DE1000540B - Verfahren zur Herstellung eines gegen mechanische Beanspruchung geschuetzten Magnetkernes - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung eines gegen mechanische Beanspruchung geschützten Magnetkernes Magnetkerne aus hochwertigen weichmagnetischen Werkstoffen werden durch mechanische Beanspruchungen, wie Druck, Zug und Biegung, in ihren magnetischen Eigenschaften in erheblichem -Maße verändert. Hochwertige weichmagnetische Werkstoffe s.inl z. B. 5o°/aige Nickel-Eisen-Legierungrn oder 3%ige Silizium-Eisen-Legierungen, die mehrfach stark kaltverformt und in besonderer Weise schlußgeglüht werden. Die mechanische Empfindlichkeit in bezug auf die magnetischen Eigenschaften ist stark werkstoffabhängig und im allgemeinen um so größer, je höher die Permeabilität und je steiler die Hysteresisschleife des Materials ist.
• Es ist erwünscht, die gegen mechanische Beanspruchung hochempfindlichen Magnetkerne so zu verfestigen. daß mechanisch stabile Bauelemente entstehen. Durch die angestrebte Verfestigung sollen die Magnetherne gegen mechanische Beanspruchung bei der üblichen Handhabung beim Transport, Bewickeln und Einbau unempfindlich werden, ohne jedoch dadurch eine unerwünschte Änderung ihrer magnetisehen Eigenschaften zu erleiden.
• Zur Erreichung dieses Zieles ist bereits eine Reihe verschiedener Maßnahmen vorgeschlagen worden. So ist es z. B. bekannt, Ringbandkerne, die aus bandförmigen magnetischen Werkstoffen zu einem mehrlagigen Ring spiralförmig aufgewickelt sind, in besondere Schutztröge aus Kunststoff oder anderen Materialien einzulegen. Die Verwendung von Schutztrögen stellt aber keine befriedigende Lösung der gestellten Aufgabe dar, weil ihre Herstellung wegen der teuren Preß- oder Spritzformen im allgemeinen zu kostspielig ist. Außerdem sitzt ein lose in einen Schutztrog eingelegter Ringbandkern niemals so fest, daß der Kern wirklich unempfindlich gegen Erschütterungen und gegen Lageveränderungen ist. Dies wird auch dann nicht erreicht, wenn der Kern an einzelnen Stellen mit dem Trog verklebt wird und etwa bestehende größere Hohlräume zwischen Kern und Trog mit Füllstoffen ausgeglichen werden, weil auch dann die einzelnen Bandlagen des Kernes immer noch gegeneinander beweglich bleiben.
• Weiterhin sind Tränk- und Tauchverfahren bekannt, bei denen der Magnetkern mit einem Kunststoffüberzug versehen wird, der entweder ein Aufblättern der lamellierten Kerne verhindern oder den Kern gegen die aufzubringenden Wicklungen isolieren soll oder den Kern mit anderen Gehäuseteilen zu einer Baueinheit vereinigen soll. Bei allen diesen Verfahren tritt leim Erstarren bzw. Verfestigen der Tränkmasse eine mehr oder minder große Schrumpfung ein, die die mechanischen Eigenschaften des Kernes in unerwünschter Weise beeinflußt.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden diese Nachteile vermieden. Es besteht darin, daß auf den Magnetkern eire Schutzschicht aus Glimmerteilchen durch Elektrophorese aufgebracht wird. Dabei kann die Form des Magnetkernes beliebig sein. Ringbandkerne oder aus einzelnen Stanzteilen zu Paketen geschichtete Kerne können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in gleich zuverlässiger Weise mit einer Glimmerschutzschicht versehen werden. Der Vorgang" der Elektrophorese ist prinzipiell nicht an einen bestimmten Aggregatzustand des als Träger für die Glimmerteilchen dienenden Stoffes gebunden. Günstige Ergebnisse wurden mit destilliertem Wasser als Trägersubstanz erzielt.
• Im folgenden wird von destilliertem Wasser als Beispiel für das Dispersionsmittel, den Träger der Glimmerteilchen, gesprochen. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Elektrophorese aufgebrachte Glimmerschutzschicht umschließt den Magnetkern allseitig und paßt sich genau der Form des Magnetkernes an. Für die Glimmerschutzschicht hat sich eine Dicke von etwa o,5 bis r mm für die Verfestigung des Kernes als ausreichend erwiesen.
• Wenn die auf dem Kern niedergeschlagene Glimmerschutzschicht die gewünschte Dicke erreicht hat, wird der Kern aus dem Suspensionsmittel herausgenommen und getrocknet. Dabei verfestigt sich die auf dem Kern gebildete Glimmerschutzschicht schon so weit, daß für manche Zwecke eine weitere Behandlung dieser Schicht unnötig ist.
• Durch geeignete Wahl der verschiedenen auf das Elektrophoreseverfahren einwirkenden Faktoren, wie Temperatur, Feldstärke, Stromdichte, Art und Größe der Teilchen, Art des Dispersionsmittels und Zeitdauer der Behandlung, kann die Struktur, Feinheit und Festigkeit der Schutzschicht weitgehend beeinflußt werden. Zur Erzielung einer besonders großen Festigkeit der durch Elektrophorese auf dem Magnetkern niedergeschlagenen Glimmerschutzschicht wird auf diese eine weitere Schicht aus Lack oder aushärtbarem Kunstharz aufgebracht. Das Aufbringen der Lack-oder Kunstharzschicht kann auf mehrfache Weise vorgenommen werden, z. B. durch Eintauchen, Aufspritzen, Aufstreichen, Aufgießen. u. dgl. Als sehr einfach und zuverlässig hat sich das Tauchverfahren erwiesen. Je nach der gewählten Zeitdauer, der Temperatur und den Druckverhältnissen in der Tauchkam4mer kann die Lack- oder Kunststoffmasse bis zu einer gewünschten Tiefe in die. Schutzschicht eindringen. Durch Trocknen der Lackschicht bzw. Aushärten der Kunststoffschicht wird die auf den Magnetkern aufgebrachte Glimmerschutzschicht verfestigt. Da der Lack bzw. das Kunstharz nur in die äußeren Bereiche der durch Elektrophorese aufgetragenen Glimmerschutzschicht eindringt, entsteht außen auf der Glimmerschicht eine relativ harte Schicht, die den Kern vor mechanischen Beanspruchungen schützt. Die auf dem Kern unmittelbar aufliegende Glimmerschicht bleibt dagegen «eich.
• Die bei dem Elektrophoreseverfahren benutzte Suspension von Glimmerpulver in Wasser kann einen Zusatz von Bindemitteln erhalten, z. B. io bis .20% Siliconharz oder Wasserglas. Bei der Verwendung von Siliconharz als Zusatz ist die auf dem Magnetkern niedergeschlagene Schutzschicht aus Glimmer und Siliconanteilen aushärtbar, so daß sich in diesem Fall eine besondere Verfestigung der Glimmerschutzschicht durch eine weitere Lack- oder Kunststoffschicht erübrigen kann. Um einen gegen mechanische Beanspruchung besonders widerstandsfähigen Magnetkern zu erhalten, kann der Kern vor dem Aufbringen der Glimmerschutzschicht an .seinen Stirnseiten punktweise verklebt werden, z. B. mit pulverförmigen aushärtbaren Kunststoffen oder anderen in der Wärme erweichenden und auf ihrer Unterlage nach dem Erkalten festhaftenden Stoffen. Hierdurch wird erreicht, daß der Kern eine gewisse Vorverfestigung erhält, ohne daß unzulässige Spannungen entstehen, da durch die punktweise Verklebung keine größeren zuAammenhängenden Klebeflächen gegeben sind und somit durch eventuelle Schrumpfung der Klebemittel beim Erhärten keine schädlichen mechanischen Spannungen über größere Bereiche auftreten.
• Anschließend an die punktweise Vorverfestigung wird der Magnetkern mit einer oder mehreren Glimmersch.ichten nach dem oben beschriebenen Elektrophoreseverfahren versehen. Auf die Glimmerschutzschicht kann schließlich noch eine Lack- oder Kunstharzschicht aufgebracht werden. Nach dem Trocknen des Lackes bzw. nach dem Aushärten des Kunstharzes wird die äußerste Schicht des Glimmerüberzuges völlig hart und gegen mechanische Beanspruchungen widerstandsfähig.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden somit alle Bedingungen erfüllt, die an einen Schutz des Kernes ohne Beeinträchtigung seiner magnetischen Werte gestellt werden. Die weiche Innenschicht hält einerseits die bei der Aushärtung der äußeren Lackschicht oder bei thermischen Beanspruchungen z. B. durch Betriebswärme auftretenden kleinen Restspannungen vom Kern fern. Andererseits läßt sie dem Kern genügend Spielraum für die mit der betriebsmäßigen Magnetisierung verbundenen Dimensionsänderungen, die auf der Magnetostriktion beruhen.
• Das Verfahren nach der Erfindung hat den großen Vorteil, daß praktisch keinerlei Formen oder Vorrichtungen benötigt werden, was bei der Vielzahl der in der Praxis gebrauchten Kerndimensionen sehr wichtig ist und ein wirtschaftliches Arbeiten gestattet.
• Versuche haben ergeben, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Elektrophorese mit Glimmerschutzschichten versehenen Kerne durch die Einbettung nur eine ganz unwesentliche Änderung ihrer magnetischen Eigenschaften erfahren haben und diese Eigenschaften im Betrieb praktisch konstant bleiben.
• Bisher wurde nur davon gesprochen, den Glimmerschutzüberzug auf den zu einem Ring gewickelten oder zu einem Paket geschichteten Kern aufzubringen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann auch dazu benutzt werden, um vor dem Wickeln oder Schichten der Magnetkerne auf die einzelnen Lagen oder Schichten der magnetisierbaren Werkstoffe eine dünne Glimmerschicht zur gegenseitigen Isolation durch Elektrophorese aufzubringen.
• Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angegeben: Ein Ringbandkern von 9o mm Außen- und 70 mm Innendurchmesser aus io mm breitem und 0,o5 mm dickem Band aus einer 5o%igen stark kaltverformten und in besonderer Weise schlußgeglühten Nickel-Eisen-Legierung wurde- an seinen Stirnseiten durch Äthoxylinharz punktweise verfestigt. Darauf wurde der Kern in eine Suspension von Glimmerpulver in destilliertem Wasser gebracht. Die Glimmerteilchen hatten .eine Größe von i bis ao #tm. Die Gleichspannung zwischen dem eingetauchten Ringbandkern und dem die suspendierten Glimmerteilchenenthaltenden Gefäß betrug etwa 6o Volt, die Stromstärke etwa o,5 Amp. Nach einer Zeit von etwa 1/z Minute hatte sich auf dem Ringbandkern eine Glimmerschutzschicht von etwa i mm Stärke gebildet. Der Magnetkern wurde aus dem Bad herausgenommen und an der Luft getrocknet. Die Glimmerschicht haftete nach dem Trocknen fest an dem Magnetkern. Abschließend wurde der Ringbandkern mit seiner Glimmerschutzschicht für kurze Zeit in eine Lackmasse getaucht. Nach dem Trocknen war die Gl.immerschutzschicht außen völlig hart. Die Innenschicht blieb weich.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung eines gegen mechanische Beanspruchungen geschützten, aus magnetisierbaren Werkstoffen gewickelten oder geschichteten Magnetkernes, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Magnetkern eine Schutzschicht aus Glimmer durch Elektrophorese aufgebracht wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Magnetkern eine Schutzschicht aus Glimmer durch Elektrophorese einer Suspension von Glimmer in einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, aufgebracht wird. 3. Verfahren nach Ansprüchen i und a, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Magnetkern mehrere Schutzschichten nacheinander aufgebracht werden, wobei die Teilchengröße des suspendierten Glimmerpulvers für die einzelnen Schichten verschieden groß gewählt wird. d.. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Magnetkern mit der aufgetragenen Glimmerschutzschicht eine weitere Schicht aus Lack oder aushärtbarem Kunstharz aufgetragen, getrocknet bzw. ausgehärtet und der Kern dadurch von außen verfestigt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern mit der aufgetragenen Glimmerschutzschicht in Lack oder aushärtbare Kunstharze eingetaucht, danach getrocknet bzw. ausgehärtet und der Kern dadurch von außen verfestigt wird. 6. Verfahren nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lack- oder Kunststoffmasse nur in die äußeren Bereiche der Glimmerschutzschicht eingebracht wird und durch Trocknen bzw. Aushärten nur diese äußeren Bereiche verfestigt werden, so daB die innere, unmittelbar an dem Magnetkern anliegende Glimmerschutzschicht unverändert weich und elastisch 'bleibt. 7. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem suspendierten Glimmerpulver Siliconharz zugesetzt und die aus Glimmerpulver und Siliconharz auf dem Magnetkern gebildete Schutzschicht ausgehärtet wird. B. Verfahren nach Ansprüchen i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern vor dem Aufbringen der Glimmerschutzschicht an seinen Stirnseiten punktweise verklebt wird. g. Verfahren nach Ansprüchen i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Wickeln oder Schichten des Magnetkernes auf die einzelnen Lagen oder Schichten des magnetnsierbaren Werkstoffes eine Schutzschicht aus Glimmer durch Elektrophorese aufgebracht wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 404 425, 643:243; britische Patentschrift N.r. 242 384.