I) Vorbereitungsphase: Schneiden und Entgraten
Vor dem Stapeln müssen die großen Spulen aus orientiertem Siliziumstahl zu Blechen mit bestimmten Formen verarbeitet werden.
• Schlitzen: Das breit ausgerichtete Siliziumstahlband wird entsprechend der vorgesehenen Breite in Streifen geschnitten.
• Querschneiden und Stanzen: Anschließend werden die Streifen auf die vorgesehene Länge zugeschnitten und spezielle Formen für die Verbindungen (z. B. Stufenlöcher, V-förmige Nuten usw.) ausgestanzt, wodurch einzelne halbfertige Siliziumstahlbleche entstehen.
• Entgraten: Dies ist ein entscheidender Schritt. Durch die Scherkanten entstehen winzige Grate. Wenn diese Grate nicht entfernt werden, können sie nach dem Stapeln Kurzschlüsse zwischen den Blechen verursachen, was zu einem starken Anstieg der Wirbelstromverluste im Kern und einer lokalen Erwärmung führt. Zum Entgraten werden üblicherweise Trommel- oder chemische Verfahren eingesetzt.
• Beschichtung der Isolierschicht: Um Wirbelströme zwischen den Blechen zu reduzieren, wird die Oberfläche der Siliziumstahlbleche mit einer sehr dünnen Schicht Isolierlack oder Phosphatbeschichtung überzogen.

II) Vorstapeln und Blattgruppieren
In dieser Phase werden die Einzelblätter gemäß den Zeichnungen in „Gruppen“ unterteilt, um das Stapeln zu erleichtern.
• Sortieren und Zuordnen von Blechen: Bei abgestuften Querschnitten (z. B. kreuzförmigen Formen) müssen Siliziumstahlbleche unterschiedlicher Breite nach Spezifikation gruppiert werden. Dabei ist auf versetzte Überlappungsstöße zu achten, d. h. die Stoßstellen benachbarter Lagen sollten versetzt sein.
• Vorpositionierung: Einige Produktionslinien verwenden Magnet- oder Vakuumsaugnäpfe, um eine Gruppe von Blechen auf einer Plattform vorab auszurichten, damit sie anschließend leichter von einem Roboter aufgenommen werden können.

III) Hauptstapelphase
Dies ist die Kernphase, die in zwei Pfade unterteilt ist: manuelles Stapeln und automatisches Stapeln.

Methode 1: Herkömmliches manuelles Stapeln (wird für nicht standardmäßige Kerne, Kleinserien oder große Spezialkerne verwendet)

1. Bezugspunktpositionierung: Befestigen Sie auf der Stapelplattform zunächst die Positionierungsstifte oder -blöcke unten.

2. Schichtweises Stapeln: Arbeiter legen die unterschiedlich geformten Siliziumstahlbleche der Reihe nach gemäß den Zeichnungen auf die Positionierungsstifte und klopfen sie vorsichtig mit einem Holzhammer flach, um sicherzustellen, dass jedes Blech vollständig sitzt. Nach jeweils wenigen Schichten wird die Gesamtdicke erneut überprüft.

3. Überkreuzung: Der entscheidende Punkt beim manuellen Stapeln besteht darin, strikt darauf zu achten, dass die Stöße benachbarter Schichten versetzt sind. Wenn sich beispielsweise die Verbindung der ersten Schicht auf der linken Seite befindet, sollte sich die Verbindung der zweiten Schicht auf der rechten Seite befinden und eine „Überlappungs“-Struktur bilden, um den magnetischen Widerstand zu verringern.

4. Pressen und Messen: Nach dem Stapeln auf eine bestimmte Höhe (z. B. alle 100 mm) wird mit einer speziellen Druckplatte und einem Wagenheber vorgepresst und die Gesamthöhe gemessen, um festzustellen, ob sie den Designvorgaben entspricht. Blätter werden rechtzeitig zur Anpassung hinzugefügt oder entfernt.

Methode 2: Vollautomatische Stapelproduktionslinie (für Massenproduktion und standardisierte Fertigung)
Dies ist die Standardausrüstung in modernen großen Transformatorenfabriken und der Prozess ist wie folgt:

1. Automatisches Zuführen und Wenden: Ein Roboterarm nimmt ein einzelnes Siliziumstahlblech vom Materialtisch auf und kann es um 180° drehen, um eine abwechselnde Vorder- und Rückseitenstapelung zu erreichen und so die leichte Verformung des Blechs auszugleichen.

2. Visuelle Positionierung: Ein Kamerasystem erfasst die Positionierungslöcher oder -kanten auf dem Blech, berechnet automatisch den Versatz und ein hochpräziser Roboterarm führt eine Korrektur im Mikrometerbereich in den drei XY-θ-Richtungen durch.

3. Laserdickenmessung und -kompensation: Nach dem Einlegen jedes Blechs misst ein Laser-Entfernungsmesser in Echtzeit die kumulierte Stapelhöhe. Wenn kumulative Fehler erkannt werden, führt das System automatisch einen geringfügigen Dickenausgleich beim nächsten Blech oder den nachfolgenden Blechen durch (unter Ausnutzung der eigenen Dickentoleranz des Blechs), um sicherzustellen, dass die endgültige Gesamthöhe den Anforderungen entspricht.

4. Auftragen von Klebstoff zwischen den Blechen (optional): Bei Kernen, die eine hohe mechanische Festigkeit erfordern, kann beim Stapeln eine extrem dünne Schicht Strukturklebstoff zwischen den Blechen aufgetragen werden, um die Gesamtsteifigkeit zu verbessern und Geräusche zu reduzieren.

5. Automatische Zwischenspeicherung und Übergabe: Nachdem die Lamellenstapelung abgeschlossen ist, wird das gesamte Kernbein automatisch aus der Stapelstation in den nächsten Prozess bewegt.

 

IV) Formen und Aushärten
Nach Abschluss des Stapelns befindet sich der Kern immer noch in einem „lockeren“ Zustand und muss weiter bearbeitet werden.
• Spannen und Formen: Hydraulikzylinder üben sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung einen festgelegten Druck (normalerweise 1–2 MPa) auf den Kern aus, wodurch überschüssige Luft und Klebstoff zwischen den Blechen herausgedrückt werden und alle Siliziumstahlbleche vollständig angepasst werden. Gleichzeitig werden seitliche Druckplatten verwendet, um die Rechtwinkligkeit der Kernschenkel und Joche zu korrigieren.
• Aushärten (falls Klebstoff aufgetragen wurde): Wenn Strukturklebstoff aufgetragen wurde, muss der Kern in einen Ofen gelegt und entsprechend einem bestimmten Temperaturprofil (z. B. 80 °C/1 Stunde + 120 °C/2 Stunden) erhitzt werden, um den Klebstoff auszuhärten und den Stapelzustand dauerhaft aufrechtzuerhalten.
• Banderolieren oder Schweißen: Abschließend werden nichtmagnetische Stahlbänder oder Epoxidglasgewebeband verwendet, um die Kernschenkel und Joche fest zu verbinden, oder es wird Argonlichtbogen-Punktschweißen an den Kanten angewendet (nur an extrem kleinen Kantenpunkten, um Kurzschlüsse zu vermeiden), wodurch eine feste, integrale Baugruppe entsteht.

Zusammenfassung
Im Allgemeinen verläuft der Stapelprozess für orientierte Kerne vom präzisen Schneiden und Entgraten über das schichtweise versetzte Läppen (entweder manuell oder hochpräzise automatisiert) bis hin zum Pressen und Härten zu einem vollständigen Magnetkreis mit geringem Verlust, hoher Permeabilität und geringem Geräuschpegel. Dabei sind die Reduzierung des gemeinsamen magnetischen Widerstands (durch versetztes Läppen) und die Kontrolle des Wirbelstromverlusts (durch Entgraten und Isolierbeschichtung) die Kernziele, die sich durch den gesamten Prozess ziehen