DE1182366B

DE1182366B - An electrical device with a magnetic core and coil windings embedded in a hardening mass

Info

Publication number: DE1182366B
Application number: DES47358A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Heinz Keuth; Dipl-Met Hans Werner Rotter
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1956-02-04
Filing date: 1956-02-04
Publication date: 1964-11-26

Description

In eine härtende Masse eingebettetes elektrisches Gerät mit Magnetkern und Spulenwicklungen Bekanntlich sind Magnetkerne aus hochpermeablen Legierungen oder Strukturblechen empfindlich gegen mechanische Beanspruchungen aller Art. Die erwünschten magnetischen Eigenschaften solcher Kerne gehen durch mechanischen Druck oder Verbiegungen verloren. Derartige Magnetkerne> stellen daher Bauelemente dar, deren Befestigung und Schutz gegen äußere Einflüsse bei Transport, Montage und Betrieb ganz besondere Maßnahmen erfordern.Electrical device with a magnetic core embedded in a hardening compound and coil windings It is well known that magnetic cores are made of highly permeable alloys or structural sheets sensitive to mechanical stresses of all kinds. The The desired magnetic properties of such cores are due to mechanical pressure or bends lost. Such magnetic cores> therefore represent components their attachment and protection against external influences during transport, assembly and operation require very special measures.

Es sind bereits verschiedene Vorschläge bekanntgeworden, einzelne Bauelemente, wie Widerstände, Gleichrichter, Kondensatoren sowie auch kombinierte Scheinwiderstände, bestehend aus einer Kombination von ohmschen, induktiven und kapazitiven Elementen, zum Schutz in eine Gummi- oder eine Harzmasse einzubetten oder einzugießen. Dies hat neben einem guten Feuchtigkeitsschutz den Vorteil, daß man handliche Einheitselemente erhält, die beispielsweise mit Hilfe von Steckern in Geräte leicht eingesetzt bzw. ausgewechselt werden körnen. Soweit es sich um einen Schutz gegen Feuchtigkeit und chemische Angriffe handelt, kann auch bei den Blechen von Magnetkernen durch Einbetten in eine härtende Masse, z. B. Gießharz, ein guter Schutz gegeben werden. Eine derartige Einbettung bringt jedoch in der Regel für druckempfindliches Material eine zusätzliche Gefahr mit sich, da praktisch jede härtende Masse bei der Aushärtung schrumpft und dadurch einen Druck auf den eingebetteten Kern ausübt. Davon abgesehen unterscheiden sich Kernmaterial und Einbettmasse hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten meist so erheblich, daß bei direkter Berührung zwischen Kern und Einbettmasse starke Verspannungen bei Erwärmung oder Abkühlung eintreten. Schließlich wird die beim Magnetisieren erfolgende Ausdehnung des Kerns durch Magnetostriktion behindert, wenn der Kern von der Einbettmasse dicht umschlossen ist.Various proposals have already become known, some of them Components such as resistors, rectifiers, capacitors and also combined Apparent resistances, consisting of a combination of ohmic, inductive and capacitive elements, embedded in a rubber or resin compound for protection or pour in. In addition to good moisture protection, this has the advantage that handy unit elements are obtained, for example with the help of plugs can be easily inserted or exchanged in devices. As far as it is concerned A protection against moisture and chemical attack is also possible with the Sheets of magnetic cores by embedding in a hardening mass, e.g. B. cast resin, a good protection can be given. However, such embedding brings in the As a rule, pressure-sensitive material poses an additional risk, since it is practical every hardening mass shrinks during hardening and thereby a pressure on the embedded core exercises. Apart from that, the core material and the investment material differ in terms of the coefficient of thermal expansion usually so significant that at direct contact between core and investment material, strong tension when heated or cooling occur. Eventually, the expansion that takes place during magnetization becomes of the core obstructed by magnetostriction when the core is tight from the investment material is enclosed.

Man hat diese Nachteile dadurch zu vermeiden versucht, daß man beispielsweise auf einen Ringkern zunächst eine Schaumgummischicht und auf diese wieder eine undurchlässige Hülle aufgebracht hat, bevor das Ganze eingegossen wurde. Bei einer derartigen Anordnung werden zwar die auf den Schaumstoff ausgeübten Drücke gedämpft, jedoch läßt sich nicht sicher verhindern, daß beispielsweise der durch diese Schaumgummischicht hindurch übertragene Schrumpfdruck die magnetischen Eigenschaften des Kernmaterials beeinträchtigt.Attempts have been made to avoid these disadvantages by, for example First a layer of foam rubber is applied to a toroidal core and then an impermeable layer on top of it Before the whole thing was poured in. With such an arrangement the pressures exerted on the foam are dampened, but can do not safely prevent, for example, the through this foam rubber layer transferred shrinkage pressure affects the magnetic properties of the core material.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wird ein in eine härtende Masse eingebettetes elektrisches Gerät mit Magnetkern und Spulenwicklungen, bei dem zwischen Einbettmasse und Magnetkern ein elastisches Polster vorgesehen ist, nach der Erfindung so ausgeführt, daß die gesamte Anordnung derart in einen luftdicht verschlossenen Beutel aus luftundurchlässiger Folie eingehüllt ist, daß dieser sich auf der Spule und/oder dem Spulenkörper abstützt und die freien Kernenden umgebende Luft- oder Gaspolster bildet, die eine Berührung der Einbettmasse mit dem Kern verhindern.To avoid these disadvantages, an embedded in a hardening compound is used electrical device with magnetic core and coil windings, in which between investment material and magnetic core an elastic pad is provided, designed according to the invention so that the entire arrangement in such a way in an airtight bag made of airtight Foil is wrapped so that it is supported on the coil and / or the coil body and forming cushions of air or gas surrounding the free core ends which are in contact prevent the investment with the core.

Auf diese Weise wird die Berührung der Einbettmasse mit dem Kern in zuverlässiger Weise verhindert und ein sehr guter Druckausgleich erreicht.In this way, the investment material is in contact with the core reliably prevented and a very good pressure equalization is achieved.

Mit besonderem Vorteil wird die einzubettende Anordnung in eine Folie eingewickelt, deren Ränder zusammengefaßt und durch Bandagen dicht verschlossen werden. Hierzu kann beispielsweise ein einhüllender Beutel verwendet werden, der aus an den Rändern verschweißter Folie, vorzugsweise Polyäthylenfolie, besteht.The arrangement to be embedded is particularly advantageous in a film wrapped, the edges of which are gathered together and tightly sealed with bandages will. For this purpose, for example, an enveloping bag can be used which consists of foil welded at the edges, preferably polyethylene foil.

Als Einbettmasse können vorzugsweise bei normaler Raumtemperatur unter Zusatz von Katalysatoren polymerisierende Gießharze verwendet werden. Bei dem Vergießen wird man darauf achten, daß zur Vermeidung von Spannungen je nach der Art des verwendeten Harzes mit möglichst geringen Katalys.atormengen gearbeitet wird und außerdem geeignete Füllstoffe zugesetzt werden. Als geeigneter Füllstoff erwies sich z. B. ein Zusatz von etwa 25 °/o feinstgemahlenem Glimmerpulver. Als Folienmaterial eignet sich z. B. Polyäthylenfolie, insbesondere solche höheren Schmelzpunktes. Der Schmelzpunkt der Folie soll auf jeden Fall höher als die Temperatur liegen, die bei der Verarbeitung der Einbettungsmasse sowie beim Betrieb des eingebetteten auftritt. Das zwischen dem Kern und der Haut beim Einwickeln verbleibende Luftpolster schützt als elastische Zwischenlage den Kern gegen den Schrumpfdruck der Einbettungsmasse. Um den Druck innerhalb der Haut beim Einbetten zu erhöhen, kann man auch Luft oder Gas unter höherem Druck vor dem Einbetten in den Beutel einlassen oder unter vermindertem Außendruck einbetten.As an investment, preferably at normal room temperature below Addition of catalysts polymerizing casting resins can be used. During the shedding Care will be taken to avoid tension depending on the type of used Resin is worked with the smallest possible amounts of catalyst and also suitable Fillers are added. A suitable filler has proven to be such. B. an addition of about 25 per cent. of finely ground mica powder. As a film material such. B. polyethylene film, especially those with a higher melting point. The melting point In any case, the film should be higher than the temperature used during processing the embedding material as well as during the operation of the embedded one. That Protects air cushions remaining between the core and the skin during wrapping as an elastic intermediate layer, the core against the shrinkage pressure of the embedding compound. To increase the pressure within the skin when investing, you can also use air or Admit gas under higher pressure before embedding in the bag or under reduced pressure Embed external pressure.

Um zu verhindern, daß die Einbettungsmasse durch die Haut hindurch einen Druck insbesondere auf die aus dem Wickelkörper hervorstehenden Enden des Magnetkerns ausüben kann, wird es in der Regel empfehlenswert sein, diese Enden des Kerns mit einem elastischen Stoff, beispielsweise Schaumgummi, zu umgeben.To prevent the investment material from penetrating the skin a pressure in particular on the ends of the protruding from the winding body Magnetic core can exercise, it will usually be recommended to use these ends of the core with an elastic material, for example foam rubber.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Eindringen von Einbettungsmasse zwischen die Lamellen eines geblechten Kernes mit Sicherheit verhindert wird, wo sie besonders schädlich wirken könnte.A particular advantage of the invention is that the penetration of embedding material between the lamellae of a laminated core with certainty is prevented where it could be particularly harmful.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert.The invention is illustrated using an example shown in the drawing explained in more detail.

F i g. 1 zeigt im Schnitt einen in eine Folie eingeschlagenen Magnetkern mit Wicklungen; F i g. 2 zeigt den Kern und die Wicklungen in einer anderen Ansicht.F i g. 1 shows in section a magnetic core wrapped in a foil with windings; F i g. 2 shows the core and the windings in a different view.

Auf dem Schenkel eines Kernes 1 sitzen Wicklungen 2 mit Anschlußleitern 3. Um die Enden des Kernes sind Schaumstoffstreifen 4 gelegt, die durch Gummischnüre 5 festgehalten werden. Das Ganze ist beutelartig in eine Folie 6 eingehüllt. Die zusammengefaßten Folienränder 7 sind durch eine Bandage 8 zusammengehalten. Zwischen den Folienrändern sind die Anschlußleiter 3 herausgeführt.On the leg of a core 1 there are windings 2 with connecting conductors 3. Foam strips 4 are placed around the ends of the core and are held in place by rubber cords 5. The whole is wrapped in a film 6 like a bag. The combined film edges 7 are held together by a bandage 8 . The connecting conductors 3 are led out between the foil edges.

F i g. 3 deutet eine andere mögliche Art der Einbettung an. Der nach F i g. 1 und 2 beschriebene Kern mit Wicklungen wird zwischen Kunststoffolien gelegt, die Ränder 7 der Folien so verschweißt (8), daß die Anschlußleitungen 3 zu den Wicklungen nebeneinander nach oben durch die Schweißnaht herausgeführt werden. In den umgebenden Block aus Einbettungsmasse 9 können Muttern 10 oder Schrauben zur Befestigung eingegossen werden.F i g. 3 indicates another possible type of embedding. The after F i g. 1 and 2 described core with windings is placed between plastic sheets, the edges 7 of the foils are welded (8) so that the connecting lines 3 to the windings are led out side by side up through the weld seam. In the surrounding Block of embedding compound 9 nuts 10 or screws can be cast in for fastening will.

F i g. 4 schließlich zeigt, wie in einem Gußblock ein oder mehrere Magnetkerne, mit ihren Wicklungen in einem Folienbeutel eingeschweißt oder eingebunden, mit Trockengleichrichtern 14, Widerständen 12, Kondensatoren 13 oder ähnlichen Kleinbauteilen samt den dazugehörigen Verbindungs- und Zuführungsleitungen sowie etwa nötigen Stützelementen (Leisten u. dgl.) zu einer kompakten Baueinheit zusammengefaßt werden können. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß beispielsweise die Vereinigung eines aus kapazitiven, induktiven und ohmschen Elementen kombinierten Widerstandssatzes zu einer einheitlichen, durch Vergießen geschaffenen und mit einem Stecker versehenen Baueinheit - wie erwähnt - bereits bekannt ist. Alle nach außen gehenden Leitungen enden in Lötösen, die so eingegossen werden können, daß sie genügend weit aus dem Block herausragen. Eine solche Anordnung vereinigt in sich folgende bermerkenswerten Vorteile: Einfache und billige Herstellung auch komplizierter Einheiten bei geringstem Aufwand an mechanischen Befestigungsmitteln, mechanischer Schutz der empfindlichen Teile, vor allem auch der Leitungen und Lötstellen sowie Schutz gegen chemische Einflüsse.F i g. 4 finally shows how one or more magnetic cores in a cast block, with their windings welded or bound in a foil bag, with dry rectifiers 14, resistors 12, capacitors 13 or similar small components including the associated connecting and supply lines as well as any necessary support elements (strips, etc.) Like.) Can be combined into a compact unit. In this context it should be pointed out that, for example, the combination of a set of resistors combined from capacitive, inductive and ohmic elements to form a unitary unit created by potting and provided with a plug - as mentioned - is already known. All lines going to the outside end in soldering lugs that can be cast in such a way that they protrude sufficiently far from the block. Such an arrangement combines the following noteworthy advantages: Simple and inexpensive production of even complicated units with the least amount of mechanical fastening means, mechanical protection of the sensitive parts, especially the lines and soldering points, and protection against chemical influences.

Claims

Claims: 1. Electrical embedded in a hardening compound Device with magnetic core and coil windings, in which between investment material and magnetic core an elastic pad is provided, characterized in that the entire Arrangement in such a way in an airtight bag made of airtight Foil is wrapped so that it is supported on the coil and / or the coil body and forming cushions of air or gas surrounding the free core ends which are in contact prevent the investment with the core.

2. Embedded in a hardening mass Electrical device according to claim 1, characterized in that the arrangement in a film is wrapped, the edges of which are gathered together and sealed by bandaging are locked.

3. Electrical device embedded in a hardening compound after Claim 1, characterized in that the bag enclosing the arrangement at the edges of welded foil.

4. Embedded in a hardening mass Electrical device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the bag is made of polyethylene film.

5. Method of making one into one hardening mass embedded electrical device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the air or gas pressure inside the foil bag before embedding or during embedding compared to the external pressure is increased.

6. Electrical device embedded in a hardening mass according to one of the claims 1 to 4 or manufactured according to claim 5, characterized in that the ends of the core are provided with a foam layer. Considered publications: German Patent Nos. 652 644, 655 001, 749 489, 857 559; German patent applications S 21109 VIII c / 21 g (published May 5, 1952); E 4147 VIII c / 21 g (published on B. 20, 1953); German utility model No. 1682 733, 1695 208; Swiss Patent Nos. 205,668, 268,951; British Patent Nos. 539 511, 578 276; U.S. Patent No. 2,468,845; Electrotechnical Journal, Issue B, January 1953, pp. 5 to 7; Funkschau, 1954, issue 17, pp. 361, 362; Plastics, December 1951, pp. 457 to 462.