DE1614049B2

DE1614049B2 - ELECTROMAGNET FOR SWITCHING DEVICES

Info

Publication number: DE1614049B2
Application number: DE19671614049
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr 2000 Harn bürg Ramcke Karl Heinz Wegner Wolf gang 2350 Neumunster Hoffmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH, 6000 Frankfurt
Priority date: 1967-03-31
Filing date: 1967-03-31
Publication date: 1971-10-21
Also published as: DE1614049A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektro- ständlich und zeitraubend, da in beiden Fällen eineThe invention relates to an electrical that is cumbersome and time-consuming, since in both cases one

magneten für Schaltgeräte, bei welchem die im spezielle Vorbehandlung erforderlich ist. Des weiterenmagnets for switching devices, which require special pre-treatment. Further

Betrieb aufeinanderschlagenden Flächen von Magnet- müssen bei dem Carbonitrierverf ahren die durch Ab-Operation of colliding surfaces of magnet-

kern und Magnetanker durch ein Aufkohlungs- und kühlung verzogenen Polflächen unter Umständencore and armature may be warped by a carburizing and cooling of the pole faces

Härteverfahren behandelt sind. ' 5 nachgeschliffen werden.Hardening processes are treated. '5 must be reground.

Magnetkern und Magnetanker eines Schaltmagne- Schließlich ist noch ein Verfahren bekannt, bei dem ten können aus massivem, lamelliertem oder gesinter- ein Werkstück aufgekohlt und anschließend, mit oder tem Material bestehen und sind mit geschliffenen ohne Zwischenkühlung, gehärtet wird. Bei diesem Polflächen versehen. Als Magnetmaterial dient im all- Verfahren wird das Werkstück unter Glühen in ein gemeinen eine Eisen-Silizium-Legierung, im Falle io Kohlenstoff abgebendes Mittel gebracht, wobei sich von lamellierten Magneten wird Elektroblech ver- in seinen Randschichten Kohlenstoff anreichert. Je wendet. Um ein Klebenbleiben der Magnetteile an nach Art des angewandten Aufkohlungsmittel spricht den Berührungsflächen zwischen Kern und Anker zu man von Gas-, Bad-, Pulver-, Pastenaufkohlen vermeiden, sind die Polschenkel so ausgebildet, daß (Durferrit-Handbuch, 9. Auflage 1963, S. B 1 bis 4). sich im Magnetkreis ein geringer Luftspalt ergibt. 15 Bei einer bekannten Anwendung dieses Verfahrens Sind dabei die im Betrieb aufeinanderschlagenden auf Elektromagnete werden die Polflächen bei etwa Polflächen nicht widerstandsfähig genug, so werden 950° C aufgekohlt und anschließend in einem Wassersie nach einiger Zeit zerschlagen, was zur Folge hat, oder Ölbad abgeschreckt (deutsche Auslegeschrift daß der Luftspalt verschwindet und die Magnetteile 1158 173, Spalte 1, Zeilen 28 bis 46). Das starke Abaneinanderkleben. Damit ist eine einwandfreie Funk- 20 schrecken bewirkt jedoch eine Verschlechterung der tion des Schaltgerätes nicht mehr gewährleistet. magnetischen Eigenschaften und bringt die GefahrMagnetic core and armature of a switching magnet Finally, a method is known in which th can be made of solid, laminated or sintered - a workpiece carburized and then, with or tem material and are ground with no intermediate cooling, is hardened. With this one Provided pole faces. In the all-process, the workpiece is annealed into a magnetic material common an iron-silicon alloy, in the case of io carbon-releasing agent brought, with itself Laminated magnets add carbon to the surface layers of electrical steel. Ever turns. To a sticking of the magnet parts speaks to the type of carburizing agent used the contact surfaces between core and armature to one of gas, bath, powder, paste carburizing avoid, the pole legs are designed so that (Durferrit-Handbuch, 9th edition 1963, pp. B 1 to 4). there is a small air gap in the magnetic circuit. 15 In a known application of this method If the electromagnets hit each other during operation, the pole faces are at about Pole faces are not resistant enough, so 950 ° C are carburized and then in a water they are after a while smashed, which has the consequence, or quenched oil bath (German interpretation that the air gap disappears and the magnet parts 1158 173, column 1, lines 28 to 46). The strong sticking together. This means that a faultless radio horror causes a worsening of the tion of the switching device is no longer guaranteed. magnetic properties and brings the danger

Es ist bekannt, die Flächen von aufeinander- eines Verzuges mit sich. Bei Verzug müssen die Polschlagenden, lamellierten oder gesinterten Magnet- flächen nachgeschliffen werden, wodurch die Härteteilen so zu behandeln, daß sie einer großen Zahl von schicht mehr oder weniger stark abgetragen wird. Schaltspielen ohne wesentlichen Verlust an Luftspalt- 25 Des weiteren weisen derart behandelte Flächen eine dicke widerstehen. Um das zu erreichen, sind die ent- mit der Tiefe abnehmende Härte auf, was zur Folge sprechenden Magnetteile durch ein Carbonitrier- hat, daß sich die Abnutzungserscheinungen mit zuverfahren (deutsche Auslegeschrift 1158 175) oder nehmender Schaltspielzahl steigern,
durch ein Nitrierverfahren (deutsche Auslegeschrift Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 1 158 173) mit einer mehr oder weniger starken, har- 30 Elektromagneten zu schaffen, dessen Polflächen mit ten Oberflächenschicht versehen. Da bei diesen Ver- einfachen Mitteln und mit geringem Zeitaufwand so fahren die harte Oberflächenschicht nur an den Pol- gehärtet sind, daß sie einer großen Zahl von Schaltflächen entstehen soll, sind die Magnetteile, bevor spielen standhalten, ohne daß die ursprünglichen sie diesem Verfahren ausgesetzt werden, einer um- elektrischen und magnetischen Eigenschaften der ständlichen und zeitraubenden Vorbehandlung zu 35 Magnete wesentlich verändert werden. Diese Aufgabe unterziehen. wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß derIt is known that the surfaces of one another - a warpage with itself. In the event of a delay, the pole hitting ends, lamellar or sintered magnetic surfaces must be reground, which means that the hardened parts are treated in such a way that a large number of layers are removed to a greater or lesser extent. Switching cycles without significant loss of air gap. Furthermore, surfaces treated in this way have a thick resistance. In order to achieve this, the hardness, which decreases with the depth, is necessary, which means that the magnetic parts are carbonitrided and the signs of wear increase as the number of operating cycles increases (German Auslegeschrift 1158 175),
by means of a nitriding process (German Auslegeschrift The invention is based on the object of creating a 1 158 173) with a more or less strong, hard electromagnet, the pole faces of which are provided with a surface layer. Since with these simple means and with little expenditure of time the hard surface layer is only hardened at the pole so that it is to be created for a large number of buttons, the magnetic parts are able to withstand play before the original ones are subjected to this process electrical and magnetic properties of the constant and time-consuming pretreatment to 35 magnets are significantly changed. Subject this task. is achieved according to the invention in that the

So werden die Magnetteile vor Anwendung eines Magnetkern und/oder der Magnetanker als Ganzes, Carbonitrierverfahrens zunächst über ihre gesamte das ist an allen Außenflächen, zunächst — unter Er-Oberfläche mit einer Oxydschicht versehen, die nach wärmung und anschließender langsamer Abküh-Fertigstellen an den Polflächen abgeschliffen wird. 40 lung — aufgekohlt und danach nur an den Polflächen Erst danach beginnt das eigentliche Carbonitrier- — unter örtlicher Wiedererwärmung und Abverfahren. Dabei werden diese Magnetteile unter schreckung — gehärtet ist und daß die Tiefe der Glühen (etwa 750 bis 950° C) einem Kohlenstoff und Härte- und Aufkohlungsschichten derart gering ist, Stickstoff abgebenden Gas oder Bad ausgesetzt, wo- daß die magnetischen und elektrischen Eigenschaften durch die Randschicht der Polflächen gleichzeitig mit 45 des Magnetkernes und/oder des Magnetankers durch Kohlenstoff und Stickstoff angereichert wird. Die die aufgekohlten und gehärteten Oberflächenschichten übrigen, mit Oxydschicht versehenen Flächen der praktisch nicht verändert sind.Before using a magnetic core and / or the magnet armature as a whole, the magnetic parts are Carbonitrierververfahren first over their entire that is on all outer surfaces, initially - under Er surface provided with an oxide layer, which is finished after warming and subsequent slow cooling is ground on the pole faces. 40 lung - carburized and then only on the pole faces Only then does the actual carbonitriding begin - with local reheating and a process. These magnetic parts are shocked - is hardened and that the depth of the Annealing (about 750 to 950 ° C) a carbon and hardness and carburization layers is so low, Nitrogen-emitting gas or bath exposed, whereby the magnetic and electrical properties through the edge layer of the pole faces simultaneously with 45 of the magnetic core and / or the magnet armature Carbon and nitrogen is enriched. The the carburized and hardened surface layers other areas provided with an oxide layer that have practically not been changed.

Magnetteile werden von dieser Behandlung nicht be- Ein derartiger Magnet kann einfach und ohne troffen. Danach werden die Magnetteile in einem großen Zeitaufwand hergestellt werden und zeigt eine Wasser- oder Ölbad von etwa 65 bis 95° C ab- 5° Polflächenhärte, die einer großen Zahl von Schaltgekühlt. Die relativ langsame Abkühlung wirkt den spielen standhält. Insbesondere entfällt der Aufwand magnetischen Eigenschaften nicht entgegen; die Teile für umständliche Abdeckvorrichtungen gegenüber verziehen sich unwesentlich. Der Verzug kann durch bekannten Bauarten, bei denen während der Vor-Schleifen korrigiert werden. und Hauptbehandlung alle Flächen außer den PoI-Magnet parts are not affected by this treatment. Such a magnet can be used easily and without hit. After that, the magnetic parts will be manufactured in a large amount of time and shows a Water or oil bath from about 65 to 95 ° C from 5 ° pole surface hardness, which is a large number of switching-cooled. The relatively slow cooling has the effect of withstanding the game. In particular, the effort is eliminated magnetic properties not opposed; the parts for cumbersome covering devices opposite warp insignificantly. The delay can be due to known types, where during the pre-grinding Getting corrected. and main treatment of all areas except for the

Bei dem Nitrierverfahren werden die Magnetteile 55 flächen durch Abdeckung geschützt werden müssen, vor der eigentlichen Behandlung z. B. so mit einem Die Stärke der durch das Aufkohlungs- und Härtedünnen Überzug aus einer Zinnstaub-Lack-Mischung verfahren entstandenen magnetisch harten Schichten versehen, daß die Polflächen frei bleiben. Danach ist im Vergleich zu den übrigen Teilen des Magneten werden die Magnetteile bei einer Temperatur von gering, so daß sich die elektrischen und magnetischen etwa 455 bis 650° C einem Nitriermittel, z. B. 60 Eigenschaften insgesamt praktisch nicht geändert Ammoniak, ausgesetzt und nach Abschluß dieser Be- haben.In the nitriding process, the magnetic parts 55 surfaces must be protected by a cover, before the actual treatment z. The strength of the magnetically hard layers created by the carburizing and hardening thin coating from a tin dust-lacquer mixture process provided that the pole faces remain free. Thereafter is compared to the remaining parts of the magnet the magnetic parts are at a temperature of low, so that the electrical and magnetic about 455 to 650 ° C a nitrating agent, e.g. B. 60 properties in total practically unchanged Ammonia, exposed and after these holdings have been concluded.

handlung langsam bis auf etwa 150° C abgekühlt. Ein derartiger Elektromagnet wird wie folgt her-Die Härte der entstehenden Nitridschicht ist sehr gestellt: Die mechanisch fertig bearbeiteten Magnethoch und bleibt während des Abtragens von der teile werden nach an sich bekannten Verfahren in Oberfläche nahezu konstant. Auch werden die magne- 65 einem Kohlungsgranulat oder durch ein anderes Gastischen Eigenschaften der Magnetteile nicht wesent- aufkohlungsverfahren aufgekohlt, und zwar z. B. bis Hch verändert. zu einer Tiefe von 1 mm. Danach werden die Magnet-action slowly cooled down to about 150 ° C. Such an electromagnet is produced as follows Hardness of the resulting nitride layer is very high: The mechanically finished magnet high and remains during the removal of the parts are made according to known methods Surface almost constant. The magnets are also made into carbon granules or by another gas table Properties of the magnet parts not essential carburizing process carburized, namely z. B. to Changed. to a depth of 1 mm. Then the magnet

Die genannten Verfahren sind jedoch sehr um- teile im Granulat oder Schutzgas langsam auf Raum-The processes mentioned are, however, very slow in the granulate or protective gas to room

temperatur abgekühlt. Hierbei tritt keine Härtung und kein Verzug der Teile auf. Diese so behandelten Magnetteile werden anschließend induktiv oder mit einer Flamme nur an den Polflächen erwärmt und auf bekannte Weise in Wasser, Öl oder in warmen Salzbädern gehärtet. Durch Kombination der Aufkohlungsbedingungen und des Härteverfahrens kann die Einhärtungstiefe an den Polflächen so gesteuert werden, daß sie für die gewünschte mechanische Lebensdauer des Magneten ausreichend ist. Die magnetischen Eigenschaften ändern sich gegenüber einem nicht behandelten Magneten nur unwesentlich.temperature cooled. There is no hardening and no distortion of the parts. These treated like that Magnet parts are then heated inductively or with a flame only on the pole faces and hardened in a known way in water, oil or in warm salt baths. By combining the carburizing conditions and the hardening process, the hardening depth on the pole faces can be controlled in this way that it is sufficient for the desired mechanical life of the magnet. the Magnetic properties change only insignificantly compared to an untreated magnet.

Zur Erzielung einer ausreichenden mechanischen Lebensdauer kann entweder die gesamte Polfläche oder nur ein Teil dieser Polfläche erwärmt und ge- ts härtet werden. Bei teilweiser Härtung einer Polfläche ist die Änderung der magnetischen Eigenschaften des Magneten noch geringer. Eine derartige Härtung kann durch eine entsprechende Ausbildung der Induktionsspule erreicht werden. aoTo achieve a sufficient mechanical life, either the entire pole face or only a part of this pole face can be heated and hardened. With partial hardening of a pole face the change in the magnetic properties of the magnet is even smaller. Such a hardening can be achieved by appropriately designing the induction coil. ao

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Darin zeigtAn exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. In it shows

F i g. 1 einen dreischenkligen Magnetkern in perspektivischer Ansicht,F i g. 1 a three-legged magnetic core in a perspective view,

Fig. 2 einen Schnitt AB durch einen der Magnetschenkel, 2 shows a section AB through one of the magnet legs,

F i g. 3 und 4 Polflächen des Magneten.F i g. 3 and 4 pole faces of the magnet.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten, aus Elektroblech lamellierten Magnetkern ist der mittlere Schenkel kürzer als die Außenschenkel. Der nicht dargestellte Magnetanker schlägt auf die Außenschenkel. Zwischen ihm und dem Mittelschenkel des Magnetkernes verbleibt bei angezogenem Anker ein Luftspalt. Werden durch die Ankerschläge die Polflächen der Außenschenkel zerschlagen, so verringert sich die Luftspaltweite und der Anker bleibt, wenn der Luftspalt zu Null geworden ist, bei stromloser Schaltspule hängen.In the magnetic core laminated from electrical sheet metal shown in FIG. 1, the middle leg is shorter than the outer thighs. The magnet armature, not shown, strikes the outer leg. Between an air gap remains between him and the middle limb of the magnet core when the armature is tightened. Will If the pole faces of the outer legs are broken by the anchor blows, then the Air gap width and the armature remains when the air gap has become zero when the switching coil is de-energized hang.

Die Magnetteile, d. h. der schaltende und der nicht schaltende Teil des Schaltmagneten (Magnetkern und Magnetanker), sind an ihren Außenflächen aufgekohlt. Dabei braucht sich, wie F i g. 2 zeigt, die Aufkohlungszone nicht über die ganze Stärke einer Lamelle zu erstrecken; sie kann, wie durch die Schraffur und die Pfeile α angedeutet ist, eine geringere Eindringtiefe haben. An den Polflächen hat sie dementsprechend die in F i g. 2 durch die Pfeile b angedeutete Eindringtiefe.The magnet parts, ie the switching and the non-switching part of the switching magnet (magnet core and magnet armature), are carburized on their outer surfaces. As shown in FIG. 2 shows that the carburization zone does not extend over the entire thickness of a lamella; it can, as indicated by the hatching and the arrows α , have a smaller depth of penetration. At the pole faces it accordingly has the in FIG. 2 penetration depth indicated by the arrows b.

Durch den Härtevorgang, bei dem nur die Polflächen der Erhitzung ausgesetzt sind, ergibt sich hier eine Härtezone. Die Einhärtetiefe kann, je nach der Dauer der Erhitzung, gleich oder kleiner als die Aufkohlungszone sein.The hardening process, in which only the pole faces are exposed to heating, results here a hardening zone. The hardening depth can, depending on the duration of the heating, be equal to or smaller than the carburization zone be.

Die Erhitzung kann sich über die ganze Polfläche erstrecken, wie dies in F i g. 3 durch die Schraffur angedeutet ist. Dann wird wie in F i g. 2 angedeutet, auch an den Außenseiten des Kernes eine geringfügige Härtezone entstehen. Es genügt auch, wie aus F i g. 4 hervorgeht, die Polfläche nur teilweise zu härten. Dann wird an den Außenflächen keine Härtezone entstehen.The heating can extend over the entire pole face, as shown in FIG. 3 through the hatching is indicated. Then, as in FIG. 2 indicated, also a slight one on the outer sides of the core Hardening zone arise. It is also sufficient, as shown in FIG. 4 shows that the pole face is only partially hardened. Then there will be no hardening zone on the outer surfaces.

Claims

Patent claims:

1. Electromagnet for switching devices, in which the surfaces that hit each other during operation of magnetic core and / or armature treated by a carburizing and hardening process are, characterized in that the magnet core and / or the magnet armature as a whole, this is on all external surfaces, initially - with warming and then more slowly Cooling - carburized and then only on the pole faces - with local reheating and quenching - is hardened, and that the depth of the hardening and carburizing layers is so low that the magnetic and electrical properties of the magnetic core and / or the magnet armature practically through the carburized and hardened surface layers are not changed.

2. Electromagnet according to claim 1, characterized in that the entire pole face is hardened is.

3. Electromagnet according to claim 1, characterized in that only part of the pole face is hardened.

4. Electromagnet according to claim 1, 2 or 3, characterized in that during the hardening of the Pole faces the heating to the hardening temperature by inductive heating or by heating is made by means of a flame.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings