Eisenkern für Transformatoren

Abstract

 Für diese Eisenkerne stehen in jüngerer Zeit sehr dünne Beiche mit sehr niedrigen Ummagnetisierungsverlusten aus amorphem Werkstoff zur Verfügung. Erfindungsgemäß ist jeweils eine Vielzahl von zugeschnittenen Blechen zu säulenförmigen, sich selbst tragenden, formbeständigen Blechpaketen (1) fest zusammengefügt und ist ein kompletter Eisenkern aus Kernschenkeln (3) und Jochen (2) aus derartigen Blechpaketen (1) zusammengesetzt, wobei die Blechpakete (1) an den Knotenstellen zwischen den Kemschenkeln (3) und den Jochen (2) nach Art eines Ziegelmauerwerks ineinandergreifen. Dieser Aufbau von Eisenkemen ermöglicht einerseits eine sehr rationelle Fertigung derselben und führt außerdem durch die niedrigeren Ummagnetisierungsverlusten zu einer geringeren Belastung für eine erforderliche Kühleinrichtung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Eisenkerne für Transformatoren aus sehr dünnen Blechlamellen, beispielsweise aus amorphem Werkstoff mit sehr niedrigen Ummagnetisierungsverlusten.

[0002] Die Eisenkerne für Transformatoren werden üblicherweise aus kaltgewalzten, kornorientierten Kernblechen aufgebaut. Dabei werden, wie in dem Buch "Die Transformatoren" von Küchler in der 2.Auflage auf den Seiten 13 und 14 angegeben ist, die Kernbleche verzapft so aufeinandergeschichtet, daß die Stoßstellen schichtweise gegeneinander versetzt sind. Die magnetische Richtungsempfindlichkeit der kaltgewalzten Kernbleche erzwingt dabei eine sorgfältige Einzelblechschachtelung, um die Ummagnetisierungsverluste besonders an den Kernecken und Knotenpunkten klein zu halten. Zur Erleichterung der Schichtarbeit werden unter Inkaufnahme einer verhältnismäßig geringen Erhöhung der Ummagnetisierungsverluste die Bleche häufig auch paarweise verschachtelt aufeinandergeschichtet. Je nach Größe der zulässigen Ummagnetisierungsverluste sind dabei die Stoßstellen mit 90°-Verzapfungen oder mit 45°-Verzapfungen ausgeführt.

[0003] Durch die DE-OS 29 14 123 ist es auch bekannt, Eisenkerne für Transformatoren aus amorphen Metallegierungen mit sehr niedrigen Ummagnetisierungsverlusten aufzubauen. Kernbleche aus diesen amorphen Metallegierungen sind jedoch noch dünner als das bisher übliche Transformatorblech und sind daher beim Schichten von Kernen nur schlecht handhabbar und erhöhen den erforderlichen Aufwand zum Schichten von Kernen auch durch die in Folge ihrer geringeren Stärke größere Anzahl von erforderlichen Blechen.

[0004] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für den Einsatz von Kernblechen mit sehr geringer Blechdicke und mit extrem niedrigen Ummagnetisierungsverlusten einen Kernaufbau anzugeben, der eine technisch befriedigende und wirtschaftliche Fertigung auch sehr großer Transformatorkerne zuläßt.

[0005] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jeweils eine Vielzahl von Blechlamellen zu säulenförmigen sich selbst tragenden formbeständigen Blechpaketen fest zusammengefügt ist, daß die Kernschenkel und die Joche jeweils aus mehreren aneinanderliegenden Blechpaketen zusammengesetzt sind und daß die Blechpakete an den Knotenstellen zwischen den Kernschenkeln und den Jochen nach Art eines Ziegelmauerverbandes ineinandergreifen. Dabei sind vorteilhafterweise die Blechlamellen innerhalb eines Blechpaketes miteinander verklebt.

[0006] Nach zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung weisen alle Blechpakete-den gleichen rechteckigen Querschnitt auf und stellen lediglich hinsichtlich ihrer Länge unterschiedliche Quader dar und sind alle Stoßfugen zwischen den Blechpaketen an den Knotenstellen entweder rechtwinklig oder parallel zu den Kernschenkelachsen. Diese Ausführung ist besonders bei Werkstoffen ohne magnetische Vorzugsrichtung, insbesondere bei amorphen Werkstoffen, zweckmäßig.

[0007] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die jeweils einen Kernschenkel bildenden Blechpakete lagerichtig aufeinandergelegt als Wickelkern für eine zugehörige Wicklung dienen und daß diese Wicklung als Bandage die Blechpakete zusammenhält. Dabei werden die Blechpakete beider Joche erst nach dem Aufbringen aller Wicklungen auf die Kernschenkel in die entsprechende Aussparungen der Kernschenkel eingesetzt und sind die Blechpakete in den Knotenstellen untereinander durch Kleben oder sonstige mechanische Vorrichtungen zusammengehalten.

[0008] Der erfindungsgemäße Kernaufbau aus säulenförmigen Blechpaketen erlaubt in sehr vorteilhafter Weise eine Vorfertigung dieser sehr robusten und verhältnismäßig unempfindlichen Baugruppen auch aus für sich allein jeweils verhältnismäßig empfindlichen sehr dünnen Blechen, so daß ein wirtschaftlicher Aufbau von großen Transformatorkernen, beispielsweise aus in jüngerer Zeit entwickelten Blechen aus amorphem Werkstoff, mit sehr niedrigen Ummagnetisierungsverlusten ermöglicht ist.

[0009] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.

[0010] 

Fig. 1 zeigt die Verzapfung eines Joches mit einem Endschenkel und

Fig. 2 die Verzapfung eines Mittelschenkels mit Jochen.

[0011] Blechpakete 1 sind in nicht näher dargestellter Art und Weise aus einer Vielzahl von untereinander gleich großen, sehr dünnen Blechlamellen zusammengefügt und haben die Form von Quadern. Die Blechlamellen bestehen aus amorphem, ferromagnetischen Werkstoff und sind erheblich dünner als Blechlamellen aus kornorientiertem Transformatorblech.

[0012] Alle Blechpakete 1 von Kernschenkeln 3 und Jochen 2 desselben Eisenkerns haben vorzugsweise den gleichen Querschnitt, beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein langgestrecktes Rechteck. Die Kernschenkel 3 und die Joche 2 sind aus unterschiedlich langen und/oder in Längsrichtung gegeneinander versetzten Blechpaketen 1 zusammengesetzt. Demzufolge bildet an den Knotenstellen des Eisenkerns jeweils abwechselnd ein Blechpaket 1 einen Zapfen und das nächste Blechpaket 1 mit seiner Stirnfläche den Grund einer Nut. Durch entsprechende Schichtung der Blechpakete 1 sind die Kernschenkel 3 an den Knotenstellen mit den Jochen 2 verzapft, wobei alle Stoßfugen zwischen einander benachbarten Blechpaketen 1 entweder parallel oder rechtwinklig zu den Kernschenkelachsen sind. Zwischen den jeweils den Grund einer Nut darstellenden Stirnflächen eines Blechpaktes 1 und dem in diese Nut eingreifenden Zapfen ist zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen ein kleiner Luftspalt vorgesehen.

[0013] Die Blechlamellen in den einzelnen Blechpaketen 1 sind miteinander verklebt oder werden durch Bolzen aus vorzugsweise unmagnetischem Werkstoff zusammengehalten und bilden dadurch rationell in einer Vorfertigung herstellbare Bausteine für die Eisenkerne von Transformatoren. Der mechanische Zusammenhalt der Blechpakete 1 in den Kernschenkeln 3 und den Jochen 2 erfolgt in üblicher Weise in einem Preßgestell unter anderem unter Zuhilfenahme ivon Preßeisen und Bandagen.

[0014] Die Preßkraft zum .Zusammenhalt der Blechpakete 1 in den einzelnen Kernschenkeln 3 kann in vorteilhafter Weise durch unmittelbar auf die Kernschenkel aufgebrachte Transformatorwicklungen übernommen sein. Bei der letztgenannten Ausführung werden dann sowohl die Blechpakete 1 des unteren als auch des oberen Joches erst nach dem Aufbringen der Wicklungen auf die Kernschenkel 3 mit deren Enden verzapft.

Ansprüche

1. Eisenkern für Transformatoren aus sehr dünnen Blechlamellen, beispielsweise aus amorphem Werkstoff, mit sehr niedrigen Ummagnetisierungsverlusten, dadurch gekennzeichnet ,

- daß jeweils eine Vielzahl von Blechlamellen zu säulenförmigen sich selbst tragenden, formbeständigen Blechpaketen (1) fest zusammengefügt ist,

- daß Kernschenkel (3) und Joche (2) jeweils aus mehreren aneinanderliegenden Blechpaketen (1) zusammengesetzt sind und

- daß die Blechpakete (1) an den Knotenstellen zwischen den Kernschenkeln (3) und den Jochen (2) nach Art eines Ziegelmauerwerks ineinandergreifen.

2. Eisenkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Blechlamellen innerhalb eines Blechpaketes (1) miteinander verklebt sind. 1

3. Eisenkern nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß alle Blechpakete (1) den gleichen rechteckigen Querschnitt aufweisen und lediglich hinsichtlich ihrer Länge unterschiedliche Quader darstellen.

4. Eisenkern nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß alle Stoßfugen (4) zwischen den Blechpaketen (1) an den Knotenstellen entweder rechtwinklig oder parallel zu den Kernschenkelachsen sind.

5. Eisenkern nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die jeweils einen Kernschenkel (3) bildenden Blechpakete (1) lagerichtig aufeinandergelegt als Wickelkern für eine zugehörige Wicklung dienen und daß diese Wicklung als Bandage die Blechpakete (1) zusammenhält. ,

6. Eisenkern nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Blechpakete (1) beider Joche (2) erst nach dem Aufbringen aller Wicklungen auf die Kernschenkel in die entsprechenden Aussparungen der Kernschenkel (3) eingesetzt sind.

7. Eisenkern nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Blechpakete (1) in den Knotenstellen untereinander durch Kleben verbunden sind.

Zeichnung