TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektromagnetischen Bauelemente.
Sie betrifft einen Magnetkern gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren
zum Herstellen eines solchen Magnetkerns. Ein solcher Magnetkern ist z. B. aus der
Druckschrift DE-C2-37 37 887 bekannt.
STAND DER TECHNIK
[0002] Magnetkerne für auf elektromagnetischer Induktion beruhende Bauelemente wie z. B.
Transformatoren oder Drosseln bestehen üblicherweise aus einem Paket von übereinander
gestapelten Eisenblechen, die zur Verringerung von Wirbelstromverlusten untereinander
isoliert sind. Das Blechpaket weist meist an den Ecken in Stapelrichtung durchgehende
Bohrungen für Schraubbolzen auf, die zum Verschrauben des Blechpaketes und gegebenenfalls
zum Befestigen von Fußwinkeln oder sonstigen Montagehilfen dienen.
[0003] In der Vergangenheit ist bereits mehrfach vorgeschlagen worden, die Bleche eines
Magnetkerns nicht zu einem Stapel zu verschrauben, sondern zu verschweissen, indem
an der Außenseite des Stapels in Stapelrichtung an einer oder mehreren Stellen eine
durchgehende Schweissnaht gezogen wird. Beispiele für solche geschweissten Magnetkerne
sind aus der eingangs genannten Druckschrift oder der US-A-4,899,122 oder der GB-A-1,
464, 798 bekannt. Wenn der Magnetkern aus mehreren Blechpaketen besteht, welche z.
B. die Form eines E oder U und eines I haben können, verbinden die Schweissnähte zugleich
die Blechpakete untereinander.
[0004] Häufig besteht die Notwendigkeit oder Vorschrift, dass der Magnetkern separat geerdet
bzw. mit Masse verbunden werden muss. Hierzu muss an dem Magnetkern eine Anschlussvorrichtung
vorgesehen werden, die es ermöglicht, das Ende einer Masseverbindung elektrisch leitend
mit dem Magnetkern zu verbinden. Aus der Praxis bekannt sind Schraubklemmen, die mit
dem Magnetkern verschraubt werden können. Zum Verschrauben können dabei dieselben
Schraubbolzen dienen, die auch zum Verschrauben des Blechstapels eingesetzt werden.
[0005] Die nachträgliche Montage einer solchen Anschlussvorrichtung ist jedoch aufwendig.
Zugleich ist es schwierig, den notwendigen guten elektrischen Kontakt zwischen der
Anschlussvorrichtung und dem Blechpaket des Magnetkerns herzustellen und dauerhaft
zu gewährleisten. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass der Magnetkern durch Tauchen
mit einer isolierenden Schutzschicht überzogen wird, die anschliessend im Bereich
der Anschlussvorrichtung wieder sorgfältig entfernt werden muss.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0006] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Magnetkern mit einer Anschlussvorrichtung
für einen Masseanschluss zu schaffen, der einfach herzustellen ist und sich durch
eine sichere und dauerhafte Kontaktgabe im Bereich des Masseanschlusses auszeichnet,
sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben.
[0007] Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 12 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, bei einem Magnetkern mit einem durch eine Schweissnaht
verschweisstem Blechpaket die Anschlussvorrichtung mittels derselben Schweissnaht
am Magnetkern stoffschlüssig zu befestigen und mit dem Magnetkern elektrisch leitend
zu verbinden. Hierdurch wird ohne verfahrenstechnischen Mehraufwand eine sichere und
elektrisch einwandfreie Verbindung der Anschlussvorrichtung zu allen Blechen des Magnetkernstapels
ermöglicht.
[0008] Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Anschlussvorrichtung
eine auf der Ober- oder Unterseite des Stapels aufliegende Grundplatte, von welcher
eine Schweisslasche rechtwinklig abgebogen ist, derart, dass die Schweisslasche mit
einer Anschweisskante in der Schweissnaht verläuft. Eine solche Anschlussvorrichtung
lässt sich auf einfache Weise als Stanz-Biege-Teil herstellen und ermöglicht ein einfaches
Ansetzen der Vorrichtung am Magnetkern.
[0009] Der Montagevorgang wird weiterhin erleichtert, wenn gemäss einer anderen Ausgestaltung
der Erfindung die Anschlussvorrichtung Mittel zum Positionieren der Anschlussvorrichtung
am Magnetkern umfasst, wobei vorzugsweise der Magnetkern auf der Ober- oder Unterseite
des Stapels eine Ausnehmung aufweist, und die Positioniermittel einen von der Grundplatte
rechtwinklig abstehenden Stift umfassen, welcher in die Ausnehmung eingreift, und
wobei insbesondere der Stift durch einen rechtwinklig von der Grundplatte abgebogenen
Plattenabschnitt gebildet wird.
[0010] Als Ausnehmung kommt dabei vorzugsweise eine in Stapelrichtung durch den Stapel verlaufende
Bohrung in Frage.
[0011] Gemäss einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Anschlussvorrichtung
Mittel zum Festklemmen eines elektrischen Leiters auf, wobei die Mittel zum Festklemmen
entweder eine von der Grundplatte rechtwinklig nach aussen abgebogene Klemmplatte
mit einem Gewindeloch umfassen, oder eine federnde Klemmvorrichtung, welche mit der
Grundplatte verbunden ist.
[0012] Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Anschlussvorrichtung beim Aufsetzen auf den Stapel durch Positioniermittel
so positioniert wird, dass sie mit einer Anschweisskante an der zu bildenden Schweissnaht
zu liegen kommt.
[0013] Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
[0014] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit
der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
- Fig. 1
- in einer perspektivischen Seitenansicht ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Magnetkerns (strichpunktiert) mit Anschlussvorrichtung nach der Erfindung;
- Fig. 2
- in mehreren Teilansichten (A) bis (C) die Anschlussvorrichtung aus Fig. 1 für sich
genommen;
- Fig. 3
- in einer Teilfigur (B) ein zu Fig. 1 vergleichbares anderes Ausführungsbeispiel der
Erfindung; eine weitere Teilfigur (A) zeigt die Anschlussvorrichtung für sich genommen;
- Fig. 4
- ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Anschlussvorrichtung
in Form einer federnden (schraubenlosen) Klemmeinrichtung; und
- Fig. 5
- für sich genommen die Anschlussvorrichtung aus Fig. 4.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
[0015] In Fig. 1 ist in einer perspektivischen Seitenansicht ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Magnetkerns 10 nach der Erfindung dargestellt. Der strichpunktiert gezeichnete
Magnetkern 10 besteht in an sich bekannter Weise aus zwei separaten Blechpaketen,
nämlich einem Unterteil 11 und einem Oberteil 12. Das Unterteil 11 hat die Form eines
eckigen U, könnte aber ebensogut auch E-förmig sein. Das Oberteil 12 hat die Form
eines I. Das Oberteil 12 ist auf das Unterteil 11 gesetzt und mit diesem an den anstossenden
Aussenkanten durch Schweissnähte 17 verbunden. Die Richtung der Schweissnähte 17 ist
zugleich die Stapelrichtung der Blechpakete (11, 12). Der Magnetkern 10 bildet in
der verschweissten Form einen geschlossenen magnetischen Kreis, in dem die Magnetfeldlinien
von auf dem Magnetkern 10 sitzenden, in Fig. 1 nicht dargestellten, elektromagnetischen
Spulen verlaufen.
[0016] Damit der Magnetkern 10 elektrisch leitend mit einer Masseverbindung verbunden werden
kann, ist am Magnetkern 10 eine Anschlussvorrichtung 14 vorgesehen, welche die in
den Fig. 2A bis 2C gezeigte Konfiguration aufweist. Die Anschlussvorrichtung 14 ist
vorzugsweise ein Stanz-Biege-Teil, das z.B. aus einem 1,5 bis 2 mm starken Stahlblech
hergestellt ist.
[0017] Die Anschlussvorrichtung 14 hat eine Grundplatte 141, von der an der einen Seite
eine Schweisslasche 142 rechtwinklig abgebogen ist. Die Schweisslasche 142 ist an
einer Seite durch eine Anschweisskante 146 begrenzt. An einer anderen Seite der Grundplatte
141 ist eine Klemmplatte 143 rechtwinklig abgebogen. In der Klemmplatte 143 ist ein
Gewindeloch 145 vorgesehen, in welches eine Schraube 16 zum Festklemmen einer Masseverbindung
zwischen der Klemmplatte 143 und einem Klemmblech 15 eingeschraubt werden kann (siehe
Fig. 1). Von der Grundplatte 141 ist weiterhin ein schmaler, länglicher Plattenabschnitt
rechtwinklig abgebogen und bildet einen Stift 144. Der Stift 144 zeigt in dieselbe
Richtung wie die Schweisslasche 142. Die Klemmplatte 143 zeigt in die dazu entgegengesetzte
Richtung.
[0018] Zum Befestigen der Anschlussvorrichtung 14 an dem Magnetkern 10 wird zunächst das
Blechpaket des Oberteils 12 auf das Blechpaket des Unterteils 12 gesetzt und die Anschlussvorrichtung
14 - wie in Fig. 1 gezeigt - mit der Grundplatte 141 so auf die Oberseite des (oberen)
Blechpaketes (Oberteil 12) gelegt, dass die abgewinkelte Schweisslasche 142 an der
Seite des Blechpaketes anliegt, wobei die Anschweisskante 146 auf der Trennfuge zwischen
dem Oberteil 12 und dem Unterteil 11 zu liegen kommt. Das exakte Übereinanderliegen
der Anschweisskante 146 und der Trennfuge wird dadurch gewährleistet, dass die Anschlussvorrichtung
14 in dieser Position mit dem Stift 144 in eine der Bohrungen 13 eingreift, die an
den Ecken des Magnetkerns 10 angeordnet sind. Werden nun das Unterteil 11 und das
Oberteil 12 durch die in Stapelrichtung verlaufende Schweissnaht 17 miteinander verbunden,
wird zugleich die Schweisslasche 142 an der Anschweisskante 146 in die Schweissung
mit einbezogen und die Anschlussvorrichtung 14 so mit dem Magnetkern 10 stoffschlüssig
verbunden. Die Schweissung kann beispielsweise nach dem WIG-Verfahren erfolgen.
[0019] Wird der Magnetkern 10 mit der angeschweissten Anschlussvorrichtung 14 anschliessend
in an sich bekannter Weise durch Tauchen mit einer isolierenden Schutzschicht überzogen,
bedeckt diese Schutzschicht auch die Innenseite des Gewindeloches 145. Damit beim
späteren Anschliessen einer Masseverbindung die Schraube 16 dennoch einen guten elektrischen
Kontakt mit der Klemmplatte 143 herstellt, ist es von Vorteil, wenn die Schraube 16
so ausgebildet ist, dass sie das von der Schutzschicht bedeckte Gewinde im Gewindeloch
145 freischneidet.
[0020] Ein zweites, zu Fig. 1 vergleichbares Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig.
3 wiedergegeben. Die in diesem Beispiel eingesetzte Anschlussvorrichtung 18 weist
ebenfalls eine Grundplatte 181 auf, von der eine Schweisslasche 182 mit einer Anschweisskante
186, ein Stift 184 und eine Klemmplatte 183 mit einem Gewindeloch 185 rechtwinklig
abgebogen sind. Die aufgezählten Teile haben im wesentlichen dieselbe Funktion wie
bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1, mit dem Unterschied, dass die Schweisslasche
182 jetzt unterhalb der Schweissnaht 17 liegt und die Klemmplatte 183 an der unteren
Seite der Anschlussvorrichtung 18 angeordnet ist. Auch hier muss das Gewindeloch 185
nach dem Tauchen des Magnetkerns 10 freigeschnitten werden.
[0021] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Magnetkerns ist
in Fig. 4 dargestellt. Die Anschlussvorrichtung 19, die in Fig. 5 einzeln wiedergegeben
ist, besteht im wesentlichen aus zwei Teilen: Das erste Teil umfasst analog zur Anschlussvorrichtung
18 der Fig. 3A eine Grundplatte 191, von der eine Schweisslasche 192 mit einer Anschweisskante
198 sowie ein Stift 194 und eine Anschlussplatte 193 mit einem Loch rechtwinklig abgebogen
sind. Das zweite Teil ist als federnde Klemmvorrichtung ausgebildet, bei der ein Federbügel
197 durch ein an einem Stanz-Biege-Teil gebildetes Joch 196 geführt ist. Das Stanz-Biege-Teil
mit dem Federbügel 197 ist mit einer Nase in das Loch in der Anschlussplatte 193 eingesetzt
und mittels eines an der Grundplatte 191 angebrachten, gespreizten Rastelementes 195
an der Grundplatte 191 anliegend verrastet. Die Spreizung des Rastelementes 195 gewährleistet,
dass beim Verrasten der federnden Klemmvorrichtung 196, 197 nach dem Tauchen des Magnetkerns
10 eine beim Tauchen abgelagerte Isolierschicht vom Rastelement 195 abgeschabt und
so ein guter elektrischer Kontakt hergestellt wird. In der federnden Klemmvorrichtung
196, 197 kann ohne Schraube direkt der Leiter einer Masseverbindung unter Kontaktgabe
festgeklemmt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0022]
- 10
- Magnetkern
- 11
- Unterteil
- 12
- Oberteil
- 13
- Bohrung
- 14
- Anschlussvorrichtung
- 15
- Klemmblech
- 16
- Schraube
- 17
- Schweißnaht
- 18
- Anschlussvorrichtung
- 19
- Anschlussvorrichtung
- 141,181,191
- Grundplatte
- 142,182,192
- Schweisslasche
- 143,183
- Klemmplatte
- 144,184,194
- Stift
- 145,185
- Gewindeloch
- 146,186,198
- Anschweisskante
- 193
- Anschlussplatte
- 195
- Rastelement
- 196
- Joch
- 197
- Federbügel
1. Magnetkern (10), insbesondere für einen Transformator oder eine Drossel, welcher Magnetkern
(10) aus wenigstens einem Stapel von Kernblechen besteht, die durch wenigstens eine
in Stapelrichtung an der Außenseite des Stapels verlaufende Schweissnaht (17) untereinander
verbunden sind, und welcher Magnetkern (10) eine Anschlussvorrichtung (14, 18, 19)
zum Verbinden des Magnetkerns (10) mit Masse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (14, 18, 19) mittels der Schweissnaht (17) am Magnetkern
(10) stoffschlüssig befestigt und mit dem Magnetkern (10) elektrisch leitend verbunden
ist.
2. Magnetkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (14, 18, 19) eine auf der Ober-oder Unterseite des Stapels
aufliegende Grundplatte (141, 181, 191) umfasst, von welcher eine Schweisslasche (142,
182, 192) rechtwinklig abgebogen ist, derart, dass die Schweisslasche (142, 182, 192)
mit einer Anschweisskante (146, 186, 198) in der Schweissnaht (17) verläuft.
3. Magnetkern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (14, 18, 19) Mittel (144, 184, 194) zum Positionieren der
Anschlussvorrichtung (14, 18, 19) am Magnetkern (10) umfasst.
4. Magnetkern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (10) auf der Ober-oder Unterseite des Stapels eine Ausnehmung (13)
aufweist, und dass die Positioniermittel einen von der Grundplatte (141, 181, 191)
rechtwinklig abstehenden Stift (144, 184, 194) umfassen, welcher in die Ausnehmung
(13) eingreift.
5. Magnetkern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (144, 184,194) durch einen rechtwinklig von der Grundplatte (141, 181,
191) abgebogenen Plattenabschnitt gebildet wird.
6. Magnetkern nach einem der Ansprüche 4 und 5,dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung eine in Stapelrichtung durch den Stapel verlaufende Bohrung (13) ist.
7. Magnetkern nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (14, 18, 19) Mittel (15, 16, 143, 145; 183, 185; 193, 195,
196, 197) zum Festklemmen eines elektrischen Leiters aufweist.
8. Magnetkern nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Festklemmen eine von der Grundplatte (141, 181) rechtwinklig nach
außen abgebogene Klemmplatte (143, 183) mit einem Gewindeloch (145,185) umfassen.
9. Magnetkern nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Festklemmen eine federnde Klemmvorrichtung (196,197) umfassen, welche
mit der Grundplatte (191) verbunden ist.
10. Magnetkern nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (14, 18, 19) aus Blech durch Stanzen und Biegen hergestellt
ist.
11. Magnetkern nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (10) aus einem U- oder E-förmigen Unterteil (11) und einem I-förmigen
Oberteil (12) besteht, und dass die Schweißnaht (17) das Unterteil (11) und dass Oberteil
(12) miteinander verbindet.
12. Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass aus den Kernblechen ein Stapel gebildet wird, dass die Anschlussvorrichtung (14,
18, 19) auf den Stapel aus Kernblechen aufgesetzt wird, und dass die Kernbleche des
Stapels und die Anschlussvorrichtung (14, 18, 19) durch einen Schweissvorgang unter
Bildung der Schweissnaht (17) miteinander verbunden werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung (14, 18, 19) beim Aufsetzen auf den Stapel durch Positioniermittel
(144, 184, 194) so positioniert wird, dass sie mit einer Anschweisskante (146, 186,
198) in der zu bildenden Schweissnaht (17) zu liegen kommt.