DE1015463B

DE1015463B - Verfahren zur Verbesserung der Permeabilitaet und Herabsetzung der Wattverluste von Dynamo- und Transformatorblechen

Info

Publication number: DE1015463B
Application number: DEJ8511A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Adalbert Jungwirth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-04-13
Filing date: 1954-04-12
Publication date: 1957-09-12

Description

Verfahren zur Verbesserung der Permeabilität und Herabsetzung der Wattverluste von Dynamo- und Transformatorblechen Für den Aufbau von Kernen für Transformatoren und der Blechpakete von elektrischen Maschinen stand als magnetisch weicher Baustoff zunächst nur reines Eisen mit möglichst geringem Kohlenstoffgehalt zur Verfügung. Um die Jahrhundertwende wurden für diesen Zweck Bleche mit 2 bis 40/, Silizium verwendet, die zufolge ihres höheren OhmschenWiderstandes wesentlich geringere Wirbelstromverluste ergaben, wobei die Permeabilität hinaufging.
In der Folgezeit wurden trotz unermüdlicher Kleinarbeit nur Verbesserungen geringeren Umfahges erzielt. Diese Bemühungen erstreckten sich hauptsächlich auf die Erzielung eines günstigen Reinheitsgrades beim Schmelzprozeß, auf günstige Stichfolgen beim Walzprozeß und auf verschiedene Glühverfahren. Bei den Glühverfahren waren hauptsächlich solche mit Schutzgasatmosphäre, z. B. unter Verwendung reinen Wasserstoffes, Stickstoffes oder Ammoniaks, von verbessernder Wirkung. Bei den zumeist angewandten Glühtemperaturen von 800 bis 1000° C wurde neben der Verhinderung des Verzunderns eine Vergrößerung des Kristallkornes erreicht, die den Wattverlust senkte. Auch Versuche, durch Beigabe von z. B. Arsen u. a. m. die Erfolge zu erhöhen, brachten gewisse Verbesserungen; sie wurden jedoch wegen der hohen Kosten und der Giftigkeit des Verfahrens wieder aufgegeben. Der größte Fortschritt wurde erreicht, als man kaltgewalzte Transformatorbleche erzeugen konnte, die nach einem Glühprozeß in Schutzgasatmosphäre Wattverluste von nur mehr 0,65 bis 0,5 Watt/kg aufwiesen.
Zur Verringerung der Hysteresisverluste von magnetischem Material aus Siliziumstahl wurden auch schon kombinierte Glüh- und Magnetfeldbehandlungen vorgeschlagen. Es ist bekannt, solches Material auf 850 bis 950° C zu erhitzen, dann langsam abzukühlen, sodann wieder zu erhitzen, dann das Material einem Magnetfeld auszusetzen und es schließlich unter genau kontrollierten Bedingungen im Magnetfeld bis auf 300° C abzukühlen. Durch die Aufeinanderfolge von mehreren genau zu kontrollierenden Behandlungsstufen ist das Verfahren jedoch kompliziert und zeitraubend, und die Glühtemperaturen sind unerwünscht hoch.
Bei einem anderen, in der Zeitschrift »Stahl und Eisen«, Heft 26, 1953, im Bericht Nr. 876 des Werkstoffausschusses im Verein deutscher Eisenhüttenleute besprochenen Verfahren wurden die Transformatorenbleche nach einer Glühung bei 600 bis 750° C durch Abkühlung in einem Magnetfeld von 20 Örsted in ihrer Permeabilität und hinsichtlich ihrer Ummagnetisierungsverluste verbessert. Die Höchstpermeabilität stieg hierbei von 6000 auf 16000.
Bei diesem Verfahren wurde aber die Abkühlung, die im allgemeinen über verhältnismäßig lange Zeiträume erstreckt werden muß, im Magnetfeld vorgenommen; das bedeutet, daß das Magnetfeld durch lange Zeit hindurch aufrechterhalten werden muß, was naturgemäß mit hohem Energieverbrauch verbunden ist.
Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und ein einfaches Verfahren zu schaffen, das in allen Fällen leicht anwendbar ist, bei allen Blechen handelsüblicher Art die Wattverluste bedeutend senkt und die Permeabilität wesentlich erhöht.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß die Bleche während 30 Minuten bis 4 Stunden auf einer Temperatur von 500 bis 800° C gehalten und unmittelbar anschließend kurzzeitig einem Magnetfeld von 200 bis 4000 AW/cm ausgesetzt werden.
Die Einwirkung des magnetischen Feldes von insbesondere 500 bis 3000 AW/cm dauert 1/2 bis 3 Minuten. Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann die Abkühlung der Bleche nach der magnetischen Behandlung im Temperaturbereich von 120 bis 60° C oder innerhalb von Teilen dieses Bereiches verlangsamt werden; diese Verlangsamung kann bis zu 100 Stunden ausgedehnt werden.
Nach der Beendigung der Hitzebehandlung werden die Bleche dem Ofen entnommen und rasch der Magnetisiereinrichtung zugeführt, so daß die Einwirkung des Magnetfeldes unmittelbar auf die Hitzebehandlung folgt. Während der Einwirkung des Magnetfeldes wird den Blechen natürlich keine Wärme mehr zugeführt, so daß sie die ihnen noch innewohnende Wärme rasch an die umgebende Luft abgeben.
Die optimalen Werte der Herabsetzung der Wattverluste, die mit dem Verfahren nach der Erfindung erzielt wurden, variieren in Abhängigkeit von der Schmelze und der Vorbehandlung. Bei vorher geglühten Blechen konnten die Verluste durch die erfindungsgemäße Nachbehandlung um etwa 0,15 bis 0,18 W/kg, bei nur gewalzten Blechen um etwa 0,95 W/kg gesenkt werden, wobei gleichzeitig die Permeabilität, insbesondere die Maximalpermeabilität, einen Anstieg unter gleichzeitiger Verschiebung nach den kleineren Feldstärkewerten ergab.

Die Messungen, die mit einem Vektormesser und dem normalen Epsteinapparat durchgeführt wurden, brachten im Durchschnitt folgende Ergebnisse:

Wattverluste Permeabilität (max.)

Material Anlieferungszustand vor i nach vor 1 nach

Behandlung Behandlung

A geglüht 1,33 I 1,15 6500 9000

B ungeglüht 2,09 1,20 4900 9500

C geglüht, lackiert 0,98 0,83 7800 12400

D geglüht, lackiert 0,656 i 0,6056 20600 24200

Die Streuwerte vor und nach der Behandlung bewegen sich in annähernd gleichen Grenzen.

Die großen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, daß es eine Nachbehandlung darstellt, die sowohl vom Erzeuger als auch nach der Bearbeitung und Formgebung vom Verbraucher anwendbar ist, daß es unabhängig von der Zusammensetzung der Bleche beachtliche Ergebnisse garantiert, daß es bei mit hitzebeständigem Speziallack lackierten Blechen angewendet werden kann, daß es zunderfreies Blech ohne Schutzgas ergibt, daß die Apparatur zur Erzeugung des Magnetfeldes keine Schwierigkeiten macht, weil hohe Temperaturen nicht erforderlich sind, daß die Behandlungsdauer kurz und daher billig und zeitsparend und daher praktisch anwendbar ist.
Um die Netzbelastung symmetrisch zu gestalten, wurde vorwiegend mit Drehfeldern gearbeitet, deren Feldvektor vorzugsweise in der Walzrichtung wirkte, aber zur Homogenisierung auch quer zur Walzrichtung liegen kann.
Um die Schwierigkeiten zu beherrschen, die sich dadurch ergeben, daß bei höheren Temperaturen die Dauerhaftigkeit der Isolation häufig leidet, werden die für die Herstellung der Magnetfelder erforderlichen Wicklungen zweckmäßigerweise in einlagige Wasser- oder ölgekühlte Zylinderspulen aufgelöst.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Verbesserung der Permeabilität und Herabsetzung der Wattverluste von Dynamo-und Transformatorblechen mittels Wärme- und Magnetfeldbehandlung der Bleche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche während 30 Minuten bis 4 Stunden auf einer Temperatur von 500 bis 800° C gehalten und unmittelbar anschließend kurzzeitig einem Magnetfeld von 200 bis 4000 AW/cm ausgesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der Bleche nach der 1Iagnetfeldbehandlung über den Temperaturbereich von 120 bis 60° C oder über Teile dieses Bereiches bis auf die Dauer von 100 Stunden ausgedehnt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Magnetfeldes Drehfelder verwendet werden, deren Feldvektor vorzugsweise in der Walzrichtung liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 670 061; Werkstoffhandbuch -Stahl und Eisen«, 2. Auflage, Düsseldorf und Pössneck 1944, Blatt B 1/10 (Ausgabe November 1937) ; Bericht Nr. 876 des Werkstoffausschusses im Verein deutscher Eisenhüttenleute, erstattet in den Sitzungen vom 30. 5. 1951 und 1. 2. 1952 (vgl. »Stahl und Eisen«, 73, 1953, S.1706/1717, insbesondere S. 1715).