DE3233032C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Eisenkern für dreiphasige elektromagnetische Induktionsmaschinen, insbesondere dreiphasige Transformatoren, mit einem mittleren Schenkel und äußeren Schenkeln, die durch obere Joch und untere Joche mit dem mittleren Schenkel verbunden sind, wobei die jeweiligen Schenkel und Joch aus einem Packen von aufeinandergestapelten Lamellenblechen vorgegebener Anzahl bestehen, wobei die einzelnen Lamellenbleche an den Übergängen zwischen den Jochen und den äußeren Schenkeln winkelförmige Stoßverbindungen bilden, die von einer Lage zur nächsten um gleiche Inkremente stufenweise gegeneinander versetzt sind, und wobei die Lamellenbleche für die Joche im wesentlichen die Form von regelmäßigen bzw. rechtwinkligen Trapezen und die des mittleren Schenkels im wesentlichen die Form von Parallelogrammen aufweisen, wobei die letzteren mit einander kreuzenden Schrägseiten aufeinandergestapelt sind.

Ein derartiger Eisenkern ist aus der US-PS 36 11 234 bekannt, wobei die Lamellenbleche, welche die Schenkel und die Joche des Eisenkernes bilden, eine komplizierte Form haben. Dabei bilden die einzelnen Lamellenbleche unregelmäßige Fünfecke oder Sechsecke, und zwar in der Weise, daß an den jeweiligen Längsseiten des Ausgangsblechstreifens Ecken vorgesehen sind. Aus diesem Grunde sind einerseits spezielle Schneidgeräte bzw. Schneidmesser erforderlich, andererseits müssen die Schnitte dort mit großer Sorgfältigkeit durchgeführt werden, um die eigens vorgesehenen und vorstehenden Ecken zu erhalten. Im Bereich des mittleren Schenkels des Eisenkernes gemäß der US-PS 36 11 234 sind abgestufte Übergänge zwischen dem mittleren Schenkel einerseits und den oberen und unteren Jochen andererseits vorhanden. Daraus ergibt sich, daß der magnetische Fluß, der in den mittleren Schenkel eintritt, dann zunimmt, wenn der mittlere Schenkel nicht erregt ist, und daß bei einem magnetischen Fluß im mittleren Schenkel die Tendenz zur Verzerrung besteht. Dies bringt wiederum eine Zunahme an Eisenverlusten im mittleren Schenkel mit sich. Dies führt insbesondere bei der Verwendung von Siliziumstahl­ blechen zu unerwünschten Effekten.

In der US-PS 33 03 448 und der US-PS 32 12 042 sind aus Lamellenblechen zusammengesetzte Eisenkerne beschrieben, bei denen die Lamellenbleche eine komplizierte Kontur aufweisen und fünfeckig oder sechseckig mit vorstehenden Ecken im Bereich der Längsseiten des Ausgangsblechstreifens ausgebildet sind. Dabei sind zwar Überlappungen im Bereich der Joche und der Schenkel vorgesehen, jedoch werden im Bereich der Überlappungen an den Übergängen keinerlei Stoßverbindungen verwendet, die um gleiche Inkremente stufenweise gegeneinander versetzt sind.

Aus der US-PS 26 28 273 ist ein Eisenkern in Form eines viereckigen Ringes bekannt, bei dem die Lamellenbleche mit geraden Schnittkanten ausgebildet sind, jedoch lassen sich dieser Schrift keinerlei Angaben entnehmen, wie die Lamellen­ bleche des mittleren Schenkels auszubilden sind, wenn man bei einem Eisenkern der gattungsgemäßen Art Lamellenbleche mit geraden Schnittkanten verwenden und die inkrementartige Bauweise beibehalten will. Auch Läßt sich das abwechselnde Aufeinanderlegen von spiegelbildlich gleichen Parallelogrammen und rechtwinkligen bzw. regelmäßigen Trapezen dieser Druck­ schrift nicht entnehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Eisenkern der eingangs genannten Art anzugeben, der sich in einfacher und wirt­ schaftlicher Weise herstellen läßt.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, einen Eisenkern der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sämtliche Lamellenbleche für die Schenkel und Joche als echte Vierecke in Form von Parallelogrammen, regelmäßigen und rechtwinkligen Trapezen ausgebildet sind, die ohne Verschnitt aus einem Lamellenblechstreifen gestanzt sind, daß die Lamellenbleche des mittleren Schenkels die Form von gleichen Parallelo­ grammen haben, die mit ihren sich kreuzenden Schrägseiten einander abwechselnd aufeinandergestapelt sind, und daß auf die Lamellenbleche der Joche abwechselnd aus den regel­ mäßigen und den rechtwinkligen Trapezen aufeinandergestapelt sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Eisenkern wird das angestrebte Ziel in zufriedenstellender Weise erreicht, wobei der Eisenkern geringe Eisenverluste aufweist und sich aus einem elektrischen Stahlblech oder Transformatorblech ohne irgendwelche Abfälle oder Reste und mit geringen Kosten herausschneiden läßt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Eisenkernes gemäß der Erfindung für dreiphasige elektromagnetische Induktions­ maschinen;

Fig. 2 eine Draufsicht zur Erläuterung, wie die Lamellenbleche des Joches gemäß Fig. 1 aufeinandergestapelt sind;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Stapels von Lamellenblechen des Joches gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 1, 2 und 3 bei Betrachtung von der Seite des Joches; und in

Fig. 5 eine Darstellung eines Musters, bei dem ein elektrisches Stahlblech in Lamellen­ bleche geschnitten ist, die den Eisenkern gemäß Fig. 1 bilden.

Im folgenden wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Eisenkernes für eine dreiphasige elektromagnetische Induktionsmaschine dar­ gestellt ist, z. B. für einen dreiphasigen Transformator. Die dargestellte Anordnung weist ein Paar von äußeren Schenkeln 110 und 112, einen mittleren Schenkel 14, ein Paar von ersten Jochen 116 und 118, die in Fig. 1 als obere Joche dargestellt sind, sowie ein Paar von zweiten Jochen 120 und 122 auf, die in Fig. 1 als untere Joche dargestellt sind. Jedes Bauteil der Schenkel 110, 112, 114 und Joche 116, 118, 120, 122 weist einen Stapel aus einer vorgegebenen Anzahl von Lamellenblechen auf, die aus elektrischen Stahlblechen oder Transformatorblechen geschnitten sind. Unter Verwendung der Schnittlegung für Lamellenbleche, die in Fig. 5 dargestellt sind, werden die entsprechenden Lamellen­ bleche der Schenkel und Joche aus den Streifen von elektrischen Stahlblechen oder Transformatorblechen geschnitten.

Fig. 5 zeigt ein Muster, gemäß dem ein elektrisches Stahlblech in Lamellenbleche geschnitten ist, welche die Schenkel und Joche des Eisenkernes gemäß Fig. 1 bilden. Das nicht darge­ stellte elektrische Stahlblech wird zuerst in einer seiner Walzrichtungen in Streifen geschnitten, deren Breite gleich der gemeinsamen Breite der Schenkel und Joche ist. Dann wird jeder Streifen nacheinander in Lamellenbleche 110, 114, 112, 116, 122, 118 und 120 in der genannten Reihenfolge geschnitten, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Die Lamellen­ bleche sind mit Bezugszeichen versehen, welche auf die entsprechenden Komponenten des Eisenkernes in Fig. 1 Bezug nehmen. Beispielsweise bezeichnet das Bezugszeichen 110 das Lamellenblech, das den äußeren Schenkel 110 bildet. Diese Lamellenbleche werden an ihren Positionen angeordnet, die den Schenkeln und Jochen in Fig. 1 entsprechen, und zwar in einer vorgegebenen Anzahl von Lamellenblechen für die jeweiligen Schenkel und Joche.

Genauer gesagt, eine vorgegebene Anzahl von Lamellenblechen 110, 112 und 114 wird an den Stellen der äußeren und mittleren Schenkel 110, 112 bzw. 114 aufeinandergestapelt, eine vorgegebene Anzahl von Lamellenblechen 116 und 118 wird in abwechselnder Anordnung an den Stellen der oberen Joche 116 und 118 aufeinandergestapelt, und eine vorgegebene Anzahl von Lamellenblechen 120 und 122 wird in abwechselnder Anordnung an den Stellen der unteren Joche 120 und 122 aufeinandergestapelt. Auf diese Weise wird ein Satz einer vorgegebenen Anzahl von aufeinandergestapelten Lamellenblechen für die jeweiligen Schenkel und Joche hergetellt. Dann wird eine Vielzahl von derartigen Sätzen übereinander angeordnet, um die jeweiligen Schenkel und Joche herzustellen. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß das elektrische Stahlblech in Lamellen­ bleche geschnitten werden kann, ohne beim Schneiden irgend­ welche Abfälle oder Reste zu erzeugen.

Die Lamellenbleche des äußeren Schenkels 110, des mittleren Schenkels 114 und des äußeren Schenkels 112 werden nacheinander aus Streifen der elektrischen Stahlbleche in der Weise herausgeschnitten, daß sie die Form eines Trapezes, eines Parallelogramms bzw. eines umgekehrten Trapezes haben. Dann werden die Lamellenbleche der Joche 116, 122, 118 und 120 nacheinander aus den Streifen herausgeschnitten, wobei sie gemäß Fig. 5 die Form eines unregelmäßigen Trapezes, eines umgekehrten unregelmäßigen Trapezes, eines regelmäßigen Trapezes und eines umgekehrten regelmäßigen Trapetes haben. Dabei ist eine vorgegebene Anzahl von jedem dieser Lamellen­ bleche jedoch sukzessive länger als ein vorhergehendes mit vorgegebenen gleichen Inkrementen oder Zuwachsraten für jedes der Joche, und zwar zu dem nachstehend erläuterten Zweck.

Um den äußeren Schenkel 110 mit dem oberen Joch 116 zu verbinden, werden die Lamellenbleche in einer vorgegebenen Anzahl, die den äußeren Schenkel 110 bilden, aufeinander­ gestapelt, so daß diese Lamellenbleche mit zugeordneten Lamellenblechen verbunden werden, die das obere Joch 116 bilden, und zwar über Winkellaschenverbindungen, die stufenartig mit gleichen Zuwachsabständen oder Inkrementen angeordnet sind, die gleich den vorgegebenen gleichen Zuwachsraten oder Inkrementen für die Lamellenbleche des Joches sind. Mit anderen Worten, die Lamellenbleche der Schenkel werden aufeinandergestapelt und mit den zugeordneten Lamellenblechen des Joches so verbunden, daß die gestapelten Lamellenbleche des Schenkels und des zugeordneten Joches in stufenweise versetzter Anordnung anliegen.

Der Stapel von Lamellenblechen, die das obere Joch 116 bilden, weist Lamellenbleche, die gleich den Lamellenblechen 116 gemäß Fig. 5 sind, und abwechselnd solche Lamellenbleche auf, die gleich den Lamellenblechen 118 in Fig. 5 sind, wie es die Fig. 2 und 3 zeigen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen einen Stapel von sechs Lamellenblechen, die das obere Joch 116 bilden, wie man es von der oberen bzw. seitlichen Oberfläche sieht. In Fig. 3 ist ein erstes Lamellen­ blech 116′ a von diesen Lamellenblechen als unterste Schicht dargestellt. Das erste Lamellenblech 116′ a hat die identische Form wie das Lamellenblech 116 gemäß Fig. 5, bei dem eine Seite senkrecht zur Walzrichtung des elektrischen Stahlbleches verläuft und auf dem ein zweites Lamellenblech 118′ b angeordnet ist, das die gleiche Form wie das Lamellenblech 118 besitzt, bei dem beide Seiten schräg zur Walzrichtung verlaufen und das länger ist als das erste Lamellenblech 116′ a, und zwar um eine Länge, die gleich den vorgegebenen gleichen Zuwachs­ raten oder Inkrementen der oben angegebenen Art ist.

Ein drittes Lamellenblech 116′ c ist auf dem zweiten Lamellenblech 118′ b angeordnet und ähnlich ausgebildet wie das erste Lamellenblech 116′ a, jedoch länger als das zweite Lamellenblech 118′ a, und zwar um eine Länge, die gleich den gleichen Zuwachsraten oder Inkrementen ist. Ein viertes Lamellenblech 118′ d ist auf dem dritten Lamellenblech 116′ c angeordnet und hat eine ähnliche Form wie das zweite Lamellen­ blech 118′ b, ist jedoch länger als das dritte Lamellenblech 116′ c, und zwar um die Länge, die gleich den gleichen Inkrementen oder Zuwachsraten ist. Das vierte Lamellenblech 118′ d besitzt ein darüber angeordnetes, fünftes Lamellen­ blech 116′ e, das eine ähnliche Form wie das dritte Lamellen­ blech 116′ c hat, jedoch länger als diese ausgebildet ist, und zwar wiederum um die Länge, die gleich den Zuwachsraten oder Inkrementen ist. Schließlich ist ein sechstes Lamellen­ blech 118′ f auf dem fünften Lamellenblech 116′ e angeordnet. Das sechste Lamellenblech 118′ f hat eine ähnliche Form wie das zweite Lamellenblech 118′ b, ist jedoch länger als das fünfte Lamellenblech 116′ e ausgebildet, und zwar um die Länge, die gleich den gleichen Zuwachsraten oder Inkrementen ist.

Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, daß das obere Joch 116 sechs Lamellenbleche aufweist, die in der Weise aufeinandergestapelt sind, daß sie stufenweise oder schritt­ weise gegeneinander versetzt sind, und zwar um gleiche Zuwachslängen oder Inkremente.

Das obereJoch 116 besteht aus einer Vielzahl von Sätzen, die jeweils sechs Lamellenbleche aufweisen, die in der oben beschriebenen Weise gestapelt und übereinander angeordnet sind, während der äußere Schenkel 110 ebenfalls aus einer Vielzahl von Sätzen ausgebildet ist, die jeweils die sechs Lamellenbleche aufweisen, die mit denen des oberen Joches 116 in der oben beschriebenen Weise verbunden und übereinander angeordnet sind.

Die vorstehenden Ausführungen gelten sinngemäß auch für Verbindungen des äußeren Schenkels 110 mit dem unteren Joch 120 sowie des äußeren Schenkels 112 mit den jeweiligen oberen und unteren Jochen 118 bzw. 122.

Fig. 4 zeigt das obere Joch 116 mit seinen sechs Lamellen­ blechen, die so mit dem oberen Joch 118 mit seinen sechs Lamellenblechen aufeinandergestapelt sind, daß sie mit den zugeordneten Lamellenblechen des oberen Joches 116 durch entsprechende Flanschverbindungen oder Stoßverbindungen verbunden sind, wie man an der oberen seitlichen Oberfläche erkennt.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist das erste Lamellenblech 116′ a des Joches 116 mit seinem ersten Lamellenblech 118′ a des ersten Joches 118, das die größte Länge besitzt, über eine Laschenverbindung, Flachflanschverbindung oder Stoßverbindung verbunden, und das zweite Lamellenblech 118′ b des Joches 118 ist mit dem zweiten Lamellenblech 116′ b des Joches 116, das die größte Länge besitzt, über eine Laschenverbindung, Flachflanschverbindung oder Stoßverbindung verbunden, die gegenüber der zuerst genannten Verbindung um einen vorgegebenen Abstand versetzt ist. Auf diese Weise sind die Lamellen­ bleche des Joches 116 mit den zugeordneten Lamellenblechen des Joches 118 verbunden, wobei die Gesamtlängen unverändert bleiben, bis das sechste Lamellenblech des Joches 116 mit demjenigen des Joches 118 verbunden ist, das die kürzeste Länge besitzt.

Die aufeinandergestapelten Lamellenbleche der Joche 116 und 118 sind mit zugeordneten gestapelten Lamellenblechen des mittleren Schenkels 114 durch jeweilige Winkellaschenver­ bindungen, Winkelstoßverbindungen oder Winkelflachflansch­ verbindungen verbunden. Der mittlere Schenkel 114 weist parallelogrammförmige Lamellenbleche auf, die übereinander gestapelt sind und bei denen die umgekehrten Lamellenbleche breitenmäßig gegenüber den Lamellenblechen abwechseln, während die parallelogrammförmigen Lamellenbleche in überlappender Anordnung mit den zugeordneten Lamellenbleche der oberen Joche 116 und 118 verbunden sind. Dies gilt auch für die Verbindung des mittleren Schenkels 114 mit den unteren Jochen 120 und 122.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, daß bei jeder der Verbindungen der jeweiligen äußeren Schenkel 110 bzw. 112 mit den zugeordneten Jochen 116, 118, 120 und 122 der Magnet­ fluß glatt und unbeeinträchtigt von einem Schenkel zum nächsten Joch und umgekehrt fließen kann, was zu einem verringerten Anstieg des Eisenverlustes führt, der sich an den jeweiligen Verbindungen ausbildet. Da außerdem der mittlere Schenkel 114 in überlappender Anordnung mit den jeweiligen oberen und unteren Jochen 116, 118 bzw. 120, 122 verbunden ist, können die Stahlstreifen nicht nur in Lamellenbleche der Schenkel und Joche ohne irgendwelche Abfälle oder Reste geschnitten werden, wie es oben im Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert worden ist, sondern die äußeren Schenkel 110 und 112 ermöglichen auch ein Hindurch­ fließen des Magnetflusses, dessen Wellenform weniger verzerrt wird. Somit kann auch dann, wenn Lamellenbleche aus einem hochmagnetischen, einfach orientierten elektrischen Stahl­ blech geschnitten werden, wie z. B. einem hochmagnetischen induktionsorientierten Siliziumstahlblech, der Störfaktor der Eisenverluste verringert werden.

Claims (1)

1. Eisenkern für dreiphasige elektromagnetische Induktions­ maschinen, insbesondere dreiphasige Transformatoren, mit einem mittleren Schenkel (114) und äußeren Schenkeln (110, 112), die durch obere Joche (116, 118) und untere Joche (120, 122) mit dem mittleren Schenkel (114) ver­ bunden sind,
   wobei die jeweiligen Schenkel (110, 112, 114) und Joche (116, 118, 120, 122) aus einem Packen von aufeinander gestapelten Lamellenblechen vorgegebener Anzahl bestehen,
   wobei die einzelnen Lamellenbleche an den Übergängen zwischen den Jochen (116, 118, 120, 122) und den äußeren Schenkeln (110, 112) winkelförmige Stoßverbindungen bilden, die von einer Lage zur nächsten um gleiche Inkremente stufenweise gegeneinander versetzt sind,
   und wobei die Lamellenbleche für die Joche (116, 118, 120, 122) im wesentlichen die Form von regelmäßigen bzw. rechtwinkligen Trapezen und die des mittleren Schenkels (114) im wesentlichen die Form von Parallelo­ grammen aufweisen, wobei die letzteren mit einander kreuzenden Schrägseiten aufeinander gestapelt sind, dadurch gekennzeichnet,

   • - daß sämtliche Lamellenbleche für die Schenkel (110, 112, 114) und Joche (116, 118, 120, 122) als echte Vierecke in Form von Parallelogrammen, regelmäßigen und recht­ winkligen Trapezen ausgebildet sind, die ohne Verschnitt aus einem Lamellenblechstreifen gestanzt sind,
   • - daß die Lamellenbleche des mittleren Schenkels (114) die Form von gleichen Parallelogrammen haben, die mit ihren sich kreuzenden Schrägseiten einander abwech­ selnd aufeinander gestapelt sind,
   • - und daß auch die Lamellenbleche der Joche (116, 118, 120, 122) abwechselnd aus den regelmäßigen und den rechtwinkligen Trapezen aufeinander gestapelt sind.