DE102018106809A1

DE102018106809A1 - METHOD FOR MACHINING CUTTING SURFACES ON MAGNETIC CORE OR MAGNETIC CORE SEGMENTS

Info

Publication number: DE102018106809A1
Application number: DE102018106809.3A
Authority: DE
Inventors: Gabriela Saage; Markus Brunner
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2019-09-26

Abstract

Verfahren, das ein Verbinden eines lamellierten Magnetkerns oder eines Kernsegments eines lamellierten Magnetkerns mit einem Pluspol einer Spannungsquelle, ein Verbinden einer Gegenelektrode mit einem Minuspol der Spannungsquelle, ein Anordnen des lamellierten Magnetkerns oder des Kernsegments eines lamellierten Magnetkerns und der Gegenelektrode derart, dass sich zwischen dem lamellierten Magnetkern oder dem Kernsegments des lamellierten Magnetkerns und der Gegenelektrode ein Spalt bildet und ein Durchfluten dieses Spaltes mit einer Elektrolytlösung umfasst, wobei die Elektrolytlösung einen pH-Wert im Bereich von 6 bis 8 aufweist.A method comprising connecting a laminated magnetic core or a core segment of a laminated magnetic core to a positive pole of a voltage source, connecting a counter electrode to a negative pole of the voltage source, disposing the laminated magnetic core or the core segment of a laminated magnetic core and the counter electrode so as to interpose between the laminated core or the core segment of the laminated magnetic core and the counter electrode forms a gap and a flooding of this gap with an electrolyte solution, wherein the electrolyte solution has a pH in the range of 6 to 8.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung von Schnittflächen an Magnetkernen und an Magnetkernsegmenten sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for processing cut surfaces of magnetic cores and magnetic core segments and an apparatus for performing the method.

Segmentierte Magnetkerne sind Magnetkerne, die aus zwei oder mehreren Kernsegmenten (Teilen) zusammengesetzt sind. Die segmentierten Magnetkerne können beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass ein aus weichmagnetischem Bandmaterial lamellierter Magnetkern in zwei Kernsegmente geschnitten wird. Die Kernsegmente werden anschließend wieder zusammengesetzt und bilden somit einen segmentierten Magnetkern. Bei derartigen Magnetkernen sind die Windungsabschnitte beziehungsweise die Lagenabschnitte in den einzelnen Kernsegmenten elektrisch gegeneinander isoliert um zusätzliche Ummagnetisierungsverluste durch Wirbelströme zu vermeiden. Beim Schneiden des Magnetkerns in Kernsegmente können aber im Bereich der Schnittflächen Grate an den Windungs- oder Lagenabschnitten sowie Späne und Schleifabrieb auftreten, die dazu führen, dass die Windungs- oder Lagenabschnitte der Kernsegmente nicht mehr elektrisch gegeneinander isoliert sind.Segmented magnetic cores are magnetic cores composed of two or more core segments (parts). The segmented magnetic cores can be produced, for example, by cutting a magnetic core laminated from soft magnetic strip material into two core segments. The core segments are then reassembled to form a segmented magnetic core. In the case of such magnetic cores, the turn sections or the layer sections in the individual core segments are electrically insulated from one another in order to avoid additional core losses due to eddy currents. When cutting the magnetic core into core segments but in the area of the cut surfaces burrs on the winding or ply sections as well as chips and abrasive wear occur that cause the winding or ply sections of the core segments are no longer electrically isolated from each other.

Darüber hinaus führt zwischen den Windungs- oder Lagenabschnitten befindlicher Schleifabrieb dazu, dass sich die Windungs- bzw. die Lagenabschnitte mechanisch gegeneinander verspannen. Sowohl diese mechanische Verspannung als auch elektrische Kurzschlüsse zwischen den einzelnen Lamellen führen zu einer Erhöhung der Ummagnetisierungsverluste des segmentierten Magnetkerns und beeinträchtigen dadurch dessen Effektivität und Effizienz. Der Verlust der elektrischen Isolierung zwischen Windungs- oder Lagenabschnitten sowie das Auftreten von mechanischen Verspannungen kann auch bei einteiligen, lamellierten Magnetkernen wie beispielsweise bei Rotor- oder Statorpaketen von Elektromotoren beobachtet werden, die durch Ausschneiden aus einem Block erzeugt werden. Bekannte Verfahren, die dazu eingesetzt werden, Grate, Späne und Schleifabrieb im Bereich von Schnittflächen an Magnetkernen und Kernsegmenten zu entfernen, bedienen sich starker Mineralsäuren und, abhängig von der zu bearbeitenden Legierungszusammensetzung, weiterer teilweise giftiger, gesundheits- und umweltgefährdender Stoffe. Dabei können Säurebestandteile auf oder in dem fertig bearbeiteten Magnetkern zurückbleiben und zur Korrosion des lamellierten einteiligen oder segmentierten Magnetkerns führen.In addition, grinding abrasion located between the turn or ply sections causes the turn or ply sections to mechanically buckle against each other. Both this mechanical strain and electrical short circuits between the individual fins lead to an increase in the magnetic reversal losses of the segmented magnetic core and thereby affect its effectiveness and efficiency. The loss of electrical insulation between winding or ply sections and the occurrence of mechanical stresses can also be observed in one-piece laminated magnetic cores, such as rotor or stator packages of electric motors, which are produced by cutting out of a block. Known methods that are used to remove burrs, chips and abrasive wear in the area of cut surfaces on magnetic cores and core segments, use strong mineral acids and, depending on the alloy composition to be processed, other partially toxic, hazardous to health and the environment. In this case, acid components can remain on or in the finished magnetic core and lead to corrosion of the laminated one-piece or segmented magnetic core.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von lamellierten einteiligen oder segmentierten Magnetkernen bereitzustellen, bei denen die genannten Nachteile nicht auftreten.The object underlying the invention is to provide a method for the production of laminated one-piece or segmented magnetic cores, in which the disadvantages mentioned do not occur.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Gegenstand des Anspruchs 15 ist eine Vorrichtung, die sich zur Durchführung dieses Verfahrens eignet. Unterschiedliche Beispiele und Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Dabei wird anstelle des üblichen, bei sehr niedrigen pH-Werten rein chemischen Materialabtrags ein elektrochemisch initiierter Materialabtrag in einem weitestgehend pH-neutralen Elektrolyten eingesetzt.This object is achieved by a method according to claim 1. Subject matter of claim 15 is a device which is suitable for carrying out this method. Different examples and further developments of the invention are the subject of the dependent claims. In this case, instead of the usual, at very low pH values, purely chemical material removal, an electrochemically initiated removal of material in a largely pH-neutral electrolyte is used.

Das Verfahren umfasst ein Anordnen eines lamellierten Magnetkerns oder eines Kernsegments eines lamellierten Magnetkerns und einer Gegenelektrode derart, dass sich zwischen dem lamellierten Magnetkern oder dem Kernsegments des lamellierten Magnetkerns und der Gegenelektrode ein Spalt bildet. Das Verfahren umfasst ferner ein Verbinden des lamellierten Magnetkerns oder des Kernsegments mit einem Pluspol einer Spannungsquelle, ein Verbinden der Gegenelektrode mit einem Minuspol der Spannungsquelle und ein Durchfluten des Spaltes mit einer Elektrolytlösung, wobei die Elektrolytlösung einen pH-Wert im Bereich von 6 bis 8 aufweist.The method includes disposing a laminated magnetic core or a core segment of a laminated magnetic core and a counter electrode such that a gap is formed between the laminated magnetic core or the core segment of the laminated magnetic core and the counter electrode. The method further comprises connecting the laminated magnetic core or the core segment to a plus pole of a voltage source, connecting the counter electrode to a negative terminal of the voltage source, and passing the gap through an electrolyte solution, the electrolyte solution having a pH in the range of 6 to 8 ,

Die Vorrichtung umfasst neben einem lamellierten Magnetkern oder einem Kernsegment eines lamellierten Magnetkerns eine Spannungsquelle mit einem Pluspol und Minuspol, wobei der Pluspol mit dem Magnetkern oder dem Kernsegment elektrisch verbunden ist, und eine Gegenelektrode, die mit dem Minuspol elektrisch verbunden ist, wobei zwischen der Gegenelektrode und dem Magnetkern oder dem Kernsegment ein Spalt vorhanden ist. Die Vorrichtung umfasst eine Elektrolytlösung mit einem pH-Wert im Bereich von 6 bis 8, welche den Spalt durchflutet.The device comprises, in addition to a laminated magnetic core or a core segment of a laminated magnetic core, a voltage source having a positive pole and negative pole, wherein the positive pole is electrically connected to the magnetic core or the core segment, and a counter electrode which is electrically connected to the negative pole, wherein between the counter electrode and the magnetic core or the core segment has a gap. The device comprises an electrolyte solution having a pH in the range of 6 to 8, which flows through the gap.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Beispiele näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht maßstabsgetreu und die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Beispiele und Aspekte. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten mit gleicher oder ähnlicher Bedeutung oder Funktion.

1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen gestapelten Ringkern.
2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Kernsegment des gestapelten Ringkerns gemäß 1.
3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen gewickelten Ringkern;
4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Kernsegment des gewickelten Ringkerns gemäß 3.
5 zeigt in einem Ablaufdiagramm ein Verfahren zur Bearbeitung von Schnittflächen an lamellierten Magnetkernen und von Schnittflächen an Kersegmenten von lamellierten Magnetkernen.
6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein weiteres Kernsegment, das mit dem Pluspol einer Spannungsquelle elektrisch verbunden ist.
7 zeigt in einer Skizze eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Schnittflächen Magnetkernen und an Kernsegmenten.
8 zeigt in einer Aufnahme eines Rasterelektronenmikroskops eine Schnittfläche des Kernsegments gemäß 6.
9 zeigt einen Teil der Aufnahme gemäß 8 in einer vergrößerten Ansicht.
10 zeigt in einer Aufnahme eines Lichtmikroskops die Schnittfläche gemäß 8 nach einer elektrochemischen Bearbeitung.
11 zeigt in einer Aufnahme eines Rasterelektronenmikroskops die Schnittfläche gemäß 8 nach der elektrochemischen Bearbeitung.
12 zeigt in einer Aufnahme eines Lichtmikroskops eine weitere Schnittfläche des beispielhaften Kernsegments gemäß 6 nach einer elektrochemischen Bearbeitung.
13 zeigt in einer Tabelle die Änderung der Ummagnetisierungsverluste von Magnetkernen durch chemisches Beizen oder elektrochemisches Behandeln der Kernsegmente bei einer Frequenz von 10kHz und einer Aussteuerung von 0,6T.
14 zeigt in einer Tabelle die Änderung der Ummagnetisierungsverluste von Magnetkernen durch chemisches Beizen oder elektrochemisches Behandeln der Kernsegmente bei einer Frequenz von 100kHz und einer Aussteuerung von 0,3T.
15 zeigt in einem Funktionsdiagramm Ummagnetisierungsverluste von verschiedenen Magnetkernen in Abhängigkeit der Frequenz.
16 zeigt in einer Tabelle die Ummagnetisierungsverluste von drei verschiedenen Magnetkernen bei unterschiedlichen Parameterkombinationen aus Frequenz und Aussteuerung.
17 zeigt in einer Aufnahme eines Rasterelektronenmikroskops eine elysierte Schnittfläche.

The invention will be explained in more detail with reference to the examples shown in FIGS. The illustrations are not to scale and the invention is not limited to the illustrated examples and aspects. Rather, emphasis is placed on representing the principles underlying the invention. In the figures, like reference characters designate like or similar components of like or similar meaning or function.

1 shows in a perspective view a stacked ring core.
2 shows in a perspective view a core segment of the stacked ring core according to 1 ,
3 shows in a perspective view a wound toroidal core;
4 shows in a perspective view of a core segment of the wound toroid according to 3 ,
5 shows in a flow chart a method for processing cut surfaces on laminated magnetic cores and of cut surfaces on Kersegmenten of laminated magnetic cores.
6 shows in a perspective view of another core segment which is electrically connected to the positive pole of a voltage source.
7 shows in a sketch a device for processing cut surfaces magnetic cores and core segments.
8th shows in a photograph of a scanning electron microscope according to a sectional area of the core segment 6 ,
9 shows a part of the recording according to 8th in an enlarged view.
10 shows in a photograph of a light microscope according to the sectional area 8th after electrochemical machining.
11 shows in a recording of a scanning electron microscope according to the sectional area 8th after electrochemical processing.
12 shows in a recording of a light microscope according to another cutting surface of the exemplary core segment according to 6 after electrochemical machining.
13 shows in a table the change in the magnetic core magnetization losses by chemical pickling or electrochemical treatment of the core segments at a frequency of 10 kHz and a modulation of 0.6T.
14 shows in a table the change in the magnetic core magnetization losses by chemical pickling or electrochemical treatment of the core segments at a frequency of 100 kHz and a modulation of 0.3T.
15 shows in a function diagram re-magnetization losses of different magnetic cores as a function of frequency.
16 shows in a table the re-magnetization losses of three different magnetic cores with different parameter combinations of frequency and modulation.
17 shows in an image of a scanning electron microscope an elliptical cut surface.

Anhand der 1 bis 4 wird die Herstellung von Kernsegmenten aus lamellierten Magnetkernen und die Entstehung von Schnittflächen an den Kernsegmenten sowie an lamellierten Magnetkernen beschrieben. Lamellierte Magnetkerne können zum Beispiel gewickelte oder gestapelte Magnetkerne sein wie etwa gewickelte oder gestapelte ringförmige Magnetkerne (Ringkerne). Gewickelte oder gestapelte Ringkerne können beliebige Ringformen aufweisen und sind nicht auf die beispielhaft dargestellten Formen begrenzt. Ringkerne können beispielsweise die Form eines Hohlzylinders, die Form eines Torus, die Form eines Ellipsoids oder die Form eines Vierkantrohres aufweisen.Based on 1 to 4 describes the production of core segments from laminated magnetic cores and the formation of cut surfaces on the core segments as well as on laminated magnetic cores. Laminated magnetic cores may be, for example, wound or stacked magnetic cores, such as wound or stacked annular magnetic cores (toroidal cores). Wound or stacked toroidal cores may have any ring shapes and are not limited to the exemplified forms. Toroidal cores may for example have the shape of a hollow cylinder, the shape of a torus, the shape of an ellipsoid or the shape of a square tube.

1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Beispiel eines gestapelten Ringkerns. Der gestapelte Ringkern 10 umschließt eine Innenöffnung, Öffnung 11, und ist zu einer Achse 1 drehsymmetrisch. Der Ringkern 10 kann beispielsweise durch Übereinanderstapeln von zwei oder mehreren Lagen 12 und 13 hergestellt werden, wobei unter einer Lage in diesem Zusammenhang eine Festkörperschicht zu verstehen ist. Die Lagen 12 und 13 können aus Bandmaterial ausgestanzte Bleche sein, wobei das Bandmaterial ein Legierungsband aus weichmagnetischem Werkstoff sein kann. 1 shows in a perspective view an example of a stacked ring core. The stacked ring core 10 encloses an inner opening, opening 11 , and is to an axis 1 rotational symmetry. The toroid 10 For example, by stacking two or more layers 12 and 13 are produced, wherein a layer in this context is to be understood as a solid state layer. The layers 12 and 13 may be stamped from strip material sheets, wherein the strip material may be an alloy strip of soft magnetic material.

Bei dem in 1 gezeigten Beispiel sind die aus Blech ausgestanzten Lagen 12 und 13 (nur zwei aus einer Vielzahl gezeigt) jeweils ringförmig ausgebildet und umschlie-ßen jeweils eine Öffnung. Die Lagen 12 und 13 sind entlang der Achse 1 aufeinander gestapelt, um den Ringkern 10 zu bilden. Zur Herstellung von Kernsegmenten wird der Ringkern 10 anschließend beispielsweise entlang einer Ebene 2 geschnitten, wobei die Achse 1 in der Ebene 2 liegt. Durch das Schneiden des Ringkerns 10 entstehen somit zwei Kernsegmente.At the in 1 The example shown are punched out of sheet metal layers 12 and 13 (Only two of a variety shown) each ring-shaped and each include an opening. The layers 12 and 13 are along the axis 1 stacked on top of each other around the toroidal core 10 to build. For the production of core segments of the toroidal core 10 then, for example, along a plane 2 cut, with the axis 1 in the plane 2 lies. By cutting the toroidal core 10 thus arise two core segments.

2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Beispiel eines Kernsegments 20, das durch Schneiden des Ringkerns 10 erhalten werden kann. Das Kernsegment 20 weist Lagenabschnitte 121 und 131 auf, die Teile der Lagen 12 und 13 des Ringkerns 10 sind. Das Kernsegment 20 weist außerdem zwei Schnittflächen 21 und 22 auf, die senkrecht zu den Lagenabschnitten 121 und 131 verlaufen. 2 shows in a perspective view an example of a core segment 20 by cutting the toroidal core 10 can be obtained. The core segment 20 has layer sections 121 and 131 on, the parts of the layers 12 and 13 of the toroidal core 10 are. The core segment 20 also has two cut surfaces 21 and 22 on, perpendicular to the ply sections 121 and 131 run.

3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Beispiel eines gewickelten Ringkerns 30, der eine Öffnung 31 umschließt und zu einer Achse 3 rotationssymmetrisch ist. Der Ringkern 30 weist demnach eine innere Mantelfläche 34 und eine äußere Mantelfläche 35 auf. Der Ringkern 30 kann durch Wickeln von Bandmaterial in Umfangsrichtung um die Achse 3 erhalten werden und ein oder mehrere Windungen 32 und 33 aufweisen. Zur Herstellung von Kernsegmenten wird der Ringkern 10 anschließend beispielsweise entlang einer Ebene 4 geschnitten, wobei die Achse 3 in der Ebene 4 liegt. Durch das Schneiden des Ringkerns 30 entstehen (mindestens) zwei Kernsegmente, die jeweils Windungsabschnitte der Windungen 32 und 33 des Ringkerns 30 aufweisen. 3 shows in a perspective view an example of a wound toroidal core 30 , the one opening 31 encloses and to an axis 3 is rotationally symmetric. The toroid 30 therefore has an inner circumferential surface 34 and an outer circumferential surface 35 on. The toroid 30 can be achieved by winding strip material circumferentially about the axis 3 to be obtained and one or more turns 32 and 33 exhibit. For the production of core segments of the toroidal core 10 then, for example, along a plane 4 cut, with the axis 3 in the plane 4 lies. By cutting the toroidal core 30 arise (at least) two Core segments, each winding sections of the turns 32 and 33 of the toroidal core 30 exhibit.

4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein beispielhaftes Kernsegment 40, das eines der durch Schneiden des Ringkerns 30 erhaltenen Kernsegmente ist. Das Kernsegment 40 hat zwei Schnittflächen 41 und 42, die senkrecht zu den Windungsabschnitten 421 und 431 verlaufen. Die Windungsabschnitte 421 und 431 sind Windungsabschnitte der Windungen 32 und 33. 4 shows in a perspective view an exemplary core segment 40 , one of the most by cutting the toroidal core 30 obtained core segments. The core segment 40 has two cut surfaces 41 and 42 perpendicular to the winding sections 421 and 431 run. The winding sections 421 and 431 are winding sections of the turns 32 and 33 ,

Alternativ zu den beschriebenen Beispielen können Kernsegmente auch dadurch hergestellt werden, dass ein Stabkern in ein oder mehrere Kernsegmente geteilt wird. Ein solcher Stabkern kann beispielsweise die Form eines (längserstreckten) Quaders aufweisen, der zu einer Längsachse drehsymmetrisch ist. Bei Verwendung von Bandmaterial können parallel zu dieser Längsachse zwei oder mehrere Lagen aus Bandmaterial verlaufen. Der Stabkern wird dann durch Schneiden entlang einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse verläuft in zwei oder mehrere Kernsegmente geteilt und die so erhaltenen Kernsegmente weisen jeweils Lagenabschnitte der zwei oder mehreren Lagen des Stabkerns sowie mindestens eine Schnittfläche auf.Alternatively to the examples described, core segments may also be made by dividing a rod core into one or more core segments. Such a rod core may, for example, have the shape of a (elongated) cuboid, which is rotationally symmetrical to a longitudinal axis. When using strip material, two or more layers of strip material can run parallel to this longitudinal axis. The bar core is then divided into two or more core segments by cutting along a plane that is perpendicular to the longitudinal axis, and the core segments thus obtained each have ply portions of the two or more plies of the bar core and at least one cut surface.

Es können aber auch beliebige andere Arten und Formen von Magnetkernen durch Schneiden in zwei oder mehrere Kernsegmente geteilt werden. Schnittflächen an Magnetkernen treten beispielsweise auch bei der Herstellung von Magnetkernen mit komplexen Formen auf. Dabei wird aus einem Block aus gewickeltem oder gestapeltem Bandmaterial ein Magnetkern mit der gewünschten Geometrie herausgeschnitten, wodurch eine oder mehrere Schnittflächen entstehen.However, any other types and shapes of magnetic cores can be divided by cutting into two or more core segments. Cut surfaces on magnetic cores also occur, for example, in the production of magnetic cores with complex shapes. In this case, a magnetic core with the desired geometry is cut out of a block of wound or stacked strip material, whereby one or more cut surfaces arise.

5 zeigt in einem Ablaufdiagramm ein Beispiel eines Verfahrens zur Bearbeitung von Schnittflächen an Magnetkernen oder Kernsegmenten. Das Verfahren sieht ein elektrisches Verbinden der einzelnen Lamellen eines lamellierten Magnetkerns oder eines Kernsegments eines lamellierten Magnetkerns mit dem Pluspol (Anode) einer Spannungsquelle (Schritt 51) und das Verbinden einer Gegenelektrode mit dem Minuspol (Kathode) der Spannungsquelle (Schritt 52) vor. Das Verfahren umfasst weiterhin das Anordnen des lamellierten Magnetkerns oder des Kernsegments und der Gegenelektrode, sodass sich zwischen dem lamellierten Magnetkern oder dem Kernsegment und der Gegenelektrode ein Spalt bildet (Schritt 53). Dieser Spalt wird von einer Elektrolytlösung mit einem pH-Wert im Bereich von 6 bis 8 durchflutet wie zum Beispiel (intensiv) durchspült (Schritt 54). Dieser Spalt hat beispielsweise eine Breite a (siehe 7) von kleiner als 2mm. Durch Anlegen einer Spannung zwischen den lamellierten Magnetkern oder das Kernsegment einerseits und die Gegenelektrode andererseits werden die Schnittflächen elektrochemisch bearbeitet. Das Verfahren wird auch als Elysieren bezeichnet und die beschriebenen Verfahrens schritte können auch in anderen Reihungen erfolgen. 5 shows a flowchart of an example of a method for processing cut surfaces on magnetic cores or core segments. The method provides for electrically connecting the individual laminations of a laminated magnetic core or a core segment of a laminated magnetic core to the positive pole (anode) of a voltage source (step 51 ) and connecting a counter electrode to the negative pole (cathode) of the voltage source (step 52 ) in front. The method further comprises disposing the laminated magnetic core or the core segment and the counter electrode such that a gap is formed between the laminated magnetic core or the core segment and the counter electrode (step 53 ). This gap is flooded by an electrolyte solution having a pH in the range of 6 to 8, such as, for example, flushing (intensive) (step 54 ). This gap has, for example, a width a (see 7 ) of less than 2mm. By applying a voltage between the laminated magnetic core or the core segment on the one hand and the counter electrode on the other hand, the cut surfaces are processed electrochemically. The method is also referred to as Elysieren and the method steps described can also be done in other rankings.

Die Elektrolytlösung kann eine wässrige Natriumsalzlösung sein, wie beispielsweise eine wässrige Natriumchloridlösung oder eine wässrige Natriumnitratlösung, und kann einen pH-Wert im Bereich von 6,5 bis 7,5, beispielsweise im Bereich von 6,8 bis 7,1 aufweisen. Die Elektrolytlösung kann in einem Vorratsbehälter untergebracht sein und von dort in den Spalt gepumpt werden.The electrolytic solution may be an aqueous sodium salt solution such as an aqueous sodium chloride solution or an aqueous sodium nitrate solution, and may have a pH in the range of 6.5 to 7.5, for example in the range of 6.8 to 7.1. The electrolyte solution can be housed in a reservoir and pumped from there into the gap.

In den 6 und 7 ist ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zur Bearbeitung von Schnittflächen an Kernsegmenten von ringförmigen Magnetkernen (Ringkernen) gezeigt. Ein aus Bandmaterial gewickelter ringförmiger Magnetkern wird im Folgenden auch als Ringbandkern bezeichnet. Aus einem, durch ein Schmelzspinnverfahren hergestelltes Legierungsband der Nennzusammensetzung FeCo_0,5Cu_0,98Nb_2,28Si_15,7B_7,1 mit einer Bandbreite von 25 mm und einer oberflächlichen keramischen Beschichtung aus Magnesiumoxid werden Ringbandkerne mit beispielsweise den Bruttoabmessungen 100mm x 75mm x 25mm (Außendurchmesser x Innendurchmesser x Bandbreite) durch Aufwickeln des weichmagnetischen Legierungsbandes hergestellt. Im Anschluss erfolgt zum Beispiel eine Wärmebehandlung unter hochreinem Wasserstoff bei Temperaturen zwischen 520°C und 590°C für eine Zeitdauer von 0,5 - 6 Stunden, um die gewünschte nanokristalline Gefügestruktur einzustellen. Diese Magnetkerne werden dann in einem Vakuumimprägnierverfahren mit einem geeigneten Klebstoff beispielsweise auf Basis eines Epoxidharzes, eines Phenolharzes, eines Polyurethanharzes oder eines sonstigen geeigneten Imprägniermaterials mechanisch verfestigt. Im Anschluss an die Imprägnierung werden die Bandkerne in zwei symmetrische Kernhälften getrennt, wobei als Trennverfahren beispielsweise ein Trennschneiden mittels einer Diamantdrahtsäge verwendet werden kann. Die Schnittfläche nach dem Trennen zeigt aufgrund der mechanischen Beanspruchung teilweise eine stark zerklüftete Oberfläche mit sehr spröden, in unterschiedlichen Ebenen gebrochenen Bandstücken (siehe 8). Ein weiterer Effekt ist die Entstehung von Verformungsriefen aus sehr feinen Splittern vermischt mit Fixierharz, die allerdings sehr glatte Trennflächen bilden. Vergrößerungen dieser Aufnahmen (siehe 9) zeigen, dass es durch die entstandenen Schleifriefen und deren Grate zu einer großflächigen Kontaktierung der Bandkanten kommt.In the 6 and 7 is another example of a method for processing of cut surfaces on core segments of annular magnetic cores (toroidal cores) shown. An annular magnetic core wound from strip material is also referred to below as a ring-belt core. An alloy ribbon of nominal composition FeCo _0.5 Cu _0.98 Nb _2.28 Si _15.7 B _7.1 with a bandwidth of 25 mm and a superficial ceramic coating of magnesium oxide, produced by a melt spinning process, becomes ring-band cores with, for example, the gross dimensions of 100 mm x 75mm x 25mm (outside diameter x inside diameter x width) made by winding the soft magnetic alloy strip. This is followed, for example, by a heat treatment under high-purity hydrogen at temperatures between 520 ° C. and 590 ° C. for a period of 0.5-6 hours in order to set the desired nanocrystalline microstructure. These magnetic cores are then mechanically consolidated in a vacuum impregnation process with a suitable adhesive, for example based on an epoxy resin, a phenolic resin, a polyurethane resin or other suitable impregnating material. Subsequent to the impregnation, the band cores are separated into two symmetrical core halves, it being possible for example to use separation cutting by means of a diamond wire saw as the separation method. Due to the mechanical stress, the cut surface after cutting partially shows a very fissured surface with very brittle pieces broken in different planes (see 8th ). Another effect is the formation of deformation marks from very fine splinters mixed with fixing resin, which however form very smooth parting surfaces. Magnifications of these images (see 9 ) show that it comes through the resulting grinding marks and their ridges to a large-area contacting of the band edges.

Wie bereits oben angesprochen kann der Ringbandkern mit einer Diamantdrahtsäge entlang einer Ebene (nicht dargestellt) in zwei zueinander flächensymmetrische Kernsegmente geschnitten werden. 6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eines dieser Kernsegmente. Dieses eine Kernsegment, Kernsegment 60, weist zwei Schnittflächen 61 und 62 sowie eine innere Mantelfläche 63 und eine äußere Mantelfläche 64 auf. Das Kernsegment 60 umfasst Windungsabschnitte 65 und 66 von Windungen des Ringbandkerns. Diese werden beispielsweise über ein Kontaktstück 67 und eine Leitung 68 elektrisch mit dem Pluspol (Anode) einer Spannungsquelle 69 verbunden.As already mentioned above, the ring band core can be cut with a diamond wire saw along a plane (not shown) into two core-symmetrical core segments become. 6 shows in a perspective view of one of these core segments. This one core segment, core segment 60 , has two cut surfaces 61 and 62 and an inner circumferential surface 63 and an outer circumferential surface 64 on. The core segment 60 includes winding sections 65 and 66 of turns of the ring band core. These are for example via a contact piece 67 and a line 68 electrically with the positive pole (anode) of a voltage source 69 connected.

Das Kernsegment 60 kann anschließend in einer Vorrichtung bearbeitet werden, die in einem Behälter 71 angeordnet sein kann. 7 zeigt in einer Skizze ein Beispiel einer solchen Vorrichtung. In dieser Vorrichtung steht die zu bearbeitende Fläche des elektrisch mit dem Pluspol der Spannungsquelle 69 elektrisch verbundenen Werkstücks 60 einer, mit dem Minuspol der Spannungsquelle 69 verbundenen Gegenelektrode 73 in einem Abstand von beispielsweise weniger als 2 mm gegenüber. Der Spalt 74 ist von den Schnittflächen 61 und 62 und der Gegenelektrode 73 begrenzt. Der Bearbeitungselektrolyt wird dann mit einer Fördermenge von beispielsweise größer als 10 Liter pro Minute durch den Spalt 74 gefördert. Die Elektrolytlösung ist beispielsweise eine wässrige Natriumnitratlösung ohne Fluoridzusatz mit einem pH-Wert von 7,1. Die Elektrolytlösung kann alternativ eine wässrige Natriumsalzlösung, wie beispielsweise eine wässrige Natriumchloridlösung, sein und einen pH-Wert im Bereich zwischen 6 und 8 aufweisen. Das Kernsegment 60 und die Gegenelektrode 73 sind beispielsweise so zueinander angeordnet, dass der elektrolytdurchflutete Spalt 74 eine Breite a von kleiner 2 mm aufweist.The core segment 60 can then be processed in a device in a container 71 can be arranged. 7 shows a sketch of an example of such a device. In this device, the surface to be machined is electrically connected to the positive pole of the voltage source 69 electrically connected workpiece 60 one, with the negative pole of the voltage source 69 connected counter electrode 73 at a distance of, for example, less than 2 mm. The gap 74 is from the cut surfaces 61 and 62 and the counter electrode 73 limited. The processing electrolyte is then passed through the gap at a flow rate of, for example, greater than 10 liters per minute 74 promoted. The electrolyte solution is, for example, an aqueous sodium nitrate solution without fluoride addition having a pH of 7.1. The electrolytic solution may alternatively be an aqueous sodium salt solution such as an aqueous sodium chloride solution and have a pH in the range of 6 to 8. The core segment 60 and the counter electrode 73 For example, are arranged to each other so that the electrolytdurchflutete gap 74 has a width a of less than 2 mm.

Bei der Behandlung des Kernsegments 60 mit der Elektrolytlösung 73 wird das Kernsegment 60 mit einer Stromdichte, die beispielsweise einen Wert zwischen 5 A/cm³ und 30 A/cm³ annimmt, über einen Bearbeitungszeitraum mit einer Dauer von beispielsweise zwischen 10s und 60s durchflossen. Die Spannungsquelle 69 kann dabei in einem Pulsbetrieb mit beispielsweise rechteckförmigem, dreiecksförmigem oder sonstigem Spannungsverlauf betrieben werden. Durch die elektrochemische Behandlung können die Verformungsriefen, Schleifriefen und Grate im Bereich der Schnittflächen 61 und 62 entfernt oder zumindest gemildert werden. Zudem können Kanten an den Windungsabschnitten 65 und 66, beispielsweise im Bereich der Schnittflächen 61 und 62 verrundet werden.In the treatment of the core segment 60 with the electrolyte solution 73 becomes the core segment 60 with a current density, for example, assumes a value between 5 A / cm ³ and 30 A / cm ³ , flowed through over a processing period with a duration of, for example, between 10 s and 60 s. The voltage source 69 can be operated in a pulsed operation with, for example, rectangular, triangular or other voltage waveform. Due to the electrochemical treatment, the deformation marks, grinding marks and burrs in the area of the cut surfaces 61 and 62 removed or at least mitigated. In addition, edges on the Windungsabschnitten 65 and 66 , for example in the area of the cut surfaces 61 and 62 rounded down.

8 zeigt in einer Aufnahme eines Rasterelektronenmikroskops die Schnittfläche 61 des beispielhaften Kernsegments 60 nach dem Schneiden und vor dem elektrochemischen Bearbeiten. Die Schnittfläche 61 verläuft annähernd senkrecht zu den Windungsabschnitten 81 des Kernsegments 60. Durch die hohen mechanischen und thermischen Belastungen beim Schneiden des Ringkerns sind die Windungen in unterschiedlichen Ebenen teilweise gebrochen und die Oberfläche der Schnittfläche 61 ist deshalb stark zerklüftet. Im Bereich der Schnittfläche 61 können auch Verformungsriefen 82 auftreten. Diese Verformungsriefen 82 werden zum Beispiel von Splittern, die beim Trennen des Bandmaterials entstehen, sowie von Teilen eines (zwischen den Bandlagen befindlichen) Klebstoffs verursacht. Die Verformungsriefen führen zu einer stellenweise glatten Oberfläche der Schnittfläche 61. Die gezeigte Schnittfläche 61 weist Verformungsriefen, Schleifriefen und Grate auf. 8th shows in a recording of a scanning electron microscope, the cut surface 61 of the exemplary core segment 60 after cutting and before electrochemical machining. The cut surface 61 runs approximately perpendicular to the Windungsabschnitten 81 of the core segment 60 , Due to the high mechanical and thermal stresses during cutting of the toroidal core, the windings are partially broken in different planes and the surface of the cut surface 61 is therefore very rugged. In the area of the cut surface 61 can also deformation cracks 82 occur. These deformation marks 82 For example, they are caused by splinters that occur when the strip material is separated, as well as parts of an adhesive (located between the strip layers). The deformation marks lead to a partially smooth surface of the cut surface 61 , The cut surface shown 61 has deformation marks, grinding marks and burrs.

9 zeigt einen Teil der Aufnahme gemäß 8 in einer vergrößerten Ansicht. Es ist zu sehen, dass es durch das Schneiden des Ringkerns zu einer großflächigen Kontaktierung 91 der Windungsabschnitte 81 untereinander kommen kann. In diesem Bereich sind die Windungsabschnitte 81 dann nicht mehr elektrisch von einander isoliert und somit elektrisch kurzgeschlossen. 9 shows a part of the recording according to 8th in an enlarged view. It can be seen that it is by the cutting of the toroidal core to a large-area contact 91 the winding sections 81 can get together. In this area are the winding sections 81 then no longer electrically isolated from each other and thus electrically shorted.

10 zeigt in einer Aufnahme eines Lichtmikroskops die Schnittfläche 61 nach der elektrochemischen Bearbeitung unter geeigneten Behandlungsparametern, wie beispielsweise Stromdichte, Behandlungsdauer und Zusammensetzung der Elektrolytlösung. In den hellen Bereichen der Aufnahme liegt der Klebstoff zur Fixierung der Windungsabschnitte nach der elektrochemischen Behandlung frei. Die dunklen Bereiche in der Aufnahme entsprechen den Windungsabschnitten. Aufgrund der gleichmäßigen Verteilung der hellen Flecken und damit des Klebstoffs über die Schnittfläche 61 kann gefolgert werden, dass Schleifriefen, Grate, mechanische Verspannungen und Kurzschlüsse zwischen den Windungsabschnitten durch die elektrochemische Behandlung weitgehend beseitigt wurden und eine elektrische Isolation der Windungsabschnitte voneinander gegeben ist. Entgegen den Erwartungen wurden auch die in der Legierungszusammensetzung des Bandmaterials enthaltenen Siliziumbestandteile von der elektrochemischen Behandlung miterfasst. 10 shows in a recording of a light microscope, the cut surface 61 after electrochemical machining under suitable treatment parameters, such as current density, duration of treatment and composition of the electrolyte solution. In the bright areas of the receptacle, the adhesive is free for fixing the winding sections after the electrochemical treatment. The dark areas in the receptacle correspond to the turn sections. Due to the even distribution of the light spots and thus of the adhesive over the cut surface 61 it can be concluded that grinding marks, burrs, mechanical stresses and short circuits between the winding sections have been largely eliminated by the electrochemical treatment and electrical insulation of the winding sections is given from each other. Contrary to expectations, the silicon components contained in the alloy composition of the strip material were also detected by the electrochemical treatment.

11 zeigt in einer Aufnahme eines Rasterelektronenmikroskops die Schnittfläche gemäß 10. Daraus ist zu ersehen, dass bei geeigneter Wahl der Bearbeitungsparameter die Klebstoffschichten zwischen den Bändern und die keramische Beschichtung 1101 des Bandmaterials größtenteils unbeschädigt bleiben. 11 shows in a recording of a scanning electron microscope according to the sectional area 10 , It can be seen that with a suitable choice of the machining parameters, the adhesive layers between the bands and the ceramic coating 1101 the band material remain undamaged for the most part.

12 zeigt in einer Aufnahme eines Lichtmikroskops die Schnittfläche 61 nach der elektrochemischen Behandlung mit ungeeigneten Behandlungsparametern. Die in der Aufnahme ersichtlichen hellen Bereiche, die den Klebstoff 1201 zur Fixierung repräsentieren, deuten darauf hin, dass der Behandlungszeitraum in diesem Fall zu lang gewählt wurde. Durch den zu lang gewählten Behandlungszeitraum ist der Materialabtrag nicht nur im Bereich der Oberfläche der Schnittfläche 62 erfolgt, sondern es wurde auch großflächig Material der Windungsabschnitte im Bereich der Oberfläche der Schnittfläche 62 abgetragen und dadurch der Klebstoff 1201 in weiten Bereichen der Schnittfläche 62 freigelegt. 12 shows in a recording of a light microscope, the cut surface 61 after electrochemical treatment with unsuitable treatment parameters. The light areas visible in the picture, which are the glue 1201 for fixation, indicate that the treatment period was too long in this case. By the too long selected treatment period is the material removal not only in the area of the surface of the cut surface 62 takes place, but it was also large area material of the winding sections in the region of the surface of the cut surface 62 removed and thereby the adhesive 1201 in wide areas of the cut surface 62 exposed.

13 zeigt in einer Tabelle Ummagnetisierungsverluste P_FE in W/kg von segmentierten Magnetkernen bei einer Frequenz von 10kHz und einer Aussteuerung von 0,6T vor und nach unterschiedlichen Behandlungen der Schnittflächen von Kernsegmenten, zum Beispiel chemisches Beizen und elektrochemische Behandlung (Elysieren). Ummagnetisierungsverluste sind beispielsweise Eisenverluste einschließlich Wirbelstromverlusten, Hystereseverlusten, Zusatzverlusten und Nachwirkungsverlusten. Magnetkerne, die in zwei oder mehrere Kernsegmente aufgeteilt und bei denen die Kernsegmente anschließend wieder zu einem Magnetkern zusammengefügt werden, werden - wie bereits erläutert - als segmentierte Magnetkerne bezeichnet. Die Tabelle zeigt außerdem die durch Elysieren im Vergleich zu chemischem Beizen erreichte prozentuale Änderung der Ummagnetisierungsverluste. Dabei sind sechs Probenkörper gemessen worden. Die Probenkörper 1 bis 3 sind segmentierte Magnetkerne, deren Schnittflächen mittels chemischen Beizens behandelt wurden. Die Probenkörper 4 bis 6 sind segmentierte Magnetkerne aus ein oder mehreren Kernsegmenten mit elysierten Schnittflächen. Die Magnetkerne der Probenkörper 1 bis 6 weisen jeweils die Form eines Torus auf und die Kernsegmente der Magnetkerne sind so zusammengefügt, dass in den segmentierten Magnetkernen keine, beziehungsweise vernachlässigbar kleine Luftspalte zwischen den sich gegenüberliegenden Schnittflächen der Kernsegmente auftreten. 13 shows in a table re-magnetization losses P _FE in W / kg of segmented magnetic cores at a frequency of 10kHz and a gain of 0.6T before and after different treatments of the cut surfaces of core segments, for example chemical pickling and electrochemical treatment (Elysizing). Loss of magnetization losses are, for example, iron losses including eddy current losses, hysteresis losses, additional losses and after-effect losses. Magnet cores, which are divided into two or more core segments and in which the core segments are subsequently joined together to form a magnetic core, are - as already explained - referred to as segmented magnetic cores. The table also shows the percentage change in core losses achieved by elution compared to chemical pickling. Six samples were measured. The specimens 1 to 3 are segmented magnetic cores whose cut surfaces have been treated by chemical pickling. The specimens 4 to 6 are segmented magnetic cores of one or more core segments with eroded cut surfaces. The magnetic cores of the specimens 1 to 6 each have the shape of a torus and the core segments of the magnetic cores are joined together so that in the segmented magnetic cores no, or negligible, air gaps between the opposite cut surfaces of the core segments occur.

Die gezeigten Werte machen deutlich, dass sich die Ummagnetisierungsverluste durch die elektrochemische Behandlung stärker gegenüber unbehandelten segmentierten Magnetkernen reduzieren lassen als durch chemisches Beizen. Bei den segmentierten Magnetkernen aus elektrochemisch behandelten Kernsegmenten (Probenkörper 4 bis 6) konnten die Ummagnetisierungsverluste gegenüber den Magnetkernen aus zunächst unbehandelten Kernsegmenten um 52% bis 59% reduziert werden. Die gemessenen Werte der Ummagnetisierungsverluste liegen im Bereich von 6,29W/kg und 7,9W/kg und somit ähnlich hoch wie die Ummagnetisierungsverluste von ungeschnittenen Magnetkernen bei gleicher Frequenz und Aussteuerung. Durch das chemische Beizen ist hingegen nur eine Reduzierung um 32% bis 43% gegenüber den segmentierten Magnetkernen aus zunächst unbehandelten Kernsegmenten zu erreichen.The values shown clearly show that the magnetic reversal losses due to the electrochemical treatment can be reduced more strongly in comparison to untreated segmented magnetic cores than by chemical pickling. In the segmented magnetic cores of electrochemically treated core segments (specimen 4 to 6 ) could be the magnetic reversal losses compared to the magnetic cores from initially untreated core segments reduced by 52% to 59%. The measured values of the re-magnetization losses are in the range of 6.29W / kg and 7.9W / kg and thus similar to the re-magnetization losses of uncut magnetic cores at the same frequency and modulation. By chemical pickling, however, only a reduction of 32% to 43% compared to the segmented magnetic cores from initially untreated core segments can be achieved.

14 zeigt in einer Tabelle die Ummagnetisierungsverluste P_FE in W/kg von segmentierten Magnetkernen bei einer Frequenz von 100kHz und einer Aussteuerung von 0,3T vor und nach unterschiedlichen Behandlungen der Schnittflächen von Kernsegmenten wie zum Beispiel chemisches Beizen und elektrochemische Behandlung (Elysieren). Die Tabelle enthält außerdem die durch chemisches Beizen und durch elektrochemische Behandlung erreichte prozentuale Änderung der Ummagnetisierungsverluste. Die Tabelle umfasst die Messergebnisse an sechs Probenkörpern. Die Probenkörper 1 bis 3 sind Magnetkerne aus Kernsegmenten, deren Schnittflächen mittels chemischen Beizens behandelt wurden. Die Probenkörper 4 bis 6 sind aus ein oder mehreren der elektrochemisch behandelten Kernsegmenten zusammengesetzte Magnetkerne. Die segmentierten Magnetkerne der Probenkörper 1 bis 6 haben die Form eines Torus und die Kernsegmente der Magnetkerne sind so zusammengefügt, dass im segmentierten Magnetkern keine, beziehungsweise vernachlässigbar kleine Luftspalte zwischen den sich gegenüberliegenden Schnittflächen der Kernsegmente auftreten. 14 shows in a table the Ummagnetisierungsverluste P _FE in W / kg of segmented magnetic cores at a frequency of 100kHz and a modulation of 0.3T before and after different treatments of the cut surfaces of core segments such as chemical pickling and electrochemical treatment (Elysieren). The table also shows the percent change in core losses achieved by chemical pickling and by electrochemical treatment. The table includes the measurement results on six samples. The specimens 1 to 3 are magnetic cores made of core segments whose cut surfaces have been treated by chemical pickling. The specimens 4 to 6 are magnetic cores composed of one or more of the electrochemically treated core segments. The segmented magnetic cores of the specimens 1 to 6 have the shape of a torus and the core segments of the magnetic cores are joined together so that in the segmented magnetic core no, or negligible, air gaps between the opposite cut surfaces of the core segments occur.

Die gezeigten Werte machen deutlich, dass die Reduzierung der Ummagnetisierungsverluste durch die elektrochemische Behandlung auch bei höheren Frequenzen höher ausfällt, als dies beim chemischen Beizen möglich ist. Bei den Magnetkernen aus elektrochemisch behandelten Kernsegmenten (Probenkörper 4 bis 6) konnten die Ummagnetisierungsverluste gegenüber den Magnetkernen aus zunächst unbehandelten Kernsegmenten um 59% bis 68% reduziert werden. Die gemessenen Werte der Ummagnetisierungsverluste liegen im Bereich von 91W/kg und 95W/kg und somit ähnlich hoch wie die Ummagnetisierungsverluste von ungeschnittenen Magnetkernen bei dieser Frequenz und Aussteuerung. Durch das chemische Beizen ist hingegen nur eine Reduzierung im Bereich von 37% bis 44% gegenüber den Magnetkernen aus zunächst unbehandelten Kernsegmenten zu erreichen.The values shown clearly show that the reduction of the magnetic reversal losses due to the electrochemical treatment is higher even at higher frequencies than is possible with chemical pickling. For the magnetic cores of electrochemically treated core segments (specimen 4 to 6 ) could be the magnetic reversal losses compared to the magnetic cores from initially untreated core segments reduced by 59% to 68%. The measured values of the magnetization losses are in the range of 91W / kg and 95W / kg and thus similar to the re-magnetization losses of uncut magnetic cores at this frequency and modulation. By chemical pickling, however, only a reduction in the range of 37% to 44% compared to the magnetic cores from initially untreated core segments can be achieved.

Es ist bei beiden Parameterpaaren (Frequenz, Aussteuerung) ersichtlich, dass der Anteil der Wirbelstromverluste, der auf Kurzschlüsse beziehungsweise Verspannungen zwischen den Bandlagen nahe der Schnittfläche zurückzuführen ist, im Ergebnis der Ummagnetisierungsverluste durch hohe Veränderungen sichtbar werden. Die Messungen erfolgten zwar an toroidalen Magnetkernformen, die ohne nennenswerten Luftspalt wieder zusammengefügt wurden, sind aber auf alle anderen geeigneten Magnetkernformen übertragbar. Anhand dieser Ergebnisse wird deutlich, dass - eine geeignete Wahl der Bearbeitungsparameter vorausgesetzt - mittels Elysieren deutlich bessere Ergebnisse bezüglich der Lagentrennung und der damit korrelierten Ummagnetisierungsverluste erreicht werden als mit der bekannten nasschemischen Beizbehandlung. Bei einem nasschemischen Beizverfahren wird zum Beispiel mit einer wässrigen, Wasserstoffperoxid haltigen schwefelsauren Ammoniumfluoridlösung gearbeitet, während bei einem elektrochemischen Verfahren zum Beispiel mit einem Elektrolyten auf Basis einer wässrigen Natriumnitratlösung ohne Fluoridzusatz und einem pH Wert von 7, 1 gearbeitet wird. Insbesondere der Vergleich des Frequenzverhaltens der Ummagnetisierungsverluste, beispielhaft dargestellt für eine Austeuerung von 0.3T für die verschiedenen Methoden der Nachbehandlung, zeigt deutliche Vorteile des Elysierverfahrens. Die Nachbehandlung mittels Elysieren führt aber nicht nur zu deutlich geringeren Verlusten, die einem ungeschnittenen Magnetkern fast gleichen, sondern auch der Anstieg der Verluste mit der Frequenz ist deutlich geringer, was entsprechend größere Arbeitsfrequenzen ermöglicht.It can be seen in both parameter pairs (frequency, modulation) that the proportion of eddy current losses attributable to short circuits or strains between the band layers near the cut surface becomes visible as a result of the magnetic reversal losses due to high changes. Although the measurements were made on toroidal magnetic core forms, which were reassembled without significant air gap, but are applicable to all other suitable magnetic core shapes. On the basis of these results, it becomes clear that, assuming a suitable choice of the processing parameters, significantly better results with regard to the pore separation and the correlations associated therewith are achieved by means of Elysieren than with the well-known wet-chemical pickling treatment. In a wet-chemical pickling process, for example, an aqueous, hydrogen peroxide-containing sulfuric acid ammonium fluoride solution is used, while in an electrochemical process, for example, an electrolyte based on an aqueous sodium nitrate solution without fluoride addition and a pH of 7, 1 is used. In particular, the comparison of the frequency behavior of the magnetic reversal losses, exemplified for an elimination of 0.3T for the different methods of aftertreatment, shows significant advantages of the Elysierverfahrens. The aftertreatment by means of Elysieren leads not only to significantly lower losses, which almost equal to an uncut magnetic core, but also the increase in losses with the frequency is significantly lower, which allows correspondingly higher operating frequencies.

15 zeigt in einem kartesischen Diagramm Ummagnetisierungsverluste von verschiedenen Magnetkernen in Abhängigkeit der Frequenz bei einer Aussteuerung von 0,3T. Auf der Ordinate sind die Ummagnetisierungsverluste in W/kg und auf der Abszisse die Frequenzen in kHz aufgetragen. Das Diagramm zeigt drei Kurven 1510, die sich auf die Ummagnetisierungsverluste segmentierter Magnetkerne mit elysierten Schnittflächen beziehen, und vier Kurven 1520, die sich auf die Ummagnetisierungsverluste segmentierter Magnetkerne mit geätzten (gebeizten) Schnittflächen beziehen. 15 shows in a Cartesian diagram re-magnetization losses of different magnetic cores as a function of frequency at a modulation of 0.3T. On the ordinate the magnetization losses in W / kg and on the abscissa the frequencies in kHz are plotted. The diagram shows three curves 1510 , which refer to the re-magnetization losses of segmented magnetic cores with elysed intersections, and four curves 1520 that relate to the re-magnetization losses of segmented magnetic cores with etched (pickled) cut surfaces.

Auch dem in 15 gezeigten Diagramm ist zu entnehmen, dass elektrochemisch behandelte Kernsegmente bessere Ergebnisse gegenüber chemisch gebeizten Kernsegmenten im Hinblick auf die elektrische Trennung der einzelnen Bandwindungsabschnitte und damit der Bandwindungen in den segmentierten Magnetkernen erzielen. Es ist ferner zu ersehen, dass die Ummagnetisierungsverluste mit steigender Frequenz bei segmentierten Magnetkernen aus elektrochemisch behandelten Kernsegmenten deutlich weniger stark ansteigen, als dies bei segmentierten Magnetkernen aus chemisch gebeizten Kernsegmenten der Fall ist.Also in the 15 As can be seen from the diagram shown, electrochemically treated core segments achieve better results compared to chemically pickled core segments with regard to the electrical separation of the individual band winding sections and thus the band windings in the segmented magnetic cores. It can also be seen that the magnetic reversal losses with segmented magnetic cores from electrochemically treated core segments increase significantly less with increasing frequency than is the case with segmented magnetic cores made of chemically pickled core segments.

16 zeigt in einer Tabelle die Ummagnetisierungsverluste von drei verschiedenen Magnetkernen bei sechs unterschiedlichen Parameterkombinationen aus Frequenz und Aussteuerung. Die gewählten Frequenzen liegen in einem Bereich von 25kHz bis 200kHz und die gewählten Aussteuerungen liegen im Bereich von 0,1T bis 0,3T. Die drei verschiedenen Magnetkerne umfassen einen Ferritkern aus einem verlustarmen Mangan-Zink Ferritwerkstoff, wie er beispielsweise unter der Bezeichnung N87 kommerziell erhältlich ist, einen segmentierten Magnetkern aus zwei oder mehreren elektrochemisch behandelten Kernsegmenten sowie einen segmentierten Magnetkern aus chemisch gebeizten Kernsegmenten. Die drei verschiedenen Magnetkerne sind jeweils torusförmig. 16 shows in a table the re-magnetization losses of three different magnetic cores with six different parameter combinations of frequency and modulation. The selected frequencies are in the range of 25kHz to 200kHz and the selected levels are in the range of 0.1T to 0.3T. The three different magnetic cores comprise a ferrite core of a low-loss manganese-zinc ferrite material, such as under the name N87 is commercially available, a segmented magnetic core of two or more electrochemically treated core segments and a segmented magnetic core of chemically pickled core segments. The three different magnetic cores are each torus-shaped.

In der ersten Zeile der Tabelle sind die Ummagnetisierungsverluste des Ferritkerns, in der zweiten Zeile die Ummagnetisierungsverluste des segmentierten Magnetkerns aus zwei elektrochemisch behandelten Kernsegmenten und in der dritten Zeile die Ummagnetisierungsverluste des segmentierten Magnetkerns aus zwei chemisch gebeizten Kernsegmenten aufgetragen. Die in Klammern eingetragenen Zahlenwerte in der ersten Zeile der Tabelle entsprechen den ermittelten Ummagnetisierungsverlusten des Ferritkerns bei einer Temperatur von 100°C. Den Werten der Tabelle ist zu entnehmen, dass der segmentierte Magnetkern aus elektrochemisch behandelten Kernsegmenten bei Frequenzen im Bereich von 200kHz sogar deutlich geringere Ummagnetisierungsverluste aufweist, als dies bei dem auf geringe Ummagnetisierungsverluste optimierten Ferritkern der Fall ist.In the first row of the table, the magnetization losses of the ferrite core, in the second line the Ummagnetisierungsverluste the segmented magnetic core of two electrochemically treated core segments and in the third line the Ummagnetisierungsverluste the segmented magnetic core of two chemically pickled core segments. The numerical values in brackets in the first line of the table correspond to the determined core magnetization losses of the ferrite core at a temperature of 100 ° C. The values in the table show that the segmented magnetic core made of electrochemically treated core segments even at frequencies in the range of 200 kHz has significantly lower remagnetization losses than is the case with the ferromagnetic core optimized for low core losses.

17 zeigt in einer Aufnahme eines Rasterelektronenmikroskops eine elysierte Schnittfläche, wobei zu ersehen ist, dass im Unterschied zu nasschemischen Beizbehandlung beim Elysieren die mineralische Beschichtung der einzelnen Bandlagen größtenteils unbeschädigt bleibt, sodass speziell für hohe Frequenzen über 100 kHz deutlich geringere Wirbelstromverluste entstehen. 17 shows in a recording of a scanning electron microscope an elliptical cut surface, wherein it can be seen that, unlike wet chemical pickling during Elysieren the mineral coating of the individual tape layers remains largely undamaged, so especially for high frequencies above 100 kHz significantly lower eddy current losses.

Die beschriebenen Verfahren und die beschriebene Vorrichtung können auch auf segmentierte Magnetkerne angewendet werden, bei denen die Kernsegmente keine innere oder äußere Mantelfläche von gewölbter Form aufweisen. Stattdessen können die Kernsegmente auch nicht-runde oder nicht-gewölbte Formen haben, beispielsweise eine äußere Mantelfläche von gezackter Form aufweisen. In solchen Fällen können das eingesetzte Kontaktstück und die Gegenelektrode geometrisch an die zu bearbeitende Kontur der Trennfläche des segmentierten Magnetkerns angepasst werden, um dann zusammen mit der zu bearbeitenden Trennfläche den mit Elektrolytlösung zu durchströmenden Bearbeitungsraum zu bilden.The described methods and the device described can also be applied to segmented magnetic cores in which the core segments have no inner or outer lateral surface of curved shape. Instead, the core segments may also have non-round or non-curved shapes, for example having an outer circumferential surface of jagged shape. In such cases, the inserted contact piece and the counterelectrode can be geometrically adapted to the contour of the separating surface of the segmented magnetic core to be machined, in order then to form, together with the separating surface to be processed, the processing space to be flowed through with electrolyte solution.

Die im Zusammenhang mit dem konkreten Verfahrensbeispiel beschriebene Zusammensetzung FeCo_0,5Cu_0,98Nb_2,28Si_15,7B_7,1 ist lediglich ein Beispiel für eine nanokristalline Legierung der allgemeinen chemischen Zusammensetzung (in Atomprozent) Fe ≥ 50%, 0,1 % ≤ Cu < 3%, 0% ≤ B < 25%, 0% < Si ≤ 30%, und mindestens einem Element gewählt aus einer Gruppe mit Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti und Mo mit Gehalten zwischen 0,1% und 30%, wobei der Rest aus der Erzeugung resultierende Verunreinigungen repräsentiert und die Zusammensetzung die Beziehung 5% ≤ Si+B ≤ 30% erfüllt.The composition FeCo _0.5 Cu _0.98 Nb _2.28 Si _15.7 B _7.1 described in connection with the concrete method example is merely one example of a nanocrystalline alloy of the general chemical composition (in atomic percent) Fe ≥ 50%, 0.1% ≦ Cu <3%, 0% ≦ B <25%, 0% <Si ≦ 30%, and at least one element selected from a group of Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti and Mo with contents between 0.1% and 30%, with the remainder representing generation resulting impurities and the composition satisfying the relationship 5% ≤ Si + B ≤ 30%.

Weitere nach diesem Verfahren bearbeitbare Legierungszusammensetzungen lassen sich beispielsweise durch die allgemeine Formel (Fe_1-aM_a)_100-x-y-z-αCu_xSi_yB_zM'α beschreiben, wobei in Atomprozent M gleich Co oder Ni oder Co und Ni ist, M' mindestens ein Element aus einer Gruppe mit Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti and Mo ist und a, x, y, z und α jeweils 0,0%≦a≦0,5%, 0,1%≦x≦3,0%, 0%≦y≦30,0%, 0%≦z≦25,0%, 5,0%≦y+z≦30,0% und 0,1%≦α≦30,0% erfüllen.Other alloy compositions which can be processed by this process can be described, for example, by the general formula (Fe _1-a M _a ) _100-xyz-α Cu _x Si _y B _z M'α, where in atomic percent M is Co or Ni or Co and Ni M 'is at least one of Nb, W, Ta, Zr, Hf, Ti and Mo, and a, x, y, z and α are each 0.0% ≦ a ≦ 0.5%, 0.1 % ≦ x ≦ 3.0%, 0% ≦ y ≦ 30.0%, 0% ≦ z ≦ 25.0%, 5.0% ≦ y + z ≦ 30.0% and 0.1% ≦ α ≦ 30.0% fulfill.

Die oben unter Verwendung einer Legierung mit der Nominalzusammensetzung FeCo_0,5Cu_0,98Nb_2,28Si_15,7B_7,1 erhaltenen Ergebnisse sind als rein beispielhaft und keinesfalls einschränkend für eine nanokristallisierbare Legierungszusammensetzung mit einem das Kornwachstum begrenzenden Schwermetall als Legierungskomponente anzusehen. Weiterhin ist dieses Verfahren auch auf nasschemisch einfacher zu bearbeitenden röntgenographisch amorphen Legierungszusammensetzungen beispielsweise auf Basis FeBSi oder FeCoBSi oder klassische kristalline Legierungen auf Basis FeSi, NiFe oder CoFe anwendbar, bei denen im Gegensatz zur hier beispielhaft vorgestellten Legierungsvariante keine, die nasschemische Bearbeitung erschwerenden Legierungselemente beinhaltet sind.The results obtained above using an alloy with the nominal composition FeCo _0.5 Cu _0.98 Nb _2.28 Si _15.7 B _7.1 are purely exemplary and are by no means limiting for a nanocrystallizable alloy composition with a grain growth limiting heavy metal as the alloying component to watch. Furthermore, this method is also applicable to wet-chemically easier to process X-ray amorphous alloy compositions, for example based on FeBSi or FeCoBSi or classical crystalline alloys based FeSi, NiFe or CoFe, which in contrast to the alloy variant presented here by way of example, the wet-chemical processing aggravating alloying elements are included ,

Vergleichbare Verallgemeinerungen treffen auch für die zu bearbeitende Kerngeometrie zu. Das vorgenannte Beispiel des runden Schnittbandkerns als fertigungstechnisch einfach zu realisierende Kernform schließt die Anwendung dieses Verfahrens bei nicht-runden Kernformen und gezähnten Konturen nicht aus. In diesen Fällen muss zu deren Bearbeitung lediglich die Form der Anschlussverbindung beziehungsweise der Gegenkathode der Kontur des zu bearbeitenden Werkstückes angepasst werden. Beispielsweise können die Form eines Torus, eines Ovals, eines Quadrats oder eines Rechtecks aufweisende und aus dünnem, weichmagnetischen Bandmaterial gewickelte, mittels Imprägnierharzen verfestigte und dann in mindestens einer Ebene getrennte Magnetkerne oder aus durch Stapeln oder Wickeln mit anschließendem Imprägnieren erhaltene Verbundmaterialien und daraus durch geeignete Trennverfahren herausgearbeitete beliebige Magnetkerngeometrien erzeugt werden. Solche Kerne finden beispielsweise als Rotoren oder Statoren von Elektromotoren Verwendung.Comparable generalizations also apply to the core geometry to be machined. The above-mentioned example of the round cut-strip core as a core-shape which is easy to realize in terms of production does not exclude the application of this method to non-round core shapes and toothed contours. In these cases, only the shape of the connection connection or the counter cathode of the contour of the workpiece to be machined must be adapted to their processing. For example, the shape of a torus, an oval, a square or rectangle wound from thin, soft magnetic strip material solidified by impregnating resins and then separated in at least one level magnetic cores or obtained by stacking or wrapping followed by impregnation composite materials and therefrom by suitable Separation method worked out arbitrary Magnetkerngeometrien be generated. Such cores are used, for example, as rotors or stators of electric motors.

Als weichmagnetische Werkstoffe können beispielsweise amorphe, kristalline oder nanokristalline Legierungen, Pulverwerkstoffe und Weichferrite verwendet werden. Amorphe, kristalline und nanokristalline Legierungen können zum Beispiel Legierungen auf Basis von Eisen, Nickel und/oder Cobalt sein. Weichferrite sind beispielsweise NiZn oder MnZn.As soft magnetic materials, for example, amorphous, crystalline or nanocrystalline alloys, powder materials and soft ferrites can be used. Amorphous, crystalline and nanocrystalline alloys may be, for example, alloys based on iron, nickel and / or cobalt. Soft ferrites are, for example, NiZn or MnZn.

Das Schneiden von Magnetkernen und das Herausschneiden von Magnetkernen aus Blöcken kann beliebige andere Trennverfahren wie beispielsweise Drahtdrahtsägen, Draht- oder Senk-Erodieren sowie Laserstrahl- und Wasserstrahlschneiden umfassen.The cutting of magnetic cores and the cutting out of magnetic cores from blocks may include any other cutting methods such as wire saws, wire or sink erosion, and laser beam and water jet cutting.

Die Erfindung erlaubt die Entfernung elektrisch leitfähiger Partikel oder Grate zwischen den einzelnen Bandlagen eines weichmagnetischen Verbundmaterials und/oder die Entfernung strukturell geschädigter trennebenennaher Oberflächenbereiche bei größtmöglicher Schonung der die elektrische Lagentrennung bewirkenden beispielsweise keramischen oder organischen Zwischenschichten. Dies wird erreicht durch den Verzicht auf den Einsatz rein chemisch wirkender Mineralsäuremischungen und durch die Verwendung ph-neutraler Elektrolytlösungen sowie einem rein auf elektrochemischen Wirkmechanismen beruhenden Verfahren zum Materialabtrag. Weiterhin erlaubt es die Erfindung, auf giftige, ätzende oder langfristig korrosionsfördernde Materialien zu verzichten und den erforderlichen Beizabtrag auf anderem als rein chemischem Wege zu erzielen.The invention allows the removal of electrically conductive particles or burrs between the individual tape layers of a soft magnetic composite material and / or the removal of structurally damaged surface near-separation surface areas with maximum protection of the electrical layer separation causing, for example, ceramic or organic interlayers. This is achieved by dispensing with the use of purely chemically active mineral acid mixtures and by the use of pH-neutral electrolyte solutions as well as a method based purely on electrochemical mechanisms of action for material removal. Furthermore, the invention makes it possible to dispense with toxic, corrosive or long-term corrosion-promoting materials and to achieve the required pickling on other than purely chemical means.

Mit dem hierin vorgestellten elektrochemischen Abtragen, auch als Elysieren bezeichnet, kann berührungsfrei in einfachen, pH-neutralen wässrigen Elektrolytlösungen auf Basis von beispielsweise Natriumchlorid oder Natriumnitrat eine Bearbeitung metallischer Werkstücke durchgeführt werden. Dieses Verfahren kann beispielsweise eingesetzt werden zur Bearbeitung von Werkstücken aus massiven Metallen oder Legierungen wobei weder Härte, Schmelzpunkt noch Zerspanbarkeit Einfluss auf das Bearbeitungsergebnis nehmen. Zudem erfolgt bei der Bearbeitung auch eine Kantenverrundung des bearbeiteten Werkstückes, was bei bestimmten, wie etwa den oben beschriebenen Anwendungsfällen, ein verringertes Risiko der Bildung von Abplatzern oder Kantenausbrüchen an den üblicherweise mechanisch spröden Legierungsbändern nach sich zieht. Das zu bearbeitende Werkstück wird dabei innerhalb des Elektrolyten als Anode geschaltet und die eigentliche Bearbeitung findet in einem elektrolytdurchfluteten Spalt zwischen Werkstück (Anode) und einer der zu bearbeitenden Kontur angepassten Gegenelektrode (Kathode) statt. Für eine optimale Bearbeitung ist dabei, neben den Eigenschaften des verwendeten Elektrolyten, eine isotrope elektrische Leitfähigkeit des zu bearbeitenden Werkstücks von Bedeutung.With the herein presented electrochemical erosion, also referred to as Elysieren, processing of metallic workpieces can be performed without contact in simple, pH-neutral aqueous electrolyte solutions based on, for example, sodium chloride or sodium nitrate. This method can be used, for example, for machining workpieces made of solid metals or alloys, wherein neither hardness, melting point nor machinability influence the machining result. In addition, an edge rounding of the machined workpiece takes place during the machining, which leads to a reduced risk of the formation of chipping or edge chipping on the usually mechanically brittle alloy strips in certain applications, such as those described above. The workpiece to be machined is thereby switched within the electrolyte as an anode and the actual processing takes place in an electrolyte-filled gap between the workpiece (anode) and one of the contour to be machined adapted counter electrode (cathode). For optimal processing, in addition to the properties of the electrolyte used, an isotropic electrical conductivity of the workpiece to be machined is of importance.

Claims

A method comprising: arranging a laminated magnetic core or a core segment of a laminated magnetic core and a counter electrode such that between forming a gap between the laminated magnetic core or the core segment and the counter electrode; Connecting the laminated magnetic core or the core segment to a positive pole of a voltage source; Connecting the counter electrode to a negative pole of the voltage source; and flooding the gap with an electrolyte solution, wherein the electrolyte solution has a pH in the range of 6 to 8.

Method according to Claim 1 in which the laminated magnetic core is annular.

Method according to Claim 1 or 2 in which the laminated magnetic core is wound or stacked.

Method according to Claim 3 in which the wound magnetic core has two or more turns of soft magnetic strip material.

Method according to Claim 4 in which at least two of the two or more turns are electrically connected to the positive pole of the voltage source.

Method according to Claim 4 or 5 in which the core segment has two or more turn portions of the two or more turns.

Method according to Claim 6 in which at least two of the two or more turn sections are electrically connected to the positive pole of the voltage source.

Method according to Claim 3 in which the magnetic core is stacked and has two or more layers of soft magnetic strip material.

Method according to Claim 8 in which at least two of the two or more layers are electrically connected to the positive terminal of the voltage source.

Method according to Claim 8 or 9 in which the core segment has two or more ply portions of the two or more plies.

Method according to Claim 10 in which at least two of the two or more ply sections are electrically connected to the positive pole of the voltage source.

Method according to one of the preceding claims, wherein the counter electrode is geometrically adapted to a sectional surface of the core segment of the laminated magnetic core or to a sectional surface of the laminated magnetic core.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the electrolyte solution is an aqueous sodium chloride solution or an aqueous sodium nitrate solution.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the electrolyte solution has a pH in the range of 6.8 to 7.2.

Device with: a laminated magnetic core or a core segment of a laminated magnetic core connected to the positive pole of a power source; a counter electrode electrically connected to the negative pole of a voltage source, wherein between the laminated magnetic core or the core segment of the laminated magnetic core and the counter electrode, there is a gap formed to be flooded with an electrolytic solution, and wherein the electrolyte solution has a pH in the range of 6 to 8.

Device after Claim 15 in which the electrolytic solution is an aqueous sodium chloride solution or an aqueous sodium nitrate solution.

Device according to one of Claims 15 or 16 in which the electrolyte solution has a pH in the range of 6.8 to 7.2.