DE1253739B

DE1253739B - Method for producing a component made of soft magnetic material, in particular a rotationally symmetrical component

Info

Publication number: DE1253739B
Application number: DE1956B0039402
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilhelm Binder
Original assignee: Binder Magnete GmbH
Current assignee: Binder Magnete GmbH
Priority date: 1956-03-06
Filing date: 1956-03-06
Publication date: 1967-11-09

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.: Int. Cl .:

C21dC21d

Deutsche Kl.: 18 c-1/78 German class: 18 c -1/78

Nummer: 1253 739Number: 1253 739

Aktenzeichen: B 39402 VI a/18 cFile number: B 39402 VI a / 18 c

Anmeldetag: 6. März 1956Filing date: March 6, 1956

Auslegetag: 9. November 1967Opened on: November 9, 1967

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von magnetisch beaufschlagten, aus weichmagnetischen Werkstoffen bestehenden Bauteilen von Geräten und Maschinenteilen, wie beispielsweise Hubmagneten, Kupplungen, Aufspannmagneten, Relais oder Motoren.The present invention relates to a method for the production of magnetically applied, from soft magnetic materials existing components of devices and machine parts, such as Lifting magnets, couplings, clamping magnets, relays or motors.

Derartige Bauteile, die häufig rotationssymmetrisch ausgebildet sind, weisen wenigstens zwei im Winkel zueinander verlaufende Wandbereiche auf, die mit einem oder mehreren angrenzenden Bauteilen, die ähnlich ausgebildet sind, einen geschlossenen Magnetkreis bilden. Die magnetischen Eigenschaften dieser Bauteile und Magnetkreise hat man dabei durch entsprechende Formgebung und Auswahl des Werkstoffes bereits derart verbessert, daß auf diesem Wege merkliche Fortschritte kaum noch zu erwarten sind.Such components, which are often designed to be rotationally symmetrical, have at least two at an angle mutually extending wall areas that with one or more adjacent components that are designed similarly, form a closed magnetic circuit. The magnetic properties of this Components and magnetic circuits are created through appropriate shaping and selection of the material already improved to such an extent that noticeable progress can hardly be expected in this way.

Es ist an sich auch bekannt, die magnetischen und elektrischen Eigenschaften von Elektroblechen durch Erzeugung einer Textur, beispielsweise durch Einhaltung bestimmter Walz- und Glühbedingungen, zu verbessern. Die Verarbeitung von solchen texturbehafteten Werkstoffen bereitet aber schon bei einfachen Gebilden, wie Bandkernen od. dgl., erhebliche Schwierigkeiten; ihre Verarbeitung zu Bauteilen mit mehreren in verschiedenen Ebenen liegenden und sich im Winkel zueinander erstreckenden Wandbereichen ist aber erst recht nicht durchführbar, weil eine Textur in Richtung des gewünschten Feldlinienverlaufs nur in einer einzigen axialen Ebene, die der Walzrichtung des Werkstoffes entspricht, vorhanden ist.The magnetic and electrical properties of electrical steel sheets are also known per se by creating a texture, for example by observing certain rolling and annealing conditions, to improve. The processing of such textured materials already prepares simple structures, such as tape cores or the like, considerable difficulties; their processing into components with several wall areas lying in different planes and extending at an angle to one another But it is certainly not feasible because a texture in the direction of the desired field line course present only in a single axial plane, which corresponds to the rolling direction of the material is.

Neben durchgeführten Versuchen über die bei den verschiedenen mechanischen Bearbeitungsarten entstehenden Texturen ist es auch schon bekannt, rohrförmige oder topfartige Bauteile für Lautsprecher im sogenannten Fließpreßverfahren herzustellen, und zwar ausschließlich aus Wirtschaftlichkeitserwägungen heraus, da sich dieses Verfahren für die Massenherstellung als besonders geeignet erwiesen hat. Eine Textur innerhalb der Bauteile, die mit dem Feldlinienverlauf übereinstimmt, wurde dabei nicht angestellt.In addition to tests carried out on the various types of mechanical processing Textures are already known, tubular or pot-like components for loudspeakers to be produced in the so-called extrusion process, exclusively for reasons of economy as this process has proven particularly suitable for mass production Has. A texture within the components that corresponds to the course of the field lines was not created employed.

Es ist aber auch schon ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles für Magnetkreise vorgeschlagen worden, dessen magnetische Vorzugsrichtung im ganzen Bauteil einschließlich der Übergangsstellen in angrenzende Bauteile des Magnetkreises dem Verlauf der auf verschieden gerichteten Wegen verlaufenden magnetischen Kraftlinien entspricht, so daß der magnetische Widerstand für jedes Wegstückchen des betreffenden Bauteiles den gleichen minimalen Wert besitzt. Die magnetische Vorzugs-Verfahren zum Herstellen eines aus
weichmagnetischem Material bestehenden,
insbesondere rotationssymmetrischen BauteilesHowever, a method for manufacturing a component for magnetic circuits has also been proposed whose preferred magnetic direction in the entire component, including the transition points into adjacent components of the magnetic circuit, corresponds to the course of the magnetic lines of force running on differently directed paths, so that the magnetic resistance for each piece of travel of the component concerned has the same minimum value. The magnetic preferred method of making one from
soft magnetic material,
especially rotationally symmetrical component

Anmelder:Applicant:

Binder Magnete K. G., Villingen (Schwarzw.)Binder Magnete K. G., Villingen (Schwarzw.)

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Wilhelm Binder, Villingen (Schwarzw.)Dipl.-Ing. Wilhelm Binder, Villingen (Black and White)

richtung wird bei diesem Verfahren nach der Fertigstellung des betreffenden Bauteiles, d. h. also in dem bereits fertigen Bauteil erzeugt, und zwar auf magnetischem Wege, beispielsweise durch Hilfsspulen, wobei der Magnetfluß in den Wegen verläuft, in denen die magnetische Vorzugsrichtung entstehen soll.Direction is in this process after the completion of the component in question, i. H. so in that already finished component produced, namely by magnetic means, for example by auxiliary coils, the magnetic flux running in the paths in which the preferred magnetic direction arise target.

Durch langwierige Versuche wurde nun erfindungsgemäß gefunden, daß man durch Anwendung des gemäß den obigen Ausführungen an sich bekannten Fließpreßverfahrens aus weichmagnetischem Material bestehende Bauteile mit wenigstens zwei im Winkel zueinander verlaufenden Wandbereichen für Magnetkreise herstellen kann, deren magnetische Vorzugsrichtung gleichfalls im ganzen Bauteil einschließlich der Übergangsstellen in angrenzende Bauteile des Magnetkreises dem Feldlinien verlauf entspricht; die Anwendung des Fließpreßverfahrens erfolgt dabei, gegebenenfalls unter gleichzeitiger magnetischer Beaufschlagung, in der Weise, daß der Verlauf der bei dem Fließpreßvorgang in dem Kristallgitter des betreffenden Bauteiles entstehenden magnetischen Vorzugsrichtung mit dem Feldlinienverlauf übereinstimmt. Eingehende Versuche an magnetisch weichen Werkstoffen haben nämlich ergeben, daß es möglich ist, einem homogenen Weicheisenteil eine magnetische Vorzugsrichtung dadurch aufzuzwingen, daß es unter hohem Druck, gegebenenfalls unter gleichzeitiger magnetischer Beaufschlagung, verformt wird.Through lengthy experiments it has now been found according to the invention that one can use the according to the above statements known extrusion process from magnetically soft material existing components with at least two wall areas for magnetic circuits that run at an angle to one another can produce whose preferred magnetic direction is also included in the entire component the transition points into adjacent components of the magnetic circuit corresponds to the course of the field lines; the The extrusion process is used, possibly with simultaneous magnetic Loading, in such a way that the course of the extrusion process in the crystal lattice of the relevant component resulting magnetic preferential direction coincides with the course of the field lines. In-depth tests on magnetically soft materials have shown that it is possible is to force a homogeneous soft iron part in a preferred magnetic direction in that it is under high pressure, possibly with simultaneous magnetic application, is deformed.

Während bei dem obigen, bereits vorgeschlagenen Verfahren die magnetische Vorzugsrichtung erst in dem fertigen Bauteil erzeugt wird, wird diese Vorzugsrichtung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren schon bei der Herstellung des betreffenden Bauteiles geschaffen.While in the above, already proposed method, the preferred magnetic direction only in the finished component is produced, this preferred direction becomes in the method according to the invention already created during the manufacture of the component in question.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Herstellung von rotationssymmetrischen Bau-The method according to the invention is particularly useful for the production of rotationally symmetrical structural

709 687/281709 687/281

teilen mit wenigstens je einem annähernd axialparallelen und einem annähernd radial verlaufenden Wandbereich geeignet. Besonders vorteilhaft läßt sich aber auch die Erfindung bei Bauteilen mit drei oder mehr zueinander im Winkel verlaufenden Wandbereichen anwenden, da in diesen Fällen meist nur zwei derartige Bauteile für einen vollständigen Magnetkreis benötigt werden, wodurch die Zahl der Übergangsstellen auf ein Minimum beschränkt ist.share with at least one approximately axially parallel and one approximately radially extending Wall area suitable. However, the invention can also be particularly advantageous for components with three or more wall areas running at an angle to each other, since in these cases mostly only two such components are required for a complete magnetic circuit, reducing the number of Crossing points is kept to a minimum.

Die vorliegende Erfindung wird an Hand von Teilen eines Gleichstromhubmagneten und einer Magnetbremse näher erläutert.The present invention is based on parts of a DC solenoid and a Magnetic brake explained in more detail.

In planmäßiger Anwendung der Erfindung gelingt es beispielsweise, bei einem Bauteil, innerhalb dessen eine Umkehr des Magnetflusses um zweimal 90°, also insgesamt um 180°, erfolgt, auf dem gesamten Wege die magnetische Vorzugsrichtung mit der magnetischen Flußrichtüng in Übereinstimmung zu bringen.In the planned application of the invention it is possible, for example, in a component within it a reversal of the magnetic flux by two times 90 °, i.e. a total of 180 °, takes place over the entire area Approach the preferred magnetic direction with the magnetic flux direction in correspondence bring.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird durch Nachbearbeitung der mit richtig liegenden magnetischen Vorzugsrichtüngeri ausgestatteten Bauteile dafür gesorgt, daß diese Vorzugsrichtungen bei der späteren Benutzung des Gerätes auch tatsächlich voll zur Geltung kommen. Dies geschieht beispielsweise durch passendes Abarbeiten der Außenflächen, in denen sich die Vorzugsrichtungen nicht so einwandfrei auszubilden pflegen wie in den mehr nach innen gelegenen Schichten des Bauteils.In a preferred embodiment of the invention, post-processing of the with correct lying magnetic preferential direction Components ensure that these preferred directions when using the device later actually come into their own. This is done, for example, through appropriate processing of the outer surfaces in which the preferred directions do not tend to develop as perfectly as in the more inward layers of the component.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird bei Bauteilen, von denen aus der Magnetfluß in einen benachbarten Bauteil übergehen soll, die magnetische Vorzugsrichtung in Richtung auf diesen anderen Bauteil hin gewählt und sodann durch entsprechendes Abarbeiten des Bauteils die vorschriftsmäßige äußere Umrißform hergestellt.In a further preferred embodiment, components from which the magnetic flux in an adjacent component is to pass over, the preferred magnetic direction in the direction of this Another component is selected and then the correct one by processing the component accordingly outer outline shape made.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einigen Ausführungsbeispielen beschrieben.The invention is illustrated below with reference to schematic drawings of some exemplary embodiments described.

Fig. 1, 2 und 3 veranschaulichen den Hauptteil eines Magnetgehäuses und mehrere Stadien dessen Herstellung;Figs. 1, 2 and 3 illustrate the main part a magnet housing and several stages of its manufacture;

F i g. 4 und 5 veranschaulichen je einen weiteren Bauteil und ein abgeändertes Herstellungsverfahren, und zwar F i g. 4 wiederum für ein Magnetgehäuse und F i g. 5 für das Gehäuse einer magnetisch betätigten Bremse.F i g. 4 and 5 each illustrate a further component and a modified manufacturing process, namely F i g. 4 again for a magnet housing and FIG. 5 for the housing of a magnetically operated Brake.

F i g. 1 veranschaulicht das Ausgangsmaterial in Form eines Rohlings 1 aus Weicheisen ohne praktische magnetische Vorzugsrichtung, und zwar den Querschnitt eines zylindrischen Körpers. Dieser Rohling wird durch ein Fließpreßverfahren in ein im Querschnitt U-förmiges Magnetgehäuse 2 (Fig. 3) umgeformt. Während des Fließpressens bildet sich beim Steigen des Werkstoffs eine magnetische Vorzugsrichtung im Sinn der Pfeile s aus (F i g. 2). Es braucht dann nur noch der Steg 3 entfernt zu werden.F i g. 1 illustrates the starting material in the form of a blank 1 made of soft iron without any practical preferred magnetic direction, namely the cross-section of a cylindrical body. This blank is formed into a magnet housing 2 (FIG. 3) with a U-shaped cross section by means of an extrusion process. During extrusion, when the material rises, a preferred magnetic direction in the direction of the arrows s forms (FIG. 2). It then only needs the web 3 to be removed.

Bei dem so hergestellten Magnetgehäuse entspricht die magnetische Flußrichtung auf dem gesamten, im Querschnitt U-förmigen Weg des Magnetflusses der jeweiligen magnetischen Vorzugsrichtung.In the case of the magnet housing produced in this way, the direction of magnetic flux corresponds to the entire, im Cross-section U-shaped path of the magnetic flux in the respective preferred magnetic direction.

Es kann, je nach dem Werkstoff und der in Frage stehenden Formgebung, auch zweckmäßig sein, von einem Rohling auszugehen, der bereits eine magnetische Vorzugsrichtung aufweist, beispielsweise bei dem in F i g. 1 bis 3 veranschaulichten Fall einer waagerechten Vorzugsrichtung.Depending on the material and the shape in question, it can also be expedient to use starting from a blank that already has a preferred magnetic direction, for example at the one shown in FIG. 1 to 3 illustrated case of a preferred horizontal direction.

An denjenigen Steli&n₍ äft denen nach dem jeweiligen Einbau des Bauteiles der magnetische Fluß aus dem Magnetgehäuse 2 austritt, also an den Ringfläehen 4 ufid 5, gegebenenfalls auch an der Hohlzylinderf!äche 6, empfiehlt es sich; die Rändpartie des Gehäuses abzuarbeiten. Man gelangt hierdurch in den Bereich, in dein sich die magnetische Vorzugsrichtung einwandfrei ausgebildet hat.! At those Steli & n _(äft which according to the particular installation of the component of the magnetic flux from the magnet housing 2 exits, so the Ringfläehen 4 ufid 5, optionally also at the Hohlzylinderf äche 6, it is recommended; execute the Rändpartie the housing One arrives. as a result, in the area in which the preferred magnetic direction has developed properly.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Magnetgehäuse 12,In the case of the magnet housing 12 shown in FIG. 4,

ίο das ebenfalls im Fließpreßverfahren hergestellt wird, soll im Zentrum des Gehäuses ein beweglicher Anker angeordnet werden. Um einen möglichst günstigen magnetischen Faserverlauf für den Übergang des Magnetflusses vom Tnnenrohr des Magnetgehäuses zum Anker zu erreichen, wird zunächst ein Innenrohrstück 17 mit konisch verlaufenden Mantelflächen angepreßt. Aus diesem konischen Rohrstück 17 wird sodann ein Rohrstück mit zylindrischer Innenwandung 18 herausgearbeitet, wie in F i g. 4 gestrichelt angedeutet ist.ίο which is also produced using the extrusion process, a movable armature is to be arranged in the center of the housing. To get the cheapest possible magnetic fiber course for the transition of the magnetic flux from the inner tube of the magnet housing to the To achieve anchor, an inner pipe piece 17 is first pressed with conical outer surfaces. From this conical pipe section 17, a pipe section with a cylindrical inner wall 18 is then worked out, as in Fig. 4 is indicated by dashed lines.

In dem dann verbleibenden Innenrohrstück verlaufen die magnetischen Fasern schräg in Richtung auf die Innenwandung hin, wodurch ein besonders guter magnetischer Übergang zum beweglichen Anker erreicht wird.In the then remaining inner pipe section, the magnetic fibers run obliquely in the direction of the Inner wall, whereby a particularly good magnetic transition to the movable armature is achieved will.

Fig. 5 zeigt ein in einem mehrstufigen Fließpreßverfahren hergestelltes Werkstück, und zwar ist auf der linken Seite die der Gestaltung auf der rechten Seite der Zeichnung vorangehende Fertigungsstufe dargestellt. Es handelt sich wiederum um einen aus einem vollen Rohling durch Fließpressen erzeugten Gehäuseteil, in diesem Fall um den Teil einer magnetisch betätigten Bremse. Zunächst verläuft die magnetische Faserrichtung, ähnlich wie bei den vorangehenden Beispielen, im wesentlichen parallel zu den Außenwandungen der betreffenden Abschnitte. Durch nachträgliches Stauchen des oberen Ringteils bei 20 erzielt man, wie bei 21 angedeutet, eine nochmalige Richtungsänderung des magnetischen Faserverlaufs, wodurch der Übergang des Magnetflusses in den an dieser Stelle einzusetzenden, in der Zeichnung nicht dargestellten beweglichen Anker begünstigt wird. Die Abarbeitung der Übergangsflächen kann bei den in Fig. 4 und 5 dargestellten Bauteilen in der entsprechenden Weise erfolgen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.Fig. 5 shows a workpiece produced in a multistage extrusion process, namely is on the left side shows the production stage preceding the design on the right side of the drawing shown. Again, it is one produced from a full blank by extrusion Housing part, in this case the part of a magnetically operated brake. First the magnetic one runs Fiber direction, similar to the previous examples, essentially parallel to the Outer walls of the sections concerned. By subsequently upsetting the upper part of the ring at 20, as indicated at 21, another change in direction of the magnetic fiber course is achieved, whereby the transition of the magnetic flux into the one to be used at this point in the drawing movable armature, not shown, is favored. The processing of the transition areas can in the components shown in FIGS. 4 and 5 take place in the same way as in the first Embodiment.

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von Gehäuseteilen mit sehr geringem Werkstoff abfall. Die erfindungsgemäß hergestellten Teile weisen eine erhebliche magnetische Leistungssteigerung auf. Praktisch wird durch die Erfindung erreicht, daß das Magnetfeld im gesamten Magnetkreis oder zumindest in dessen überwiegenden Teilen stets vorzugsgerichtetes Eisen vorfindet.The invention enables the production of housing parts with very little material waste. the Parts manufactured according to the invention have a considerable increase in magnetic performance. Practically is achieved by the invention that the magnetic field in the entire magnetic circuit or at least in its predominant parts, it is always preferential Finds iron.

Claims

Patent claims:

1. A method for producing a magnetically soft material, in particular rotationally symmetrical component with at least two extending at an angle to one another Wall areas for use for magnetic circuits, their preferred magnetic direction throughout the component including the transition points to adjacent components of the Magnetic circuit corresponds to the course of the field lines, characterized by the application the extrusion process known per se, optionally with simultaneous magnetic

Loading, in such a way that the course of the extrusion process in the crystal lattice of the component resulting magnetic preferential direction coincides with the course of the field lines.

2. The method according to claim 1, characterized in that a starting material homogeneous soft iron part is used.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the edge regions of the im Extrusion process produced component at those points where the magnetic flux in other components are to be crossed.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that first in the Fheßpreßverfahren a semi-finished product is produced whose outer surface in areas where there is a transition of the magnetic flux to other components should take place, deviating from the final outline shape is generated running parallel to the final desired magnetic fiber direction, and that then in a further step the required outer circumferential shape corresponding processing is achieved.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that one after the other at the same point different magnetic preferential directions can be generated, in particular by subsequent upsetting or by a multi-stage Extrusion.

Considered publications:

German patent application K 2890 VI a / 18 c (published on January 15, 1953);

British Patent No. 743,635;

Book by F. Pawlek, "Magnetische Werkstoffe", 1952, pp. 162 and 163;

Book by G. Wassermann, "Texturen Metallischer Werkstoffe", 1939, p. 102.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings