided for mechanical guidance can be inserted and which have at least two corners of their contours, preferably including an acute angle, in cross-section prismatic, vertically arranged grooves in stop rails are guided, the stop rails are vertically stepless and horizontal, apart from a stepless fine adjustment, adjustable in steps corresponding to half the sheet width gradation, and the respective position of the stop rails is indicated.
- the stop rails can be displaced in the horizontal direction, transversely parallel and at 45 ° to the axial direction of the core legs, and that at the corners formed by the lower yoke and the outer core legs, a common stop rail each for the yoke and leg plates is provided and that the parts which lock the horizontally displaceable shaft of a stop rail are carried by a spring-loaded lever.
- the groove in each of the stop rails is formed by two mutually parallel surfaces lying opposite one another over an enlarged groove base (T-groove) and is closed to the outside of each of these two surfaces, one against each other by 45 and 135 ° around the Groove axis turned surface. Only for guiding the free tip of the middle leg is provided a stop rail with double groove that can be moved transversely and parallel to its axial direction.
- T-groove enlarged groove base
- two stop rails assigned to the same core leg are each slidably fastened with their holder on a bridge which is also displaceable transversely to the axial direction of the core leg and all bridges are displaceable on a common base plate, the position of the individual bridges through windows in their supports of Scales on the base plate and the position of the stop rails on the bridge can be read from a scale on the bridge through windows in the holder of the stop rails.
- the position of the bridge on the base plate shows the displacement of the associated stop rail transverse to the leg axes and the position of the brackets on the bridges shows the displacement of the associated stop rail parallel to the leg axes.
- the device according to the invention is very advantageous because it enables the layering transformer core also made from non-perforated metal sheets, under practically the same conditions that exist when laminating transformer cores from metal sheets with so-called thread holes.
- stop rails 1 are required in a device constructed according to the invention. These stop rails 1 are arranged such that each of the single sheets 10 with each one end is supported on one of the stop rails 1. Except for the stop rail 1 holding the free end of the middle leg 14, which has a double groove 16, all other stop rails are provided with a groove 15 into which the tips of the individual sheets 10 of the outer core legs 12 and 13 and of the middle leg 14 engage. This ensures that both the individual sheets of the yoke 11 and the individual sheets of the core legs 12, 13 and 14 are laterally displaced relative to one another in the individual sheet metal layers.
- the arrangement according to FIG. 2 shows a three-legged core with longitudinally divided individual sheets 10, so that twice as many stop rails 1 are required for guiding and holding the individual sheets 10 compared to the embodiment with undivided sheets.
- a stop rail 1 with a double groove 16 serves to receive the tips of the free end of the middle leg 14. All other stop rails 1 have the same shape as in the arrangement according to FIG. 1.
- the groove 15 in the stop rails 1 is T-shaped in cross section, that is, it has an enlarged groove base.
- the side walls flanking the groove 15 are parallel to one another. Starting from these parallel side surfaces, each is adjoined by a surface rotated by 45 and 135 ° about the groove axis.
- the angles 45 and 135 ° are determined by the angle at which the obliquely cut end edges of the individual sheets of the core legs and the yokes meet. This oblique edge usually forms angles of 45 or 135 ° with the longitudinal edges of the individual sheets.
- Fig. 3 shows the attachment of a stop rail 1 via a shaft 2 in a clamping piece 7, which in turn is carried by two guide columns 6.
- the guide columns 6 are firmly anchored in a base plate serving as a holder 9.
- the upper side of the shaft 2 is provided with notches 3, into which wedges (not designated in any more detail) are pressed by a spring-loaded lever 4.
- a clamping nut actuated via a lever 8 is also used.
- the height of the clamping piece 7 on the guide columns 6 is infinitely variable.
- the clamping piece 7 can either be clamped by actuating the lever 8 with the associated clamping nut or by actuating a further clamping nut.
- FIG. 4 shows the combination of two stop rails 1 together with their holders on a bridge 17, on which they can be moved together with their holders 9.
- the position of each of the two brackets can be read on a scale 22.
- the bridge 17 in turn rests at each of its two ends with a plate-shaped support 19 on a base plate 18.
- the connection between the base plate 18 and the supports 19 is made by bolts provided in the supports 19, which engage in holes 20 of rows of holes in the base plate 18 .
- the exact position of the bridge 17 can be read on scales 23.
- the device according to the invention for layering transformer cores is equipped with a variable number of bridges 17 depending on the type of core to be layered. 1, three bridges 17 are provided for a normal three-leg core and six bridges 17 for a three-leg core with longitudinally divided individual sheets. To bridge a five-legged core (not shown) with undivided sheets in the longitudinal direction, five bridges 17 with two stop rails 1 would therefore be required.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schichten von Kernen für Transformatoren und Drosselspulen mit mehreren Einzelblechen je Lage und mit von Lage zu Lage gegeneinander versetzten und sich gegenseitig überlappenden Schnittlinien, wobei die Einzelbleche mindestens während des Auflegens auf den Kern mechanisch geführt und gehalten sind.
- Transformatorkerne aus dem heute allgemein verwendeten kornorientierten Blech sollen nach Möglichkeit so gebaut sein, dass Löcher oder andere Querschnittsveränderungen im aktiven Eisen vermieden sind. Derartige Löcher oder Querschnittsveränderungen verursachen neben des bekannten Erhöhung der Leerlaufverluste erhöhte Risiken hinsichtlich Eisenbrand sowie im Falle konstruktiv bedingter Nachbarschaft von Kernbandagen zu den Löchern abnormal hohen Anstieg der Leerlaufverluste bei der Stossspannungsprüfung des Transformators. Die Ursache für den zuletzt gennanten Effekt liegt in der Bildung von Teilquerschnitten mit relativ kleinen Widerständen gegenüber der Umfangsspannung. Die Bildung dieser Teilquerschnitte wird dabei durch hohe örtliche Paketpressung an den Löchern und gleichzeitig hohe Umfangspressung durch Kernbandagen hervorgerufen.
- Trotz dieser Nachteile werden Kerne üblicherweise noch immer mit Löchern im aktiven Eisen auch bei Verwendung von kornorientiertem Blech ausgeführt. Diese Löcher dienen häufig zur Aufnahme von Kernpressbolzen, meistens und in erster Linie jedoch zur Aufnahme von Fädelbolzen, während des Kernschichtens. Das Kernschichten mittels Fädelbolzen bringt erwiesenermassen beachtliche Vorteile hinsichtlich der Fertigungszeit gegenüber dem Kernschichten mit beispielsweise Stufenanschlägen in Stufenhölzern, wie sie vereinzelt bei Kernen aus ungelochten Blechen verwendet werden.
- Bei den Beispielsweise durch die DE-A Nr. 2613150 bekannten Kernschichten mittels Fädelbolzen erhält jedes Blech einer Kernlage zwei Löcher, mit deren Hilfe das Blech über entsprechende Fädelbolzen geschoben wird. Nach Erreichen der Sollschichthöhe des Kernes und Entfernen der Fädelbolzen bleiben die Löcher im Kern zum Teil frei oder dienen zum Teil, beispielsweise in den Jochen, zur Aufnahme von Pressbolzen.
- Durch die DE-A Nr. 2163700 ist auch schon eine Vorrichtung zum Schichten von Kernen aus ungelochten Einzelblechen bekannt. In dieser bekannten Vorrichtung werden die Einzelbleche des unteren Joches maschinell an Anschläge bewegt, auf dem Kern lagerichtig abgelegt und dienen dann jeweils selbst als Anschläge für die Einzelbleche der Kernschenkel. Diese Vorrichtung ist jedoch infolge des erheblichen erforderlichen maschinellen Aufwandes nicht wirtschaftlich einsetzbar. Ausserdem besteht beim Anschlagen der Einzelbleche an ihre Anschläge die Gefahr von mechanischen Verformungen, die selbst bei kleinsten absoluten Abmessungen durch Addition bei der Vielzahl der übereinanderzustapelnden Einzelbleche schnell zu unzulässig grossen Massabweichungen führen.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Transformatorkerne aus ungelochten Blechen zu bauen und gleichzeitig beim Schichten der Kerne gleich günstig Fertigungszeiten zu erreichen, wie beim Kernschichten mit Fädelbolzen erzielt werden.
- Erfindungsgemäss wird dies durch eine Vorrichtung ermöglicht, in die frei von besonderen zur mechanischen Führung vorgesehenen Lochungen und Aussparungen ausgeführte Einzelbleche einlegbar sind, die an wenigstens zwei, vorzugsweise den einen spitzen Winkel einschliessenden, Ecken ihrer Kontur in im Querschnitt prismatischen, vertikal angeordneten Nuten in Anschlagschienen geführt sind, wobei die Anschlagschienen vertikal stufenlos und horizontal, abgesehen von einer stufenlosen Feineinstellung, in Stufen entsprechend der halben Blechbreitenstufung verstellbar sind, und wobei die jeweilige Stellung der Anschlagschienen angezeigt ist.
- Nach vorteilhaften Ausgestaltungsmerkmalen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anschlagschienen in horizontaler Richtung quer parallel und unter 45° zur Achsrichtung der Kernschenkel verschiebbar sind, dass an den von dem unteren Joch und den äusseren Kernschenkeln gebildeten Ecken für die Joch- und Schenkelbleche je eine gemeinsame Anschlagschiene vorgesehen ist und dass die den horizontal verschiebbaren Schaft einer Anschlagschiene arretierenden Teile von einem federbelasteten Hebel getragen sind.
- Nach zweckmässigen Weiterbildungen der Erfindung ist die Nut in jeder der Anschlagschienen von zwei sich gegenüberliegenden zueinander parallelen Flächen über einem erweiterten Nutgrund (T-Nut) gebildet und schliessen sich nach aussen an jede dieser beiden Flächen je eine hiergegen um 45 und um 135° um die Nutachse gedrehte Fläche an. Lediglich zur Führung der freien Spitze des Mittelschenkels ist eine quer und parallel zu deren Achsrichtung verschiebbare Anschlagschiene mit Doppelnut vorgesehen.
- Nach anderen Weiterbildungsmerkmalen der Erfindung sind je zwei demselben Kernschenkel zugeordnete Anschlagschienen mit ihrer Halterung verschiebbar auf einer quer zur Achsrichtung der Kernschenkel selbst ebenfalls verschiebbaren Brücke befestigt und sind alle Brücken auf einer gemeinsamen Grundplatte verschiebbar, wobei die Lage der einzelnen Brücken durch Fenster in ihren Auflagern von Skalen auf der Grundplatte und die Lage der Anschlagschienen auf der Brücke durch Fenster in der Halterung der Anschlagschienen von einer Skala auf der Brücke ablesbar ist. Dabei zeigt die Lage der Brücke auf der Grundplatte die Verschiebung der zugehörigen Anschlagschiene quer zu den Schenkelachsen und die Lage der Halterungen auf den Brücken die Verschiebung der zugehörigen Anschlagschiene parallel zu den Schenkelachsen an.
- Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist sehr vorteilhaft, denn sie ermöglicht das Schichten eines Transformatorkerns auch aus ungelochten Blechen, unter praktisch den gleichen Bedingungen, die beim Schichten von Transformatorkernen aus Blechen mit sogenannten Fädellöchern vorliegen.
- Zwei Ausführungsbeispiele und Einzelheiten der erfindungsgemässen Vorrichtung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
- Fig. 1 zeigt die Anordnung der Anschlagschienen einer erfindungsgemässen Vorrichtung für einen üblichen Dreischenkelkern.
- Fig. 2 zeigt die Anordnung der Anschlagschienen für einen Dreischenkelkern mit längsgeteilten Blechen.
- Fig. 3 ist die perspektivische Darstellung einer Anschlagschiene mit ihrer Halterung.
- Fig.4 zeigt zwei mit ihren Halterungen von einer quer verschiebbaren Brücke getragene Anschlagschienen.
- Zum Schichten eines Transformatorkerns mit je einem Einzelblech 10 für ein unteres Joch 11, äussere Kernschenke) 12 und 13 sowie einen Mittelschenkel 14 erfordert man in einer erfindungsgemäss aufgebauten Vorrichtung sechs Anschlagschienen 1. Diese Anschlagschienen 1 sind so angeordnet, dass jedes der Einzelbleche 10 mit je einem Ende an einer der Anschlagschienen 1 abgestützt ist. Bis auf die das freie Ende des Mittelschenkels 14 haltende Anschlagschiene 1, die eine Doppelnut 16 aufweist, sind alle anderen Anschlagschienen mit einer Nut 15 versehen, in die die Spitzen der Einzelbleche 10 der äusseren Kernschenkel 12 und 13 sowie des Mittelschenkels 14 eingreifen. Dabei ist gewährleistet, dass sowohl die Einzelbleche des Joches 11 als auch die Einzelbleche der Kernschenkel 12,13 und 14 in den einzelnen Blechlagen seitlich gegeneinander verschoben sind.
- Die Anordnung gemäss Fig. 2 zeigt einen Dreischenkelkern mit längsgeteilten Einzelblechen 10, so dass gegenüber der Ausführung mit ungeteilten Blechen doppelt so viele Anschlagschienen 1 zur Führung und Halterung der Einzelbleche 10 erforderlich sind.
- Auch bei dieser Anordnung dient zur Aufnahme der Spitzen des freien Endes des Mittelschenkels 14 eine Anschlagschiene 1 mit Doppelnut 16. Alle übrigen Anschlagschienen 1 haben die gleiche Form wie in der Anordnung gemäss Fig. 1.
- Die Nut 15 in den Anschlagschienen 1 ist im Querschnitt T-förmig gestaltet, das heisst, sie hat einen erweiterten Nutgrund. Dabei sind die die Nut 15 flankierenden Seitenwände parallel zueinander. Ausgehend von diesen parallelen Seitenflächen schliesst sich an diese je eine hiergegen um 45 und um 135° um die Nutachse gedrehte Fläche an. Die Winkel 45 und 135° sind durch den Winkel bestimmt, unter dem die schrägabgeschnittenen Endkanten der Einzelbleche der Kernschenkel und der Joche aneinanderstossen. Diese schräge Kante bildet mit den Längskanten der Einzelbleche üblicherweise Winkel von 45 bzw. 135°.
- Fig. 3 zeigt die Befestigung einer Anschlagschiene 1 über einen Schaft 2 in einem Klemmstück 7, das seinerseits von zwei Führungssäulen 6 getragen ist. Die Führungssäulen 6 sind in einer als Halterung 9 dienenden Fussplatte fest verankert.
- Der Schaft 2 ist an seiner Oberseite mit Kerben 3 versehen, in die nicht näher bezeichnete Keile von einem federbelasteten Hebel 4 hineingedrückt werden. Zur Arretierung des Schaftes 2 in dem Klemmstück 7 dient darüberhinaus eine über einen Hebel 8 betätigte Klemmutter. Zum Ausgleich kleinerer Massabweichungen an den Einzelblechen 10 besteht die Möglichkeit, die die Nut 15 aufweisenden Anschlagschienen 1 mittels einer Feineinstellung 5 in Achsrichtung gegenüber dem Schaft 2 zu verstellen.
- Die Höhenlage des Klemmstückes 7 auf den Führungssäulen 6 ist stufenlos veränderbar. In der jeweils einzustellenden Höhenlage ist das Klemmstück 7 entweder ebenfalls durch Betätigung des Hebels 8 mit der zugehörigen Klemmutter oder durch Betätigung einer weiteren Klemmutter festklemmbar.
- Fig. 4 zeigt die Zusammenfassung von zwei An - schlagschienen 1 zusammen mit ihren Halterungen auf einer Brücke 17, auf der sie zusammen mit ihren Halterungen 9 verschiebbar sind. Dabei ist die Stellung jeder der beiden Halterungen jeweils auf einer Skala 22 ablesbar. Die Brücke 17 ihrerseits ruht an jedem ihrer beiden Enden mit einem plattenförmigen Auflager 19 auf einer Grundplatte 18. Die Verbindung zwischen der Grundplatte 18 und den Auflagern 19 erfolgt durch in den Auflagern 19 vorgesehene Bolzen, die in Löcher 20 von Lochreihen in der Grundplatte 18 eingreifen. Die genaue Lage der Brücke 17 ist dabei auf Skalen 23 ablesbar.
- Die erfindungsgemäss eingerichtete Vorrichtung zum Schichten von Transformatorkernen ist mit einer von der Art des zu schichtenden Kernes abhängigen variablen Zahl von Brücken 17 bestückt. Dabei sind, wie zum Beispiel Fig. 1 zeigt, bei einem normalen Dreischenkelkern drei Brükken 17 und bei einem Dreischenkelkern mit längsgeteilten Einzelblechen sechs Brücken 17 vorgesehen. Zum Schichten eines nicht dargestellten Fünfschenkelkerns mit in Längsrichtung ungeteilten Blechen wären demzufolge fünf Brücken 17 mit je zwei Anschlagschienen 1 erforderlich.
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