Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von aus ferromagnetischem und dielektrischem Material bestehenden Formteilen, insbesondere von Magnetkeilen für elektrische Maschinen.
Magnetkeile dienen zum Vermindern der zusätzlichen Pulsationsverluste, der Wicklungserwärmung und der Vibrationen in elektrischen Maschinen.
Zurzeit sind viele Verfahren zum Fertigen von Magnetkeilen bekannt, ihre weitgehende Einführung wird jedoch durch eine Reihe wesentlicher Nachteile verhindert.
Hohle, aus Stahl gefertigte Magnetkeile sind weitbekannt.
Der Hauptnachteil der hohlen Stahlkeile ist ihr geringer spezifischer Widerstand. Deshalb werden die Keile mittels dünnen Überzugsschichten (0,1. .. 0,15 mm) isoliert, welche beim Einschlagen des Keils in die Nut durch die Ständerteile abgerissen werden. Als Folge hiervon wird der Keil arbeitsunfähig, da beim Fehlen der Isolation der Keil zum offenen Leiter wird, in dem bei Betrieb der elektrischen Maschine durch das Hauptmagnetfeld EMKe induziert werden, und da der Keil infolge seiner Verbindung mit dem Eisen des Ständers verbrennt. Folglich ist eine solche Keilkonstruktion unzulässig. Das Fertigungsverfahren für solche Keile ist arbeitsaufwendig und teuer, da es individuelle Überprüfung der Güte des Isolierüberzuges jedes Keils erfordert.
Ausserdem besitzt der Stahlkeil unzulässig hohe magnetische Permeabilität (uo = 500 . . . 1000) in Querrichtung, wodurch übermässig die Nutenstreuflussverluste vergrössert werden.
Es sind Magnetkeile bekannt, die durch Zusammensetzen von Lamellen aus Elektroblech erhalten werden.
Solche Keile besitzen ausser dem arbeitsaufwendigen Fertigungsverfahren in Querrichtung hohe magnetische Permeabilität, durch welche die magnetischen Nutenstreuflussverluste vergrössert werden. Ausserdem werden die Keile im Betrieb unter dem Einfluss des Wechselfelds und der Vibration zerstört, da die unmagnetischen Niete, welche zum Verbinden der Lamellen dienen, nicht diese Vibration aushalten.
Bekannte Keile mit gerichteten ferromagnetischen Komponenten fanden infolge der wesentlichen technologischen Schwierigkeiten bei ihrer Massenfertigung keine weitgehende Verwendung. Sie werden nur bei Sondermaschinen mit begrenzter Arbeitsressource verwandt. Diese Keile sind ebenso wie die aus Stahllamellen zusammengesetzten Keile unzuverlässig im Betrieb.
Insbesondere Keile aus Metallnetzen, die nach einer Sondertechnologie zwischen Getinax - oder Textolit -Schichten eingebacken sind, trocknen, wie Untersuchungen gezeigt haben, unter Betriebsbedingungen ein, werden durch Wärmeund Vibrationsbelastung aufgespaltet und fallen aus den Nuten heraus.
Es sind Keile bekannt, die unter hohem Druck aus Eisen mit einem beliebigen Bindemittel gepresst werden.
Diese Keile besitzen geringen spezifischen Widerstand, der mit dem Widerstand von Elektroblech vergleichbar ist, wodurch es erforderlich wird, Isolation auf ihrer Oberfläche aufzubringen und Massnahmen zu ergreifen, um die Nutenstreuflussverluste zu vermindern. Solche Keile erfordern bei der Fertigung hohen Kapitalaufwand für Hochleistungspressen, und die Technologie bei der Isolierung eines jeden Keils ist kompliziert.
Es sind auch kombinierte Keile bekannt, die aus magnetischer Komponente und im Mittelteil des Keils angeordnetem unmagnetischem Einsatz bestehen, der zum Vermindern des Nutenstreuflusses dient.
Solche Keile sind sehr arbeitsaufwenig in der Fertigung, insbesondere bei der Massenfertigung von kleinen Maschinen.
Ein weiterer Nachteil dieser Keile ist ihre geringe Festigkeit, da der Keil aus magnetischem und unmagnetischem Teil besteht.
Die bekannten sintermetallurgischen Keile, welche aus Eisenpulvern und Metalloxyden nach den Verfahren der Pulvermetallurgie gepresst und gebacken werden, besitzen als Hauptnachteile hohe elektrische Leitfähigkeit und magnetische Permeabilität, was zur Folge hat, dass hohe Verluste durch Nutenstreufluss hervorgerufen werden sowie komplizierte Technologie erforderlich wird, da die Keile mit einem Druck von 5000... 6000 kp/cm2 gepresst werden.
Die Forderung, den Keil sorgfältig vom Kerneisen zu isolieren, die arbeitsaufwendige Fertigungstechnologie und auch das beschränkte Verwendungsgebiet (nur für Maschinen grosser Abmessungen) waren der Hauptgrund dafür, dass diese Keile in elektrischen Maschinen fast nicht verwandt werden.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben aufgezählten Nachteile zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Fertigen von elektrotechnischen Formteilen, vorzugsweise Magnetkeilen, zu entwickeln, welches hohe Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit mit durch Ändern des technologischen Verfahrens verbesserten ferromagnetischen und dielektrischen Eigenschaften sicherstellt.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass beim Verfahren zum Herstellen von aus ferromagnetischem und dielektrischem Material bestehenden Formteilen, insbesondere von Magnetkeilen für elektrische Maschinen, bei dem Eisenpulver und hitzehärtbares Harz mit einem Härter im Vakuum gemischt werden, um Lufteinschlüsse und flüchtige Bestandteile der Wärmereaktion zu entfernen, die erhaltene Masse dosiert wird, die Rohlinge geformt und zum Härten des Harzes stufenförmiger Wärmebehandlung unterzogen werden, erfindungsgemäss nach dem Dosieren der Masse die letztere zu Rohlingen in Form von Blechen, die dicker als die Fertigerzeugnisse sind, ausgewalzt werden, während beim Formen die Rohlinge zum Verdichten derselben vorgepresst und dann, vor der stufenförmigen Wärmebehandlung, bei Zimmertemperatur und unter atmosphärischem Druck gehärtet werden.
Vorzugsweise kann beim Vorpressen der Rohling gleichzeitig zu Streifen zerschnitten, aber das Formen, Vorpressen und Zerschneiden des Rohlings durch Walzen zwischen Profilwalzen durchgeführt werden.
Zweckmässigerweise kann das Formen, Vorpressen und Zerschneiden der Rohlinge durch Herunterstauchen derselben in profilierten zweiteiligen flachen, unter einer Presse befindlichen Formen durchgeführt werden, während beim Formen die Oberflächenbewehrung der Rohlinge mit Glasgewebe erfolgen kann.
Die vorliegende Erfindung kann im Elektromaschinenbau verwandt werden, da beispielsweise Magnetkeile, die gemäss der Erfindung gefertigt sind, hohe magnetische und dielektrische und Festigkeitseigenschaften sowie Wärmebeständigkeit besitzen. Beim Einbau der nach diesem Verfahren erhaltenen Magnetkeile in elektrischen Maschinen werden wesentlich ihre energetischen Kennwerte verbessert.
Nach dem vorliegenden Verfahren gefertigte Magnetkeile können in Asynchron-, Synchronmotoren und Gleichstrommaschinen mit einer Leistung von 100 bis 10 000 kW verwandt werden.
Ihre Verwendung ist auch zweckmässig in Turbo- und Hydrogeneratoren, da die durch zahlreiche Versuche geprüfte Zuverlässigkeit der Keile keinem Zweifel unterliegt.
Elektrische Maschinen mit gemäss der Erfindung gefertigten Magnetkeilen haben Vorzüge in bezug auf Gewichtsund energetische Kennwerte im Vergleich mit den üblichen unmagnetischen Keilen (aus Getinax, Textolit und anderen Keilen).
Die Verwendung von Magnetkeilen aus ferromagnetischem und dielektrischem Material ermöglicht es, den Anteil der Zusatzverluste um 50 . . . 75 % zu senken und die Menge der Gesamtwärmeverluste um 12 . . . 25% (je nach dem Typ, der Ausführung und der Drehzahl der Maschine) zu vermindern.
Infolgedessen wird der Wirkungsgrad um 1,5 . . . 2,5% und der Leistungsfaktor um 1... 3 Punkte höher. Hierbei fällt die mittlere Übertemperatur der Wicklungswärmung um 8 . . . 19 , wodurch die Nutzleistung der Maschine bei denselben Aussenmassen und demselben Gewicht um 10... 15% erhöht werden kann.
Diese Formteile aus ferromagnetischem und dielektrischem Material werden nicht nur durch gute magnetische und dielektrische Eigenschaften gekennzeichnet, sondern besitzen auch hohe technisch-betriebliche Kennwerte. So zeigte der Betrieb von Asynchronmotoren in explosionsgeschützter Ausführung mit einer Leistung von 200 . . . 1600 kW unter schweren Bedingungen in Kohlengewinnungsgruben im Laufe von vier Jahren, dass Magnetkeile aus ferromagnetischem und dielektrischem Material absolut zuverlässig sind.
Somit ist das erfindungsgemässe Verfahren nicht nur fertigungsgerecht und wirtschaftlich, sondern die Formteile, insbesondere Magnetkeile, die gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren gefertigt sind, gewährleisten: hohe mechanische Biegefestigkeit, zuverlässige Schlagfestigkeit, da das Gefüge des Keils beim Einschlagen desselben in die Nut unverändert bleibt, Möglichkeit des Regulierens der relativen magnetischen Permeabilität, Fehlen von Wirbelstromverlusten, hohen spezifischen elektrischen Widerstand mm2 (in der Grössenordnung von Q = 1 106 8.mm2 m gute Wärmeleitfähigkeit, niedrigen linearen Wärmeausdehnungskoeffizient des Keils. Es können Keile eines beliebigen Profils gefertigt werden.
Der wirtschaftliche Nutzeffekt, der durch Verwenden von Magnetkeilen in Asynchronmotoren des explosionsgeschützten Typs erhalten wird, besteht aus zwei Summanden: a) aus Einsparung von Elektroenergie in der Volkswirtschaft durch Erhöhen des Wirkungsgrads im Durchschnitt um 1,5%; es beträgt, wenn sich ein Elektromotor 5000 Stunden jährlich in Betrieb befindet, die Einsparung von Elektroenergie für je 100 kW Leistung 7500 kWh; b) aus der Senkung der Gestehungskosten für ein Kilowatt der Elektromotorenleistung um 10... 12% durch Vermindern des Aufwands an aktiven Materialien.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf beiliegende Zeichnungen erläutert; es zeigt
Fig. 1 eine zweiteilige Form zum Formen von aus ferromagnetischem und dielektrischem Material bestehenden Teilen,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie I-I der Fig. 1,
Fig. 3 das Formen des Rohlings nach dem erfindungsgemässen Auswalzverfahren,
Fig. 4 ein hergestellter Magnetkeil,
Fig. 5 ein Profilwalzenpaar.
Bei einem Verfahren zum Herstellen von Magnetkeilen wird als Ausgangsmaterial ein ferromagnetisches und dielektrisches Material verwandt, deren Zusammensetzung in Abhängigkeit von den Verwendungsbedingungen des erhaltenen Formteils geändert wird. Es werden mehrere Beispiele der Zusammensetzung des erwähnten Materials für Keile, die in elektrische Maschinen mit unterschiedlicher Leistung eingesetzt werden, betrachtet.
Beispiel 1
Zusammensetzung der dielektrischen Masse zum Fertigen von Magnetkeilen, die in runden elektrischen Maschinen mit einer Leistung von 300 bis 5000 kW eingesetzt werden.
Die Basis der dielektrischen Masse besteht aus einem Gemisch von Furan-Epoxydharz mit einem Härter, als magnetische Komponente feines Eisenpulver mit einer Korngrösse von 10 bis 50,um verwandt wird.
Die Zusammensetzung des ferromagnetischen und dielektrischen Materials wird durch folgende Gewichtsverhältnisse der Ingredienzien gekennzeichnet:
Gewichtsteile
1. Furan-Epoxydharz 100
2. Härter (Polyäthylenpolyamin oder
Hexamethylendiamin) 12
3. Plastifikatorzusatz (Dibutylphthalat) 2
4. Füllstoff (Eisenpulver mit Korngrösse bis 50,um) a) für bewehrte Erzeugnisse 400 b) für nichtbewehrte Erzeugnisse 300
5. Glasgewebe zur Oberflächenbewehrung der
Erzeugnisse
Beispiel 2
Bei leistungsfähigen Maschinen mit 5000 ... 10 000 kW Leistung wird die Zusammensetzung des ferromagnetischen und dielektrischen Materials durch folgende Gewichtsverhältnisse der Ingredienzien gekennzeichnet:
Gewichtsteile
1. Furan-Epoxydharz 100
2. Härter (Polyäthylenpolyamin oder
Hexamethylendiamin) 15
3. Plastifikatorzusatz (Dibutylphthalat 2
4.
Füllstoff (Eisenpulver mit Korngrösse bis 50,um) 350
Bei Maschinen mit 5000 . . . 10 000 kW Leistung können die Erzeugnisse nicht mit Glasgewebe bewehrt werden, da die Festigkeit der grossen Keile selbst ausreichend ist.
Beispiel 3
Bei Maschinen mit 100 ... 300 kW Leistung wird die Zusammensetzung des ferromagnetischen und dielektrischen Materials durch folgende Gewichtsverhältnisse der Ingredien zien gekennzeichnet: Gewichtsteile
Gewlchtstelle
1. Furan-Epoxydharz 100
2. Härter (Polyäthylenpolyamin oder Hexamethylendiamin) 15
3. Plastifikatiorzusatz (Dibutylphthalat) 1,5
4. Füllstoff (Eisenpulver mit Korngrösse bis 50,um) 300
Die Keile werden mit Glasgewebe armiert, um ihre mechanische Festigkeit sicherzustellen.
Die physikalisch-mechanischen Eigenschaften der aus ferromagnetischem und dielektrischem Material mit optimaler Zusammensetzung (Beispiel 1) erhaltenen Keile werden durch folgende Werte gekennzeichnet:
Wichte 3,8 g/cm3
Biegefestigkeit der Keile bei statischer Beanspruchung: a) ohne Bewehrung durch
Glasgewebe 900 ... 1100 kp/cm2 b) mit Bewehrung durch
Glasgewebe 1500 ... 2000 kp/cm2
Wärmebeständigkeit der Keile im Betrieb 155"C
Bereich der magnetischen
Sättigung (8 ...12)103 Gauss
Relative magnetische Permeabilität 8
Spezifischer elektrischer
Widerstand (1. ..... . . 1 - 109) 0 mm m
Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient 5,6 - 10-5 1/ C
Wärmeleitzahl 0,6 .
. 0,7 W m0C
Schwindungszahl (0,5 . . 1,0) %
Der Feuchtigkeitsaufnahmefaktor ist praktisch gleich Null.
Das ferromagnetische und dielektrische Material ist in bezug auf Salzlösungen, Säuren, Laugen, Alkohole, Öle, Petroleum, Benzin, Freon und andere Reagenzien inert
Das zur Zusammensetzung des ferromagnetischen und dielektrischen Materials gehörige Furan-Epoxydharz besteht aus
Furfurolharz 40 . . 45% und
Epoxydharz 60.. .55%.
Diese Harze werden durch mechanisches Mischen bei 100" C Temperatur und in Gegenwart von Maleinsäureanhydrid miteinander vereinigt.
Bekanntlicherweise sind Epoxydharze hitzehärtbar und können nicht selbständig in den unschmelzbaren und unlösbaren Zustand übergehen. Um diesen Harzen wertvolle technische Eigenschaften zu erteilen, müssen ihre freien funktionellen Gruppen durch andere Stoffe beeinflusst werden, die eine Härtungsreaktion, d. h. den Übergang dieser Harze in den Resitzustand hervorrufen, wobei durch dichtes räumliches Zusammenheften der Moleküle feste unschmelzbare Harze entstehen, die zur weiteren Umwandlung ungeeignet sind.
Als Härter und Reaktionskatalysator für das ferromagnetische und dielektrische Material auf der Basis von Furan Epoxydharzen wird der aromatische Aminhärter Hexamethylendiamin (und im Sonderfall Polyäthylenpolyamin) gewählt, der vier freie Glieder mit beweglichen Wasserstoffatomen in jeder Molekülgruppe hat, die wiederum aus sechs eindeutigen elementaren chemischen Gruppen besteht:
EMI3.1
Somit sind im ganzen in jedem Härtermolekül 4 x 6 = 24 freie Glieder beweglichen Wasserstoffs vorhanden, von denen jedes eine chemische Verbindung mit den funktionellen aktiven Gruppen des Epoxydharzes, deren Anzahl 14... 16% des Harzgewichts ausmacht, eingehen kann.
Es ist zu beachten, dass der Härtevorgang bei Epoxydharz nach dem Mischen desselben mit dem Härter (Hexamethylendiamin oder Polyäthylenpolyamin) schon bei normaler Umgebungstemperatur von 20 C äusserst schnell, im Laufe von 15 . . . 20 min, unter grosser Wärmeausscheidung verläuft, welche ebenfalls die Aktivierung des chemischen Verbindungsprozesses zwischen beweglichem Wasserstoff des Härters und den funktionellen Gruppen des Epoxydharzes begünstigt. Hiernach erfolgt durchdringendes volles räumliches Zusammenheften des gesamten Materials, welches sofort in den Resitzustand übergeht, wonach die Masse sich als ungeeignet zur technologischen Verarbeitung erweist.
Die äusserst kurze Frist (15... 20 min) der Aggregatlebensfähigkeit des Epoxydharzes macht letzteres, trotz aller seiner guten dielektrischen und Festigkeitseigenschaften, auf Grund der technologischen Kennwerte ungeeignet zum Fertigen von Magnetkeilen bei Massenherstellung derselben.
Zusammen mit einem andern.Härter verwandtes Epoxydharz (Methylhydrotetraphthalanhydrid) erfordert zu seiner Härtung hohe Temperaturen, wobei die Härtung in zwei Stufen verläuft: die erste Stufe erfasst die Vorhärtung bei 80 . . . 90" C Temperatur im Laufe von 8 . . . 6 Stunden und die zweite Stufe die Fertighärtung bei 160 . . . 1800 C Temperatur im Laufe von 24... 20 Stunden. Zum Fertigen von Magnetkeilen ist eine solche flüssigkeitsartige Komposition bei einer Temperatur bis 100" C technologisch ungeeignet, da sie nicht ermöglicht, das Formen der Erzeugnisse unter normalen Bedingungen zu beenden und ausserdem langzeitige Wärmebehandlung bei hohen Temperaturen erfordert.
Deshalb wird eine solche Komposition üblicherweise als Tränk- und Isoliermaterial, beispielsweise beim monolithischen Isolieren der Wickelteile in elektrischen Maschinen, verwandt.
Die Verwendung von Epoxydharz zusammen mit Furfurolharz hat eine ruhigere Wärmereaktion zur Folge, und der ganze Härtevorgang kann überwacht und im gewünschten Bereich geregelt werden. Als Folge hiervon kann die Lebensfähigkeit des Aggregatzustands des ferromatnetischen und dielektrischen Materials im weiten Bereich (von 2 bis 24 Stunden) gesteuert werden, was ein äusserst wichtiger Faktor bei der Massenfertigung von Magnetkeilen ist.
Die Aufbereitungstechnologie dieses Materials beim Fertigen von Magnetkeilen besteht in folgendem:
Furan-Epoxydharz wird in seinem Ausgangszustand bei einer Temperatur von 20... 250 C verwandt oder bis auf diese Temperatur erwärmt, wenn es bei niedrigeren Temperaturen aufbewahrt wurde.
Eisenpulver wird in seinem Ausgangszustand verwandt, soll aber zuvor im Ofen bei einer Temperatur von 150... 1300 C im Laufe von 1... 1,5 Stunden getrocknet werden. Beim Trocknen muss das Pulver durchgemischt werden. Das Pulver soll frei von Klumpen, Rost und Fremdstoffen, insbesondere organischen sein. Es muss mit Hilfe eines feinen Siebs gesiebt werden.
Der Härter (Hexamethylendiamin) wird in seinem kristallischen Ausgangszustand verwandt, ist aber zuvor im Wasserbad bei einer Temperatur von 50... 600 C zu schmelzen, wonach er sich auf 40 C abkühlen soll.
Die Komponenten werden in folgender Reihenfolge gemischt: In das Furan-Epoxydharz wird die erforderliche Dose bei 40 C geschmolzenem Hexamethylendiamins eingeführt, welches als Härter dient. Direkt hiernach muss mit dem gleichmässigen Durchmischen begonnen und dies im Laufe von 10... 15 min fortgesetzt werden. Zum Durchmischen wird am besten ein maschineller Mischer mit Elektromotorantrieb und einer Drehzahl von 30... 50 U./min verwandt.
In die durchgemischte Komposition aus Furan-Epoxydharz und Härter wird die erforderliche Dose Eisenpulvers geschüttet, das auf Normaltemperatur von 20 . . . 25 C abgekühlt ist und das nach dem Trocknen im Laufe von 10... 15 min sorgfältig durchzumischen ist.
Nach Beendigung der Mischvorgänge, die 20 . . . 30 min dauern, wird die Masse bei einem Unterdruck von 1' 1cm2 bis 1 10-3 Torr im Laufe von 40 ... 60 min vakuumiert.
Die Masse bläht sich beim Eingeben in die Vakuumkammer zunächst stark auf (ihr Volumen wird 2... 3mal grösser). Ddnach setzt sie sich und beginnt intensiv zu brodeln ( kochen ). Das Ende des Vakuumierens wird durch allmähliches Abklingen des Kochens bis zum Erreichen vollkommenen Ruhezustands gekennzeichnet. Beim Vakuumieren muss die Massentemperatur überwacht werden, welche 35 . . . 40 C nicht überschreiten soll. Es müssen, wenn dies erforderlich ist, Mittel zum zwangsweisen Abkühlen der Masse eingeschaltet werden.
Es kann, wenn diese Bedingung nicht eingehalten wird, eine stürmische Wärmereaktion mit spontan bis auf 100" C ansteigender Temperatur stattfinden, wobei der langsame Härtevorgang im ersten Stadium automatisch in das zweite Stadium mit vollkommener, nicht rückgängig zu machender Härtung übergeht.
Nach dem Vakuumieren wird die Masse erforderlicherweise dosiert und in Formen gefüllt, in denen der normale Härtevorgang des ersten Stadiums verläuft, bis eine gewisse Zähigkeit erreicht wird. Danach erfolgt die technologische Verarbeitung durch Formen der Magnetkeile oder anderer Erzeugnisse.
Nach Erreichen einer bestimmten Zähigkeit wird die Masse dosiert und beispielsweise zwischen glatten Walzen zu Rohlingen (zu flachen Blechen, die etwas dicker als die Erzeugnisse sind) ausgewalzt. Danach werden die Rohlinge geformt.
Das Formen von Magnetkeilrohlingen aus gewalzten flachen Blechen kann entweder in zweiteiligen Formen unter einer Presse (Fig. 1 und 2) oder durch Walzen zwischen Profilwalzen (Fig. 3, 4, 5) der flachen Bleche aus im Laufe von 12 . . . 18 Stunden unter natürlichen Bedingungen vorgehärteten ferromagnetischen und dielektrischen Materials erfolgen.
Zum Formen der Keile müssen für jeden Keiltyp und jede Keilgrösse offene zweiteilige Metallformen mit eingefrästen Kanälen, die dem Keilmass entsprechen, vorhanden sein.
Die zweiteilige Form (Fig. 1, 2) besteht aus einer unteren Platte 1 und einer oberen Platte 2, die zum Zusammenschieben auf Führungsstifte 3 aufgesetzt sind.
Die Kanäle 4 für die Keile werden in Achsrichtung längs der langen Seite gefräst. Hierbei soll die Formlänge (300 bis 500 mm) so gewählt werden, dass die Keile zu einer ganzen aliquoten Zahl plus einer Schneidzugabe von 5 . . . 10% zerschnitten werden können.
Die Qualität der Keile hängt von der Bearbeitungsgenauigkeit der Kanäle 4 der Pressform ab, die mit hohem Gütegrad ausgeführt werden muss.
Vor dem Eingeben der Masse in die Form sollen die Kanäle mit Ziatim (dem Institutnamen entsprechende Handelsbezeichnung) oder Staufferfett eingeschmiert werden, wodurch leichteres Herausnehmen der Keile sichergestellt und die Form vor Verschmutzung geschützt wird. Zu diesem Zwecke, d. h. zum Erleichtern des Keilablösens, kann auch Sonderpapier verwandt werden.
Die untere Platte 1 wird durch die obere Platte 2 abgedeckt. Die Keile werden auf einer hydraulischen Presse mit folgenden spezifischen, von der Magnetkeildicke abhängigen Drücken geformt: a) bei Keildicke bis 3 mm 40 50 kp/cm2 b) bei Keildicke von 3... 6 mm 50 ... 100 kp/cm2 c) bei Keildicke von 6... 10 mm 100 ... 150 kp/cm2
Hierbei wird der Druck im Laufe von 10... 15 min aufrechterhalten. In die Pressformen können bis zu 10 Schichten aus Keilrohlingen übereinander eingesetzt werden.
Nach dem Pressen sollen die Keile in geschlossenen Formen dem endgültigen Härteverfahren unter natürlichen Bedingungen im Laufe von 12. . 15 Stunden (längere Zeit ist zulässig) unterzogen werden.
Die Pressformzahl soll doppelt so gross wie die Anzahl der Magnetkeilsätze des Tagesbedarfs sein, wobei ein Formsatz zum Pressen des Keilpostens, der an der Reihe ist, und der andere Satz zur Wärmebehandlung des vorhergehenden Postens dient. In diesem Falle wird hohe Keilqualität sichergestellt, jedoch dürfen ausnahmsweise die noch nicht erhärteten Keile aus der Form direkt nach dem Pressen mit einem kammförmig ausgebildeten Sonderabstreifer, der aus 1 bis 1,5 mm dickem Blech gefertigt ist, herausgenommen werden.
Die noch nicht erhärteten Keile sollen hierbei auf ebene Bleche ohne Verziehen des Keilprofils in Längs- oder Querrichtung gelegt werden. In diesem Falle ist ein Pressformsatz ausreichend.
Das Formen in zweiteiligen Formen ist ausserordentlich einfach, erfordert keine Sonderausrüstung, keine grossen Produktionsflächen und ist am wenigsten arbeitsaufwendig.
Dies wird dadurch erreicht, dass nach dem Dosieren die Masse zwischen glatten Walzen zu Rohlingen (flachen Blechen, die dicker als die zu fertigenden Erzeugnisse sind) ausgewalzt werden und dass während des Formens die Rohlinge vorgepresst werden, um die Masse zu verdichten und den Erzeugnissen die erforderlichen Abmessungen zu erteilen.
Gleichzeitig werden hierbei die Erzeugnisse zu Streifen zerschnitten, die in dieser Form mittels Glasgewebe bewehrt werden.
Magnetkeile mit kleinem Profilquerschnitt (Breite 10 bis 15 mm und Dicke bis 5 mm) werden durch Walzen zwischen Formwalzen (Fig. 3, 4, 5) gefertigt.
Die ganze Technologie der Massenaufbereitung verbleibt dieselbe wie beim Pressen in zweiteiligen Formen. Der Unterschied besteht nur in der Technologie der Keilformgebung.
In diesem Falle werden, wenn die Masse fertig ist, die vorbereiteten flachen Bleche 5 zwischen den Walzen 6 und 7 mit Hand- oder maschinellem Antrieb hindurchgeführt. Der vollwandige Streifen aus parallelen Keilen 8, der aus den Walzen 6 und 7 austritt, wird automatisch durch eine (aus den Zeichnungen nicht ersichtliche) Tafelschere in erforderlicher Länge abgeschnitten.
Die abgeschnittenen Keile 8 gelangen auf einen Bandförderer, von dem die geformten Keile auf genau ebene Bleche umgelegt werden, um im Laufe von 12 . . . 18 Stunden den Vorhärtezyklus unter natürlichen Bedingungen zu durchlaufen, wonach sie stufenweiser Wärmebehandlung unterzogen werden.
Es ist ein Unterscheidungsmerkmal dieses Formverfahrens, dass die Formgebung etwas einfacher ist. Es brauchen keine Pressformen gefertigt zu werden und keine hydraulische Presse ist erforderlich. Auch das nachfolgende Zerschneiden der Keile wird überflüssig, jedoch entstehen hierbei auch zusätzliche Schwierigkeiten, welche durch das unumgängliche Beibehalten der Geradlinigkeit in Quer- und Längsrichtung der noch nicht erhärteten Keile hervorgerufen wird, wodurch Zusatzführungen und Einrichtungen zum Richten der Keile erforderlich werden.
Nach dem Halten der gepressten Magnetkeile im Laufe von 12... 18 Stunden unter natürlichen Bedingungen sowohl in zweiteiligen Formen wie auch ohne Formen muss zur endgültigen Polymerisation der magnetodielektrischen Keilmasse die letztere normalerweise nach folgendem Verfahren wärmebehandelt werden:
Die in Formen oder nicht in diesen befindlichen Keile werden in einen Wärmeschrank gesetzt, in dem gleichmässig Heissluft zirkuliert. Im zweiten Falle sollen Bedingungen geschaffen werden, die jeweiliges Verziehen der Keilprofile ausschliessen.
Der Wärmeschrank wird eingeschaltet, in dem die Temperatur im Laufe von 1... 2 Stunden gleichmässig und allmählich auf 180... 2000 C erhöht wird.
Nach Erreichen der Normalerwärmung von 180 . . . 200 C soll die Temperatur im Laufe von 2... 2,5 Stunden durch einen Wärmeregler stabil gehalten werden. Nach dem Ablauf der dem Verfahren entsprechenden Haltezeit wird der Wärmeschrank abgeschaltet und kühlt sich bei geschlossenen Türen. natürlichen Bedingungen auf Normaltemperatur ab.
Wenn die Wärmebehandlungsbedingungen sowohl in bezug auf die Endtemperatur als auch in bezug auf die Haltezeit nicht eingehalten werden, können die Keile bei nicht beendetem Wärmereaktionsvorgang roh oder bei über schüssiger Temperatur steif sein. Die Folge hiervon sind schlechtere Festigkeitseigenschaften.
Die Eigenschaften, welche Magnetkeile aus ferromagnetischem und dielektrischem Material kennzeichnen, können durch folgende Hauptmerkmale charakterisiert werden: In bezug auf Wirtschaftlichkeit
1. Magnetkeile aus ferromagnetischem und dielektrischem Material ermöglichen es, wesentlich die Zusatzverluste in elektrischen Maschinen um 50 . . . 70 % zu senken, wodurch um 8... 19 C niedrigere Erwärmung der aktiven Maschinenteile, Erhöhung des Leistungsfaktors um 2... 3 Punkte und Erhöhung des Wirkungsgrads um 1 . . . 2% bei grossen Maschinen mit bis 5000 kW Leistung und um 2 . . . 4% bei Maschinen mit bis 100 kW Leistung sichergestellt wird.
2. Die spezifische Maschinenleistung je 1 kg Maschinenmasse und in bezug auf die Maschinenaussenmasse wächst um 12 . . 15%.
3. Ausserdem ermöglichen Magnetkeile in Gleichstrommaschinen bedeutend, deren Vibrations- und akustische Kennwerte zu verbessern. Spektrographieren der Vibrationsbeschleunigungen und der Geräusche zeigt geringere magnetische Vibrationen im Bereich der Frequenzen von 1000 bis 2000 Hz um einen Wert von 16 . . . 18 db und um 6... 8 db geringere Geräusche.
In bezug auf Zuverlässigkeit
Die Zuverlässigkeit der Formteile aus dem erwähnten Material, die gemäss der vorliegenden Erfindung gefertigt sind, wird durch gute Wärmebeständigkeit und Vibrationsfestigkeit sichergestellt. Auf Grund der durch Versuche und im Betrieb erhaltenen Unterlagen wird nachstehende Dauer betriebssicheren Einsatzes von Erzeugnissen aus ferromagnetischem und dielektrischem Material für verschiedene Wärmebeständigkeitsklassen garantiert:
Isolations- Wärmebeständigkeits- Garantierte Betriebs klasse temperatur, C sicherheitsfrist in
Stunden
A, E, B bis 130 unbeschränkt
F 155 80.000
H 180 20.000
Nach dem beschriebenen Verfahren können ausser Magnetkeilen andere elektrotechnische Erzeugnisse, z.
B. verschiedene Arten von magnetischen Nebenschlüssen, Ständerund Läuferkerne, Kerne für Starter verschiedener elektrischer Beleuchtungsgeräte, Kerne für elektromagnetische Kontaktgeber in Steueranlagen und andere analoge Erzeugnisse, gefertigt werden.