DE3704499A1 - Transformatorkern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Transformatoren und insbesondere auf einen Transformatorkern, der aus einem Verbundkörper aus Korn-orientiertem Stahl Siliziumstahl und amorphem Stahl aufgebaut ist.

Üblicherweise wurden die Kerne elektrischer Transformatoren aus Blechen bzw. Lamellen aus stark Korn-orientiertem Siliziumstahl aufgebaut. Im Laufe der Jahre wurden Verbesserungen in einem derartigen Stahl vorgenommen, um Verkleinerungen der Transformatorkerngröße, Senkungen der Fertigungskosten und der Verluste zu gestatten, die bei der elektrischen Energieverteilung durch den Transformatorkern hervorgerufen werden. Da die Kosten der elektrischen Energie kontinuierlich steigen, wurden Senkungen der Kernverluste ein zunehmend wichtiger werdender Faktor bei allen Größen elektrischer Transformatoren. Aus diesem Grunde wurde die Verwendung amorpher ferromagnetischer Materialien zur Verwendung in Transformatorkernen in Erwägung gezogen, um eine wesentliche Senkung der Kernbetriebskosten zu erzielen.

Amorphe Materialien zeichnen sich im Prinzip dadurch aus, daß eine periodische, sich widerholende Struktur im atomaren Bereich, d. h. das Kristallgitter, praktisch nicht vorhanden ist, wobei dieses Kristallgitter ein Kennzeichen ihrer kristallinen metallischen Gegenstücke ist. Die nicht-kristalline, amorphe Struktur wird durch rasches Abkühlen einer geschmolzenen Legierung der entsprechenden Zusammensetzung erzeugt, wie es in der US-PS 38 56 513 beschrieben ist. Aufgrund der schnellen Abkühlungsgeschwindigkeiten bildet die Legierung keinen kristallinen Zustand, sondern nimmt eine metastabile, nicht kristalline Struktur an, die von der flüssigen Phase abhängt, aus der sie hergestellt ist. Aufgrund des Fehlens der kristallinen atomaren Struktur werden amorphe Legierungen häufig als "glasartige Legierungen" bezeichnet.

Aufgrund der Natur des Fertigungsprozesses ist ein amorphes ferromagnetisches Band, das für eine Verwendung in einem geblechten Transformatorkern geeignet ist, extrem dünn, normalerweise 25 bis 50 µm, im Gegensatz zu 175 bis 300 µm für Korn-orientierten Siliziumstahl. Darüber hinaus sind derartige Bänder aus amorphem Stahl recht spröde und brechen deshalb leicht. Diese Eigenschaften machen die Verarbeitung der amorphen Bänder zu geeigneten Kernblechen und deren anschließende Handhabung zum Aufbau eines Transformatorkerns zu einem äußerst schwierigen und recht kostspieligen Verfahren. So sind spezielle Schneidtechniken erforderlich, um die amorphen Stahlbänder auf die gewünschten Kernblechgrößen zu schneiden. Weiterhin sind für Blechpakete, wie sie bei Leistungstransformatoren verwendet werden, die üblichen Verfahren zum Stapeln der Bleche, zum Einsetzen der Endbleche und zum Zusammenklemmen, wie diese Verfahren bei geblechten Kernen aus Siliziumstahl verwendet werden, nicht zufriedenstellend für Bleche aus amorphem Metall aufgrund der Dünnheit, Sprödigkeit und Beanspruchungsempfindlichkeit dieses Materials. Eine andere und vielleicht die wichtigste Einschränkung von amorphem, ferromagnetischem magnetischem Stahl besteht darin, daß er eine etwa 25% niedrigere Sättigungsdichte als Korn-orientierter Siliziumstahl hat. Infolgedessen müßte ein Kern aus amorphem Metall räumlich größer sein als ein Siliziumstahlkern, um den gleichen Fluß führen zu können. Dieser Faktor stellt bei dem Versuch, kleinere Kernverluste insbesondere bei höheren Nennleistungen zu erreichen, einen wesentlichen wirtschaftlichen Nachteil dar, da amorpher Stahl ein teureres Material ist als Siliziumstahl. Ein weiterer Faktor, der einen großen Kern aus amorphem Stahl relativ zu einem Kern aus Siliziumstahl mit vergleichbarer Leistung erfordert, besteht darin, daß der erstere einen von Natur aus kleineren Packungsfaktor besitzt, d. h. das Verhältnis der Querschnittsfläche von ferromagnetischem Material in einem Kern zur gesamten Querschnittsfläche des Kerns.

Die vorgenannten Überlegungen haben auf dem Gebiet von Leistungstransformatoren zu der allgemeinen Übereinstimmung geführt, daß die zahlreichen Nachteile von Kernen aus amorphem, ferromagnetischem Stahl wirtschaftlich den Vorteil des damit erreichbaren verminderten Kernverlustes ausgleichen. Es gibt jedoch eine gewisse Aktivität in bezug auf die Verwendung von amorphem Stahl bei physikalisch kleineren Transformatoren, wie sie üblicherweise zur Verteilung von elektrischer Energie verwendet werden, im Gegensatz zu der Übertragung elektrischer Energie, bei der der Leistungstransformator hauptsächlich eingesetzt wird. Beispielsweise beschreiben die US-Patentschriften 43 64 020 und 45 20 335 gewickelte Verteilertransformatorkerne mit einer Mischung von Blechen aus amorphem Stahl und Siliziumstahl, wobei die Bleche auf die Joche und Schenkel verteilt sind, die miteinander verbunden sind, um einen oder mehrere Magnetkreise, die ausschließlich aus amorphem Stahl bestehen, und einen oder mehrere Magnetkreise zu bilden, die ausschließlich aus Siliziumstahl bestehen. Die gleiche Anordnung von parallelen Flußkreisen aus amorphem Stahl und Siliziumstahl ist in der US-PS 45 06 348 beschrieben.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Transformatorkern mit einer verbesserten Kernverlustcharakteristik zu schaffen. Dabei soll der Transformatorkern so aufgebaut sein, daß er Bleche aus amorphem Stahl in einer wirtschaftlich vernüftigen Weise verwendet. Ferner soll der zu schaffende Transformatorkern aus einer Kombination von Blechen aus amorphem Stahl und Siliziumstahl hergestellt sein, um einen zusammengesetzten oder Verbundkern mit niedrigem Verlust zu erhalten. Der Transformatorkern soll auch effizient im Design sein, hinsichtlich der Fertigung verbessert sein und über eine lange Lebensdauer sicher arbeiten können.

Erfindungsgemäß wird ein Transformatorkern geschaffen, bei dem wenigstens dessen Wicklungsschenkel oder die Wicklungsschenkel aus mehreren Siliziumstahlblechen aufgebaut ist (sind) und bei dem dessen Joche aus mehreren Blechen aus amorphem Stahl aufgebaut sind. Die Joche und Schenkel werden der Reihe nach verbunden durch Siliziumstahl-Amorphstahl-Blechverbindungen, um einen magnetischen Kreis zu bilden und somit einen Transformatorkern zu schaffen, der wesentlich verbesserte Kernverlusteigenschaften im Vergleich zu einem Leistungstransformatorkern aufweist, der ausschließlich aus Siliziumstahlblechen hergestellt ist.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht von einem gestapelten oder geschichteten Leistungstransformatorkern, der gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist.

Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht nach einem Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, um die Verbindungskonstruktion darzustellen, die in dem Transformatorkern verwendet ist.

Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht von einer alternativen Verbindungskonstruktion, die in dem Transformatorkern gemäß Fig. 1 anwendbar ist.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht von einem geschichteten bzw. gestapelten Transformatorkern, der gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist.

Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht nach einem Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4, um die Verbindungskonstruktion darzustellen, die in dem Transformatorkern verwendet ist.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht von einem Transformatorkern gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 7 ist eine vergrößerte Teilansicht der oberen rechten Eckverbindungsregion des Transformatorkerns gemäß Fig. 6.

Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines einphasigen, zwei Schenkel aufweisenden Leistungstransformatorkerns 10, der zwei Wicklungsschenkel 12 aufweist, die zu einem magnetischen Kreis an ihren Verbindungsstellen mit einem oberen Joch 14 und einem unteren Joch 16 durch eine kleine Reluktanz aufweisende stufenförmige, geläppte Verbindungen verbunden sind, die allgemein mit 18 bezeichnet und am besten aus Fig. 2 entnehmbar sind. Um jeden Schenkel sind Wicklungen gewickelt, die schematisch mit 20 bezeichnet sind. Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung sind die Wicklungsschenkel aus mehreren üblichen Korn-orientierten Siliziumstahlblechen 22 aufgebaut, während die Joche aus mehreren Blechen 24 aus amorphem Stahl aufgebaut sind. Diese Bleche aus amorphem Stahl können einen Aufbau besitzen, wie er von der Allied Corporation hergestellt und unter dem Handelsnamen METGLAS vertrieben wird. Die Allied Corporation hat auch einen sogenannten Power Core Strip entwickelt. Dieser Power Core Strip bzw. dieser Leistungskernstreifen ist aus sechs Bändern aus amorphem Stahl aufgebaut, wobei jedes 25 µm (1/1000 Zoll) dick ist und die Bänder verdichtet sind zu einem einheitlichen Streifen oder einem Blech (Lamelle), das 125 µm (5/1000 Zoll) dick ist. Da die Bänder aus amorphem Stahl üblicherweise nur 25 bis 50 µm (1 bis 2/1000 Zoll) dick sind, wird jede einzelne gestufte-geläppte Verbindungshälfte 18 a des Joches aus mehreren aus amorphem Stahl bestehenden Blechen bzw. Lamellen 24 aufgebaut, um mit einer einzelnen gestuften- geläppten Verbindungshälfte 18 b des Schenkels richtig zusammenzupassen, die üblicherweise aus einem einzelnen Siliziumstahlblech 22 (175 bis 275 µm dick) besteht, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Fig. 1 zeigt, daß die Breite der Joche 14, 16 wesentlich größer ist als die Breite der Schenkel 12, während ihre Dicken gleich sind, wie es aus Fig. 2 hervorgeht. Infolgedessen ist die Querschnittsfläche der Joche größer als diejenige der Schenkel. Dieses Merkmal berücksichtigt die kleinere magnetische Sättigung von amorphem Stahl im Vergleich zu Siliziumstahl. Ferner ist in der Relation der Jochquerschnittsfläche zu der Schenkelquerschnittsfläche der kleinere Packungsfaktor berücksichtigt, der mit mehreren Blechen aus amorphem Stahl sicher erzielbar ist. Der Packungsfaktor ist bekanntlich das Verhältnis der Querschnittsfläche des flußführenden ferromagnetischen Materials in einem Kernteil zu der gesamten Querschnittsfläche des Kernteils. Somit berücksichtigt der Packungsfaktor das Vorhandensein von Fehlstellen zwischen den Lamellen bzw. Blechen, die durch Oberflächenrauhigkeit, Grate usw. hervorgerufen werden, und dem Isolationsfilm auf den Blechoberflächen. Die Faktoren, die zu einem kleineren Packungsfaktor für Bleche aus amorphem Stahl beitragen, sind deren weit größere Anzahl, die zum Erreichen der gewünschten Dicke erforderlich ist, wodurch die Möglichkeit für Grenzflächen- Fehlstellen und Isolierfilme vermehrt werden, und die Empfindlichkeit im Hinblick auf übertragene Beanspruchungen gegenüber irgendwelchen signifikanten Klemmdrucken. Somit ist eine entsprechende Relation der Querschnittsfläche der Joche 14, 16 zu den Querschnittsfläche der Schenkel 12 umgekehrt proportional zu den Verhältnissen der Sättigungsinduktanz und des Packungsfaktors von Siliziumstahl zu denjenigen von amorphem Stahl. Beispielsweise kann bei einer Sättigungsinduktanz von 1,7 Tesla und einem Packungsfaktor von 0,80 für Bleche 24 aus amorphem Stahl relativ zu einer Sättigungsinduktanz von 1,98 Tesla und einem Packungsfaktor von 0,96 für Bleche 22 aus Sliliziumstahl das Verhältnis der Jochquerschnittsfläche A _y zur Schenkelquerschnittsfläche A _l wie folgt berechnet werden:

A _y /A _l = 1,98 × 0,96/1,70 × 0,80 = 1,40

Dieses berechnete Flächenverhältnis kann optimiert werden durch Berücksichtigung der anderen spezifischen magnetischen Eigenschaften der zwei Materialien und ihrer relativen Kosten.

Der Hauptgrund für die Verwendung von Blechen aus amorphem Stahl in den Jochen und von Blechen aus Siliziumstahl in den Wicklungsschenkeln besteht darin, daß die Schenkel dann mit der kleineren Querschnittsfläche versehen werden können, und infolgedessen können die Einsparungen bei der Leiterlänge und dem daraus folgenden kleineren Leitungsverlust in den Wicklungen 20 wenigstens teilweise die erhöhten Material- und Fertigungskosten ausgleichen, die bei der Benutzung von Blechen aus amorphem Stahl in den Jochen 14, 16 auftreten. Auf dieser Basis werden die verminderten Kernverluste, die durch die Ausnutzung von amorphem Stahl in einem Leistungstransformatorkern gemäß der Erfindung erzielt werden, zu einer kommerziell tragfähigen Lösung. Darüber hinaus gibt es üblicherweise weniger Abmessungseinschränkungen für die Größe des Joches als für die Größe der Wicklungsschenkel. Üblicherweise bilden die Joche etwa ein Drittel des Kerngewichtes, und durch Verwendung von amorphem Stahl mit beispielsweise 20% der Verluste, die mit Siliziumstahl auftreten, wird der gesamte Kernverlust des aus dem amorphem Stahl und Siliziumstahl zusammengesetzten Kerns gemäß der Erfindung um etwa 25% gesenkt im Vergleich zu einem vollständig aus Siliziumstahl bestehenden Kern mit vergleichbarer Nennleistung.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Verbindungen 18 schließen eine eine kleinere Reluktanz aufweisende Flußbahn zwischen dem größeren Querschnitt der Joche und dem kleineren Querschnitt der Wicklungsschenkel. Diese Verbindungen werden dadurch erreicht, daß aus Siliziumstahl bestehende Schenkelbleche 22 gleicher Länge in Sätzen angeordnet werden, wobei die Mittelpunkte der Bleche in jedem Satz in ihrer Längsrichtung gleichförmig versetzt sind, um an jedem Schenkelende das sich widerholende Stufenmuster der Schenkelverbindungshälften 18 b zu erreichen, das in Fig. 2 gezeigt ist. Um das dazu passende Stufenmuster der Jochverbindungshälften 18 a zu erzeugen, sind aus amorphem Stahl bestehende Bleche 24 gleicher Länge in Gruppen angeordnet, die an den Verbindungshälften 18 a enden. Die Gruppen sind in Sätzen angeordnet, wobei die Bleche in den entsprechenden Gruppen inkrementell unterschiedliche Breiten aufweisen. Die Seitenkante der Bleche 24 entlang den äußeren Seiten der Joche sind ausgerichtet, um auf diese Weise die sich wiederholenden Sätze von Jochverbindungshälften 18 a entlang den inneren Seiten der Joche 14, 16 zu erhalten, die in Fig. 2 gezeigt sind. Somit wird deutlich, daß die Jochbleche eine gleichförmige Breite haben können, wobei ihre longitudinalen Mittellinien seitlich versetzt sind, um die Verbindungshälften 18 a zu bilden. Die dabei entstehende Fehlausrichtung der äußeren Kanten der Jochbleche kann durch ferromagnetische Einsätze ausgeglichen werden, wenn dies erwünscht ist.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer alternativen Verbindungskonstruktion, die auf der technischen Lehre gemäß der US-PS 45 20 556 basiert. Dort wird eine gestapelte Leistungstransformatorkernanordnung unter Verwendung von ferromagnetischen Einsätzen angegeben, um die Eckverbindungen zwischen dem oberen Joch und den Wicklungsschenkeln auszuführen. Dadurch können die spröden Bleche 24 aus amorphem Stahl sorgfältig einzeln oder in Gruppen auf einer horizontalen Oberfläche in einem Vormontagebereich auf die Dicke der Joche 14 und 16 aufgestapelt werden. Die Siliziumstahlbleche 22 können dann geschnitten und mit großer Präzision gestapelt werden, um eine perfekte Passung zwischen den Schenkeln und dem unteren Joch 16, wobei die gestuften, gelappten Verbindungen 18 gemäß Fig. 2 verwendet werden, und zwischen den Schenkeln und dem oberen Joch 14 zu erreichen, wobei das Verbindungsmuster gemäß Fig. 3 verwendet wird. Wie dort gezeigt ist, stößt jedes andere Schenkelblech 22 aus Siliziumstahl gegen die ausgerichtete Gruppe von oberen Jochblechen 24 aus amorphem Stahl, wie es bei 26 gezeigt ist. Die ineinandergreifenden Schenkelbleche und die ausgerichteten Gruppen von oberen Jochblechen sind so bemessen, daß sie kurz voreinander enden, wobei Zwischenräume übrig bleiben, die Einsätze 28 aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise Siliziumstahl, aufnehmen. Diese Einsätze 28 bilden gestufte, geläppte Verbindungen zwischen den aus Siliziumstahl bestehenden Schenkelblechen 22 und den aus amorphem Stahl bestehenden Blechen 24 des oberen Joches. Die Bleche der Schenkel und Joche werden dann durch geeignete Mittel zusammengeklemmt, beispielsweise durch mit Epoxydharz getränkte Glasbandwicklungen 30, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Alle diese Montageschritte werden durchgeführt, während der Kern in einer horizontalen Ebene liegt. Die Einsätze 28 werden dann herausgezogen, und das obere Joch 14 wird vorsichtig wegbewegt. Der Kern mit dem oberen Joch wird aufgerichtet, um eine Anbringung der Wicklungen 20 auf den Schenkeln 12 zu erleichtern. Das obere Joch wird vorsichtig auf die Schenkel gehoben, und die Einsätze 28 werden wieder eingesetzt, um die eine kleine Reluktanz aufweisenden Verbindungen dazwischen herzustellen. Somit wird deutlich, daß dieses Fertigungsverfahren die Handhabung der einzelnen Bleche aus amorphem Stahl minimiert und die Möglichkeit für eine Beschädigung verkleinert, wodurch der aus amorphem Stahl und Siliziumstahl zusammengesetzte Transformatorkern gemäß der Erfindung vom Standpunkt der Fertigungskosten eine brauchbare Lösung darstellt.

Fig. 4 und 5 stellen einen Einphasenkern 32 mit zwei Schenkeln 34 dar, die aus mehreren Siliziumstahlblechen 36 und oberen und unteren Jochen 38 bzw. 40 aufgebaut sind, die einen größeren Querschnitt mit zahlreichen Lamellen 42 aus amorphem Stahl aufweisen. Diese Joch- und Schenkelbleche sind miteinander verbunden, wie es bei 30 gezeigt ist. Die Enden dieser Bleche sind diagonal geschnitten, um für Gehrungsverbindungen der Schenkel und Joche zu sorgen. Wenigstens diejenigen Verbindungen, die das obere Joch 38 enthalten, weisen Einsätze 44 aus Siliziumstahl auf, wie es in Verbindung mit Fig. 3 und in der US-PS 45 20 556 beschrieben ist. Dort ist auch angegeben, wie ein dreischenkliger Verbundkern aus amorphem Stahl und Siliziumstahl aufgebaut sein würde, um die Fertigungsvorteile auszunutzen, die durch den Einbau von ferromagnetischen Einsätzen in den Gehrungsverbindungen des oberen Jochs und des benachbarten Wicklungsschenkels erzielbar sind.

Fig. 6 und 7 zeigen einen Transformatorkern 50 mit einem oberen Joch 52 und einem unteren Joch 54, die jeweils aus Blechen 56 aus amorphem Stahl bestehen, und mit zwei Wicklungsschenkeln 58, die aus Siliziumstahlblechen 60 aufgebaut sind. Im Gegensatz zu den gestapelten Kernen gemäß den Fig. 1 und 4 sind die Bleche des Kerns 50 an ihren Seitenkanten freiliegend zu den Stirnflächen des Kerns. Somit ist der Aufbau dieses Kerns analog einem gewickelten Kern, wie er bei Verteilungstransformatoren üblich ist. Wiederum ist die Querschnittsfläche der aus amorphem Stahl bestehenden Joche entsprechend größer als derjenige der aus Siliziumstahl bestehenden Schenkel. Der Kern 50 benutzt eine besondere, eine kleine Reluktanz aufweisende Verbindung, die allgemein bei 62 gezeigt ist, um die Übergänge von den Siliziumstahlschenkeln mit einem kleineren Querschnitt auf die aus amorphem Stahl bestehenden Joche mit einem größeren Querschnitt zu bilden. Wie am besten aus Fig. 7 zu sehen ist, ist der Endabschnitt an jedem Ende der Siliziumstahlbleche 60 im rechten Winkel zur Ebene der Bleche abgebogen, wie es bei 60 a gezeigt ist. Von der Außenecke beginnend ist eine erste Gruppe dieser etwa U-förmigen Siliziumstahl-Schenkelbleche derart verschachtelt, daß ihre geraden Schnittenden an einer ersten Gruppe von aus amorphem Stahl bestehenden Jochbleche 56 anstoßen, wie es bei 64 gezeigt ist, und mit einer unmittelbar benachbarten zweiten Gruppe von aus amorphem Stahl bestehenden Jochblechen überlappen, wie es bei 66 gezeigt ist. Zusätzlich liegen die Schnittenden dieser zweiten Gruppe von Jochblechen aus amorphem Stahl an dem innersten Blech der verschachtelten ersten Gruppe von U-förmigen Schenkelblechen aus Siliziumstahl an, wie es bei 68 gezeigt ist, während die Endabschnitte davon die um 90° versetzten Endabschnitte 60 a einer zweiten Gruppe von Siliziumstahlblechen überlappen, wie es bei 70 gezeigt ist. Dieses Verbindungsmuster wiederholt sich bei nachfolgenden Gruppen von zunehmend kürzeren Siliziumstahl- Schenkelblechen, die an nachfolgenden Gruppen aus zunehmend kürzeren Jochblechen aus amorphem Stahl anstoßen bzw. diese überlappen. Um eine gewünschte Joch-Schenkel-Querschnittsrelation zu erreichen, kann es notwendig sein, eine innerste Gruppe aus geraden Siliziumstahl-Schenkellamellen hinzuzufügen, wie es bei 60 b gezeigt ist, deren Schnittenden durch die innerste Gruppe von Jochlamellen aus amorphem Stahl geläppt sind, wie es bei 56 a gezeigt ist.

Vorstehend sind zwar Transformatorkerne beschrieben, deren Joche ausschließlich aus Lamellen aus amorphem Stahl aufgebaut sind, es kann aber wünschenswert sein, mehrere Siliziumstahlbleche vorzusehen, die strategisch angeordnet sind, um für Halterung und Schutz für die zerbrechlichen Lamellen aus amorphem Stahl zu sorgen. Somit können beispielsweise in den Jochen der Kerne gemäß den Fig. 1 und 4 stirnseitig vorne und hinten Bleche aus Siliziumstahl angeordnet sein, während die innersten und äußersten Jochbleche in dem Kern gemäß Fig. 6 Siliziumstahlbleche sein können.

Die Erfindung ist in gleicher Weise auf Leistungstransformatorkerne anwendbar, die nur einen einzigen Wicklungsschenkel aufweisen, wie es bei Manteltransformatorkernen der Fall ist. Der bzw. die keine Wicklung tragenden Schenkel dieser Kerne bzw. Blechpakete werden als Verlängerungen der Joche betrachtet und üblicherweise als Flußrückleitschenkel bezeichnet. Vorzugsweise würden diese Flußrückleitschenkel zusammen mit den Jochen aus Blechen aus amorphem Stahl aufgebaut, wenn der Raum dies zuläßt. Wenn dies nicht der Fall ist, würden der Wicklungsschenkel und die Flußrückleitschenkel aus Siliziumstahlblechen aufgebaut werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß erfindungsgemäß ein zusammengesetzter Transformatorkern geschaffen wird, bei dem die Verlustarmut von amorphem Stahl bis zum äußersten, praktikablen Grad ausgenutzt wird. Durch Einfügung von amorphem Stahl nur in die Kernjoche und, wenn möglich, irgendwelche Flußrückleitschenkel, kann die entsprechende Vergrößerung der Querschnittsfläche des ferromagnetischen Materials ohne eine unzulässige Vergrößerung der Gesamtgröße des Kerns aufgenommen werden. Indem dann Siliziumstahl in den oder die Wicklungsschenkel des Kerns eingebaut wird, die dann einen kleineren Querschnitt haben können, werden wirtschaftliche Wicklungsleiterkosten und Leistungsverluste realisiert. Dies in Verbindung mit der erzielbaren drastischen Senkung des Transformatorkernverlustes gleicht, vom wirtschaftlichen Standpunkt, die erhöhten Material- und Fertigungskosten, die durch die Joche aus amorphem Stahl verursacht werden, mehr als aus.

Claims (10)

1. Transformatorkern mit zwei Schenkeln und zwei Jochen, dadurch gekennzeichnet, daß von den zwei Schenkeln wenigstens einer ein Wicklungsschenkel ist, der aus mehreren Blechen (22) aus Siliziumstahl gebildet ist, die zwei Joche (14, 16) mehrere Bleche (24) aus amorphem Stahl enthalten und Verbindungen (18) vorgesehen sind, die die Siliziumstahlbleche (22) des Wicklungsschenkel (12) und die aus amorphem Stahl bestehenden Bleche (24) der Joche (14, 16) in einem magnetischen Kreis in Reihe verbinden.

2. Transformatorkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Joche (14, 16) eine größere Querschnittsfläche haben als der Wicklungsschenkel (12).

3. Transformatorkern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen (18) gestufte, geläppte Verbindungen sind, die eine kleine Reluktanz aufweisende Flußpfade zwischen den Siliziumstahlblechen des Wicklungsschenkels und den aus armophem Stahl bestehenden Blechen der Joche bildet.

4. Transformatorkern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus amorphem Stahl bestehenden Bleche in dem Bereich von 25 bis 50 µm dick sind und die Siliziumstahlbleche in dem Bereich von 175 bis 275 µm dick sind, die Verbindungen jeweils eine sich wiederholende Reihe von zusammenpassenden Blechverbindungshälften aus amorphem Stahl und Blechverbindungshälften aus Siliziumstahl aufweisen, wobei die Anzahl von Blechen in jeder Blechverbindungshälfte aus amorphem Stahl die Anzahl der Bleche in seiner damit zusammenpassenden Blechverbindungshälfte aus Siliziumstahl überschreitet.

5. Transformatorkern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Verbindung zwischen dem Wicklungsschenkel und einem der Joche herausnehmbare ferromagnetische Einsätze aufweist.

6. Transformatorkern nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Siliziumstahl bestehenden Wicklungsschenkelbleche alle die gleiche Länge haben und mit ihren Längsmittelpunkten längsweise inkrementell versetzt angeordnet sind zur Ausbildung eines Stufenmusters der Schenkelverbindungshälften an jedem Wicklungsschenkelende, und daß die aus amorphem Stahl bestehenden Bleche in getrennten Blechgruppen angeordnet sind, wobei deren Längskanten lateral versetzt sind zur Ausbildung eines Stufenmusters der Jochverbindungshälften, die mit den Wicklungsschenkelverbindungshälften zusammenpassen.

7. Transformatorkern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Siliziumstahl bestehenden Wicklungsschenkelbleche mit im Winkel versetzten Endabschnitten versehen sind, wobei die Wicklungsschenkelbleche in mehreren Gruppen mit den versetzten Endabschnitten derart verschachtelt angeordnet sind, daß sie an den Enden der aus amorphem Stahl bestehenden Jochbleche anliegen und diese läppen zur Bildung der Verbindungsstellen.

8. Transformatorkern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen in der Form von Gehrungseckverbindungen ausgebildet sind, wobei die Eckverbindung zwischen dem Wicklungsschenkel und wenigstens einem der Joche herausnehmbare ferromagnetische Einsätze aufweist.

9. Transformatorkern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Querschnittsfläche des Joches zur Querschnittsfläche des Wicklungsschenkels proportional zu den relativen Sättigungsinduktanzen und Packungsfaktoren der aus Siliziumstahl bestehenden Wicklungsschenkelbleche und der aus amorphem Stahl bestehenden Jochbleche ist.

10. Transformatorkern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsschenkel ausschließlich aus Siliziumstahlblechen hergestellt ist.