Elektroblech

EN 10106
Bereich	Halbzeug aus Stahl
Titel	Kaltgewalztes nicht kornorientiertes Elektroblech und -band im schlussgeglühten Zustand
Letzte Ausgabe	2015

EN 10107
Bereich	Halbzeug aus Stahl
Titel	Kornorientiertes Elektroblech und -band im schlussgeglühten Zustand
Letzte Ausgabe	2015

Elektroblech ist der bedeutendste weichmagnetische Werkstoff für Magnetkerne. Es wird nach seinen Eigenschaften unterteilt in:

• nicht-kornorientierte Werkstoffe, auch Dynamo- oder Motorenblech genannt
• kornorientierte Werkstoffe, je nach Verwendungszweck auch Transformatoren- oder Kernblech genannt, und.

Elektroblech und -band bezeichnet im engeren Sinn kaltgewalztes Band aus Eisen-Silizium-Legierungen und darüber hinaus auch die daraus geschnittenen oder gestanzten Blechlamellen, die zur Herstellung von magnetischen Kreisen für elektrische Maschinen verwendet werden.

Die magnetischen, physikalischen und sonstigen Anforderungen an den Werkstoff werden in den folgenden Normen beschrieben:

• EN 10106: „Kaltgewalztes nicht kornorientiertes Elektroblech und -band im schlussgeglühten Zustand“ und
• EN 10107: „Kornorientiertes Elektroblech und -band im schlussgeglühten Zustand“.

Funktion

Eisenkerne aus Vollmaterial sind bei Maschinen und Transformatoren kaum sinnvoll nutzbar, denn unter dem Einfluss veränderlicher Magnetfelder entstehen Wirbelströme. 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. Eine entsprechende Ausführung wird auch als geblecht bezeichnet.

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

Eisenkerne für magnetischen Kreisen werden in einer Vielzahl von Bauteilen verwendet, wie z. B.:

• Dynamos
• Elektromotoren
• Transformatoren
• Relais
• Schaltschützen
• Drosselspulen
• Zündspulen
• Stromzählern und
• steuerbaren Ablenkmagneten.

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.

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 Netztransformatoren und Gegentaktübertrager werden die Bleche wechselseitig geschichtet, d. h., E und I werden abwechselnd einmal von links und dann von rechts in den Spulenkörper geschoben. Dadurch wird der Luftspalt minimiert. Wird nur einseitig geschichtet, so lässt sich ein definierter Luftspalt einbauen, der für Netzsiebdrosseln und für Eintakt-Übertrager notwendig ist.

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

Backlackblech

Die Bleche können mit einer speziellen Beschichtung (Backlack) versehen werden, so dass Blechstapel später durch Erhitzen oder Lösemittel miteinander verbacken werden. Der Zweck ist eine bessere mechanische Festigkeit und ggf. eine Verringerung der Geräusche, die sich durch die von der Magnetostriktion hervorgerufene Vibration entwickeln. Diese Methode wird häufig als Alternative zum vollständigen Tränken bzw. Vergießen angewandt.

Werkstoff

Elektrobleche bestehen meist aus einer Eisen-Silizium-Legierung (Siliziumanteil ca. 3 %^[1]).

Der nicht kornorientierte Werkstoff hat in der Blechebene möglichst isotrope magnetische Eigenschaften und wird demzufolge vorzugsweise für rotierende Maschinen verwendet. Er hat in der Regel einen Siliziumgehalt von 2 bis 3,5 % und weist in allen Richtungen ähnliche magnetische Eigenschaften auf.

Dagegen wird beim kornorientierten Werkstoff die Kornorientierung (Textur) durch mehrere aufeinander folgende Walz- und Glühbehandlungen erzeugt. Durch diese gezielt eingebrachte Anisotropie im Werkstoff verringern sich bei entsprechender Richtung der Magnetisierung 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. Kornorientiertes Elektroband hat in der Regel einen Siliziumgehalt von 3 % (Si:11Fe).

In der nachfolgenden Tabelle sind exemplarisch die Verhältnisse für M- und MD-Kerne dargestellt, bezogen auf die Kerngröße M 102 B / MD 102 B und 50 Hz. Zum Vergleich ist auch noch ein Schnittbandkern aufgeführt (SM 102 B). Bei allen Kerngrößen ist der Spulenkörpertyp gleich.^[2]

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

Weblinks

• Ausführliches Merkblatt über Elektroband und -blech als PDF-Datei (900 kB) von https://www.stahl-online.de

Einzelnachweise

1. ↑ Archivierte Kopie (Memento desOriginals vom 8. April 2018 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.blechrohreprofile.de Vacuumschmelze Hanau: Alternativen zum Elektroblech in UMFORMtechnik, Oktober 2014.
2. ↑ Gerhard Haas: Was Sie schon immer über Trafos, Siebdrosseln und NF-Übertragern wissen wollten