APPLICATION OF CORE PLATES TO MAGNETIC CIRCUITS

Abstract: 1. Magnetic circuits composed of wastelessly cut pieces of sheet material, characterized in that the pieces of sheet material are cut and composed in such a way that in all cross-section of the single legs and yokes of the magnetic circuits directed vertically to the flow direction nearly the same magnetic induction occurs.

Description: GESTALTUNG VON KERNBLECHEN ZU MAGNETISCHEN KREISEN Die Erfindung bezieht sich auf die Gestaltung von Kernblechen, insbesondere auf die Gestaltung von Eisenkernen für Ein- und Dreiphasentransformatoren, Magnetwicklungen und beleuchtungstechnische Drosselspulen. Gegenwärtig werden bei der Herstellung von Transformatoren überwiegend EI und M Xernblechezur Verfertigung der Eisenkerne verwendet. Bei den DreiphasentransSormatoren werden die Eisenkerne aus I-3lechen durch Überlappung ausgestaltet oder werden die I-Blechpakete durch Schweissung befestigt. Im Laufe der gegenwärtig üblichen Gestaltungsarten sind im all- gemeinen zwei Standpunkte in der Hinsicht der Verwendung des Blechmaterials des Eisenkerns beachtenswert. Bei einer der Ge staltungsarten wird das Kernblech aus einem wertvollen Grundstoff ausgeschnitten, wobei eine bedeutende Menge an Abfall entsteht. Der andere Standpunkt besteht darin, dass in den aus den Kernblechen ausgestalteten magnetischen Kreisen von dem Standpunkt der Leitung der magnetischen Induktionelinien aus betrachtet die Eisenkerne nicht entsprechend ausgenützt sind, d.h. es sind überflüssige Materialteile enthalten. Aus der ungarischen Patentschrift HU-PS 174 852 ist ein Verfahren zum Ausschneiden der Kernbleche bekannt, bei dem gar kein Abfall entsteht; der nachteil des Verfahrens besteht jedoch darin, dass das Kernblech aus dem Standpunkt der Leitung der magnetischen Xnduktionslinien überflüssige Idaerialteile enthält. Der Erfindung wurde das Ziel gesetzt solche Kernbleche auszustalten, bei dem Ausschneiden deren kein Abfall entsteht, die Leitung der magnetischen Lnduktionslinien der idealen Porm an nihert, wodurch eine wesentliche Ersparnis erreicht werden kann. Eine weitere Zielsetzung besteht darin, solche Schneidwerkzeuge auszustalten, die zum Ausschneiden von Kernblechen mit aus geraden Stücken bestehender Kontur geeignet sind und dadurch die maschinelle Bearbeltung vereinfacht wird. Um das gesetzte Ziel erreichen zu können, sind wir aus einer Ausführung mit einem EI-Kernblech bei einer Einphasenvwicklung ausgegangen. Wenn ein solches Blech an den Ecken und an dem in der Symmetrielinie des mittleren Schenkels liegenden Teil abgerundet, abgeschnitten wird, erhalten wir eine ideale Beit- ung der magnetischen Induktionslinien. Gleichzeitig aber würde dieses Pormat den beträchtlichen Dachteil mit sich bringen, indem die krummen Umrisse und die spitzigen Teile komplizierte und unhandliche Werkzeuge beanspruchen würden. Daher vrer- den die Krümmungen entlang der geraden Linien abgeschnitten, wodurch eine, der idealen Leitung der magnetischen induktionslinien Annihernde, materialersparende Lösung erhalten wird. Ebenso wird es bei der Gestaltung der Kernbleche zu den Dreiphasentransformatoren verfahren. Die den Gegenstand der Erfindung bildende Kernblechgestaltung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele, mit Hilfe der bei liegenden Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine aus dem' Standpunkt der Leitung der magnetischen Induktionslinie ideale Kernblechplatte; Figur 2 die erfindungsgemässe Version derselben; Figur 3 die zusammengelegten Kernbleche eines Einphasentrans formators; Figur 4 und 5 den schematischen Entwurf des auseschnittenen Streifens der Kernbleche nach Figur 3; Figur 6 die Gestaltung des erfindungsgemässen Dreiphasenmagnet kreises; Figur 7,8,9 einen Entwurf für das vorteilhafte Ausschneiden des Kernblechstreifens für den Dreiphasenmagnetkeis laut Figur 6. Wie es aus der Figur 1 ersichtlich ist, ist bei der Ausführung des Einphasentransformators mit dem EI Kernblech die gestrichelte Fläche überflssig. In der Zeichnung sind der Grundabstand 'la" und die Abstände 2a, 3a, die üblicherweise bei der Verfertigung des Kernbleche3 in Betracht genommen werden, angeführt. Wird das EI-Kernblech der Figur gemäss ohne Abfall ausgeschnitten, wird - die gestrichelten Teile inbegriffen eine Fläche von 2a x 3a = 6a2 beansprucht. Davon beträgt die Grösse der überflüssigen (gestrichelten) Fläche 2a2C1- 7L die 7,5 ,O der Gesamtfläche entspricht. 4 Die mit der Werkzeugversorgung verbundenen Schwierigkeiten in Betracht nehmend, ist die vorgeschlagene Gestaltung des lEgnet- kreises in der Figur 2 veranschaulicht. Mit der ohne Abfall ausgeschnittenen Konstruktionen BI nach Figur 1 verglichen - das selbe Massverhaltnis vorausgesetzt - kann eine Flache von 16,7 % erspart werden. Der dem Idealen annihernde Magnetkreis kann aus den abfallfrei ausschneidbaren Teilen zusammengestellt werden: Zwei St Teile 2 des Formats eines gleichschenkeligen Trapezes, ein St Teil 3 des Pormats X. Figur 4 und 5 zeigen den Entwurf für das Ausschneiden des Streifens, eine weitere Erläuterung scheint überflüssig zu sein. Auf diese Weise wird der gesamte Iiagnetkreis aus dreierlei, insgesamt fünf Kernblecheinheiten aufgebaut. Die Gestaltung des Dreiphasenmagnetkreises ist in der Figur 6 dargestellt. In diesem Fall wird der Magnetkreis auf die übliche Weise, abfallfrei, aus den Blechen I zusammengestellt, wobei der Eate- rialbedarf 5a x 5a - 2 Ca x 3a) = 19 a2 beträgt. Die Biäche des überflüssigen gestrichelten Teils beträgt 2 4 x 2a2, so konnten 2a2 = 10,5 % 19aê erspart werden. Die elemente des erfindungsgemässen Magnetkreises können den Streifenentwürfen nach Figur 7- bis 9 ausgeschnitten werden, wobei der magnetkreis aus den beiden gedehnten Li-Halften 4, zwei gleichschenkeligen Trapezen 5 und dem I-Blech 6 - d.h. aus insgesamt fünf Einheiten - besteht. Wird nun die erfindungsgemasse Gestaltung mit der (den) in der KU-PS 174 852 beschriebenen, unserer Lösung am nächsten liegenden Lösungen) verglichen, kann es festgestellt werden, dass die erfindungsgemasse Lösung formell von den dort geschilderten Lösungen abweicht. Ein grundsätzlicher Unterschied besteht darin, dass gegenüber den in der genannten Patentschrift beschriebenen Lösungen eine Materialersparnis von 5 bis 35 L/o erreicht werden kann. Werden z.B. die dreiphasige Lösung laut Figur 13 der HU-PS 174 852 und unsere in der Figur 6 dargestellte Lösung miteinander verglichen, kann es festgestellt werden, dass bei der Gestaltung eines Transformators mit dem gleichen disenkernquerschnitt und Wicklungsraum um 15 G weniger Eisenblechmaterial verwendet worden ist. Die Ea- terialersparnis wird grundsätzlich dadurch ermöglicht, dass über das abfallfreie Ausschneiden des Materials, ein von den überflüssigen Materialteilen freier Magnetkreis sichergestellt werden konnte. Für den Zusammenbau der Transformatoren schlagen wir vor, das an sich bekannte Schweissverfahren zu verwenden, undzwar in vier Kanten, an der Stosstelle der aus den Kernblechen 1 Figur 3) und Kernblechen 4 Figur 6) bestehenden Kernblechpakete. Insbesondere bei kleineren Dimensionen kann das Zu sammenfassen mit einem lösbaren Band oder einem Mittel mit Rahmen und Schrauben erfolgen. Die Vorteile der erfindungsgemässen Lösung sind, wie folgt: - mit den bekannten geblätterten Eagnetkreisen verglichen, ist der Materialaufwand wesentlich geringer; - sich aus den einfachen Kernblechformen ergebend, weisen die erforderlichen Werkzeuge einen einfachen Aufbau auf. Im we sentlichen wird das Ausschneiden auf das Zerstückeln verein facht; - mit hinsicht darauf, dass der Magnetkreis aus mehreren Stück en zusammengestellt wird, sind die zur Verwendung kommenden Kernbleche klein dimensioniert; so sind auch die erforder lichen Werkzeuge und Stanzmaschinen kleiner, als bei der Her stellung der herkömmlichen EI- oder M-Kernbleche. Die vorgeschlagenen Kernbleche und Magnetkreise können in sich zwischen weiten Grenzen bewegenden Massverhältnissen hergestellt werden, wodurch die in den bezüglichen ungarischen und DIN-Dfor- men vorgeschriebenen Kernblechgrundrissmasse eingehalten werden können. Diese Tatsache ist sowohl in der Hinsicht der gegenseitig austauschbaren Bestandteile, wie auch des Imports und Exports der Transformatoren wichtig. Der Nachteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass der Magnetkreis aus fünf Stücken zusammengestellt ist. Der Zusammenbeu ist technologisch schwieriger, als bei der, mit den traditionellen Kernblechformen vorgenommenen Montage, aber das Problem kann durch die Gestaltung entsprechender Schablonen leicht gelöst werden. Der guten Ordnung halber soll es bemerkt werden, dass sowohl in der einheimischen Relation, wie im allgemeinen im Ausland, die Kernbleche ab EI 130 aufwärts, sowiidie M Mass-Serie mit einem, sich aus dem Wicklungsfenster ergebenden Abfall hergestellt werden. Unter Anwendung der unserseits vorgeschlagenen Magnetkreise kann bei diesen Typen nicht nur die vorangehend erwähnte Ersparnis von 16,7 %, sondern ein viel höherer Wert, etwa 40-50 % erreicht werden. Nehmen wir den Verbrauch von etwa 500 Tonnen DransSormatorbander/Jahr zur Herstellung von den Kernblechen über EI 130 an, so kann eine Ersparnis - mit 45 % gerechnet - von 225 Tonnen erreicht werden. Bei der Herstellung von beleuchtungstechnischen Hochleistungs drosselspulen - wo die Binfúhrung der vorgeschlagenen Lösung an der Hand liegt - kann einen Verbrauch von 500 Tonnen Dynamoblech/Jahr voraussetzend, eine Ersparnis von 200 Tonnen C40 CiO) erreicht werden (auch hier kann neben den überflüssigen Materialteilen mit einem sich aus dem Wicklungsfenster ergebenden Abfall gerechnet werden). Selbstverständlich dienen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele und Streifenentwürfe nur als Beispiel, innerhalb des Schutzkreises sind zahlreiche Lösungen möglich.

Claims: PATENTANSPRÜCHE 1. Kernblech zu Magnetkreisen, wobei die den magnetischen Kreis bildenden Kernbleche abfallfrei ausgeschnitten wer den, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die aus den Kernblechen zusammengebauten Magnetkreise aus dem Standpunkt der Leitung der magnetischen Induktionslinien von Materialüberschuss frei ausgestaltet sind. 2. Kernblech nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n o t , daa das Kernblech eines Einphasentransformators aus zwei gedehnten M-förmigen Teilen Cl) > zwei Teilen des Pormats eines gleichschenkeligen Trapezes (2) und einem X- förmigen Teil C 3) zusammengestellt ist. 3. Kernblech nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kernblech eines Dreiphasentransformators aus zwei Teilen des Pormats einer gedehnten M-Hälfte C4), zwei Teilen des Formats eines gleichschenkeligen Trapezes (5) und aus einem 1-förmigen Teil (63 besteht.

Inventors: KOCSIS, FERENC, DIPL.-ING., LASZLO, ENDRE, DIPL.-ING., László, Endre, Dipl.-Ing.
Applicants: HIRADASTECHNIKAI ANYAGOK GYARA
Application year: 1982
Main classification: H01F27
IPC codes: H01F41, H01F27