DE3322136A1

DE3322136A1 - Verfahren zur herstellung von magnetkernen fuer transformatoren und drosselspulen mit grossen nennleistungen

Info

Publication number: DE3322136A1
Application number: DE19833322136
Authority: DE
Inventors: Richard Dr.-Ing. 8504 Stein Pfeiffer
Original assignee: Transformatoren Union AG
Current assignee: Transformatoren Union AG
Priority date: 1983-06-20
Filing date: 1983-06-20
Publication date: 1984-12-20

Description

Verfahren zur Herstellung von Magnetkernen für Trans-
formatoren und Drosselspulen mit großen Nennleistungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Nagnetkernen mit dem Betriebsmagnetfeld angepaßter magnetischer Vorzugsrichtung aus aufeinandergeschichteten Eisenblechen für Transformatoren und Drossel spulen.
Für derartige Einrichtungen vorgesehene Kerne werden üblicherweise aus übereinander angeordneten Lagen von Blechen geschichtet. Insbesondere bei größeren Transformatoren wie bei Leistungstransformatoren werden für die Schenkel und Joche bildenden Teile des Transformators getrennte Pakete gebildet. Transformatorkerne dieser Aufbauart sind bekannt aus der DE-OS 22 52 165 sowie der DE-PS 975 473.
Bei den meisten bekannten Transformatörkernen weisen die Haupt- und Seitenschenkel und die Joche einheitlichen Rechteck- oder Kreisquerschnitt auf. Um an den Stoßstellen der Bleche entsprechenden Lagen der verschiedenen Blechpakete optimale MagnetfluBbedingungen zu erreichen, sind an den Stoßstellen vorzugsweise über das ganze Paket gleiche Schnittwinkel für die Bleche vorgesehen, die bei dem Transformatorkern gemäß der DE-PS 975 473 450 betragen und die bei dem Transformatorkern gemäß der DE-OS 22 52 165 sich von diesem Winkel unterscheiden, wenn die Blechbreiten der an den Stoßstellen aneinander anstoBenden Bleche unterschiedlich sind. Insbesondere bei dem Transformatorkern gemäß der DE-OS 22 52 165 besteht jede Lage des Hauptschenkelpaketes aus zwei nebeneinander angeordneten Blechen, wobei sich die jeweiligen längeren Seiten in Längsrichtung des Schenkels gegenüberliegen.
Des weiteren sind bei diesem bekannten Transformatorkern benachbarte Blechlagen sich überlappend ausgebildet, so daß aufeinanderfolgende Blechlagen zwar die gleiche grundsätzliche Ausbildung haben, jedoch um 1800 gegeneinander gedreht sind.
Erhebliche Schwierigkeiten bei der optimalen Anpassung der magnetischen Vorzugsrichtung des im Kern vorhandenen Werkstoffes bei der Anpassung an das Betriebsmagnetfeld ergeben sich jedoch dann, wenn der Hauptschenkel und das Joch bzw. ein Seitenschenkel und das Joch sich im Querschnittstyp unterscheiden. Wenn beispielsweise der Hauptschenkel im wesentlichen Kreisquerschnitt und das Joch im wesentlichen nicht Kreisquerschnitt hat. Würde über den gesamten Kernquerschnitt ein gleicher Schnittwinkel verwendet werden, so ergäben sich bei diesen Verhältnissen erhebliche Uberstände zwischen einander anstoßenden Blechen einer Lage, wodurch sich nachteilig ungünstige Magnetflußeigenschaften ergeben würden. Um dies zu vermeiden, müßten also in Anlehnung an die Lehre der DE-OS 22 52 165 die Schnittwinkel in jeder Lage so optimal neu bestimmt werden, daß keinerlei Überstände entstehen, d.h.
daß der Flußübergang jeweils optimal ist. Nachteilig dabei ist jedoch, daß für jede Lage, an der die Bleche von einem Streifenmaterial abtrennenden Einrichtungen die Schnittwinkel neu eingestellt werden müssen, wodurch die Herstellung der Einzelbleche umständlich und zeitraubend und dadurch unwirtschaftlich wird.
Durch die DE-PS 28 56 522 ist auch schon ein Transformatorkern für einen Dreiphasen-Transformator bekannt, bei dem die Hauptkernschenkel die Seitenkanten einer dreiseitigen Säule darstellen und bei der die Hauptkernschenkel mit ihren abgebogenen Enden sternförmig zusammengeführte Joche bilden. Auch bei dieser Anordnung bilden jedoch die im allgemeinen mit der Walzrichtung der eingesetzten Bleche identischen magnetischen Vorzugsrichtungen an den Stoßstellen der Bleche scharfe Abknickungen, denen die im Betrieb auftretenden Magnetlinien mindestens im Bereich der Blechstoßstellen nicht folgen. Auch bei dieser Anordnung wird daher nicht an allen Kernstellen die an sich gewünschte gute Übereinstimmung des Verlaufes der magnetischen Vorzugsrichtung und der Magnetfeldlinien erreicht.
Durch die DE-AS 15 38 227 wird vorgeschlagen, die Textur, d.h. die magnetische Vorzugsrichtung bei Transformatorkernen im Bereich der Blechstoßstellen durch mechanische Beanspruchung zu zerstören und dadurch den quer zur Walzrichtung in den eingesetzten Blechen vorhandenen magnetischen Widerstand zu verringern. Dadurch wird zwar die Umlenkung des Nagnetfeldes im Bereich der Stoßkanten der Kernbleche erleichtert, d.h. der magnetische Widerstand in diesem Bereich herabgesetzt, wobei jedoch der Widerstand insgesamt infolge der in diesem Bereich fehlenden magnetischen Vorzugsrichtung größer ist als er in Verfolgung einer vorhandenen Textur sein könnte.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg zur Herstellung von Magnetkernen zu zeigen, deren magnetische Vorzugsrichtung an allen Kernquerschnitten, insbesondere auch im Bereich von Kernblechschnittkanten, dem auftretenden Betriebsmagnetfeld angepaßt ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für Magnetkerne der eingangs genannten Art durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Magnetkern aus zunächst keine magnetische Vorzugsrichtung aufweisenden texturlosen amorphen Blechen mit beliebig angeordneten Stoßstellen zusammengesetzt ist und daß der komplette Magnetkern bei einer Temperatur unterhalb der Curie- Temperatur geglüht wird, während ein dem Betriebsmagnetfeld räumlich gleiches Magnetfeld in ihm erzeugt ist, und daß der Magnetkern bei anliegendem Magnetfeld abgekühlt ist, bis die Formierung stabilisiert ist.
Durch diese Glühung bei anstehendem Magnetfeld werden die Domänenwände im Nagnetkernwerkstoff an allen Stellen auf das tatsächlich vorhandene Magnetfeld ausgerichtet und nach Abschluß der Glühung in dieser Lage quasi eingefroren. Durch die so erfolgte Formierung des Magnetkernwerkstoffes unmittelbar durch das dem Betriebsmagnetfeld räumlich gleiche Magnetfeld deckt sich am fertigen Magnetkern die magnetische Vorzugsrichtung an jeder Stelle praktisch vollkommen mit der Richtung der Magnetfeldlinien.
Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung bestehen darin, daß mindestens eine das nachgebildete Betriebsmagnetfeld während der Glühung in den Magnetkern induzierende Hilfwicklung aus blanken Metallprofilen gewickelt ist, mitgeglüht wird und dabei an der Erregerspannung liegt, wobei die Glühung in einem inerten Gas bei ca. 4000C erfolgt.
Zur weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit sind die den Magnetkern bildenden Eisenbleche zu Blechpaketen zusammengefaßt, die an den Stoßstellen abwechselnd Stege und Nuten bilden und die Kernteile nach Art miteinander verzinkter Balken mechanisch zusammenhalten.
Während der Aufheizphase wird dem Eisenkern zweckmäßig zusätzlich oder ausschließlich über ein Magnetwechselfeld Energie zugeführt, und ist zur Vereinfachung der das während der Glühung vorhandene Magnetfeld erzeugenden Hilfswicklung das von dieser induzierte Magnetfeld schwächer als das Betriebsmagnetfeld Zur Gewährleistung einer mechanisch sicheren Aufstellung des Eisenkernes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die während der Glühung den Eisenkern umfassende Hilfswicklung in radialer Richtung gegen den Eisenkern verkeilt und dient dadurch gleichzeitig als Bandage für den lamellierten Eisenkern.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch insofern sehr vorteilhaft als die Verarbeitung von an sich texturlosen Werkstoffen, beispielsweise auch von amorphen Eisenwerkstoffen, im Ergebnis zu Magnetkernen führt, deren Textur vollständig an möglicherweise räumlich sehr unregelmäßige Formen aufweisende Magnetfelder angepaßt ist.
Darüber hinaus sind beim Zuschneiden der zum Magnetkern zusammengesetzten Blechteile keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen zur Erhaltung einer beispielsweise eingewalzten Textur erforderlich, weil diese ohnehin erst nach dem vollständigen Zusammenbau des Eisenkernes in jedes einzelne Teil eingeprägt wird0 8 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Magnetkernen mit dem etriebsmagnetfe ld angepaßter magnetischer Vorzugsrichtung aus aufeinandergeschichteten Eisenblechen für Transformatoren und Drossel spulen mit großen Nennleistungen, dadurch gekennzeichnet, - daß der Magnetkern aus zunächst keine magnetische. Vorzugsrichtung aufweisenden, texturlosen amorphen Blechen mit beliebig angeordneten Stoßstellen zusammengesetzt ist, - daß der komplette Magnetkern bei einer Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur geglüht wird, während ein dem Betriebsmagnetfeld räumlich gleiches Magnetfeld in ihm erzeugt ist, und - bei anliegendem Magnetfeld abgekühlt ist, bis die Formierung stabilisiert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß mindestens eine das Betriebsmagnetfeld während der Glühung in den Magnetkern induzierende Hilfawicklung aus blanken Metallprofilen gewickelt ist, mitgeglüht wird und dabei an Erregerspannung liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Glühung in einem inerten Gas bei ca. 4000C erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, da d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die den Magnetkern bildenden Eisenbleche zu Blechpaketen zusammengefaßt sind, die an den Stoßstellen abwechselnd Stege und Nuten bilden und die Kernteile nach Art miteinander verzinkter Balken mechanisch zusammenhalten.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß dem Eisenkern wähend der Aufheizphase zusätzlich über ein Magnetwechselfeld Energie zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das während der Glühung in den Eisenkern induzierte Magnetfeld schwächer ist als das Betriebsmagnetfeld.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die während der Glühung den Eisenkern umfassende Hilfswicklung in radialer Richtung gegen den Eisenkern verkeilt ist und gleichzeitig als Bandage für den lamellierten Eisenkern dient.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die zur Glühung erforderliche Wärme sowie das währenddessen anliegende Magnetfeld auf gleiche Art und Weise aus einer gemeinsamen Energiequelle dem Magnetkern zugeführt sind.