CN105469948B - 用于制造带保持膜片的磁性芯元件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造磁性的芯元件(1)的方法。所述磁性的芯元件尤其是在具有差动变压器的位移传感器中使用。所述芯元件具有多个包含磁性材料的彼此叠置的膜片(10)和用于将所述膜片(10)保持在一起并且对其进行保护的保护层。所述方法具有下列步骤：a)通过使熔体硬化来制造磁性的膜片带(11)；b)将所述膜片带(11)后加工成芯元件(1)。所述后加工紧接在熔体(50)的硬化之后进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造磁性的芯元件的方法、一种磁性的芯元件以及一种具有芯元件的传感器，所述磁性的芯元件尤其是在具有差动变压器的位移传感器中使用。
背景技术
用于检测测量值的多种应用以磁性的传感器来执行。为此使用实际的传感器和永磁体。使用不同的磁性的传感器原理。对于位移测量或者说位置检测，多年以来，由差动变压器构成的原理经受住了考验。因此，变压器典型地如下构造：在软磁性的芯上缠绕长形延伸的线圈，即所谓的初级线圈。在线圈外部存在另一个同样类型的芯，该芯使磁回路闭合。该芯被称为回路芯。
初级线圈用于在软磁性的芯中产生交变磁通。在芯的端部上分别缠绕短的线圈，即所谓的次级线圈。这些线圈用于读出芯中的部分磁通。所述部分磁通通过永磁体产生，所述永磁体将初级线圈的磁通在芯中分成两个部分磁通，其方式是所述永磁体使芯局部饱和并且由此对于芯中的交变磁通而言对其有干扰。在次级线圈中感应的电压的差是磁体的位置的度量。
作为芯通常使用由纳米晶体结构制成的膜片条。所述晶体材料除了其突出的磁特性之外还具有高的磁导率和低的矫顽力。但存在缺点：纳米晶体结构中的膜片非常脆并且因此难于在不损坏膜片本身的情况下加工以及操作。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提出一种方法或一种芯元件，通过所述方法或所述芯元件可在不损坏膜片本身的情况下制造芯元件。
本发明根据如下方法来实现：
一种用于制造磁性的芯元件的方法，所述芯元件尤其是在具有差动变压器的位移传感器中使用，所述芯元件具有多个包含磁性材料的彼此叠置的膜片和用于将所述膜片保持在一起并且对其进行保护的保护层，所述方法具有下列步骤：
通过使熔体硬化来制造磁性的膜片带，
将所述膜片带后加工成芯元件，
其中，所述后加工紧接在熔体的硬化之后进行。
本发明基于这样的构思：膜片带紧接在由熔体硬化之后仍处于无定形状态中或者说具有无定形结构。在该结构下，膜片带具有的机械特性允许在不损坏膜片带的情况下后加工出芯元件。膜片带构造成带状并且在连续的冷却过程中制造。在无定形状态下进行尤其是机械方式的后加工以及对膜片带的操作是本发明的重要核心。对于后加工在此尤其是应理解为膜片带的裁切和运输。
膜片带通常具有大约20μm的厚度并且由熔体通过快速硬化或者说冷却来制造。冷却速率非常高并且例如可为106K/s。紧接在硬化之后，膜片带的结构具有无定形结构，但所述无定形结构在进一步冷却或者说温度处理之后转变为晶体结构。通过确定的温度处理也可实现：膜片具有这样的结构：所述结构具有无定形基体，纳米微晶嵌入在所述无定形矩阵中。具有晶体结构的膜片带非常脆，由此，膜片带例如不再可以以期望的大小裁切。
有利地这样进一步设计所述方法：后加工这样地立即在硬化之后进行，使得膜片带具有无定形结构。
按照根据本发明的方法的另一个实施形式，后加工在膜片带冷却期间执行，其中，在膜片带具备基本的晶体结构之前，后加工结束。以此方式保证，后加工在膜片带具有对于后加工有利的特性的阶段中进行。
另外，有利地这样进一步设计根据本发明的方法：芯元件在后加工结束之后借助于专门的环境温度这样处理，使膜片的结构转变为晶体结构。因为膜片在此阶段由保护层包围，所以芯元件的操作不受膜片的负面机械特性限制。芯元件有利地在大约500℃的温度下暴露1小时的持续时间。在该温度处理之后，膜片具有这样的结构，所述结构具有无定形基体，纳米微晶包入在所述无定形基体中。
根据本发明方法的另一个实施形式，后加工包括下列步骤：
a)将膜片带裁切成多个膜片区段，
b)将多个膜片区段叠置成叠堆，以及
c)绕叠堆施放保护层。
另外，根据本发明的第二方面，所述目的借助于根据上述用于制造磁性的芯元件的方法制造的磁性的芯元件来实现。该芯元件具有：多个包含磁性材料的彼此叠置的膜片，以及，用于使膜片保持在一起并且对其进行保护的保护层，其中：保护层由熔点高于500℃的非铁磁性金属构造。
膜片带的后加工通常在低于500°的温度下进行，因此必要的是，保护层经受住所述温度。另外重要的是，保护层本身不具有铁磁性特性，以便不影响膜片的磁特性。为此，特别有利的是，保护层本身避免或至少抵制涡流的形成。
在此已经证实，由这样的材料制成的保护层是有利的，所述材料基本上由钼制造或构成。
作为替换方案有利的是，芯元件设置有这样的保护层，所述保护层的材料基本上由陶瓷、尤其是Al2O3陶瓷制造。
此外，以有利的方式这样进一步构造芯元件：保护层的材料包括玻璃。
另外，本发明包括一种传感器、尤其是位移传感器，具有根据上述实施形式任意之一的芯元件或根据本发明方法制造的芯元件。
附图说明
下面借助于实施例详细描述本发明。附图中：
图1是根据本发明的芯元件的示意性剖视图，以及
图2是用于制造根据本发明的芯元件的方法步骤的示意性视图。
具体实施方式
图1示出了一个磁性的芯元件1，所述芯元件具有多个包含磁性材料的彼此叠置的膜片10和用于使膜片保持在一起并且对其进行保护的保护层20。芯元件根据下面还要详细描述的本发明方法来制造并且例如在来自申请人公司的线性感应式位移传感器(LIPS)中使用。
为了根据本发明方法制造芯元件，被证实有利的是，其特征在于：保护层20由熔点高于500℃的非铁磁性金属构造。保护层的有利材料例如由钼制造。作为其替换方案，保护层的材料可主要由陶瓷、尤其是Al2O3陶瓷或由玻璃制造。
图2中以示意性方式示出了所述方法的制造步骤。
在第一步骤中，由膜片带或者说叠置的膜片10的原材料的熔体50制造连续的膜片带11。由熔体制造膜片带已由现有技术在最大程度上公知。
紧接在制造膜片带之后对其进行后加工，使得所述膜片带可被制成为根据本发明的芯元件。在此一个重要步骤是将膜片带裁切成短的膜片区段或者说膜片10。为此，将膜片带11借助于裁切装置30裁切成对应的膜片10。接着，将膜片10叠放成叠堆。重要的是，这两个步骤这样地紧接在膜片带11制造之后进行，此时膜片带仍具有高的机械稳定性并且由此不容易受损。术语“紧接”可这样理解：后加工在硬化之后立即进行，此时膜片带仍具有无定形结构。重要的也在于，在膜片带具备基本的晶体结构之前便使后加工结束。
此外，后加工有利地也包括绕叠堆施放保护层20的步骤。在图2中该步骤用号码“I)”标记。这意味着，在膜片10仍具有无定形结构期间，芯元件1的制造基本上结束。因为膜片10的温度在此状态中处于数百摄氏度的高范围中，所以必要的是，保护层20也适用于承受所述温度。
对此附加地，如用“II)”所标记的那样，有利的是，膜片10借助于热源40借助于专门的环境温度这样处理，以便使膜片的结构转变为晶体结构。
Claims (8)
1.一种用于制造磁性的芯元件(1)的方法，所述芯元件具有多个包含磁性材料的彼此叠置的膜片(10)和用于将所述膜片(10)保持在一起并且对其进行保护的保护层，所述方法具有下列步骤：
a)通过使熔体硬化来制造磁性的膜片带(11)，
b)将所述膜片带(11)后加工成芯元件(1)，
其特征在于：所述后加工紧接在熔体(50)的硬化之后进行；
所述后加工在膜片带(11)的冷却期间执行，其中，所述后加工在膜片带(11)处于无定形状态中或者具有无定形结构的状态下执行，在膜片带具备基本的晶体结构之前便结束后加工。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：在后加工结束之后借助于专门的环境温度这样处理芯元件(1)：使膜片(10)的结构转变为晶体结构。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：后加工包括下列步骤：
a)将膜片带(11)裁切成多个单个的膜片(10)，
b)将多个膜片(10)叠置成叠堆，以及
c)绕叠堆施加保护层(20)。
4.一种磁性的芯元件(1)，该芯元件根据权利要求1至3中任意之一的方法来制造，所述芯元件具有：
-多个包含磁性材料的彼此叠置的膜片(10)，以及
-用于使膜片(10)保持在一起并且对其进行保护的保护层(20)，
其特征在于：保护层由熔点高于500℃的非铁磁性金属构造。
5.根据权利要求4的芯元件(1)，其特征在于：保护层(20)的材料主要由钼制成。
6.根据权利要求4的芯元件(1)，其特征在于：保护层(20)的材料主要由陶瓷制成。
7.根据权利要求4的芯元件(1)，其特征在于：保护层(20)的材料包含玻璃。
8.一种传感器，其具有根据权利要求4至7中任意之一的芯元件(1)。
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