Texturblech

Dynamoblech, Elektroblech oder Transformatorenblech bezeichnet Blechmaterial aus einer Silizium-Eisen-Legierung mit weichmagnetischen Eigenschaften, die zur Herstellung von magnetischen Kreisen für elektrische Maschinen, also von Dynamos, Transformatoren und Elektromotoren verwendet werden. Das Blech ist in den Normen "Kaltgewalztes nicht kornorientiertes Elektroblech und -band im schlussgeglühten Zustand" (DIN EN 10106: 2007-11) und "Kornorientiertes Elektroblech und -band im schlussgeglühten Zustand" (DIN EN 10107: 2005-10) beschrieben.

Funktion

Bei Eisenkernen aus Vollmaterial treten unter dem Einfluss veränderlicher Magnetfelder induktiv erzeugte Wirbelströme auf, die außer für Heizzwecke nicht sinnvoll nutzbar sind. Statt elektrische Leistung zu übertragen wird der Kern durch Wirbelströme mit zunehmender Frequenz heiß. Um dies zu vermeiden, werden Eisenkerne für elektrische Maschinen ausschließlich als lamellierte und isolierte Bleche in Paketen oder als gewickelte Schnittbandkerne ausgeführt.

Weichmagnetische Materialien bilden unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes einen Magneten und gehen nach dem Abschalten des Feldes großenteils wieder in den unmagnetischen Zustand über. Einfaches Dynamoblech IV konnte magnetisch mit maximal 12.000 Gauß= 1,2 T (Tesla) ausgenutzt werden. Weiterentwickelte Silizium-Eisen-Legierungen ermöglichten Flußdichten bis etwa 1,75 T.

Ausführungsformen

Standardkerne werden aus gestanzten Einzelblechen hergestellt, die früher durch einseitig aufgeklebte Papierschichten, in modernerer Form durch chemisch aufgebrachte Phosphatierungsschichten isoliert sind. Die Blechstärke für normale Anwendungen ist häufig bei 0,5 mm. Für elektrische Übertrager von höheren Frequenzen oder besonders verlustarme Geräte werden dünnere Bleche mit 0,35 mm Stärke verwendet. Schnittband- und Ringkerne werden oft aus noch dünneren und ebenfalls isolierten Bändern gewickelt.

"E-I" mit abwechselnder Schichtung

Ein klassischer und viel verwendeter Blechschnitt speziell für Transformatoren ist der EI-Kern. Bei jedem Stanzvorgang fallen jeweils zwei E und zwei I heraus und es entsteht so gut wie kein Abfall. Deshalb wird dieser Schnitt auch als der abfalllose EI-Schnitt bezeichnet. Die Bleche lassen sich einseitig oder wechselseitig schichten. Für Netztrafos und Gegentaktübertrager werden die Bleche wechselseitig geschichtet, d.h. es werden abwechselnd E und I einmal von links und dann von rechts in den Spulenkörper geschoben. Dadurch wird der Luftspalt minimiert. Wird nur einseitig geschichtet, lässt sich ein definierter Luftspalt einbauen, der für Netzsiebdrosseln und für Eintakt-Übertrager notwendig ist.

Kreisförmige Blechschnitte für Motoren und Generatoren haben üblicherweise Aussparungen die bei Aufeinanderschichtung die Nuten für die Bewickelung mit isoliertem Kupferdraht für die Spulen ergeben, sowie auch den mittigen Kreisausschnitt für die Achswelle.

Textur

Durch gezielt eingebrachte Anisotropie im Werkstoff, hier auch Kornorientierung oder Textur genannt, verringern sich bei entsprechender Magnetisierungsrichtung die Ummagnetisierungsverluste und die relative Permeabilitätszahl steigt. Mit einem kornorientierten Werkstoff kann man daher beispielsweise Transformatoren fertigen, die bei höherem Wirkungsgrad eine geringere Baugröße haben. Die Kornorientierung wird durch mehrere aufeinander folgende Walz- und Glühbehandlungen erreicht.

Nicht kornorientierte Bleche werden beispielsweise für Rotoren verwendet.

Material

Elektrobleche bestehen meist aus einer Eisen-Silizium-Legierung. Während der nichtkornorientierte Werkstoff in der Blechebene möglichst isotrope magnetische Eigenschaften hat und demzufolge vorzugsweise für rotierende Maschinen Verwendung findet, wird beim kornorientierten Werkstoff durch mehrere aufeinander folgende Walz- und Glühbehandlungen eine Kornorientierung (Textur) erzeugt. Dadurch verringern sich bei entsprechender Magnetisierungsrichtung die Ummagnetisierungsverluste und die relative Permeabilitätszahl steigt. Mit diesem texturierten Werkstoff kann man daher, verglichen mit nichtkornorientierten Werkstoffen, Transformatoren fertigen, die bei höherem Wirkungsgrad eine geringere Baugröße haben.

In der nachfolgenden Tabelle sind exemplarisch die Verhältnisse für M- und MD-Kerne auf die Kerngröße M 102 B/MD 102 B bezogen dargestellt. Zum Vergleich ist auch noch ein SM-Schnittbandkern aufgeführt. Bei allen Kerngrößen ist der Spulenkörpertyp gleich.

Materialwerte

Bezeichnung des Kernmaterials	Verluste pro Kilogramm Eisen	Blechstärke	Maximale Induktion	übertragbare Leistung	Kernschnitt
M 530-50 A	5.30 W	0.50 mm	1.31 T	198 VA	M 102 B
M 400-50 A	4.00 W	0.50 mm	1.39 T	215 VA	M 102 B
M 330-35 A	3.30 W	0.35 mm	1.41 T	224 VA	M 102 B
M 111-35 N	1.11 W	0.35 mm	1.64 T	271 VA	M 102 B
M 111-35 N	1.11 W	0.35 mm	1.65 T	320 VA	MD 102 B
TRAFOPERM	1.11 W	0.30 mm	1.78 T	300 VA	SM 102 B

Literatur

• Hans Fischer: Werkstoffe in der Elektrotechnik. 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München Wien, 1982 ISBN 3-446-13553-7
• Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9

Siehe auch

• Wirbelstrom#Nachteilige Wirkung von Wirbelströmen

Weblinks

• Ausführliches Merkblatt über Elektroband und -blech als pdf-Datei (900KB) von www.stahl-info.de
• Inhaltsverzeichnis von DIN EN 10106