Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von elektrischen Apparaten mit fugenlosem, geschichtetem, ringförmigem Magnetkern. Es ist bekannt, dass der fugenlose, kreis ringförmige Kern den idealen Magnetkern für einen idealen Transformator darstellt.
Fugenlose, kreisringförmige Magnetkerne lassen sieh billig und einfach aus Eisendraht oder Eisenband wickeln. Trotzdem haben sol che Magnetkerne in der Praxis nur in ganz besonderen Fällen Verwendung gefunden. Der Grund dafür ist bekannt und liegt darin, dass sieh auf einen geschlossenen Kern eine fertige Wicklung nicht aufbringen lässt.
Die Erfindung schafft hier Abhilfe und bestellt in einem Verfahren zur Herstellung von elektrischen Apparaten, z. B. Transforma toren, Drosseln und dergleichen, mit fugen losem, ringförmigem, aus Eisenblechband ge wickeltem Magnetkern, das von einer fertigen Wicklungsspule ausgeht und durch die Höh lung dieser Wicklung hindurch den Magnet kern wickelt.
Naeli dem erfindungsgemässen Verfahren wird zu diesem Zwecke der von einer drehbar angeordneten Vorratsspule abgezogene An fangsteil eines Eisenblechbandes von Hand durch die Höhlung der die fertige Wicklung tragenden, fest angeordneten Spule gesteckt, zu einer ersten kreisringförmigen, geschlos senen Windung gebogen und der Bandanfang am anliegenden Eisenbandteil, beispielsweise durch Schweissung, befestigt und durch Krafteinwirkung an mindestens einer Stelle dieser ersten Blechbandwindrmg, tangential zu derselben,
wird diese Windung um ihre virtuelle Achse gedreht, derart, dass sich un ter kontinuierlichem Bandabzug von der Vor ratsrolle weitere Windungen um die erste Windung legen, und diese Drehung wird so lange fortgesetzt, bis die Spulenhöhhmg gänzlich ausgefüllt ist, worauf das Band an der Auflaufstelle auf den Bandwickel durch geschnitten und das entstehende Ende des aufgewickelten Bandteils an der äussersten Bandwindung des Ringkernes, beispielsweise wieder durch Schweissung, befestigt wird.
Zweckmässigerweise weist die im Sinne einer Drehung der zum Ringe sich aufeinan- derlegenden Bandwindungen wirkende Kraft ausser einer tangentialen auch eine radiale Komponente auf, damit ein Zusammenpressen der Bandwindungen erzielt und dadurch ein maximaler magnetischer Füllfaktor sicher gestellt werden kann.
Die Krafteinwirkung kann an einem oder an mehreren ausserhalb der Spulenhöhlung liegenden Stellen des Ringes erfolgen und kann ihren Angriffspunkt bzw. ihre Angriffs punkte auf der Breitseite und/oder auf der Stirnfläche des Ringes haben.
Eine Vorrichtung, mittels der eine sol ehe Krafteinwirkung in einfachster Weise er zielt werden kann, weist erfindungsgemäss zwei achsparallele Walzen auf, von welchen wenigstens die eine um die eigene Achse an getrieben ist und die andere frei drehbar unter Druck gegen die erste Walze anliegt, so dass ein zwischen die beiden Walzen einbe legtes Blechband durch Reibung mitgenom men wird.
Dabei können die beiden Walzen mit ihren Achsen parallel zur Ringachse angeordnet sein und in diesem Falle auf die beiden Breit seiten des Ringkernes einwirken oder mit ihren Achsen senkrecht zur Ringachse ange ordnet sein und auf die beiden Ringstirnflä- chen einwirken. Die beiden Möglic hkeiten las sen sich auch kombinieren.
Die Achse der einen Walze, vorzugsweise der angetriebenen Walze, ist zweckmässiger weise fest, während die der andern Walze senkrecht zu ihrer Richtung beweglich und dauernd einer Krafteinwirkung ausgesetzt ist, durch die diese Walze gegen die zwischen den beiden Walzen liegenden Bandwindungen an gedrückt wird.
Ausführungsbeispiele des Verfahrens sind an Hand der beiliegenden Zeichnung, in wel cher Ausführungsbeispiele der Vorrichtung dargestellt sind, beschrieben.
Abb.1 zeigt schematisch im Grundriss eine mögliche Ausführungsform der Vorrichtung. Abb. 2 zeigt im wesentlichen dieselbe Vor richtung im. Vertikalschnitt in einer weiter fortgeschrittenen Arbeitsphase.
Abb.3 zeigt einen kompletten Transfor inator.
Abb. 4 zeigt. einen Schnitt nach der Linie a. von Abb. 3.
Mit 1 ist das auf einer zweckmässig abge bremsten Vorratsrolle 2 aufgewickelte Eisen blechband bezeichnet. 3 und 4 sind zwei neben einander angeordnete achsparallele Zylinder walzen, von welchen die )NTalze 3 durch einen nicht gezeigten Antrieb, z. B. einen Elektro motor, im Pfeilsinn um die eigene Achse ge dreht wird, während die Walze 4 frei drehbar ist und in Richtung des Doppelpfeils 1' ver schoben werden kann. Nicht dargestellte Fe dern oder Gewichte halten die Walze 4 dauernd gegen die Walze 3 bzw. das dazwi schenliegende Eisenband 1 angedrückt.
Um zwischen dem Eisenband 1 und der Antriebs walze 3 eine ausreichende Reibung herzustel- len, ist die Walze 2 mit einer aufgerauliten Mantelfläche versehen. Die Walze 4 kann mit Gummi, Leder oder dergleichen überzogen sein zwecks Schonung der einseitigen Isolier schicht des Eisenbandes l..
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Der Anfang des Eisenbandes 1 wird von Hand zwischen die beiden Walzen 3 und 4 durchgeschoben, durch die Höhlung der orts fest angeordneten, fertig gewickelten Wick lungsspule 6 geführt, zu einer ersten annähe rungsweise kreisförmigen Windung 5a. gebo gen und in der Nähe des Bandeintrittes in das Walzenpaar an das nachrückende Eisen band, z. B. durch Punktsehweissung, befestigt.
Darauf wird der Antrieb der Walze 3 einge schaltet, die sieh im Pfeilsinne zu drehen be ginnt und durch Reibung und unter dem Anpressdruek der Walze 4 (las Band 1 mit nimmt und so der ersten lian(lgefertigten Windung 5a eine Drehbewe-ung tun die eigene Achse aufdrückt.
Dadurch legen sich nunmehr in cöllständig automatischer Weise und in raschem Tempo weitere Bandwindun gen auf die erste Windung 5a, bis die Höh lung der Wicklungsspule 6 vollkommen aus gefüllt ist, worauf der Antrieb stillgelegt, das Band 1 dureb-esclinitten und das freie Band ende an der äussersten Bandwindung, z. B. durch Sehweissung, befestigt wird. Damit ist der Transformator in seinen wesentlichen Tei len fertig.
Ein hoher Anpressdi-nek der Walze 4 sichert ein dichtes Aufeinanderliegen der einzelnen Bandwindungen und damit einen guten magmetischen Füllfaktor.
Natürlich bleibt bei einem so her-estelltei) Transformator ein Luftspalt. zwischen den Flächen der Spule 6 und des Ringkernes 5. der durch die Anwesenheit. der Walze 3 be dingt ist und dessen grösste Breite vom Durchmesser dieser Walze bestimmt ist. Die durch diesen Luftspalt bedingten funktionel len sowie wirtschaftlichen, übrigens aber nicht.
besonders ins Gewicht. fallenden Nachteile lassen sieh dadurch beseitigen, dass an Stelle eines auf die Breitseiten des Eisenbandes wir kenden Walzenpaares 3, 4 zumindestens ein Walzenpaar 7, 9 vorgesehen ist, das auf die Bandstirnflächen einwirkt und wovon in Abb.1. die untere Walze 7 und in Abb. 2 die obere Walze 9 ersichtlich ist. Wegen der ge ringeren, mit dieser Walzenanordnung erziel baren Reibung, insbesondere im Anfangssta dium der Kernfertigung, wird man vorzugs weise zwei solcher Walzenpaare in diametral gegenüberliegender Lage verwenden.
Von einem zweiten Walzenpaar ist aus Abb.1 die untere Walze 8 ersichtlich. Die Walzenpaare 4 und 7, 9 können zusammen mit etwaigen weiteren Walzenpaaren der einen und/oder andern Art auch gleichzeitig oder abwech selnd den Umlauf des Ringes bewerkstelligen.
Zwecks Erleichterns des Einwickelns des Eisenbandes in den Spulenkörper und wei terer Verbesserung der elektromagnetischen Verkettung zwischen dem Magnetkerneisen und der Wicklung kann im Rahmen der Er findung der die Wicklung tragende Spulen körper so gestaltet werden, dass der Eisen Wieklungs-Abstand in allen Punkten des '-',pulenkörpers auf ein gleichförmiges, unum- gänglieh notwendiges Minimum reduziert ist, zu welchem Zwecke, wie Abb. 4 darstellt,
der Spulenkörper 6 eine Höhlung aufweisen kann, deren Innenwandungen an den ringförmigen Verlauf des Magnetkernes angepasst sind, so dass die Axe der Höhlung der Wicklungsspule nach einem Kreisbogen verläuft.
In einem erfindungsgemässen Transforma tor können natürlich auch mehrere ringför- znigre Magnetkerne Verwendung finden. Eine besonders zweckmässige Ausführungsform sieht zwei symmetrisch zueinander in einer Ebene liegende Ringkerne vor, die an ihrer Berührungsstelle die gemeinsame NGeklung tragen.
Method and device for the production of electrical apparatus with seamless, layered, ring-shaped magnetic core. It is known that the seamless, circular ring-shaped core is the ideal magnetic core for an ideal transformer.
Seamless, circular ring-shaped magnetic cores look cheap and easy to wind from iron wire or iron tape. Nevertheless, such magnetic cores have only been used in practice in very special cases. The reason for this is known and is that a finished winding cannot be applied to a closed core.
The invention provides a remedy here and ordered in a method for the manufacture of electrical apparatus, e.g. B. Transforma goals, chokes and the like, with jointless, annular, ge made of sheet iron tape wound magnetic core, which starts from a finished winding coil and through the Höh development of this winding through the magnet core.
Naeli the inventive method is for this purpose pulled from a rotatably arranged supply reel to catch part of an iron sheet by hand through the cavity of the fixed coil carrying the finished winding, bent to a first circular, closed turn and the beginning of the tape on the adjacent iron strip part , for example by welding, attached and by the action of force at at least one point of this first sheet metal coil, tangential to the same,
this turn is rotated around its virtual axis, in such a way that un ter continuous tape withdrawal from the supply roll, more turns are placed around the first turn, and this rotation is continued until the Spulenhöhhmg is completely filled, whereupon the tape at the run-up point is cut through on the tape roll and the resulting end of the wound tape part is attached to the outermost tape turn of the toroidal core, for example again by welding.
Expediently, the force acting in the sense of a rotation of the tape windings superposed to form the ring has a radial component in addition to a tangential component so that the tape windings can be compressed and a maximum magnetic fill factor can be ensured.
The force can be applied to one or more points of the ring located outside the coil cavity and can have its point of application or points of application on the broad side and / or on the face of the ring.
A device by means of which a sol before the action of force can be achieved in the simplest way, according to the invention, has two axially parallel rollers, of which at least one is driven around its own axis and the other is freely rotatable under pressure against the first roller, so that a sheet metal strip inserted between the two rollers is entrained by friction.
The two rollers can be arranged with their axes parallel to the ring axis and in this case act on the two broad sides of the ring core or their axes can be arranged perpendicular to the ring axis and act on the two ring end faces. The two options can also be combined.
The axis of one roller, preferably the driven roller, is expediently fixed, while that of the other roller is movable perpendicular to its direction and is constantly exposed to a force by which this roller is pressed against the tape windings lying between the two rollers.
Embodiments of the method are described with reference to the accompanying drawings, in wel cher embodiments of the device are shown.
Fig.1 shows schematically in plan a possible embodiment of the device. Fig. 2 shows essentially the same device in front of. Vertical section in a more advanced work phase.
Fig. 3 shows a complete transformer.
Fig. 4 shows. a section along line a. from Fig. 3.
With 1 on a suitably abge braked supply roll 2 wound iron sheet strip is referred to. 3 and 4 are two rollers arranged next to each other axially parallel cylinders, of which the) NTalze 3 by a drive, not shown, z. B. an electric motor is rotated in the direction of the arrow about its own axis, while the roller 4 is freely rotatable and can be pushed ver in the direction of the double arrow 1 '. Fe countries or weights, not shown, keep the roller 4 constantly pressed against the roller 3 or the iron strip 1 lying between them.
In order to produce sufficient friction between the iron strip 1 and the drive roller 3, the roller 2 is provided with a roughened outer surface. The roller 4 can be covered with rubber, leather or the like in order to protect the one-sided insulating layer of the iron strip l ..
The device works as follows: The beginning of the iron strip 1 is pushed by hand between the two rollers 3 and 4, passed through the cavity of the fixed, fully wound winding coil 6, to a first approximately circular turn 5a. bent conditions and near the tape entry in the pair of rollers to the advancing iron band, z. B. by Punktsehweissung attached.
Then the drive of the roller 3 is switched on, which begins to rotate in the direction of the arrow and by friction and under the pressure of the roller 4 (read tape 1 takes with it and so the first lian (l-made winding 5a a turning movement do their own Axle pushes on.
As a result, more Bandwindun conditions on the first turn 5a, until the Höh treatment of the winding reel 6 is completely filled, whereupon the drive is shut down, the tape 1 dureb-esclinitten and the free tape end to end the outermost tape turn, e.g. B. by Sehweissung attached. The essential parts of the transformer are now finished.
A high contact pressure of the roller 4 ensures that the individual tape windings lie closely on top of one another and thus a good magnetic fill factor.
Of course, with a transformer manufactured in this way, there remains an air gap. between the surfaces of the coil 6 and the toroidal core 5. by the presence. the roller 3 is due and its greatest width is determined by the diameter of this roller. The functional as well as economical ones caused by this air gap, but not by the way.
especially significant. Falling disadvantages can be eliminated by the fact that instead of a roller pair 3, 4 acting on the broad sides of the iron strip, at least one roller pair 7, 9 is provided which acts on the strip end faces and of which in Fig.1. the lower roller 7 and in Fig. 2 the upper roller 9 can be seen. Because of the ge ringer friction that can be achieved with this roller arrangement, especially in the initial stage of core production, it is preferred to use two such pairs of rollers in a diametrically opposite position.
The lower roller 8 of a second pair of rollers can be seen in Figure 1. The roller pairs 4 and 7, 9, together with any other roller pairs of one and / or the other type, can also circulate the ring simultaneously or alternately.
In order to facilitate the wrapping of the iron strip in the coil body and further improvement of the electromagnetic linkage between the magnetic core iron and the winding, the coil body carrying the winding can be designed in such a way that the iron Wieklungs distance in all points of the '- ', coil body is reduced to a uniform, unavoidably necessary minimum, for which purpose, as Fig. 4 shows,
the coil body 6 can have a cavity, the inner walls of which are adapted to the ring-shaped profile of the magnetic core, so that the axis of the cavity of the winding coil runs along a circular arc.
In a transformer according to the invention, of course, several ring-shaped magnetic cores can also be used. A particularly expedient embodiment provides for two toroidal cores lying symmetrically to one another in one plane, which bear the common joint at their point of contact.