DE102018127661A1 - Magnetic core and method for producing a magnetic core - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Magnetkern mit wenigstens einem Kernelement (20; 22) aus einem ferrimagnetischen keramischen Werkstoff,und wenigstens einer Deckschicht (30; 36) aus einem faserverstärkten Kunststoff, die auf dem Kernelement (20, 22) angeordnet und stoffschlüssig mit diesem verbunden ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkerns angegeben.The invention relates to a magnetic core with at least one core element (20; 22) made of a ferrimagnetic ceramic material, and at least one cover layer (30; 36) made of a fiber-reinforced plastic, which is arranged on the core element (20, 22) and is integrally connected to it . A method for producing a magnetic core is also specified.

Description

Die Erfindung betrifft einen Magnetkern und ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkerns.The invention relates to a magnetic core and a method for producing a magnetic core.

Magnetkerne finden z.B. Einsatz in Spuleneinrichtungen zum berührungslosen Laden von Kraftfahrzeugen oder in Elektromotoren. Als Material für die Magnetkerne werden beispielsweise ferrimagnetische keramische Werkstoffe, Ferrite, verwendet. Hierbei handelt es sich um elektrisch nicht oder schlecht leitende Werkstoffe, die ähnlich zu herkömmlichen Keramiken extrem spröde sind und daher eine hohe Bruchgefährdung aufweisen.Find magnetic cores e.g. Use in coil devices for contactless charging of motor vehicles or in electric motors. For example, ferrimagnetic ceramic materials, ferrites, are used as the material for the magnetic cores. These are electrically non-conductive or poorly conductive materials, which, like conventional ceramics, are extremely brittle and therefore have a high risk of breakage.

Aus der Druckschrift DE 10 2015 213 096 A1 ist es z.B. bekannt, einen Ferritkern, der gemeinsam mit einer Spulenwicklung in einer Struktur aus faserverstärktem Kunststoff aufgenommen ist, mit einem Kunststoffschaum zu umgeben. Der Kunststoffschaum ist wesentlich elastischer als die Struktur aus faserverstärktem Kunststoff und schützt den spröden Ferritkern vor mechanischen Beanspruchungen, die zu einer Beschädigung des Ferritkerns führen könnten.From the publication DE 10 2015 213 096 A1 it is known, for example, to surround a ferrite core, which is accommodated together with a coil winding in a structure made of fiber-reinforced plastic, with a plastic foam. The plastic foam is much more elastic than the structure made of fiber-reinforced plastic and protects the brittle ferrite core from mechanical stresses that could damage the ferrite core.

Nachteilig ist hierbei, dass der Schutz des Ferritkerns erst in der Spuleneinrichtung gegeben ist. Bei vorhergehenden Verfahrensschritten muss mit größter Vorsicht gearbeitet werden, um ein Zerbrechen des Ferritkerns zu verhindern. Zudem wir zusätzlicher Bauraum durch die elastische Lagerung in der Schaumstruktur erforderlich.The disadvantage here is that the ferrite core is only protected in the coil device. In the case of previous process steps, great care must be taken to prevent the ferrite core from breaking. In addition, additional space is required due to the elastic storage in the foam structure.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Magnetkern anzugeben, der einen guten Schutz vor mechanischen Beschädigungen bei gleichzeitig kompakter Bauweise bietet. Eine weitere Aufgabe ist es einen Magnetkern anzugeben, der eine verbesserte Handhabbarkeit aufweist und großindustriell weiterverarbeitbar ist.Against this background, it is the object of the present invention to provide a magnetic core which offers good protection against mechanical damage with a compact design at the same time. Another object is to provide a magnetic core which has improved handling and can be further processed on an industrial scale.

Gelöst wird die Aufgabe durch einen Magnetkern nach Patentanspruch 1 und Verfahren zur Herstellung nach Patentanspruch 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.The object is achieved by a magnetic core according to patent claim 1 and a method of manufacture according to patent claim 8. Further advantageous configurations result from the subclaims and the following description.

Es wird ein Magnetkern angegeben mit wenigstens einem Kernelement aus einem ferrimagnetischen keramischen Werkstoff und wenigstens einer Deckschicht aus einem faserverstärkten Kunststoff, die auf dem Kernelement angeordnet und stoffschlüssig mit diesem verbunden ist.A magnetic core is specified with at least one core element made of a ferrimagnetic ceramic material and at least one cover layer made of a fiber-reinforced plastic, which is arranged on the core element and is integrally connected to it.

Weiterhin wird ein Verfahren angegeben zur Herstellung eines Magnetkerns mit den Schritten:

  1. a) Bereitstellen wenigstens eines Kernelementes aus einem ferrimagnetischem keramischen Werkstoff, und
  2. b) stoffschlüssiges Aufbringen wenigstens einer Deckschicht aus einem faserverstärkten Kunststoff auf wenigstens eine Oberfläche des Kernelements unter Zufuhr von Wärme.
Furthermore, a method is specified for producing a magnetic core with the steps:
  1. a) providing at least one core element made of a ferrimagnetic ceramic material, and
  2. b) cohesive application of at least one cover layer made of a fiber-reinforced plastic to at least one surface of the core element while supplying heat.

Das Kernelement besteht aus dem ferrimagnetischen keramischen Werkstoff, wie z.B. einem Ferrit. Auf wenigstens einer Oberfläche des Kernelements wird zusätzlich eine faserverstärkte Deckschicht angeordnet. Die faserverstärkte Deckschicht weist Verstärkungsfasern auf, die in eine Kunststoffmatrix eingebunden sind. Kernelement und Deckschicht sind stoffschlüssig miteinander verbunden.The core element consists of the ferrimagnetic ceramic material, e.g. a ferrite. A fiber-reinforced cover layer is additionally arranged on at least one surface of the core element. The fiber-reinforced cover layer has reinforcing fibers that are integrated in a plastic matrix. The core element and cover layer are bonded together.

Das Aufbringen der Deckschicht erfolgt unter Zufuhr von Wärme. ferrimagnetische keramische Werkstoffe verfügen über eine sehr geringe Wärmedehnung, wohingegen sich ein faserverstärkter Kunststoff stark ausdehnt. Beim anschließenden Abkühlen zieht sich die Deckschicht folglich zusammen und übt dabei eine Druckspannung auf das Kernelement aus. Da ferrimagnetische keramische Werkstoffe eine hohe Druckfestigkeit aufweisen, ist diese zusätzliche Druckspannung unbedenklich. Durch die aufgebrachte Druckspannung wird das Kernelement „vorgespannt“, so dass am Kernelement anschließend eine höhere Zugbelastung angreifen kann, ohne dass Schäden entstehen. Falls die Belastung doch zu hoch wird und im Inneren des Kernelements Mikrorisse entstehen, hält die Deckschicht das Kernelement zusammen und verhindert ein Zersplittern oder Zerfallen desselben. Hierbei ist von besonderem Vorteil, dass das Kernelement in seiner ursprünglichen Form fixiert bleibt. So führen Belastungen des Kernelements allenfalls zu Mikrorissen, welche die Umlenkung des Magnetfeldes nicht beeinflussen und folglich keinen negativen Einfluss auf die Funktion des Magnetkerns haben. Durch das Aufbringen der Deckschicht kann folglich eine erhöhte Stabilität des Magnetkerns erzielt werden und somit eine verbesserte Handhabbarkeit bei nachfolgenden Prozessen.The top layer is applied with the addition of heat. Ferrimagnetic ceramic materials have very little thermal expansion, whereas a fiber-reinforced plastic expands a lot. During the subsequent cooling, the cover layer contracts and thereby exerts a compressive stress on the core element. Since ferrimagnetic ceramic materials have a high compressive strength, this additional compressive stress is harmless. The core element is "pre-tensioned" by the applied compressive stress, so that a higher tensile load can then attack the core element without causing damage. If the load becomes too high and microcracks occur inside the core element, the cover layer holds the core element together and prevents it from splintering or disintegrating. It is particularly advantageous here that the core element remains fixed in its original shape. For example, loads on the core element at most lead to microcracks, which do not influence the deflection of the magnetic field and consequently have no negative influence on the function of the magnetic core. By applying the cover layer, increased stability of the magnetic core can thus be achieved and thus improved handling in subsequent processes.

Der voranstehend beschriebene Effekt ist bereits feststellbar, wenn das Kernelement nur an einer Oberfläche mit einer Deckschicht versehen wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Handhabbarkeit des Magnetkerns weiter verbessert werden, wenn das wenigstens eine Kernelement vollständig von der Deckschicht umschlossen ist. Mit anderen Worten kann die Deckschicht alle Oberflächen des Kernelements bedecken. Die im Kernelement erzeugte Druckspannung kann so noch gesteigert werden. The effect described above can already be determined if the core element is provided with a cover layer only on one surface. In a preferred embodiment, the handling of the magnetic core can be further improved if the at least one core element is completely enclosed by the cover layer. In other words, the cover layer can cover all surfaces of the core element. The compressive stress generated in the core element can be increased in this way.

Der Magnetkern kann nur ein einziges Kernelement beinhalten oder zwei oder mehr Kernelemente. Insbesondere bei Ausgestaltungen, bei denen die Deckschichten das Kernelement vollständig umgeben, können besonders große Magnetkerne erzeugt werden, in dem in Schritt a) zwei oder mehr Kernelemente benachbart zueinander positioniert werden und in Schritt b) eine gemeinsame Deckschicht auf wenigstens einer Oberfläche aller Kernelemente aufgebracht wird. Die Kernelemente können auch gemeinsa von der oder den Deckschichten umschlossen werden. Die Kernelemente können nebeneinander gelegt oder auch aufeinander gestapelt werden.The magnetic core can contain only a single core element or two or more core elements. Particularly in the case of configurations To which the cover layers completely surround the core element, particularly large magnetic cores can be produced by positioning two or more core elements adjacent to one another in step a) and by applying a common cover layer to at least one surface of all core elements in step b). The core elements can also be enclosed together by the cover layer or layers. The core elements can be placed next to each other or stacked on top of each other.

Der beabsichtigte Effekt, dass durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Kernmaterial und faserverstärktem Kunststoff eine Druckspannung im Kernelement erzeugt wird, kann insbesondere dann erzielt werden, wenn die Deckschicht ein aramidfaserverstärkter Kunststoff oder ein glasfaserverstärkter Kunststoff ist. Grundsätzlich ist jedoch auch die Verwendung anderer Verstärkungsfasern denkbar.The intended effect that the compressive stress in the core element is generated by the different thermal expansion coefficients of the core material and fiber-reinforced plastic can be achieved in particular if the cover layer is an aramid-fiber-reinforced plastic or a glass-fiber-reinforced plastic. In principle, however, the use of other reinforcing fibers is also conceivable.

Die Verstärkungsfasern können Kurz-, Lang- oder Endlosfasern sein. Zur Erzielung hoher Druckspannungen ist jedoch die Verwendung von Lang- oder Endlosfasern bevorzugt. In einer Ausgestaltung ist es besonders bevorzugt, wenn die Deckschicht eine unidirektionale Faserverstärkung aufweist. Vorzugsweise wird die Ausrichtung der Fasern derart gewählt, dass sie entlang der Hauptbelastungsrichtung des Magnetkerns verläuft.The reinforcing fibers can be short, long or continuous fibers. However, the use of long or continuous fibers is preferred to achieve high compressive stresses. In one configuration, it is particularly preferred if the cover layer has unidirectional fiber reinforcement. The orientation of the fibers is preferably selected such that it runs along the main direction of loading of the magnetic core.

Durch die Verwendung der mindestens einen Deckschicht wird es nicht nur möglich, Schädigungen des Kernelementes zu vermeiden, sondern auch diese gezielt einzusetzen. In einer Ausgestaltung wird in das Kernelement eine beabsichtigte Schädigung in Form von Mikrorissen eingebracht. Vorzugsweise werden die Mikrorisse erst nach Schritt b) ausgebildet, d.h. nachdem die Deckschicht stoffschlüssig mit dem Kernelement verbunden ist. The use of the at least one cover layer not only makes it possible to avoid damage to the core element, but also to use it in a targeted manner. In one embodiment, an intended damage in the form of microcracks is introduced into the core element. The microcracks are preferably formed only after step b), i.e. after the cover layer is integrally connected to the core element.

Werden Mikrorisse gezielt in den Magnetkern eingebracht, z.B. durch Aufbringen einer definierten Biegekraft auf den Magnetkern, so kann verhindert werden, dass bei späteren Belastungen neue Beschädigungen entstehen, da die Mikrorisse eine Art Scharnierfunktion übernehmen. Gleichzeitig wird durch die Deckschicht(en) verhindert, dass sich die Mikrorisse vergrößern, so dass diese gezielte Beschädigung ohne Auswirkung auf die Funktion des Magnetkerns bleibt.Are microcracks specifically introduced into the magnetic core, e.g. by applying a defined bending force to the magnetic core, it can be prevented that later damage will occur, since the microcracks take on a kind of hinge function. At the same time, the cover layer (s) prevents the microcracks from increasing, so that this targeted damage has no effect on the function of the magnetic core.

Das Aufbringen der wenigstens einen Deckschicht auf das Kernelement kann mit grundsätzlich bekannten Verfahren, wie z.B. durch Resin Transfer Moulding, durch Aufpressen eines Prepregs, durch Handlaminieren oder auch durch Spritzgießen an das Kernelement erfolgen.The application of the at least one cover layer to the core element can be carried out using fundamentally known methods, e.g. by resin transfer molding, by pressing a prepreg, by hand lamination or by injection molding onto the core element.

Zum Einsatz in der großindustriellen Fertigung, beispielsweise bei der Herstellung von Ladesystemen, ist es von besonderem Vorteil, wenn der Magnetkern als kompaktes Bauteil mit hoher Haltbarkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Stoß- und Biegebelastungen bereitgestellt wird. Dies wird in einer Ausgestaltung erreicht, in der das wenigstens eine Kernelement plattenförmig ausgebildet ist mit einer ersten und zweiten Hauptoberfläche und jeweils eine Deckschicht auf der ersten und zweiten Hauptoberfläche angeordnet ist, die einen gemeinsamen umlaufenden Rand um das wenigstens eine Kernelement bilden. Das plattenförmige Kernelement wird in der Art eines Sandwichs zwischen zwei Deckschichten einlaminiert, wodurch sich ein kachelartiger Magnetkern ergibt, der von allen Seiten durch die faserverstärkte Kunststoffschicht geschützt ist. Vorzugsweise weisen die Deckschichten unidirektionale Faserverstärkungen auf, die in beiden Deckschichten in dieselbe Richtung verlaufen.For use in large-scale industrial production, for example in the manufacture of charging systems, it is particularly advantageous if the magnetic core is provided as a compact component with high durability and insensitivity to shock and bending loads. This is achieved in an embodiment in which the at least one core element is plate-shaped with a first and second main surface and in each case a cover layer is arranged on the first and second main surface, which form a common peripheral edge around the at least one core element. The plate-shaped core element is laminated in the manner of a sandwich between two cover layers, which results in a tile-like magnetic core which is protected from all sides by the fiber-reinforced plastic layer. The cover layers preferably have unidirectional fiber reinforcements which run in the same direction in both cover layers.

Die Herstellung erfolgt, indem das wenigstens eine Kernelement zwischen zwei Schichten eines Faserhalbzeugs angeordnet wird. Das Faserhalbzeug steht gegenüber dem Kernelement seitlich über. Das Faserhalbzeug wird mit Matrixmaterial infiltriert und so verpresst, dass die Schichten einen um das wenigstens eine Kernelement umlaufenden gemeinsamen Rand bilden. Hierbei können z.B. trockene Faserhalbzeuge verwendet werden, die gemeinsam mit dem Kernelement in ein RTM-Werkzeug eingelegt, dort mit Matrixmaterial infiltriert, verpresst und ausgehärtet werden. Alternativ können auch sogenannte Prepregs, also vorimprägnierte Faserhalbzeuge, in einem Presswerkzeug weiterverarbeitet werden.The production takes place in that the at least one core element is arranged between two layers of a semi-finished fiber product. The semi-finished fiber protrudes laterally from the core element. The semi-finished fiber product is infiltrated with matrix material and pressed in such a way that the layers form a common edge that runs around the at least one core element. Here, e.g. dry semi-finished fibers are used, which are placed together with the core element in an RTM tool, where they are infiltrated with matrix material, pressed and hardened. Alternatively, so-called prepregs, i.e. pre-impregnated semi-finished fiber products, can also be processed further in a pressing tool.

Mit anderen Worten gesagt wird ein Magnetkern angegeben, dessen magnetische(s) Kernelement(e) in eine Struktur aus faserverstärktem Kunststoff einlaminiert ist. Hierdurch wird ein äußerst stabiler und problemlos handhabbarer Magnetkern bereitgestellt, der auch in automatisierten Verfahren weiter verarbeitbar ist. Insbesondere ist der Magnetkern geeignet, um in weiteren Verfahrensschritte z.B. mit einer Induktionsspule zu einer Spulenanordnung für eine Ladeeinheit oder zu einem Motor weiterverarbeitet zu werden.In other words, a magnetic core is specified, the magnetic core element (s) being laminated into a structure made of fiber-reinforced plastic. This provides an extremely stable and easily manageable magnetic core, which can also be further processed in automated processes. In particular, the magnetic core is suitable for e.g. to be processed with an induction coil into a coil arrangement for a loading unit or into a motor.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination. If the term "can" is used in this application, it is both the technical possibility and the actual technical implementation.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen in schematischer Ansicht:

  • 1 eine Schnittansicht eines beispielhaften Magnetkerns,
  • 2 eine perspektivische Ansicht des Magnetkerns aus 1,
  • 3 Verfahrensschritte zur Herstellung eines Magnetkerns und
  • 4 und 5 weitere beispielhafte Magnetkerne.
Exemplary embodiments are explained below with reference to the accompanying drawings. A schematic view shows:
  • 1 1 shows a sectional view of an exemplary magnetic core,
  • 2nd a perspective view of the magnetic core 1 ,
  • 3rd Process steps for the production of a magnetic core and
  • 4th and 5 further exemplary magnetic cores.

1 zeigt einen beispielhaften Magnetkern 10 in einer Schnittansicht. Im Inneren weist der Magnetkern 10 ein Kernelement 20 in Form eines Ferritkerns auf. Das Kernelement 20 hat eine plattenförmige Form in der Art einer Kachel. Auf den beiden Hauptoberflächen des Kernelementes 20 ist jeweils eine Deckschicht aus einem faserverstärkten Kunststoff 30, 32 angeordnet. Der faserverstärkte Kunststoff ist stoffschlüssig mit dem Kernelement 20 verbunden. Im Randbereich stehen die Deckschichten 30, 32 über das Kernelement 20 hinaus vor und sind miteinander verpresst zu einem umlaufenden Rand 34, s. 2. Hierdurch ist das Kernelement 20 von den Deckschichten 30, 32 vollständig umschlossen. 1 shows an exemplary magnetic core 10th in a sectional view. Inside is the magnetic core 10th a core element 20th in the form of a ferrite core. The core element 20th has a plate-like shape like a tile. On the two main surfaces of the core element 20th is a cover layer made of a fiber-reinforced plastic 30th , 32 arranged. The fiber-reinforced plastic is integral with the core element 20th connected. The outer layers are in the edge area 30th , 32 about the core element 20th in front and are pressed together to form a circumferential edge 34 , s. 2nd . This is the core element 20th from the top layers 30th , 32 completely enclosed.

Die Deckschichten 30, 32 weisen jeweils eine unidirektionale Faserverstärkung aus Glasfasern 40 auf, die durch eine oder mehrere Lagen von Glasfasergelege gebildet sein kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den Figuren in der Deckschicht nur zwei Fasern dargestellt, von denen nur eine mit Bezugszeichen 40 versehen ist. Die Glasfasern sind in eine Kunststoffmatrix 50 eingebunden, wobei das Matrixmaterial je nach verwendetem Verfahren ein duromerer oder thermoplastischer Kunststoff sein kann.The top layers 30th , 32 each have a unidirectional fiber reinforcement made of glass fibers 40 on, which can be formed by one or more layers of fiberglass fabrics. For reasons of clarity, only two fibers are shown in the figures in the cover layer, only one of which is provided with reference numerals 40 is provided. The glass fibers are in a plastic matrix 50 integrated, the matrix material can be a thermoset or thermoplastic depending on the method used.

3 zeigt die verschiedenen Verfahrensschritte zur Herstellung des Magnetkerns 10 aus 1. Zunächst wird das Kernelement 20 in Form eines Ferritkerns bereitgestellt. Dies kann z.B. durch Sintern erfolgen. In einem nächsten Schritt werden die Deckschichten 30, 32 auf das Kernelement aufgebracht und stoffschlüssig mit demselben verbunden. 3rd shows the different process steps for producing the magnetic core 10th out 1 . First, the core element 20th provided in the form of a ferrite core. This can be done, for example, by sintering. The next step is the top layers 30th , 32 applied to the core element and cohesively connected to the same.

Beispielhaft dargestellt ist die Herstellung im RTM-Verfahren. Hierzu werden zwei trockene Faserhalbzeugzuschnitte 60, 62 gemeinsam mit dem Kernelement 20 in ein RTM-Werkzeug 70 eingebracht. Oberwerkzeug 72 und Unterwerkzeug 74 werden geschlossen und es wird ein (nicht dargestelltes) fließfähiges Matrixsystem in die Kavität des Werkzeugs 70 eingepresst, wo es das Faserhalbzeug 60, 62 infiltriert. Aufgrund der Form der Kavität wird das Faserhalbzeug 60, 62 um das Kernelement 20 herumgepresst und bildet den umlaufenden Rand 34 aus. Nach dem Aushärtern des Matrixmaterials kann der Magnetkern 10 entnommen werden.The RTM process is shown as an example. For this, two dry semi-finished fiber blanks are used 60 , 62 together with the core element 20th into an RTM tool 70 brought in. Upper tool 72 and lower tool 74 are closed and a flowable matrix system (not shown) is inserted into the cavity of the tool 70 pressed in where there is the semi-finished fiber 60 , 62 infiltrates. Due to the shape of the cavity, the semi-finished fiber is 60 , 62 around the core element 20th pressed around and forms the peripheral edge 34 out. After the matrix material has hardened, the magnetic core can 10th be removed.

Es kann sich ein optionaler weiterer Schritt anschließen, in dem der Magnetkern 10 z. B. durch Aufbringen einer gezielten Biegekraft in einer DreiPunkt-Biegevorrichtung gezielt mit Mikrorissen 80, 82, 84 versehen wird. Trotz Mikrorissen wird das Kernelement 20 durch die faserverstärkte Deckschichten 30, 32 zusammengehalten.An optional further step can follow, in which the magnetic core 10th e.g. B. by applying a targeted bending force in a three-point bending device with micro cracks 80 , 82 , 84 is provided. Despite micro cracks, the core element 20th through the fiber-reinforced cover layers 30th , 32 held together.

Das Verfahren und der Magnetkern sind nicht auf plattenförmige Formen des Kernelements beschränkt. Ebenso können auch zylinderförmige oder kugelförmige Kernelemente 22, wie beispielhaft am Magnetkern 10A in 3 gezeigt, mit einer Deckschicht 36 aus faserverstärktem Kunststoff bedeckt werden.The method and the magnetic core are not limited to plate-shaped shapes of the core element. Cylindrical or spherical core elements can also be used 22 , as exemplified by the magnetic core 10A in 3rd shown with a top layer 36 covered with fiber-reinforced plastic.

5 zeigt einen weiteren beispielhaften Magnetkern 10B. Im Gegensatz zu dem in 1 gezeigten Magnetkern 10 sind in dieser Ausgestaltung vier Kernelemente 20, 24, 26, 28 matrixförmig nebeneinander gelegt und gemeinsam zwischen den Deckschichten 30, 32 aus faserverstärktem Kunststoff aufgenommen. Die Anzahl und Anordnung der Kernelemente kann selbstverständlich variieren. Ebenso können andere Verfahren, wie z.B. Spritzgießen, Handlaminieren oder die Verwendung von Prepregs zum Ausbilden der Deckschicht(en) verwendet werden. 5 shows another exemplary magnetic core 10B . In contrast to that in 1 shown magnetic core 10th are four core elements in this embodiment 20th , 24th , 26 , 28 laid in a matrix next to each other and together between the cover layers 30th , 32 made of fiber-reinforced plastic. The number and arrangement of the core elements can of course vary. Other methods, such as injection molding, hand lamination or the use of prepregs for forming the cover layer (s) can also be used.

BezugszeichenlisteReference list

10, 10A, 10B10, 10A, 10B
MagnetkernMagnetic core
20, 22, 24, 26, 2820, 22, 24, 26, 28
KernelementCore element
30, 32, 3630, 32, 36
DeckschichtenTop layers
3434
umlaufender Randsurrounding border
4040
Glasfaserglass fiber
5050
KunststoffmatrixPlastic matrix
60, 6260, 62
FaserhalbzeugzuschnitteSemi-finished fiber cuts
7070
RTM-WerkzeugRTM tool
7272
OberwerkzeugUpper tool
7474
UnterwerkzeugLower tool
80, 82, 8480, 82, 84
MikrorisseMicro cracks

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102015213096 A1 [0003]DE 102015213096 A1 [0003]

Claims (11)

Magnetkern mit wenigstens einem Kernelement (20; 22) aus einem ferrimagnetischen keramischen Werkstoff, und wenigstens einer Deckschicht (30; 34) aus einem faserverstärkten Kunststoff, die auf dem Kernelement (20, 22) angeordnet und stoffschlüssig mit diesem verbunden ist.Magnetic core with at least one core element (20; 22) made of a ferrimagnetic ceramic material, and at least one cover layer (30; 34) made of a fiber-reinforced plastic, which is arranged on the core element (20, 22) and is integrally connected to it. Magnetkern nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem zwei oder mehr Kernelemente (20, 24, 26, 28) benachbart zueinander angeordnet sind und die wenigstens eine Deckschicht (30, 32) mit allen Kernelementen (20, 24, 26, 28) stoffschlüssig verbunden ist.Magnetic core according to one of the preceding claims, in which two or more core elements (20, 24, 26, 28) are arranged adjacent to one another and the at least one cover layer (30, 32) is integrally connected to all core elements (20, 24, 26, 28) is. Magnetkern nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei das wenigstens eine Kernelement (20) vollständig von der Deckschicht umschlossen ist.Magnetic core according to one of the preceding claims, wherein the at least one core element (20) is completely enclosed by the cover layer. Magnetkern nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei das wenigstens eine Kernelement (20) plattenförmig ausgebildet ist mit einer ersten und zweiten Hauptoberfläche und jeweils eine Deckschicht (30, 32) auf der ersten und zweiten Hauptoberfläche angeordnet ist, die einen gemeinsamen umlaufenden Rand (34) um das wenigstens eine Kernelement (20) bilden.Magnetic core according to one of the preceding claims, wherein the at least one core element (20) is plate-shaped with a first and second main surface and a cover layer (30, 32) is arranged on the first and second main surface, which has a common peripheral edge (34) form around the at least one core element (20). Magnetkern nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem die Deckschicht (30, 32, 36) ein aramidfaserverstärkter Kunststoff oder ein glasfaserverstärkter Kunststoff ist.Magnetic core according to one of the preceding claims, in which the cover layer (30, 32, 36) is an aramid fiber-reinforced plastic or a glass fiber-reinforced plastic. Magnetkern nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem die Deckschicht (30, 32, 34) eine unidirektionale Faserverstärkung aufweist.Magnetic core according to one of the preceding claims, in which the cover layer (30, 32, 34) has unidirectional fiber reinforcement. Magnetkern nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei das wenigstens eine Kernelement (20) mit Mikrorissen (80, 82, 84) durchzogen ist.Magnetic core according to one of the preceding claims, wherein the at least one core element (20) with microcracks (80, 82, 84) is crossed. Verfahren zur Herstellung eines Magnetkerns mit den Schritten: a) Bereitstellen wenigstens eines Kernelementes (20, 22) aus einem ferrimagnetischem keramischen Werkstoff, und b) stoffschlüssiges Aufbringen wenigstens einer Deckschicht (30, 36) aus einem faserverstärkten Kunststoff auf wenigstens eine Oberfläche des Kernelements (20, 22) unter Zufuhr von Wärme.Method for producing a magnetic core with the steps: a) providing at least one core element (20, 22) made of a ferrimagnetic ceramic material, and b) cohesive application of at least one cover layer (30, 36) made of a fiber-reinforced plastic to at least one surface of the core element (20, 22) while supplying heat. Verfahren nach Patentanspruch 8, bei dem in Schritt a) zwei oder mehr Kernelemente (20, 24, 26, 28) benachbart zueinander positioniert werden und In Schritt b) wenigstens eine gemeinsame Deckschicht (30, 32) auf eine Oberfläche aller Kernelemente (20, 24, 26, 28) aufgebracht wird.Procedure according to Claim 8 , in which in step a) two or more core elements (20, 24, 26, 28) are positioned adjacent to one another and in step b) at least one common cover layer (30, 32) on a surface of all core elements (20, 24, 26, 28) is applied. Verfahren nach Patentanspruch 8 oder 9, bei dem das wenigstens eine Kernelement (20) eine plattenförmige Form hat und zwischen zwei Lagen eines Faserhalbzeugs (60, 62) angeordnet wird, die mit Matrixmaterial infiltriert und so verpresst werden, dass sie einen um das wenigstens eine Kernelement (20) umlaufenden gemeinsamen Rand (34) bilden.Procedure according to Claim 8 or 9 , in which the at least one core element (20) has a plate-like shape and is arranged between two layers of a semifinished fiber product (60, 62) which are infiltrated with matrix material and pressed in such a way that they have a common one surrounding the at least one core element (20) Form edge (34). Verfahren nach einem der Patentansprüche 8 bis 10, wobei nach Schritt b) gezielt Mikrorisse (80, 82, 84) in das wenigstens eine Kernelement (20) eingebracht werden.Procedure according to one of the Claims 8 to 10th , After step b), microcracks (80, 82, 84) are introduced into the at least one core element (20).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112359661A (en) * 2020-11-19 2021-02-12 长乐晶尚设计有限公司 Uniform magnetic attraction type roadbed tamping method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010050935A1 (en) * 2010-03-25 2011-09-29 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Device for contactless energy transmission of coil arrangement to secondary winding in car, has coil arrangement arranged at ground, and sealing compound arranged on opposite side of plastic plate, where side is turned away from car
WO2013142064A1 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Qualcomm Incorporated Wireless power transfer apparatus and method of manufacture
DE102015213096A1 (en) 2015-07-13 2017-01-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Coil unit for inductive energy transfer
DE102015216157A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Induction charging system with a housing structure with non-contact carbon fibers
DE102015218317A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Induction coil unit with a fiber-reinforced ferrite core

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010050935A1 (en) * 2010-03-25 2011-09-29 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Device for contactless energy transmission of coil arrangement to secondary winding in car, has coil arrangement arranged at ground, and sealing compound arranged on opposite side of plastic plate, where side is turned away from car
WO2013142064A1 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Qualcomm Incorporated Wireless power transfer apparatus and method of manufacture
DE102015213096A1 (en) 2015-07-13 2017-01-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Coil unit for inductive energy transfer
DE102015216157A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Induction charging system with a housing structure with non-contact carbon fibers
DE102015218317A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Induction coil unit with a fiber-reinforced ferrite core

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112359661A (en) * 2020-11-19 2021-02-12 长乐晶尚设计有限公司 Uniform magnetic attraction type roadbed tamping method

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