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Ferromagnetisches feinkörniges Pulver frir Massekerne.
Die Erfindung betrifft ein isoliertes, ferromagnetisches feinkörniges Pulver für Massekerne, dessen
Einzelteilchen mit einer Isolationsmasse überzogen sind, die aus einem Bindemittel mit feinst zerkleinerten
Beimengungen besteht. Die aus dem Pulver gebildeten Massekerne finden für Induktionsspulen, Pupin- spulen und andere elektrische Apparate Verwendung.
Das mit dem neuen Verfahren gewonnene Pulver weist verschiedene, einen technischen Fort- schritt begründende Eigenschaften auf, die es für den angegebenen Bestimmungszweek besonders geeignet machen. Nach Erkenntnissen aus letzter Zeit darf die Korngrösse des Metallpulvers unter Voraussetzung kugeliger Form wegen der Wirbelstrombildung keinen grösseren Durchmesser als 0'2 mm aufweisen. Die Erfindung betrifft daher Pulverteilehen, deren Volumen nicht grösser als das einer Kugel von 0'2 mm Durchmesser ist, meist aber wesentlich unter dieser Grenze bis herab zu einigen Tausendsteln Millimeter liegt.
Die Bedingungen für eine gute Isolation sind aber gerade bei kleinen und kleinsten Pulverteilchen besonders schwer zu erfüllen, da die Zahl der Isolationsstellen hiebei stark ansteigt. anderseits aber die
Gesamtmenge des Isolationsmittels nur einen kleinen Bruchteil des ferromagnetischen Pulvers ausmachen darf. Es sind deshalb Schwierigkeiten zu überwinden, welche bei groben Teilen, z. B. Schrott, Granalien od. dgl., überhaupt nicht auftreten.
Das Pulver nach der Erfindung lässt sich ohne Nachteil für die Isolation mit sehr hohen Drücken (etwa 20000-25000 kg per cm2) zusammenpressen, auch wenn die ferromagnetische Substanz sehr hart ist und die Metallpulverteilchen an sich nur in begrenztem Ausmass gerundet oder geglättet sind. Dabei kann die Stärke der Isolationsschicht auf den einzelnen Pulverteilchen ausserordentlich dünn bemessen werden, so dass diese auf das Volumen des ferromagnetischen Materials bezogen, nur etwa 5-800 oder noch darunter beträgt.
Das Pulver ist daher zur Erzeugung von Kernen geeignet, die bei Verwendung von Pulver aus reinem Eisen und bei einer neuesten Ansprüchen genügenden Isolation ein spezifisches Gewicht von über 7 aufweisen, das bei Verwendung von Eisennickellegierungen entsprechend dem höheren spezifischen Gewicht des Nickels noch höher liegt.
Neuere Forschungen haben ergeben, dass die erzielbaren Hysteresiswerte in gewissem Zusammenhang mit der Grösse der auftretenden Wirbelstromverluste stehen. Daher gestattet das neue Pulver auch die Herstellung hysteresisschwaeher Kerne.
Man hat schon eine Reihe von Vorschlägen zur Isolierung ferromagnetischer Pulver für die Erzeugung von Pupinspulenkernen gemacht. Der bekannteste besteht im Überziehen der Pulver mit Harzen.
Die so hergestellten Isolationen erfordern aber bei höheren Drücken eine besonders geglättete Oberfläche des Metallpulvers. Durch die geringe Druckfestigkeit dieser Harze besteht auch die Gefahr, dass diese im Pressgang fortgedrückt werden. Andere Vorschläge gingen deshalb dahin, widerstandsfähige Trocken- substanzen in feingemahlenem Zustande zur Isolation zu verwenden, z. B. Glas, Glimmer, Tonerde u. dgl., auch die Verwendung von feinkörnigem Asbest wurde bereits vorgeschlagen. Man gelangte aber 1m diesem Wege nicht zu befriedigenden Ergebnissen, und es gelang auch nicht, Isolationsschichten gewünschter Feinheit zu erzeugen. Gleichzeitig traten auch unerwünschte Verschiebungen der Isolationsmasse im Kern auf, wodurch die Isolation beeinträchtigt wurde.
Auch Gemische flüssiger Isolations-
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pulvers gelang es nicht die gewünschten Werte zu erreichen.
Zu den angegebenen Fortsehritten gelang man aber dadurch, dass als feinst zerkleinerte Beimengung zu dem Bindemittel der Isolationsmasse erfindungsgemäss fadenförmige Asbestteilchen in einer Dicke von weniger als ein Tausendstel Millimeter verwendet werden. Durch sorgfältiges Vermahlen gelingt es auch in der Grossfabrikation Asbest in diesen Zustand ausserordentlicher Feinheit zu bringen. Die
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tausendstel Millimeter. Diese Asbestteilehen sollen eine gestreckte, also fadenförmige Gestalt haben. die bei der Isolation der einzelnen kleinen Pulverteilchen vorteilhaft wirkt.
Die Erzeugung der feinen Asbestfäden geschieht zweckmässig mittels des in der österr. Patentschrift Nr. 107706 angegebenen 1\Iahlvedahrens, in dem als Ausgangsmaterial langfaseriger Asbest gewählt wird.
Die Feinheit der Asbestteilchen wählt man entsprechend der Grössenordnung der zu verarbeitenden Metallpulverteilchen. Bei Verwendung gröberer Metallteilchen erhält man eine geringere Anzahl von Isolationsstellen. Infolgedessen kann man ohne Steigerung der Gesamtmenge des Isolationsmittels die Dicke der einzelnen Isolationssehiehten etwas stärker innerhalb der angegebenen Grenze bemessen. Die
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bzw. der mittlere Durchmesser der Asbestteilchen die genannte ausserordentliche Feinheit aufweist. Ihre Längenausdehnung wird unbeschadet der Wirkung grösser gehalten werden.
Die dünnen Asbestfäden haben die Eigenschaft der Biegsamkeit, so dass sie sich leicht den Formen des felTomagnetischen Pulvers anschmiegen und fester daran haften. Die Asbestfädchensind, da sie einen grossen Prozentsatz Kieselsäure enthalten, gegenüber Druckbeanspruchungen sehr widerstandsfähig. was beim Pressen des Pulvers zu Kernen vorteilhaft ist. Sie halten daher sehr hohen Druck aus, ehe sie zerquetscht werden. Dann ist aber der Pressling so dicht geworden, dass keine hinreichend grossen Lücken mehr vorhanden sind, in welche der Asbest hineingedrückt werden könnte.
Das Auftreten dieser
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sind bei dessen eintretender Zertrümmerung die Lücken zwischen den Eisenpulverteilchen noch nicht so weit geschlossen, dass ein Ausweichen der zersplitterten Glasteilchen nicht möglich wäre.
Um ferner zu verhindern, dass die feinen Asbestteilehen von vornherein sieh in den Lücken zwischen den Eisenpulverteilehen, die wesentlich grösser sind, sammeln oder in diese bei Beginn der Pressung hineingeschoben werden, werden die Asbestteilchen mit Hilfe von Bindemitteln. Klebemitteln od. dgl. an dem ferromagnetischen Pulver vor Beginn der Pressung gehalten. Durch Trocknen, Erstarrenlassen od. dgl. sorgt man zweckmässig für das Festwerden des Bindemittels.
Als Bindemittel können Lösungen verschiedener Art, z. B. Borax, Harze od. dgl., und auch wässerige Lösungen verwendet werden, da die Bildung einer haftenden dünnen Oxydhaut auf dem ferromagnetischen Pulver nur zur Erhöhung der Isolation beiträgt. Im allgemeinen empfiehlt es sieh, als Bindemittel eine isolierende Substanz zu verwenden.
Die Benutzung von Borax und andern salz artigen Stoffen. z. B. Kaliumsilikat auch in wässeriger Lösung zum Isolieren, ist bekannt. Die Erzeugung einer höhere Ansprüche erfüllenden Isolation gelingt erst durch die gleichzeitige Benutzung des ausserordentlich fein verteilten fadenförmigen Asbestes nach der Erfindung. Erst dadurch wird die Ausnutzung der an sich vorteilhaften Eigenschaften dieser salzartigen Isolationsmittel ermöglicht. Unter dem Einfluss eines flüssigen Bindemittels lagern sich die ausserordentlich feinen fadenförmigen Asbestteilchen leicht an die ferromagnetischen Pulverteilchen an. Infolge der Kleinheit der Teilchen spielen hiebei bereits kapillare und Oberfläehenkräfte eine bemerkenswerte Rolle.
Unter dem Einfluss der hohen angewendeten Pressdrücke zeigt das Pulver beim Pressen im allgemeinen das Bestreben, senkrecht zum Pressdruck Fliessbewegungen bzw. Verschiebungen auszuführen. Man erhält daher vielfach an den Begrenzungsflächen der Kerne eine schlechtere Isolation als innerhalb des Querschnittes. Die nach dem beschriebenen Verfahren ausgewählte Isolation hemmt infolge ihrer grossen Widerstandsfähigkeit derartige Bewegungen und mindert dadurch die durch diese erzeugten schädlichen Erscheinungen.
Besonders vorteilhaft tritt dies in Erscheinung bei Verarbeitung von ferromagnetischem Pulver, dessen einzelne Teilchen die Form diinner Blättchen aufweisen, die besondere Neigung zur Ausführung solcher Bewegungen zeigen.
Die Herabsetzung der Verschiebungsmöglichkeit der einzelnen Pulverteilchen bedingt anderseits eine stärkere Streckung bzw. Deformation des Metallpulvers während des Pressvorganges. Es hat sich gezeigt, dass gerade die Streckung von schmiedeeisernem Pulver in kaltem Zustand sich vorteilhaft auf die magnetischen Eigenschaften des fertigen Kernes für Pupinspulen auswirken. Voraussetzung ist hiebei natürlich immer wieder, dass dabei die Isolation die nötige Widerstandsfähigkeit hat. Die Isolation des Pulvers nach der Erfindung hat noch den Vorzug, dass es gegen ziemlich hohe Temperatur- grade widerstandsfähig ist, so dass man die aus dem Pulver hergestellten Kerne auch einer Temperatur-
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lierten Pulver.
Die Herstellung des neuen Pulvers sei durch ein Ausfiihrungsbeispiel näher beschrieben.
100 leg gerundetes Eisenpulver werden mit einer mittels Alkohol stark verdünnten Schellaklösung,
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pulvers sorgfältig verrührt. Das Gemenge wird dann im Ofen getrocknet und das getrocknete Material wieder zu feinem Pulver zerrieben, soweit dies erforderlich ist. Das Verfahren kann auch in mehreren Stufen vorgenommen werden, indem dann jeweils entsprechend geringere Zusätze von Schellak und Asbest gewählt werden und der ganze Vorgang mehrere Male wiederholt wird. Man erhält auf diese Weise ein isoliertes Pulver, das die angegebenen vorteilhaften Eigenschaften hat.
Bei der ungeheuren Feinheit der Asbestteilehen schadet es nicht, wenn sieh deren mehrere übereinander lagern bzw. kreuzen. plan erhält dann ein Netzwerk von Asbestfädchen, die gewissermassen einzelne ferromagnetische Pulverteilchen umschliessen. Die Asbestteilchen, insbesondere aber ein solches Netzwerk, dienen auch gleichzeitig zur Stützung des Bindemittels, z. B. des Sehellaeküberzuges während der Pressung, den sie daran hindern unter dem Einfluss des hohen Pressdruckes zu wandern. Demgemäss tritt also eine wechselseitige Wirkung zwischen Bindemittel und Asbest ein. Einmal hindert das Bindemittel den Asbest, das andere Mal der Asbest das Bindemittel am Fortfliessen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Ferromagnetisches feinkörniges Pulver für Massekerne, dessen Einzelteilehen mit einer Isolationsmasse überzogen sind, die aus einem Bindemittel, z. B. Borax. mit feinst zerkleinerten Beimengungen von Asbest besteht, dadurch gekennzeichnet, dass Asbestteilehen fadenförmig sind, wobei ihre Dicke weniger als ein Tausendstel Millimeter beträgt.