DE4100210A1 - Verfahren zum herstellen eines transformatorkerns - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Transformatorkerns, der dünne Streifen amor­ phen Stahls aufweist, die in Abschnitten mit Mehrfach­ schichtdicke angeordnet sind, welche das Fenster des Kerns umgeben.

Üblicherweise sind die Streifen amorphen Stahls, die für solche Transformatorkerne benutzt werden, sehr dünn, z. B. nur etwa 25,4 µm (1 mil) dick im Vergleich zu 178-305 µm (7-12 mils), die für kornorientierten Siliciumstahl üblich sind. Eine grundlegende Methode zum Herstellen eines Kerns aus einem solchen Streifen amorphen Stahls beinhaltet, daß von einer Streifenmaterialspule ein im wesentlichen durch­ gehendes Stück Streifen abgewickelt wird, daß aus diesem durchgehenden Stück Abschnitte geeigneter Länge zuge­ schnitten werden und daß dann diese Abschnitte um einen Dorn od. dgl. in passenden Winkelpositionen auf dem Dorn gewickelt werden. Um das Kernzusammensetzungsverfahren wirtschaftlich zu machen, ist es äußerst erwünscht, daß aus vielen im wesentlichen durchgehenden Streifen des obigen Typs, z. B. 10 bis 30, ein Verbundstreifen gebildet wird und daß dieser Verbundstreifen zerschnitten wird, um Abschnitte mit der Dicke von mehreren Streifen (oder mehreren Schich­ ten) zu bilden, welche passende Längen haben. Diese letzt­ genannten Abschnitte können viel leichter und schneller ge­ handhabt werden als eine äquivalente Anzahl von Abschnitten mit der Dicke eines einzelnen Streifens (oder einer einzel­ nen Schicht).

Eine Methode zum Herstellen des oben beschriebenen Verbund­ streifens beinhaltet, zuerst Bandstahlspulen zu nehmen (in der Einzelschichtform, in welcher der Streifen vom Walzwerk geliefert wird) und diese Spulen auf Haspeln (oder Abspul­ geräten) anzuordnen, deren Zahl gleich der Anzahl der Schichten ist, welche die gewünschte Dicke des Verbund­ streifens ausmachen. Dann wird bei dieser Lösung der Strei­ fen von allen diesen Haspeln gleichzeitig abgewickelt, und die abgewickelten Teile dieses Streifens werden in Schich­ ten vereinigt, um den gewünschten Mehrschichtverbundstrei­ fen zu bilden.

Diese Methode erfordert eine sehr große und teuere Ma­ schine, wenn der Verbundstreifen die gewünschte große An­ zahl von Schichten haben soll. Beispielsweise würde das Herstellen eines Streifens mit zwanzig Schichten zwanzig Abspulhaspeln erfordern. Diese Abspulhaspeln sind teuer, und zwanzig von ihnen würden eine große Grundfläche beanspruchen sowie übermäßig teuer sein. Ein weiteres Problem bei zwanzig Einzelstreifendicke-Haspeln ist, daß Streifen mit Einzelschichtdicke zum Brechen neigen und daß jeder derartige Bruch das Stoppen der Maschine erfordern würde. Diese Bruchtendenz der Streifen wäre besonders nachteilig bei einer Maschine, bei der die Zufuhr von den Spulen diskontinuierlich ist und die Streifen daher wiederholten Abbrems- und Beschleunigungskräften ausgesetzt sind.

Eine weitere Methode zum Herstellen eines Kerns aus amor­ phem Stahl beinhaltet das Wickeln eines Ringes aus einem Streifen amorphen Stahls, der einer einzelnen Spule entnom­ men wird, und das anschließende Zerschneiden des Ringes längs einer radialen Linie, um mehrere separate Streifen geeigneter Länge herzustellen, die in einen Stapel fallen. Anschließend werden die Streifen dem Stapel in Gruppen mit mehrfacher Streifendicke entnommen, und diese Gruppen wer­ den um einen Dorn zusammengesetzt, indem üblicherweise für diesen Zweck ein Bandwickler benutzt wird, der einen ro­ tierenden Dorn aufweist. Beispiele dieser Methode sind in der US-PS 47 34 975 sowie in der US-PS 47 41 096 beschrie­ ben.

Bei dieser letzteren Methode wird, wie oben dargelegt, je­ der Kern üblicherweise aus einem Streifen hergestellt, der einer einzelnen Spule entnommen wird. Bei der Verwendung dieser Methode wird zwar die Anzahl der Abspulhaspeln, die für die Kernherstellmaschine erforderlich sind, im Ver­ gleich zu der weiter oben beschriebenen Maschine stark re­ duziert, es bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß der Füllfaktor des sich ergebenden Kerns häufig nicht so groß wie erwünscht ist. Wenn das Streifenmaterial auf der Aus­ gangsspule einen niedrigen Füllfaktor hat, dann wird der endgültige Kern fast immer einen niedrigen Füllfaktor ha­ ben. Die Anmelderin hat festgestellt, daß durch Herstellen des Kerns aus einem Streifen, der von mehreren Spulen statt von einer einzelnen Spule stammt, Kerne mit viel gleichmä­ ßigeren Füllfaktoren des gewünschten hohen Wertes herge­ stellt werden können.

Aus diesem letztgenannten Grund und aus mehreren anderen Gründen verwendet die Anmelderin zum Herstellen jedes Kerns ein Verfahren, bei dem ein Streifen benutzt wird, der von mehreren Spulen stammt. Diese Methode hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Möglichkeit besteht, das Streifenmaterial, das in jedem Kern vorhanden ist, hinsichtlich sowohl der physikalischen als auch der elektrischen Eigenschaften an­ zupassen. Der Hersteller des Streifens liefert üblicher­ weise mit jeder Spule Daten, z. B. über den Füllfaktor, den Querschnitt und die magnetischen Eigenschaften des Strei­ fens auf dieser besonderen Spule. Durch Auswählen von ge­ eigneten Streifenkombinationen können der Kernaufbau und die magnetischen Verluste des sich ergebenden Kerns genauer vorhergesagt werden, und diese Möglichkeit hilft, einen Transformator aus amorphem Metall wirtschaftlich zu entwer­ fen und herzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei dem zum Herstellen jedes Kerns aus amorphem Stahl ein Streifen (Band) von vielen Streifenspulen benutzt wird, das aber trotzdem nur eine relativ geringe Anzahl von Haspeln zur Zufuhr des Streifens zu den Streifenzuschneid- und Streifenwickelteilen der Kernherstellmaschine erfordert.

Weiter soll durch die Erfindung ein Kernherstellverfahren geschaffen werden, bei dem ein Verbundstreifen aus amorphem Stahl, der aus n einzelnen Streifen besteht, welche über­ einandergestapelt sind, aus einzelnen Streifen, die von we­ niger als n Streifenspulen stammen, durch eine relativ bil­ lige Vorrichtung hergestellt werden kann, welche keine übermäßig große Bodenfläche im Bereich der Streifenzu­ schneid- und Streifenwickelteile der Kernherstellmaschine erfordert.

Bei der Ausführung der Erfindung in einer Form wird folgen­ des Verfahren zum Herstellen eines Transformatorkerns ge­ schaffen, der aus Streifen (Bändern) amorphen Stahls besteht, die um das Fenster des Kerns gewickelt sind. Zuerst wird eine Mehrzahl von Streifenspulen amorphen Stahls bereitgestellt, auf denen der Streifen jeweils mit Einzelschichtdicke gewickelt ist. Dann werden in einer Vorrichtung, die hier als Vorspuler bezeichnet wird, die Einzelschichtdicke- Streifen gleichzeitig von den Spulen abgewickelt und zu einem Streifen mit Mehrschichtdicke vereinigt, der auf mehrere Mutterhaspeln aufgewickelt wird, auf denen der Streifen jeweils in Mehrschichtdicke gewickelt wird. Danach werden diese Mutterhaspeln auf Abspulgeräten angeordnet, die Mehrschichtdicke-Streifen werden von den Mutterhaspeln abgewickelt, und die abgewickelten Teile dieser Mehr­ schichtstreifen werden zu einem Verbundstreifen vereinigt, der eine Dicke in Streifenschichten hat, welche gleich der Summe der vereinigten Mehrschichtdicke-Streifen ist. Dann wird der Verbundstreifen in eine Vielzahl von Verbund­ streifenabschnitte zerschnitten, und aus diesen Abschnitten wird ein hohler Kernwickel aufgebaut, der ein Fenster hat, um das die Abschnitte gewickelt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden un­ ter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schema, das einen Vorspuler zeigt, bei dem ein Einzelschicht­ dicke-Streifen von fünf Ausgangsspu­ len amorphen Stahlstreifens abgewic­ kelt und zu einem Streifen mit Mehr­ schichtdicke vereinigt wird, der zu einer Mutterspule aufgewickelt wird, und

Fig. 2 ein Schema, das eine Vorrichtung zeigt, welche die Mehrschichtdicke- Streifen, die von den vier Mutterspu­ len abgewickelt werden, zu einem Ver­ bundstreifen vereinigt, welcher vor­ wärts gefördert und in Verbundstrei­ fenstücke zerschnitten wird, wobei die Vorrichtung nach Fig. 2 die Mut­ terspulen aus dem Vorspuler nach Fig. 1 empfängt.

Fig. 1 zeigt einen Vorspuler 10, der fünf Ausgangsspulen 14, 16, 18 und 20 amorphen Stahlstreifens aufnimmt. Diese Ausgangsspulen sind Spulen, welche vom Stahlwalzwerk geliefert werden, weshalb in jeder Ausgangsspule der Strei­ fen Einzelschichtdicke aufweist. Der grundlegende Zweck des Vorspulers 10 ist es, die Einzelschichtdicke-Streifen von den Ausgangsspulen 12, 14, 16, 18 und 20 in einem Mehr­ schichtdicke-Streifen zu vereinigen, der als eine Mutter­ spule 25 auf eine Mutterhaspel 24 gewickelt wird.

Jede Ausgangsspule wird auf einer drehbaren Spindel 26 be­ festigt, die eine feste Achse aufweist und mit dem Läufer eines Elektromotors 27 gekuppelt ist, der in der Drehzahl einstellbar ist und, wenn er erregt wird, die Spindel 26 im Gegenuhrzeigersinn (wie durch einen Pfeil x gezeigt) an­ treibt, um die zugeordnete Ausgangsspule abzuwickeln. Die Mutterhaspel 24 ist auf einer drehbaren Spindel 28 befe­ stigt, die eine feste Achse hat und ebenfalls mit dem Läu­ fer eines Elektromotors 23 gekuppelt ist, der normalerweise mit einer im wesentlichen konstanten Drehzahl läuft. Der Motor 23 treibt, wenn er erregt wird, die Spindel 28 im Uhrzeigersinn (wie durch einen Pfeil y gezeigt) an, um den Mehrschichtdicke-Streifen auf die Mutterhaspel 24 aufzuwic­ keln. Der Einzelschichtdicke-Streifen, der von jeder Aus­ gangsspule abgewickelt wird, wird über eine Reihe von Füh­ rungsrollen auf die Mutterhaspel 24 geleitet. Diese Einzel­ schichtdicke-Streifen sind mit 29a, 29b, 29c, 29d und 29e bezeichnet.

Die Führungsrollen für den Streifen von der ersten Aus­ gangsspule 12 sind mit 30, 31 und 32 bezeichnet. Die Führungsrollen für den Streifen von der zweiten Ausgangs­ spule 14 sind mit 34, 35 und 36 bezeichnet. Entsprechende Führungsrollen sind für den Streifen vorhanden, der von jeder anderen Ausgangsspule abgewickelt wird.

Die Einzelschichtdicke-Streifen von den fünf Ausgangsspulen werden zu einem Mehrschichtdicke-Streifen an dem Umfang der Mutterspule 25 vereinigt, und dieser Mehrschichtdicke- Streifen wird auf die Mutterspule 25 gewickelt, wenn die Spindel 28 der Mutterhaspel 24 im Uhrzeigersinn angetrieben wird.

Um jeden Einzelschichtdicke-Streifen unter geeigneter Zug­ spannung zu halten, wenn er auf die Mutterhaspel 24 gewic­ kelt wird, ist eine Spannrolle 40 an jeder Ausgangsspule vorgesehen, die auf eine sich abwärts erstreckende Schlaufe 41 in dem zugeordneten Streifen einwirkt, welche zwischen zwei Führungsrollen für den Streifen angeordnet ist. Diese Spannrollen 40 sind jeweils auf herkömmliche Weise so befe­ stigt, daß sie eine Vertikalbewegung ausführen können, wo­ bei sie in Abwärtsrichtung durch ein geeignetes Gewicht be­ lastet sind. Diese Gewichtsbelastung, die auf den Streifen über die Spannrolle 40 einwirkt, hält den Streifen gespannt und gewährleistet so, daß der Mehrschichtdicke-Streifen glatt und fest auf die Mutterhaspel 24 gewickelt wird. In einer Ausführungsform der Erfindung ist jede Spannrolle 40 mit einem Gewicht von etwa 1,35 Pfund pro 25 mm oder pro Zoll Streifenbreite nach unten vorbelastet.

Zum Steuern des Abwickelns der Ausgangsspulen, wenn der Mehrschichtdicke-Streifen auf die Mutterhaspel 24 gewickelt wird, ist eine Steuereinrichtung 31 für den Elektromotor 27 jeder Ausgangsspule vorgesehen. Diese Steuereinrichtung 31, die einen herkömmlichen Aufbau hat, arbeitet mit einem schematisch dargestellten Tänzerarm 33, welcher sich mit der Spannrolle 40 auf- und abbewegt. Die Steuereinrichtung 31 bewirkt, daß ihr zugeordneter Motor 27 mit einer Dreh­ zahl arbeitet, die von der Vertikalposition der Spannrolle 40 abhängig ist. Wenn die Ausgangsspule (z. B. 12) durch Abwickeln im Durchmesser kleiner wird und die Mutterspule 25 durch Aufwickeln im Durchmesser größer wird, tendiert die Menge an abgewickeltem Streifenmaterial zwischen den beiden Spulen 12 und 25 zum Abnehmen, wodurch die Schlaufe 41 verkürzt und die Spannrolle 40 nach oben bewegt wird. Die Steuereinrichtung 31 spricht auf diese Aufwärtsverlage­ rung der Position der Spannrolle 40 an, indem sie den Motor 27 veranlaßt, seine Drehzahl zu erhöhen, wodurch mehr abge­ wickeltes Streifenmaterial verfügbar gemacht und die Spann­ rolle 40 in ihre dargestellte normale Vertikalposition nach unten bewegt wird. Wenn sich die Spannrolle 40 über ihre gezeigte normale Vertikalposition hinaus nach unten bewegt, veranlaßt die Steuereinrichtung 31 den Motor 27, seine Drehzahl zu verringern, wodurch die Schlaufe 41 verkürzt und die Spannrolle 40 in ihre gezeigte normale Vertikalpo­ sition zurückbewegt wird.

Die Spannrolle 40 und die Steuereinrichtung 31 bewirken also gemeinsam, daß i) eine wesentliche Zugspannung an je­ dem der Einzelschichtdicke-Streifen aufrechterhalten wird, wenn er auf die Mutterspule 25 gewickelt wird, und daß ii) die Ausgangsspulen mit geeigneten Geschwindigkeiten abge­ wickelt werden, ohne daß es erforderlich ist, alle Abwic­ kelkräfte über den Einzelschichtdicke-Streifen zu übertra­ gen.

Wenn eine Mutterspule 25 mit dem gewünschten Durchmesser auf die Haspel 24 gewickelt worden ist, wird die Mutter­ spule von der Antriebsspindel 26 abgenommen und zum späte­ ren Gebrauch beiseite gestellt. Um das Abnehmen der Mut­ terspule 25 zu ermöglichen, werden die Einzelschichtdicke- Streifen 29a-29e an einer Stelle neben der Mutterspule un­ mittelbar vor dem Abnehmen geeignet durchgeschnitten.

Nachdem eine erste Mutterspule 25 auf oben beschriebene Weise aufgewickelt und dann von der Antriebsspindel 28 ab­ genommen worden ist, werden weitere Mutterspulen auf die­ selbe Weise auf der Antriebsspindel 28 aufgewickelt, wobei jede nach ihrer Fertigstellung abgenommen wird, um das Auf­ wickeln der nächsten zu gestatten. Dann werden vier dieser Mutterspulen 25 auf den vier Abspulhaspeln 50 der Kernher­ stellvorrichtung montiert, welche in Fig. 2 gezeigt ist.

Gemäß der weiteren Darstellung in Fig. 2 werden die Mehr­ schichtdicke-Streifen 53, die die Mutterspulen 25 bilden, von ihren zugeordneten Mutterspulen abgewickelt und zu einem Verbundstreifen 55 vereinigt. Der Verbundstreifen 55 hat eine Streifendicke, die gleich der Gesamtzahl der Einzelschichtstreifen auf sämtlichen Mutterspulen 25, die in Fig. 2 dargestellt sind, ist. In der dargestellten Ausführungsform hat jeder der Mehrschichtstreifen 53 auf jeder der Mutterspulen 25 eine Dicke von fünf Schichten, und demgemäß hat der Verbundstreifen 55 eine Dicke von 4×5 oder 20 Schichten.

Bei dem Abwickeln von ihren Mutterspulen 25 und dem Bewegen zu der Stelle, wo sie vereinigt werden, um den Verbund­ streifen 55 zu bilden, gehen die Streifen 53 gemäß Fig. 2 jeweils durch einen Schacht 76 hindurch, der allen Mutter­ spulen 25 gemeinsam ist und sich unter denselben befindet, und dann über eine Führungsrolle 74, wo die Richtung jedes Streifens von insgesamt vertikal in insgesamt horizontal geändert wird. Nach dem Hinweggang über die Führungsrollen 74 werden die Streifen 53 allmählich konvergierend in den Verbundstreifen 55 geleitet. Der Teil jedes Mehr­ schichtdicke-Streifens 53, der sich zwischen seiner zuge­ ordneten Mutterspule 25 und seiner Führungsrolle 74 be­ findet, hängt in einer Schlaufe 75 nach unten, die in dem Schacht 76 angeordnet ist. Das Gewicht des Streifens 53 in dieser Schlaufe 75 übt Zugkräfte auf den zugeordneten Streifen 53 aus, wenn dieser in den Verbundstreifen 55 eintritt, wodurch der Streifen 53 unmittelbar stromaufwärts der Stelle, wo er mit den anderen Streifen vereinigt wird, gespannt gehalten wird und so die Chancen für Falten und andere Unregelmäßigkeiten in dem Verbundstreifen reduziert werden.

Der Verbundstreifen 55 wird durch eine Streifenförderein­ richtung 57, die zwei Klemmelemente 58 und 60 aufweist, in Fig. 2 nach rechts bewegt. Die Klemmelemente 58, 60 sind aufeinander zu- und voneinander wegbewegbar und außerdem im Gleichlauf horizontal bewegbar. In Fig. 2 sind die Klemme­ lemente in ihrer extrem linken Stellung und in ihrer Posi­ tion minimalen Abstands, in welcher sie den Verbundstreifen 55 zwischen ihrer oberen bzw. unteren Fläche einspannen, gezeigt. Wenn sich die Klemmelemente 58, 60 aus ihrer in Fig. 2 gezeigten Position nach rechts bewegen, bewegen sie den Verbundstreifen 55 zwischen den gegenseitigen Abstand aufweisenden Klingen 62 und 64 einer Schereinrichtung 65 nach rechts.

Die Streifenfördereinrichtung 57 wird durch eine zusätzli­ che Streifenfördereinrichtung 70 unterstützt, welche stromabwärts der Klingen 62 und 64 angeordnet ist. Wenn diese stromabwärtige Streifenfördereinrichtung 70 wirksam wird, werden die Klemmelemente 58 und 60 der ersten Strei­ fenfördereinrichtung 57 voneinander getrennt, um den Ver­ bundstreifen 55 freizugeben, und zurückgestellt, indem sie im Gleichlauf in Fig. 2 nach links in ihre Ausgangsposition zurückbewegt werden. Wenn die Streifenfördereinrichtung 70 den Verbundstreifen 55 durch weitere Bewegung nach rechts richtig positioniert hat, gibt sie den Verbundstreifen ebenfalls frei und kehrt in Fig. 2 nach links in ihre Aus­ gangsposition zurück.

Zum Steuern des Abwickelns der Mutterspule 25 in der Vor­ richtung nach Fig. 2 ist jede Abspulhaspel 50 mit dem Läu­ fer eines Elektromotors 80 gekuppelt. Wenn der Verbund­ streifen 55 nach rechts gefördert wird, dreht der Motor seine zugeordnete Abspulhaspel im Gegenuhrzeigersinn, wo­ durch abgewickeltes Streifenmaterial für den Verbundstrei­ fen 55 zur Verfügung gestellt wird. In dem Schacht 76 un­ terhalb jeder Mutterspule 25 hängt der von jeder Mutter­ spule abgewickelte Streifen in einer Schlaufe 75 nach un­ ten, wie es oben beschrieben worden ist. Jeder der einzel­ nen Streifen, die den Mehrschichtstreifen bilden, hängt in seiner eigenen Schlaufe nach unten, und der vertikale Ab­ stand zwischen diesen Schlaufen wird zunehmen größer, wenn die zugeordnete Mutterspule 25 abgewickelt wird. Eine pho­ toelektrische Steuereinrichtung 81 für jeden Mehrschicht­ streifen 53 ist innerhalb oder an dem Schacht 76 angeordnet und erfaßt die unterste Schlaufe 75 jedes Mehrschichtstrei­ fens 53, um i) den Motor 80, welcher diesem Streifen 53 zu­ geordnet ist, zu veranlassen, anzulaufen und den Streifen mit allmählich zunehmender Drehzahl abzuwickeln, wenn die Schlaufe über eine vorbestimmte obere Grenze ansteigt, und um ii) den Motor zu veranlassen, bis zum Stillstand abzu­ bremsen, wenn die Schlaufe unter eine vorbestimmte untere Grenze sinkt.

Gemäß Fig. 2 bewirken die beiden Streifenfördereinrichtun­ gen 57 und 70, wenn sie sich nach rechts bewegen, daß der Verbundstreifen 55 intermittierend nach rechts bewegt wird, was zur Folge hat, daß die horizontalen Teile der Mehr­ schichtstreifen 53 intermittierend nach rechts bewegt wer­ den. Wenn die horizontalen Teile der Streifen 53 so inter­ mittierend nach rechts bewegt werden, werden die Mutterspu­ len 25 durch ihre zugeordneten Motoren 80 abgewickelt, wo­ durch Streifenmaterial in den Schlaufen 75 zur Verfügung gestellt wird. Aus diesen Schlaufen wird das Mehrschicht­ streifenmaterial 53 durch die Fördereinrichtungen 57 und 70 abgezogen und in dem Verbundstreifen 55 vereinigt. Während dieser Vorgänge wird der horizontale Teil von jedem der Mehrschichtstreifen 53 durch das Gewicht der Schlaufen 75 in dem Schacht 76 unter Zugspannung gehalten.

Wenn der Verbundstreifen 55 in Fig. 2 nach rechts in die gewünschte Position bewegt worden ist, wird er durch Betä­ tigen der Scherklingen 62 und 64 durchgeschnitten. Diese Scherklingen haben vorzugsweise den Aufbau, der den Gegen­ stand einer europäischen Patentanmeldung EP 90 105 703.4 der Anmelderin bildet, und auf die bezüglich weiterer Einzelheiten verwiesen wird.

Im Betrieb zerschneiden die Scherklingen den Verbundstrei­ fen 55 in Verbundstreifenabschnitte, welche die gewünschten Längen haben. Diese Abschnitte werden aufgestapelt und dann um einen Dorn gewickelt, um einen hohlen Kernwickel zu bil­ den, und zwar bevorzugt auf die Weise, die in der gleich­ zeitig eingereichten weiteren deutschen Patentanmeldung P....(Anwaltszeichen 12 896.1-11 DT-4807) der Anmelderin gezeigt ist, für welche die Priorität der US-Pa­ tentanmeldung, S.N. 4 63 697, vom 11. Januar 1990 in An­ spruch genommen worden ist und auf die bezüglich weiterer Einzelheiten verwiesen wird.

Die obige Beschreibung zeigt, daß insgesamt neun Abspulhaspeln benutzt werden, und zwar fünf in dem Vorspuler und vier in der Vorrichtung nach Fig. 2, um den Verbundstreifen 55 mit einer Dicke von zwanzig Schichten herzustellen. Wenn die Methode benutzt worden wäre, die oben in der Beschreibungseinleitung als erste Methode angegeben worden ist, hätten zum Herstellen dieses aus zwanzig Schichten bestehenden Verbundstreifens zwanzig Abspulhaspeln benutzt werden müssen, von denen jede eine Ausgangsspule eines Einzelschichtdicke-Streifens aufnimmt. Diese Einzelschichtdicke-Streifen wären gleichzeitig von diesen zwanzig Ausgangsspulen abgewickelt worden, um den Verbundstreifen mit der gewünschten Dicke von zwanzig Schichten herzustellen. Es ist klar, daß durch die Ver­ wendung des hier beschriebenen Verfahrens die Anzahl der erforderlichen Abspulhaspeln von zwanzig auf neun verringert worden ist. Dadurch sind nicht nur die Maschi­ nenkosten und die erforderliche Grundfläche reduziert wor­ den, sondern auch die Chancen, daß der Streifen in der Ma­ schine reißt, da der Streifen in der Maschine bei Ver­ wendung des hier beschriebenen Verfahrens überwiegend in Mehrschichtdicke-Form statt in Einzelschichtdicke-Form ge­ handhabt wird. Das ist bei der Maschine nach Fig. 2 be­ sonders wichtig, wo der Verbundstreifen durch den inter­ mittierenden Streifenvorschub- und -abbremsvorgang, welcher ausgeführt wird, beschleunigt bzw. verlangsamt (und somit stärker belastet) wird.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung ist, daß der Vorspuler nach Fig. 1 benutzt werden kann, um genug Mehr­ schichtstreifenmaterial zum Versorgen von vielen kontinu­ ierlich arbeitenden Kernherstellmaschinen (wie die Maschine nach Fig. 2) zu produzieren. Anders ausgedrückt, während die Maschine nach Fig. 2 Stücke des Verbundstreifens 55 aus dem Mehrschichtstreifen 53 produziert, welcher den vier Mutterspulen 25 entnommen wird, kann der Vorspuler nach Fig. 1 mehrmals so viele Mehrschichtstreifen-Mutterspulen produzieren. Das bedeutet, daß die durchschnittliche Anzahl von Abspulhaspeln, die für den Betrieb jeder Kernherstell­ maschine erforderlich sind, um eine beträchtliche Zahl (ab der oben erwähnten neun) reduziert wird und daß die mitt­ lere Bodenfläche, die für die Vorspul- und Verbundstreifen­ herstellvorgänge nach den Fig. 1 und 2 gemeinsam benötigt wird, weiter reduziert wird.

Noch ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß der Vor­ spuler nach Fig. 1 sich an einer Stelle befinden kann, die von der Vorrichtung nach Fig. 2 beträchtlich entfernt ist, was mehr Flexibilität bei der Anlagengestaltung zuläßt.

Es ist zwar ein Vorspuler (Fig. 1) mit fünf Abspulhaspeln kombiniert mit einer Kernherstellmaschine mit vier Abspul­ haspeln speziell beschrieben worden, es ist jedoch klar, daß diese besondere Gesamtzahl von Abspulhaspeln nur zur Veranschaulichung dient. Weniger oder mehr Abspulhaspeln könnten in jeder dieser Maschinen vorhanden sein. Bei­ spielsweise wird in einer weiteren Ausführungsform der Er­ findung der dargestellte Vorspuler in Kombination mit einer Kernherstellmaschine des in Fig. 2 gezeigten Typs benutzt, die aber nur drei statt vier Abspulhaspeln hat. Diese Kom­ bination ergibt einen Verbundstreifen 55 mit einer Dicke von 5×3 oder 15 Schichten.

In der Beschreibungseinleitung ist eine zweite Methode zum Aufbauen von Kernen aus amorphem Metall erwähnt worden, bei der ein Ring aus einem amorphen Streifen aufgewickelt wird, welcher einer einzelnen Spule entnommen wird, und dann die­ ser Ring längs einer einzelnen radialen Linie durchge­ schnitten wird, um eine Vielzahl von Streifen geeigneter Länge herzustellen. Durch die Verwendung dieser Methode wird zwar die Anzahl von Abspulhaspeln, welche für die Kernherstellmaschine erforderlich sind, stark reduziert, sie hat jedoch den Nachteil, daß der Füllfaktor des sich ergebenden Kerns häufig nicht so groß wie erwünscht ist. Wenn das Streifenmaterial auf der Ausgangsspule einen nied­ rigen Füllfaktor hat, wird der endgültige Kern fast immer einen niedrigen Füllfaktor haben. Es hat sich gezeigt, daß durch Herstellen des Kerns aus einem Streifen, der mehreren Spulen (z. B. den fünf separaten Ausgangsspulen, die in Fig. 1 gezeigt sind) statt einer einzelnen Spule entnommen wird, Kerne mit gleichmäßigen Füllfaktoren des gewünschten hohen Wertes produziert werden können.

Ein reduzierter Füllfaktor ist häufig auf hohe Punkte an begrenzten Stellen über der Breite des Streifens zurückzu­ führen. Wenn der Streifen zu einem Kernwickel aufgewickelt wird, so daß benachbarte Windungen desselben Streifens ein­ ander berühren, tendieren die hohen Punkte dazu, sich auf­ zureihen und so den Effekt der hohen Punkte zu multiplizie­ ren, und das Ergebnis wird ein Kernwickel mit einem relativ kleinen Füllfaktor sein. Wenn aber Streifen aus vielen Spu­ len benutzt werden, werden hohe Punkte an benachbarten Streifen üblicherweise nicht miteinander ausgerichtet sein, wodurch der Effekt der hohen Punkte ausgemittelt und ein Kernwickel mit größerem Füllfaktor produziert wird.

Dieser Ausmittelungseffekt kann noch gefördert werden, in­ dem benachbarte Streifen sorgfältig so ausgewählt werden, daß sie eine kompatible Querschnittsform haben, wobei sich aber gezeigt hat, daß einfach durch willkürliche Auswahl Kerne mit viel gleichmäßigeren Füllfaktoren des gewünschten hohen Wertes als in dem Fall hergestellt werden können, in welchem Kerne aus einem Streifen hergestellt werden, der von einer einzelnen Spule stammt.

Der Hersteller des Streifens liefert üblicherweise mit je­ der Spule Daten über den Füllfaktor, den Querschnitt und die magnetischen Eigenschaften des Streifens in dieser be­ sonderen Spule. Durch Auswählen von passenden Streifenkom­ binationen für einen einzelnen Kernwickel kann der Kernauf­ bau genauer vorhergesagt werden, der sich aus einer beson­ deren Anzahl von Kernblechen ergeben wird, und es können auch die magnetischen Verluste für den sich ergebenden Kern genauer vorhergesagt werden.

Ein wichtiger Punkt, der in bezug auf das hier beschriebene Verfahren anzumerken ist, ist, daß der Vorspuler nach Fig. 1 die Einzelschichtdicke-Streifen 29a-29e auf die Mutter­ haspel 24 sehr fest aufwickelt. Dieses feste Aufwickeln er­ gibt sich hauptsächlich durch die gewichtsbelasteten Spann­ rollen 40 (Fig. 1), die auf die Einzelschichtdicke-Streifen einwirken. Das feste Aufwickeln der Mutterspulen 25 kon­ trolliert den vertikalen Abstand, der sich zwischen den Schlaufen 75 in den in Fig. 2 dargestellten einzelnen Streifen ergibt. Wenn die Mutterspulen relativ locker auf­ gewickelt worden wären, würde dieser vertikale Abstand viel größer als dargestellt werden, und es wäre ein viel tiefe­ rer Schacht erforderlich, um die Schlaufen aufzunehmen, die in dem Schacht gebildet werden. Das hier beschriebene Ver­ fahren ermöglicht, die Kosten zu vermeiden, die mit dem Vorsehen dieser größeren Tiefe des Schachtes 76 verbunden sind.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen eines Transformatorkerns aus Streifen amorphen Metalls, die um das Fenster des Kerns ge­ wickelt werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Herstellen von mehreren Spulen von Streifen amorphen Metalls, auf denen der Streifen jeweils mit Einzel­ schichtdicke aufgewickelt wird,
• b) gleichzeitiges Abwickeln der Einzelschichtdicke-Strei­ fen von den Spulen und Vereinigen der Einzelschicht­ dicke-Streifen, um einen Streifen mit Mehrschichtdicke zu bilden,
• c) Wickeln des Mehrschichtdicke-Streifens auf mehrere Mut­ terhaspeln, auf die der Streifen jeweils in Mehr­ schichtdicke gewickelt wird,
• d) Abwickeln der Mehrschichtdicke-Streifen von den Mutter­ haspeln und Vereinigen der Mehrschichtdicke-Streifen in einem Verbundstreifen, welcher eine Dicke in Streifen­ schichten hat, welche gleich der Summe der vereinigten Mehrschichtdicke-Streifen ist,
• e) Zerschneiden des Verbundstreifens in mehrere Verbund­ streifenstücke und
• f) Aufbauen eines hohlen Kernwickels aus den Verbundstrei­ fenstücken, wobei der Kernwickel ein Fenster hat, um das die Verbundstreifenstücke gewickelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte b) und c) nach Anspruch 1 in einer Vorspulma­ schine ausgeführt werden und daß der Schritt d) an einer Stelle ausgeführt wird, die der Stelle benachbart ist, wo der Verbundstreifen in die Verbundstreifenstücke zerschnit­ ten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspulmaschine entfernt von der Stelle, wo der Schritt

• d) ausgeführt wird, angeordnet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kernwickel aus den Verbundstreifen­ stücken aufgebaut wird durch:

• a) Wickeln der Verbundstreifenstücke übereinander um einen Dorn, bis ein Kernwickel, der eine vorbestimmte Dicke hat, um den Dorn aufgebaut worden ist, und
• b) Abnehmen des Kernwickels von dem Dorn und Weiterverar­ beiten des Kernwickels, um einen Kern herzustellen, der ein Fenster zum Aufnehmen eines Spulenteils eines Transformators hat.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Einzelschichtdicke-Streifen während der Schritte b) und c) nach Anspruch 1 mit einer Vorspann­ kraft gespannt gehalten wird, die über eine Rolle ausgeübt wird, welche auf den Einzelschichtdicke-Streifen einwirkt, was bewirkt, daß der Mehrschichtdicke-Streifen fest auf die Mutterhaspel gewickelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft größer ist als 0,45 kp pro 25 mm (1 Zoll) Breite des Einzelschichtdicke-Streifens.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder Einzelschichtdicke-Streifen während der Schritte b) und c) nach Anspruch 1 mit einer Vorspann­ kraft gespannt gehalten wird, die über eine Rolle ausgeübt wird, welche auf den Einzelschichtdicke-Streifen einwirkt, was bewirkt, daß der Mehrschichtdicke-Streifen fest auf die Mutterhaspel gewickelt wird, und daß der Schritt d) nach Anspruch 1 ausgeführt wird, indem jeder Mehrschichtdicke- Streifen zwischen horizontalen Abstand voneinander aufwei­ senden Stellen verläuft, zwischen denen der Mehrschicht­ dicke-Streifen in einer Schlaufe nach unten hängt, die aus vertikalen Abstand voneinander aufweisenden Schlaufen in den Einzelschichtdicke-Streifen besteht, welche den Mehr­ schichtdicke-Streifen bilden, wobei der vertikale Abstand der vertikalen Abstand voneinander aufweisenden Schlaufen durch die Festigkeit begrenzt wird, mit welcher der Mehr­ schichtdicke-Streifen auf seine Mutterhaspel aufgewickelt worden ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht jedes Mehrschichtdicke-Streifens in der Schlaufe eine Zugkraft auf den Mehrschichtdicke-Streifen ausübt, wenn dieser in dem Verbundstreifen vereinigt wird.