DE3012320A1

DE3012320A1 - Laminated cores for inductive components - where laminations are sepd. from each other by silica grains to form gaps filled with casting resin

Info

Publication number: DE3012320A1
Application number: DE19803012320
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. Dr. 7570 Baden-Baden Krause
Original assignee: FORSCH PROF DR ING HABIL DR PH
Current assignee: FORSCH PROF DR ING HABIL DR PH
Priority date: 1980-03-29
Filing date: 1980-03-29
Publication date: 1981-10-08
Also published as: DE3012320C2

Abstract

The core consists of a stack of sheets made of a soft magnetic metal. In the stack, the sheets are sepd. from each other by gaps of max. 2 microns obtd. by spacers; and the gaps are filled with a hardenable adhesive bonding the sheets together. The spacers pref. consist of grains of a metal oxide powder, esp. silica; and these grains are sintered one side of each sheet. The adhesive is pref. a casting resin; and the core is pref. made using a mould into which the resin is poured. The mould is pref. made of an elastomer which does not bond to the casting resin. Used esp. in measuring and control appts. The magnetic properties of the sheets are not impaired in mfg. the cores, which have high mechanical and dynamic strength.

Description

Geschichteter Blechkern für induktive BauteileLayered sheet metal core for inductive components

Die Erfindung bezieht sich auf einen aus weichmagnetischen Kernblechen geschichteten und formfest verklebten Blechkern für induktive Bauteile.The invention relates to one made of soft magnetic core sheets layered and rigidly bonded sheet metal core for inductive components.

Beim Aufbau derartiger Blechkerne sind verschiedene Verfahren anwendbar, um den Zusammenhalt der geschichteten Kernbleche in der für den Kern vorgesehenen Form zu erreichen. Die in üblicher Weise durch Auftrag von Klebstoff auf die zu verklebenden Kernblechflächen erielbaren Verbindungen mit Schichtdicken zwischen 3 und 10 /um ergeben bei Verwendung von Weichklebstoffen eine ungenügende mechanische Festigkeit. Mit aushärtbaren Klebern wird zwar eine hohe mechanische Festigkeit erreicht, es treten Jedoch die magnetischen Eigenschaften des weichmagnetischen Kernmaterials beeinflussende Verspannungen unterschiedlicher Richtung und Größe auf, was die Einhaltung vorgegebener Werte bei der Serienfertigung sehr schwierig macht.Various methods can be used to build such sheet metal cores, about the cohesion of the layered core sheets in the area intended for the core To achieve shape. The usual way by applying glue to the bonded core sheet surfaces achievable connections with layer thicknesses between 3 and 10 μm result in insufficient mechanical properties when using soft adhesives Strength. With curable adhesives, a high mechanical strength is achieved achieved, however, the magnetic properties of the soft magnetic occur Tensions of different directions and sizes influencing the core material on, which makes it very difficult to adhere to specified values in series production power.

Eine andere Methode, die ternbleche in der vorgesehenen Form zu fixieren, besteht darin, den fertig geschichteten Kern mit einem Gießharz als Klebstoff zu umgießen und so im wesentlichen die Schnittkanten der geschichteten Kermbleche in den senkrecht zur Schichtebene verlaufenden Flächen des Magnetkerns miteinander zu verbinden, Bei dünnschichtigen Gießharzverbindungen ist die erreichbare mechanische Festigkeit des fertigen Kerns flir dynamische Beanspruchung, z. B. durch Erschiitterimgen oder Vibrationen, ungenügend. Bei einer mechanisch ausreichend festen, dickschichtigen Verbindung führt die unterschiedliche thermische Ausdehnung von weichmagnetischem Material und Gießharz ebenfalls zu Verspannungen mit nachteiliger.Another method of fixing the star plates in the intended shape, is to use a casting resin as an adhesive to the finished layered core encapsulate and so essentially the cut edges of the layered Kermbleche in the surfaces of the magnetic core running perpendicular to the plane of the layer with one another connect to, This is achievable with thin-layer cast resin connections mechanical strength of the finished core for dynamic loading, e.g. B. by Shocks or vibrations, insufficient. With one mechanically sufficient solid, thick-layer connection leads to the different thermal expansion of soft magnetic material and casting resin also lead to tension with disadvantageous.

Auswirkungen auf die magnetischen Eigenschaften des Kerns.Effects on the magnetic properties of the core.

Es besteht somit die Aufgabe, einen geschichteten und formfest verklebten Magnetkern, vorzugsweise zur Verwendung in induktiven Bauteilen der Meß- und Regeltechnik, herzustellen, der hohen mechanischen Beanspruchungen gewachsen ist und dessen vorgegebene magnetische Eigenschaften in der Fertigung und im Betrieb durch die Art der Verbindung der Kernbleche nicht störend beeinflußt wird.There is thus the task of gluing a layered and dimensionally stable Magnetic core, preferably for use in inductive components in measurement and control technology, to produce, the high mechanical loads and its predetermined magnetic properties in production and operation due to the type of connection the core sheets is not adversely affected.

Ein derartiger Magnetkern ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Kernbleche in Schichtebene mit Hilfe von etwa gleichmäßig verteilten Abstandhaltern auf einem Abstand von < 2 /um gehalten und die Zwischenräume mit aushärtbarem Klebstoff ausgefiillt sind0 Durch die Flächenverklebung in Schichtebene, vorzugsweise mit einem Gießharz, wird eine auch für hohe dynamische Beanspruchung ausreichende Festigkeit erzielt.Such a magnetic core is characterized according to the invention, that the core sheets in the layer plane with the help of approximately evenly distributed spacers kept at a distance of <2 / µm and the interstices with curable Adhesive are filled0 by the surface bonding in the layer plane, preferably with a casting resin, one is sufficient even for high dynamic loads Strength achieved.

Bei der geringen Schichtdicke der Klebstoffschicht, die durch die Abstandhalter über die gesamte Fläche gleichmäßig eingehalten wird, treten auch bei größeren Temperaturunterschieden keine merkbaren Verspannungen auf.Given the small thickness of the adhesive layer, which is caused by the Spacer is maintained evenly over the entire surface, also occur no noticeable tension in the case of greater temperature differences.

Als Abstandhalter dienen Körner eines Metal]oxydpulvers einheitlicher Korngröße, vorzugsweise Siliziumoxvd, also Quarzpulver.Grains of a metal oxide powder serve as spacers more uniformly Grain size, preferably silicon oxide, i.e. quartz powder.

Sie werden etwa Fleichräßig auf jeweils einer Fläche eines Kernblechs verteilt und mit ihr, z. B. durch Sinterung, verbunden, was beim Weichglühen der Kernbleche geschehen kann, Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung derartiger Kerne in Serienfertigung besteht darin, die geglühten und mit den Abstandhaltern versehenen Kernbleche in Gießformen einzuschichten, die Gießformen in einen hermetisch abschließbaren Raum zu bringen, diesen Raum bis auf einen Druck von unter 10 3 Torr zu evakuieren und das dünnflüssige Gießharz unter Vakuum in die Gießformen einzubringen.They become roughly carnivorous on one surface each of a core sheet distributed and with her, z. B. by sintering connected what the soft annealing Core sheets can be done, a preferred method of making such The mass production of cores consists of the annealed and the spacers provided core sheets to be layered in casting molds, the casting molds in a hermetically sealed To bring lockable space, this space down to a pressure of less than 10 3 Torr to evacuate and to bring the low viscosity casting resin into the casting molds under vacuum.

Auf diese Weise läßt sich eine vollständige Ausfülllme der ,-wischeAräume zwischen den einzelnen Kernflächen in Sehientebeae ohne T.ufteinschlüsse erreichen.In this way, a complete fill-in of the, -wischAraum between the individual core areas in Sehientebeae without T.uft inclusions.

Teil der Erfindung ist auch eine Gießform zur Herstellung des Blechkerns nach dem eben erwähnten Verfahren, die es ermöglicht, den fertigen Kern ohne Zug-, Druck- oder Biegebeanspruchung aus der Form zu entnehmen.Part of the invention is also a casting mold for producing the sheet metal core according to the method just mentioned, which makes it possible to remove the finished core without pulling, Compressive or bending stress can be taken from the form.

Sie besteht aus zwei zusammenfügbaren Formteilen, die jeweils auf einer Grundplatte senkrecht stehende Wandabschnitte gleicher Höhe aufweisen, die zusammengefügt der Kontur des Nsgnetkerns folgend verlaufen. Dabei sind auf der Grundplatte des einen Formteils alle im wesentlichen parallel zu einer Richtung, z. B. der einer Seitenkante der Gießform, sich erstreckenden Wandabschnitte angeordnet, auf der Grundplatte des anderen Formteils die etwa rechtwinklig dazu verlaufenden Wandabschnitte.It consists of two joinable molded parts, each on have a base plate perpendicular wall sections of the same height, which assembled following the contour of the Nsgnetkern. Are on the Base plate of one molded part all essentially parallel to one direction, z. B. the one side edge of the mold, arranged extending wall sections, on the base plate of the other molded part which run approximately at right angles to it Wall sections.

Werden die Formteile zusammengeklappt, umschließen die fortlaufend aneinandergereihten Wandabschnitte und die zwischen ihnen befindlichen Teile der parallelen Grundplatten einen der Form und den Abmessungen des geschichteten Blechkerns entsprechenden Raum. Die Abmessungen sind so gewählt, daß zwischen den senkrecht zur Schichtebene verlaufenden Flächen des in die Form eingeschichteten Kerns und den entsprechenden Flächen der Wandabschnitte ein Abstand besteht, der ein verspannungsfreies Einlegen der Kernbleche erlaubt.If the molded parts are folded together, they enclose continuously lined up wall sections and the parts of the between them parallel base plates one of the shape and dimensions of the layered sheet metal core appropriate space. The dimensions are chosen so that between the perpendicular to the layer level running surfaces of the layered in the form Core and the corresponding surfaces of the wall sections is a distance that a tension-free insertion of the core sheets allows.

Die Gießform ist aus einem Werkstoff hergestellt, der sich mit dem Klebstoff, etwa einem Gießharz, nicht verbindet und der so elastisch ist, daß ein Auseinanderbiegen der beiden Formteile in zwei Ebenen zur Entnahme des vergossenen bzw. verklebten Blechkerns möglich ist.The mold is made of a material that is compatible with the Adhesive, such as a casting resin, does not connect and is so elastic that a Bending the two molded parts apart in two planes to remove the encapsulated or glued sheet metal core is possible.

Der prinzipielle Aufbau eines geschichteten Blechkerns, hier eines sogenannten E-Kerns, sowie einer Gießform zu seiner Herstellung sind in den Figuren 1 bis 7 dargestellt und im folgenden beschrieben; Figur 1 zeigt ein Kernblech 1, das durch Stanzen aus etwa 0,05 mm dickem weichmagnetischem Material, z. B. Mu-Metall, hergestellt wird, Auf einer Fläche des Kernblechs t sind in etwa gleichmäßiger Verteilung Abstandshalter 2 ängebracht in Form von aufgesinterten Quarzkörnern einheitlicher Korngröße unter 2 /umO Zur Herstellung eines geschichteten Blechkerns werden die einzelnen Kernbleche 1 übereinander in eine Gießform 3 eingelegt, bis die vorgesehene Kernhöhe erreicht ist.The basic structure of a layered sheet metal core, here one so-called E-core, as well as a mold for its production are in the figures 1 to 7 and described below; Figure 1 shows a core sheet 1, by punching from about 0.05 mm thick soft magnetic material, for. B. Mu-metal, is produced, on a surface of the core sheet t are approximately evenly distributed Spacers 2 brought in the form of sintered-on quartz grains more uniformly Grain size below 2 / umO To produce a layered sheet metal core, the individual core sheets 1 placed one above the other in a casting mold 3 until the intended Core height is reached.

Der in Figur 2 dargestellte Querschnitt durch die Gießform 3 in einer Schichtebene läßt die Wandabschnitte 7 und die senkrecht dazu verlaufenden Wandabschnitte 7' erkennen, die der Kontur des E-Kerns entsprechend angeordnet sind.The cross section shown in Figure 2 through the mold 3 in a Layer plane leaves the wall sections 7 and the wall sections running perpendicular thereto 7 ', which are arranged according to the contour of the E-core.

Die Gießform 3 setzt sich aus zwei zusammenfügbaren Formteilen 4 und 5 zusammen.The casting mold 3 consists of two mold parts 4 and 4 which can be joined together 5 together.

Auf einer Grundplatte 6 des einen, in den Figuren 3 und 4 dargestellten Formteils 4 stehen alle parallel zu einer Seitenkante der Grundplatte 6 verlaufenden Wandabschnitte 7, ihre Höhe h ist wenig größer als die für den Blechkern vorgesehene Höher In entsprechender Weise ist das in den Figuren 5 und 6 dargestellte zweite Formteil 5 ausgebildet. Es trägt auf einer Grundplatte 6' alle zu den Wandabschnitten 7 senkrecht verlaufenden Wandabschnitte 7' gleicher Höhe h.On a base plate 6 of the one shown in FIGS. 3 and 4 Molded part 4 are all parallel to one Side edge of the base plate 6 extending wall sections 7, their height h is slightly greater than that for the sheet metal core provided higher In a corresponding manner, that shown in FIGS. 5 and 6 is shown second molded part 5 is formed. It carries all of the wall sections on a base plate 6 ' 7 vertically extending wall sections 7 'of the same height h.

Werden die beiden Formteile 4 und 5 zusammengeklappt, so bilden die aneinanderstoßenden Wandabschnitte 7 und 7' die Begrenzung des den Blechkern aufnehmenden Raums senkrecht zur Schichtebene (siehe Figur 2).If the two molded parts 4 and 5 are folded together, they form the abutting wall sections 7 and 7 'define the boundary of the sheet metal core receiving Space perpendicular to the layer plane (see Figure 2).

Die Gießform 3 mit dem eingeschichteten Blechkern wird unter Vakuum durch geeignet angebrachte Eingußöffnungen 8, beispielsweise durch von den nicht ganz aneinanderstoßenden Wandteilen 7 und 7' gebildete Schlitze, mit Gießharz gefüllt.The casting mold 3 with the laminated sheet metal core is under vacuum by suitably mounted pouring openings 8, for example by the not completely abutting wall parts 7 and 7 'formed slots, filled with casting resin.

Figur 7 zeigt einen stark vergrößerten Teilausschnitt des Blechkerns in der Gießform. Das Gießharz 9 füllt die freien Zwischenräume zwischen den Kerublechen 1 der Dicke di, die mittels der Abstandhalter 2 auf einem gleichmäßigen Abstand d2 C 2 1um gehalten sind, sowie die zwischen den senkrecht zur Schichtebene verlaufenden Seitenflächen des Blechkerns und den Innenflächen der Wandabschnitte 7 oder 7' der Gießform 3, deren Abstand d3 bis zu 10 46 der Kernblechdicke di betragen kann.FIG. 7 shows a greatly enlarged partial section of the sheet metal core in the mold. The casting resin 9 fills the free spaces between the Kerblechen 1 of the thickness di, which by means of the spacer 2 at a uniform distance d2 C 2 1um are held, as well as those between the perpendicular to the layer plane Side surfaces of the sheet metal core and the inner surfaces of the wall sections 7 or 7 'of the Casting mold 3, the distance d3 of which can be up to 10 46 of the core sheet thickness di.

Patentansprüche 7 Figuren Claims 7 figures

Claims

Claims 1. Laminated from soft magnetic core sheets and firmly bonded sheet metal core for inductive components, d u r c h g e k E n n z e -i c h n e t that the core sheets (1) in the layer plane of approximately uniform distributed spacers (2) held at a distance d2 # 2 µm and the spaces are filled with curable adhesive.

2. Sheet metal core according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the spacers (2) grains of a metal oxide powder, preferably silicon oxide, are.

3. Sheet metal core according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the grains are sintered onto one of the core sheet surfaces to be connected are,

4. sheet metal core according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, that the adhesive is a casting resin (5).

5. Casting mold for the production of a layered sheet metal core according to the Claims 1 to 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that they consist of at least two form parts (4, 5) which can be joined together, each on a base plate (6, 6 ') have vertical wall sections (, 7') of the same height (h), which together follow the contour of the sheet metal core, all of which are essentially parallel to a direction extending wall section (7) on the base plate (6) of the one molded part (4), the wall sections running approximately at right angles thereto (7 ') are arranged on the base plate (6') of the other molded part (5).

6. Casting mold for producing a layered sheet metal core according to claim 5, that the casting mold (3) consists of one consists of an elastic material that does not bond with the adhesive used.