DE1000540B

DE1000540B - Process for the production of a magnetic core protected against mechanical stress

Info

Publication number: DE1000540B
Application number: DEV9286A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Richard Boll
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1955-08-02
Filing date: 1955-08-02
Publication date: 1957-01-10

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.Process for the production of a protected against mechanical stress Magnetic core Magnetic cores made of high quality soft magnetic materials are made by mechanical stresses, such as pressure, tension and bending, in their magnetic properties changed to a considerable extent. High-quality soft magnetic materials see inl z. B. 50% nickel-iron alloy or 3% silicon-iron alloys, the are severely cold-formed several times and finally annealed in a special way. The mechanical Sensitivity with regard to the magnetic properties is strongly dependent on the material and in general, the greater the higher the permeability and the steeper the hysteresis loop of the material.

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.It is desirable that they be highly sensitive to mechanical stress To solidify magnetic cores in this way. that mechanically stable components are created. By the desired consolidation should protect the magnet core against mechanical stress become insensitive to normal handling during transport, wrapping and installation, but without thereby an undesirable change in their magnetic properties to suffer.

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.To achieve this goal, a number of different ones are already available Measures have been proposed. So it is z. B. known, toroidal cores made from band-shaped magnetic materials wound spirally to form a multi-layer ring are to be placed in special protective troughs made of plastic or other materials. However, the use of protective troughs is not a satisfactory solution to the problem Task because their production because of the expensive compression or injection molds in general is too expensive. In addition, there is a toroidal core loosely placed in a protective trough never so tight that the core is really insensitive to vibrations and to Changes in position is. This is also not achieved when the core is attached to individual Places with the trough is glued and any existing larger cavities between Core and trough are balanced with fillers, because then the individual Tape layers of the core still remain movable against each other.

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.Furthermore, soaking and dipping processes are known in which the magnetic core is provided with a plastic coating that either delaminates the laminated Prevent cores or isolate the core from the windings to be applied or to combine the core with other housing parts to form a structural unit. at All of these processes involve the solidification or solidification of the impregnating mass more or less large shrinkage affecting the mechanical properties of the core influenced in an undesirable manner.

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.These disadvantages are avoided by the method according to the invention. It consists in a protective layer made of mica particles on the magnetic core applied by electrophoresis. The shape of the magnetic core can be arbitrary be. Toroidal cores or cores layered into packages from individual stamped parts can by the method according to the invention in the same reliable manner with a Mica protective layer are provided. The process of "electrophoresis" is fundamental not to a certain state of aggregation as the carrier for the mica particles serving substance bound. Favorable results have been obtained with distilled water achieved as a carrier substance.

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.In the following, distilled water is used as an example of the dispersant, the carrier of the mica particles, spoken. According to the method according to the invention A protective mica layer applied by electrophoresis encloses the magnetic core on all sides and adapts exactly to the shape of the magnetic core. For the mica protective layer a thickness of about 0.5 to r mm has proven to be sufficient for solidifying the core proven.

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.When the protective mica layer deposited on the core is the desired When the thickness is reached, the core is removed from the suspension medium and dried. The protective mica layer formed on the core solidifies to the point where that for some purposes further treatment of this layer is unnecessary.

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.By appropriate choice of the various on the electrophoresis method influencing factors, such as temperature, field strength, current density, type and size of the Particle, type of dispersant and duration of treatment, the structure, The fineness and strength of the protective layer are largely influenced. To the Achieving a particularly high strength by electrophoresis on the magnetic core The deposited mica protective layer is made up of another layer Paint or curable resin applied. The application of the lacquer or synthetic resin layer can be done in a number of ways, e.g. B. by dipping, spraying, Spread on, pour on. and the like. The immersion process has proven to be very simple and reliable proven. Depending on the selected period of time, the temperature and the pressure conditions In the immersion chamber, the paint or plastic can be mixed up to a desired value Depth in the. Penetrate protective layer. By drying or curing the paint layer the plastic layer is the protective mica layer applied to the magnetic core solidified. Since the paint or the synthetic resin only penetrates the outer areas of the through Electrophoresis applied mica protection layer penetrates, arises on the outside The mica layer is a relatively hard layer that protects the core from mechanical stress protects. The mica layer lying directly on the core, however, remains «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.The suspension of mica powder used in the electrophoresis process binders can be added to water, e.g. B. io to .20% silicone resin or water glass. When using silicone resin as an additive, it is on the magnetic core Deposited protective layer made of mica and silicone parts curable, so that In this case, a special strengthening of the mica protective layer by a can make another layer of paint or plastic superfluous. To one against mechanical The core can maintain a particularly resistant magnetic core under stress before applying the mica protective layer on its front sides, glued point by point be e.g. B. with powdery curable plastics or other in the heat softening substances and substances that stick to their base after cooling. Through this it is achieved that the core receives a certain pre-consolidation without impermissible Tensions arise because the point-by-point gluing means that there are no major interrelationships Adhesive surfaces are given and thus due to possible shrinkage of the adhesive no harmful mechanical stresses occur over larger areas during hardening.

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.After the point-wise pre-consolidation, the magnetic core becomes with one or more mica layers by the electrophoresis method described above Mistake. Finally, a layer of lacquer or synthetic resin can be applied to the protective mica layer be applied. After the varnish has dried or after the synthetic resin has hardened the outermost layer of the mica coating becomes completely hard and against mechanical Resistant to stress.

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.The method according to the invention thus fulfills all conditions meets that of a protection of the core without affecting its magnetic Values are set. The soft inner layer holds on the one hand during the hardening the outer layer of lacquer or in the event of thermal stress, for. B. by operating heat small residual stresses that occur away from the core. On the other hand, it leaves the core sufficient leeway for the dimensional changes associated with the operational magnetization, based on magnetostriction.

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.The method according to the invention has the great advantage that it is practical no molds or devices are required, which is the case with the large number of in The core dimensions used in practice are very important and an economic one Work permitted.

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.Tests have shown that the process according to the invention cores provided with protective mica layers by electrophoresis through the embedding have experienced only a very insignificant change in their magnetic properties and these properties remain practically constant during operation.

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.So far we have only talked about the protective mica coating on the to apply a core wound in a ring or layered in a package. That However, the method according to the invention is not restricted to this, but can also used to do this before winding or layering the magnetic cores onto the individual Layers or layers of the magnetizable materials for a thin mica layer to apply mutual isolation by electrophoresis.

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.An exemplary embodiment of the invention is given below: A toroidal tape core of 90 mm outside and 70 mm inside diameter made of 10 mm wide and 0.05 mm thick tape made of a 50% strong cold-formed and specially annealed nickel-iron alloy was added its end faces solidified point by point by ethoxylin resin. The core was then placed in a suspension of mica powder in distilled water. The mica particles had a size from i to ao #tm. The DC voltage between the immersed toroidal tape core and the vessel containing the suspended mica particles was about 60 volts and the current was about 0.5 amp. The magnetic core was taken out of the bath and allowed to air dry. The mica layer adhered firmly to the magnetic core after drying. Finally, the toroidal tape core with its protective mica layer was briefly immersed in a lacquer compound. After drying, the glimmer protective layer was completely hard on the outside. The inner layer remained soft.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method of making an against mechanical Stress-protected, wound or layered from magnetizable materials Magnetic core, characterized in that a protective layer is applied to the magnetic core made of mica is applied by electrophoresis. a. Method according to claim i, characterized in that a protective layer of mica is applied to the magnetic core Electrophoresis of a suspension of mica in a liquid, especially water, is applied. 3. The method according to claims i and a, characterized in that that several protective layers are applied one after the other to the magnetic core, where the particle size of the suspended mica powder for the individual layers different sizes are chosen. d .. Process according to Claims i to 3, characterized in that that on the magnetic core with the applied mica protective layer another layer applied from lacquer or curable synthetic resin, dried or cured and the core is thereby solidified from the outside. 3. The method according to claim 4, characterized in that the magnetic core with the applied mica protective layer Immersed in lacquer or curable synthetic resins, then dried or cured and the core is thereby solidified from the outside. 6. The method according to claims 4 and 5, characterized in that the paint or plastic compound only in the outer Areas of the mica protection layer is introduced and by drying or curing only these outer areas are solidified, so that the inner areas are immediately attached The mica protective layer adjacent to the magnetic core remains soft and elastic. 7. The method according to claims i to 3, characterized in that the suspended Mica powder added to silicone resin and made up of mica powder and silicone resin the protective layer formed on the magnetic core is cured. B. Method according to claims i to 7, characterized in that the magnetic core prior to the application of the mica protective layer is glued pointwise at its front sides. G. Process according to claims i to 8, characterized in that before winding or layers of the magnetic core the individual layers or layers of the magnetizable material have a protective layer made of mica is applied by electrophoresis. Considered publications: German Patent Nos. 404 425, 643: 243; British patent N.r. 242 384.