DE1639330A1

DE1639330A1 - Magnetkern und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE1639330A1
Application number: DE19681639330
Authority: DE
Inventors: Lee John Thomas
Original assignee: Magnetics Inc
Current assignee: Magnetics Inc
Priority date: 1967-02-24
Filing date: 1968-02-23
Publication date: 1970-06-04
Also published as: US3523040A; GB1226351A

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

B 3583

MAGNETICS INC. East Butler, Pennsylvania/USA

Magnetkern und Verfahren zur Herstellung desselben

Die Erfindung betrifft einen Magnetkern und ein Verfahren zur Herstellung und elektrischen Isolierung desselben sowie ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Isolier werkstoff es.

Die Herstellung einer geeigneten elektrischen Isolierung für Magnetkerne,

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z.B. für Kerne für magnetische Verstärker, vor der Wicklung der Spule bringt eine Reihe von Schwierigkeiten mit sich und, begrenzt überdies die Verwendbarkeit der Kerne in manchen Fällen. Derartige Kerne sind Umgebungseinflüssen ausgesetzt, und es ist sehr schwierig, einen Spannungsdurchbruch zwischen den Windungen und dem Kern oder dem metallischen Gehäuse für den Kern zu verhindern. So sind z.B. die Windungen 6^r" Spule in manchen Fällen Spitzenspannungen von 3000 Volt ausgesetzt. Der Kern ist hierbei sich ändernden Temperaturen von - 38 C bis 232 C und mehr ausgesetzt. Bei derartig hohen Temperaturen und derartig hohen Potentialen der Spulenwicklungen besteht vor allem die Schwierigkeit, einen ausreichenden Schutz gegen einen Spannüngsdurchbruch, d.h. ein Durchschlagen der Spannung.; ιΐ, einer dünnen Ummantelung vorzuseli?n_; c»o daß sich die Abmessungen des Kernes praktisch nicht ändern und die Fläche für die Spulenwicklungen praktisch nicht vermindert wird.

Es ist bekannt, aufgesprühte Lacke, insbesondere Emaillelacke, für die Magnetkerne - mit oder ohne Gehäuse - zu verwenden. Die hierbei erzielten Ergebnisse sind jedoch nicht zufriedenstellend. Weiterhin wurde versucht, einen ausreichenden Schutz gegen die Durchschlagspannung dadurch zu erzielen, daß Polyesterfarben und andere Isolatoren zugegeben

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werden. Derartige Ummantelungen können jedoch nicht Temperaturen in der Größenordnung von 218 bis 232 C ausgesetzt werden, ohne daß sie brechen und unter Umständen völlig zerstört werden.

Durch die amerikanische Patentsehrift 3 148 346 sind fluidisierte Ummantelungen von mit einem Gehäuse umgebenen Kernen bekannt, die jedoch für die Installierung und Ausrüstung eine relativ hohe Kapitalinvestierung erfordern und auch noch andere Nachteile aufweisen. Diese Nachteile sind vor allem darin zu sehen, daß der Kern während des Eintauchens gehalten werden muß, daß die hierbei zwangsläufig entstehenden Haltepunkte nochmals ummantelt werden müssen und daß die Ummantelung eine große Dicke aufweisen muß, da anderenfalls ein ausreichender Schutz gegen einen Spannungsdurchbruch nicht gewährleistet ist. Außerdem weisen fluidisierte Ummantelungen eine harte Oberfläche auf, die zum Anbringen der Spulenwicklungen nicht sehr gut geeignet ist. Weder die vorgenannten, unter Anwendung von Farben arbeitenden Verfahren noch das letztgenannte Verfahren unter Verwendung einer fluidisierten Ummantelung gewährleisten einen ausreichenden Ecken- und Kantenschutz, ohne daß die durchschnittliche Dicke der Ummantelung derart anwächst, daß der Raum und Platz für die Spulenwicklung vermindert wird.

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Die bekannten Ummantelungen weisen eine harte, glänzende Oberfläche auf, die nicht die Spulenwicklungen innerhalb bestimmter Flächen und Stellen hält. Wenn es z. B. erwünscht ist, die Spulenwicklungen auf einem 90 -Bogen auf einem ringförmigen Kern anzuordnen, so breiten sich die Wicklungen sehr leicht zu einem größeren Winkel als erwünscht aus, da sie auf der hartglänzenden Oberfläche gleiten. Ein weiterer Nachteil der bekannten Ummantelungen ist darin zu sehen, daß sie nur bei flachen und ebenen Oberflächen zufriedenstellende Ergebnisse zeigen, während an Kanten und Ecken die Isolierung, insbesondere aufgrund unzureichender Schichtdicke, nicht ausreichend ist. Die Stärke der Isolierung beträgt bei derartigen Ummantelungen im Bereich der Ecken und Kanten gewöhnlich weniger als 50 % der Stärke im Bereich der ebenen Flächen des Kernes.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es nun Aufgabe der Erfindung, den Nachteilen der bekannten Verfahren, Magnetkerne und Isolierungen für Magnetkerne abzuhelfen und eine verbesserte Isolierung für einen Magnetkern, einen Magnetkern mit besserer Isolierung sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben in Vorschlag zu bringen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der elektrische Isolier werkstoff ein Harz, insbesondere Kunstharz, mit suspendiertem,

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festem, feinteiligen Füllstoff enthält und daß das Harz, insbesondere Kunstharz, und der Füllstoff bis zu Temperaturen von ca. 260 C wärmebeständig sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ummantelung eines Magnetkernes vor dem Aufwickeln der Spule ist dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern auf eine Temperatur von ca. 107 C, aber nicht höher als ca. 218 C, erwärmt wird, daß ein flüssiger elektrischer Isolier werkstoff auf den Magnetkern aufgesprüht wird, während derselbe eine Temperatur von mehr als 107⁰C, aber nicht mehr als ca. 218⁰C, aufweist, und daß der elektrische Isolier werkstoff zum Versiegeln des Magnetkernes verfestigt wird, indem der Magnetkern auf eine Temperatur von mehr als ca. 107°c, jedoch nicht höher als die Magnetkerntemperatur beim Aufsprühen, erwärmt wird.

Ein erfindungsgemäßer flüssiger Isolier werkstoff zum Aufsprühen ist durch folgende Bestandteile gekennzeichnet:

ca. 30 Gew. % flüssiges Harz, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Silikonen, Alkyd- und Epoxyharzen besteht,

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ca. 20 Gew. % festes, pulverisiertes Pigment, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Molybdän-Orange und Mercadmium-Rot besteht, und

ca. 5 Gew. % nahezu reiner Siliciumdioxyd-Füllstoff mit einer Teilchengröße von weniger als 0, 02 Mikron, wobei der Rest aus einem leicht flüchtigen, flüssigen Trägerstoff besteht.

Die erfindungsgemäßen Isolierungen für Magnetkerne weisen vor allem folgende Vorteile auf:

Selbst bei Spitzenspannungen von 3000 Volt ist ein sicherer Schutz gegen ein Durchschlagen der Spannung gewährleistet. Die Isolierungen können sehr einfach durch Aufsprühen aufgebracht werden und weisen eine ausreichende Zähigkeit auf, so daß durch die Drücke, die beim Aufwickeln von schwerem Kupferdraht auf den Kern entstehen, keine Schäden - Reißen, Abblättern oder Abschälen - auftreten. Die Oberfläche der Isolierung ist nicht zu glatt und nicht zu schlüpfrig und hat eine ausreichende Nachgiebigkeit, so daß die Handhabung sehr einfach ist und auch ringförmige Windungen sehr leicht aufgebracht werden können. Die Haftung ist gut, ohne daß hiermit eine gewisse Brüchigkeit verbunden wäre. Auch

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Kanten und Ecken können sehr gut geschützt werden, ohne daß auf den ebenen Flächen des Kernes sich eine zu große Schichtdicke bildet. Ein Schutz gegen die genannten Durchschlagspannung ist in einem Temperaturbereich von - 38⁰C bis mehr als 232⁰C gegeben, ohne daß physikalische oder elektrische Zersetzungserscheinungen auftreten. Eine erfindungsgemäße Isolierung ist undurchlässig in bezug auf herkömmliche Lösungsmittel, Säuren und Alkalilösungen und schließt den Kern gegenüber dem Eintritt von Verbindungen (zum Vergießen) und Lacken während der Vakuumimprägnierung ab.

Die Vorteile einer erfindungsgemäßen Isolierung - insbesondere in bezug auf Oberflächenbeschaffenheit und Kantenschutz - sind vor allem auf die thixotropen Eigenschaften zurückzuführen, die ein wirtschaftliches Aufsprühen gestatten, wobei die Dicke der Isolierung im Bereich der Kanten und Ecken in etwa gleich der Dicke im Bereich der ebenen Flächen ist. Die gewünschten thixotropen Eigenschaften entstehen durch Wahl eines festen, feinteiligen Stoffes, der von der kolloidalen Suspension in dem aufzusprühenden Isoliermaterial getragen wird. Dieses feste, feinteilige Material - beim Entwickeln der erwünschten thixotropen Eigenschaften - trägt zur Bildung einer matten Oberfläche bei, auf der die Spulenwindungen ohne zu gleiten aufgewickelt werden können. Aufgrund

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der genannten Eigenschaften weist die Ummantelung und Isolierung im Bereich der Kanten und Ecken mindestens 80 % der Dicke auf wie im Bereich von ebenen Oberflächen.

Der feste, feinteilige Werkstoff, der nachstehend als Füllstoff bezeichnet wird, muß inert, elektrisch leitend und mindestens bis Temperaturen von 260°C wärmebeständig sein und eine Teilchengröße aufweisen, die die gewünschten thixotropen Eigenschaften entstehen läßt. Ein geeigneter derartiger Füllstoff ist z.B. Kieselerde, d.h. praktisch reines Süiciumdioxyd mit amorpher Struktur. Die Teilchengröße beträgt weniger als 0, 02 Mikron im Durchmesser oder im Längsquerschnitt.

Zur Aufnahme eines derartigen festen Füllstoffes wird eine Trägerpigmentierung vorgesehen. Hierdurch wird die isolierende Ummantelung zum Kodieren, zur Identifizierung des Kernes oder zur Erzielung eines besonderen Aussehens gefärbt. Erfindungsgemäß wird ein festes, pulverisiertes anorganisches Pigment vorgeschlagen, welches selbst bei Temperaturen von 260 C oder bei höheren Temperaturen wärmebeständig ist. Hierbei ist unter wärmebeständig zu verstehen, daß das Pigment fest bleibt und seine Farbe beibehält, d. h. daß das Pigment bei Temperaturen unter 260 C nicht oxydiert. Beispiele für geeignete Pigmente sind MolybdatrOrange und Mercadmium-Rot.

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Besondere Bedeutung kommt einer geeigneten Basis für den festen Füllstoff und für das Pigment zu. Der Basisstoff muß ein Fluidum (Flüssigkeit) und wärmebeständig bis 26O⁰C sein. Geeignete synthetische Kunstharze sind Silikone, Alkydharze, Epoxyharze sowie silikonmodifizierte Alkyd- und Eposyharze. Silikone oder silikonmodifizierte, hochtemperaturbeständige Harze werden bevorzugt, was auf die Wahrscheinlichkeit einer Silikonverunreinigung an den äußeren Oberflächen des von einem Gehäuse umgebenen Kernes zurückzuführen ist. Wenn Silikone oder silikonmodifizierte Harze benutzt werden, wird durch Silikonverunreinigung auf einem Produkt die Bindung nicht beeinträchtigt.

Das flüssige Harz, das Pigment und der Füllstoff werden mit einer leicht flüchtigen Flüssigkeit gemischt, wie z.B. mit aromatischen Kohlenwasserstoffen. Die Mischung erfolgt in solchen Anteilen, daß zum Sprühen eine geeignete Viskosität gegeben ist. Der erfindungsgemäße Trägerstoff soll ein Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt enthalten, was zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sehr günstig ist.

Es wird ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt zwischen ca. 107°C und ca. 149 C bevorzugt, damit ein Trocknen des Stoffes auf dem erhitzten Produkt vor einem geeigneten Fluß der Ummantelung verhindert wird.

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Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ummantelung weist folgende Zusammensetzung auf:

silikonverstärktes Epoxyharz ca. 30 %

Kieselerde-Füllstoff ca. 5 %

Molybdat-Orange-Pigment ' ca. 20 %

Xylol-Verdünnungsmittel ca. 45 %.

Die Mischung soll eine Viskosität von 200 bis 500 cP (centipoises) aufweisen, wenn die Messung sofort nach gründlichem Umrühren der Mischung erfolgt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und anhand der beiliegenden Zeichnung ersichtlich.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen mit einem Gehäuse umgebenen Kern,

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Fig. 2 einen Querschnitt - in vergrößerter Darstellung - durch einen Teil eines mit einem Gehäuse umgebenen Kernes, woraus die Wirkungen der Gasexpansion auf eine elektrische Isolierung ersichtlich sind, die in bekannter Weise aufgebracht ist;

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil eines von einem Gehäuse umgebenen Kernes, der erfindungsgemäß ummantelt und versiegelt ist;

Fig. 4 einen Schnitt durch einen von einem Gehäuse umgebenen Kern, der erfindungsgemäß isoliert ist;

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Kern ohne Gehäuse, der teilweise gemäß der Erfindung ummantelt und versiegelt ist;

Fig. 6 einen Schnitt durch einen Teil des Kernes gemäß Fig. 5, der erfindungsgemäß ummantelt und versiegelt ist.

Bei dem mit einem Gehäuse versehenen Kern gemäß Fig. 1 ist ein trogartiger, nichtmagnetischer, metallischer Behälter 12 vorgesehen, der ringförmig, rechteckig oder in anderer Weise ausgebildet sein kann. Das

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offene Ende des trogähnlichen Behälters 12 ist mit Verschlußmitteln 14 verschlossen, die auf Bunden 16 und 18 angeordnet sind. Die Verschlußmittel sind mit dem Behälter 12 z. B. dadurch verbunden, daß die Teile 20 und 22 verformt, d.h. lippenartig umgebogen sind. An der Stelle, an der die Verschlußmittel 14 mit dem Behälter 12 in Berührung stehen, ergeben sich äußere Verbindungsnähte 24 und 26 zwischen den beiden Teilen des Gehäuses. Innerhalb dieses Gehäuses ist ein bandartig gewickelter Magnetkern 28 mittels eines nachgiebigen Werkstoffes 30 federnd angeordnet.

In Fig. 2 ist der Teil der Anordnung nach Fig. 1, welcher die Berührungsnaht 26 betrifft, in vergrößerter Darstellung gezeigt. Der Kern 28 ist von einer Isolierschicht 32 umgeben, die in bekannter Weise aufgebracht ist. An der Stelle 3Ö oberhalb der Berührungsnaht 26 zeigt sich eine typische Blasen- und Lunkerbildung in der Ummantelung. Derartige Blasen und Lunker entstehen während des Härtens der herkömmlichen Kerne, wenn diese höheren Härtungstemperaturen ausgesetzt sind als zur Zeit der Ummantelung der Kerne. Die Gasblasen und Lunker werden primär durch das sich ausdehnende Gas erzeugt, welches längs der Verbindungsnaht zwischen den Schließmitteln des metallischen Behälters entweicht. Ähnliche Beeinträchtigungen entstehen aufgrund des Gases, welches aus

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den Zwischenräumen von Kernen ausströmt, welche nicht von einem Gehäuse umgeben sind. Als Ergebnis derartiger Beeinträchtigungen erhält man einen nicht versiegelten oder nur unzureichend versiegelten Kern für die Vakuumimprägnierung und Durchtränkung sowie einen entsprechend kurzen Weg für den Spannungsdurchbruch zwischen den Spulenwicklungen und dem Magnetkern oder seinem metallischen Gehäuse.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines Kernes 34 in einem starren Gehäuse. Der Kern 34 wird dadurch hergestellt, daß elektrisch isoliertes, magnetisches, folienförmiges Material in überlappende Berührung gebracht wird. Der Kern wird innerhalb des nichtmagnetischen metallischen Gehäuses 36 angeordnet und durch nachgiebiges, federndes Material 38 gehalten. Verschlußmittel 40 verschließen das offeneEnde des Gehäuses 36, wodurch ein starren Behälter für den Kern 34 gebildet wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Kern über ca. 107 C, aber nicht höher als ca. 218⁰C, erhitzt. Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Kern derart erwärmt, daß eine Temperatur von 135 + 2, 8⁰C während der Zeit des nachfolgenden Ummanteins und Härtens aufrechterhalten wird. Bei der Erwärmung

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des noch nicht ummantelten, mit einem Behälter versehenen Kernes dehnen sich die Gase innerhalb des Behälters aus und entweichen, bevor die erste Ummantelung zum Siegeln fest zu werden beginnt.

Wenn der Kern, wie vorstehend beschrieben, erwärmt ist, werden die Verbindungsnähte zwischen den Verschlußmitteln 40 und dem metallischen Gehäuse 36 am äußeren Umfang des Gehäuses durch Aufsprühen einer elektrischen Isolierschicht ummantelt.

Ih der Praxis wird beim Aufsprühen des elektrischen Isoliermaterials chargenweise gearbeitet, was sehr wirtschaftlich ist. Die Kerne werden mit oben gelegenen Verschlußenden auf Sprühtabletten angeordnet, und die Oberseite des Kernes wird mit dem elektrischen Isoliermaterial 42 besprüht. In dieser Lage können die inneren und äußeren Durchmesser des metallischen Gehäuses ebenso besprüht werden. In der Regel werden die oberen Ecken und die inneren und äußeren Durchmesser, wie in Fig. 3 dargestellt, ummantelt.

Nach dem Besprühen werden die Kerne in einen Ofen zum teilweisen Härten zurückgeleitet, d.h. es findet eine Verfestigung der aufgesprühten Ummantelung 42 bei einer Temperatur von ca. 107⁰C statt. Diese

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Temperatur darf nicht wesentlich höher sein als die Temperatur des Kernes beim Besprühen. Dies bedeutet, daß nicht auf eine solche Temperatur erwärmt werden soll, bei der ein genügend hoher Druck eine innere Blasen- und Lunkerbildung in der Ummantelung erzeugen würde. Bei einer Verfestigung der aufgesprühten Ummantelung werden die Kerne verschlossen und versiegelt. Die versiegelten Kerne werden auf der vorgenannten Temperatur während ungefähr einer halben Stunde gehalten. Danach ist die Ummantelung genügend gehärtet, um das Entweichen der sich ausdehnenden Gase in dem Gehäuse zu verhindern. Der Kern wird sodann auf eine erhöhte Temperatur von ca. 149 C gebracht, um sicherzustellen, daß die Ummantelung gut gehärtet wird, um dem nachfolgenden abwechselnden Erwärmen und Abkühlen einen ausreichenden Widerstand entgegenzusetzen.

Die Kerne werden nach dem Entnehmen aus dem Ofen (Temperatur 149⁰C) umgedreht, und auf die verbleibenden Teile des mit dem Gehäuse versehenen Kernes wird eine Ummantelung 44 - siehe Fig. 4 - aufgesprüht. Diese Ummantelung wird wie vorstehend beschrieben verfestigt. Mehrere Ummantelungen könnten unter Zwischenschaltung eines teilweisen Härtens der vorhergehenden Ummantelungsschichten aufgebracht werden.

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Nachdem sämtliche Ummantelungen an den Kernen angebracht sind, werden dieselben wieder in einen Ofen für eine Zeit von ca. einer halben Stunde zurüc^geleitet. Die Temperatur im Ofen beträgt zwischen 218⁰C und 260⁰C. Hierbei findet das abschließende Härten und Aushärten statt, wodurch sämtliche Ummantelungen miteinander verbunden werden. Gleichzeitig wird gewährleistet, daß ein Erweichen der Ummantelungen verhindert wird, wenn das Teil während des Gebrauches erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist die Ummantelung eines Kernes, welcher nicht mit einem Gehäuse versehen ist, ähnlich der Ummantelung der vorgenannten mit Gehäuse versehenen Kerne ausgebildet, außer, daß ein Versiegeln von mehreren Flächen erforderlich ist. Eine an dem Kern 52 (ohne Gehäuse) angebrachte Ummantelung 50 versiegelt die Zwischenöffnungen am oberen Ende des Kernes zwischen den Randteilen des magnetischen Werkstoffes und überdeckt die Deckflächen am oberen Ende des Kernes. Gleichzeitig kann dann die Ummantelung 50 bis zum inneren Durchmesser 54 und zum äußeren Durchmesser 56 ausgedehnt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Ummantelung 50 in mehreren Schichten aufgebracht, die jeweils zum Teil gehärtet werden.

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Nach dem teil weisen Härten der Ummantelung 50 werden die Kerne umgedreht und auf eine Temperatur von ca. 107 C, jedoch nicht mehr als ca. 218 C, erwärmt. Hierbei dehnen sich etwaige Gase zwischen dem isolierten magnetischen Werkstoff aus und können entweichen. Auf den Kern wird sodann im erwärmten Zustand eine Ummantelung 58 aufgesprüht. Bei der Kerntemperatur des Aufsprühens der Ummantelung 58 wird gehärtet. Es können mehrere Ummantelungen durch aufeinanderfolgendes, getrenntes Aufsprühen mit Zwischenhärten aufgebracht werden, was von der gewünschten endgültigen Schichtdicke der Ummantelung abhängt. Die Ummantelung wird sodann abschließend bei einer Temperatur zwischen 218 C und 26O⁰C zu dem vorgenannten Zweck gehärtet.

Wähoend bei den bekannten Ummantelungsverfahren, z. B. bei dem Fluidisierungsummantelungs verfahr en in der Regel Wandstärken der Ummantelung von 0,38 mm erforderlich sind, gelingt es mit einer erfindungsgemäßen Ummantelung, einen sicheren Schutz gegen eine Durchbruchspannung von 1000 Volt mit einer Schichtdicke von nicht mehr als 0,175 bis 0,250 mm zu gewährleisten.

Wenn Kerne, die nicht mit einem Gehäuse versehen und durch Aufwikkeln eines Bandes hergestellt sind, ummantelt werden sollen, empfiehlt

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es sich, das Band des Kernes mit einer Naht (Schweißnaht) hoher Qualität festzuwickeln, so daß die innere und äußere Überlappung fest mit dem verbleibenden Teil des Kernes verbunden ist.

Aufgrund des vorstehend beschriebenen Vorwärmens und Härtens wird eine Entwicklung von Gasen aus den Zwischenräumen des Kernes während der Aufbringung der Ummantelung vermieden. Ein Härten der Ummantelung verhindert weiterhin ein späteres Entweichen der Gase.

Eine einzige Ummantelung, bestehend aus dem vorstehend beschriebenen Isolierstoff, gibt einen sicheren Schutz gegen eine Durchbruchspannung von wenigstens 500 Volt bei einer durchschnittlichen Schichtdicke von 0,1 mm.

Der erfindungsgemäße Isolierungsschutz ist in gleicher Weise für andere als aus gewundenen Bändern hergestellte Magnetkerne verwendbar, z.B. für Metallpulverkerne. Auch bei derartigen Kernen wird zunächst der Kern vorgewärmt und die Ummantelungen werden wie vorstehend beschrieben gehärtet. Hieran schließt sich eine Ummantelung der Kerne an, so daß die sich aus den Zwischenräumen ausdehnenden Gase des Kernes die Eigenschaften der Oberfläche nicht beeinträchtigen.

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Die Verwendung von Silikonharzen oder von anderen hochtemperaturbeständigen, silikonmodifizierten Harzen für den vorstehend beschriebenen elektrischen Isolierwerkstoff vermittelt ein besseres Anhaften an die äußeren Oberflächen des Kerngehäuse werkstoff es, der in der Regel mit Silikon vor dem Zeitpunkt des Ummanteins verunreinigt ist.

Beim Herstellen des elektrischen Isolierwerkstoffes werden das flüssige Harz, das pulverisierte Pigment und der Füllstoff mit einer Teilchengröße von weniger als 1 Mikron zusammen mit einem Trägerstoff, insbesondere mit einem aromatischen Kohlenwasserstoff, gemischt. Ein Lösungsmittel mit einem hohen Siedepunkt ist in dem Träger stoff zum Besprühen erwärmter Produkte vorhanden, wodurch ein Trocknen des aufgesprühten Werkstoffs verhindert wird, bevor eine geeignete Ummantelung erreicht ist. Die thixotropen Eigenschaften, die durch den Füllstoff vermittelt werden, gewährleisten einen guten Kanten- und Eckenschutz, ohne daß die Gefahr b§steht, daß der Werkstoff für die Ummantelung nach unten läuft, bevor das Härten beginnt, was in der Regel bei den bekannten Isolier verfahren der Fall ist. Nach dem Härten kann der Werkstoff ungefähr 5-8 Gew. % Füllstoff und ungefähr 35 - 40 Gew. % Pigment aufweisen. Der Rest ist Harz.

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Auch andere als die vorbeschriebenen Produkte und Werkstoffe können bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Anwendung kommen. So können z.B. herkömmliche Ummantelungen auf ein Produkt nach dem vorstehend beschriebenen Siegeln aufgebracht werden.

Der erfindungsgemäße elektrische Isolierwerkstoff, der ein Harz mit festem, feinteiligem Füllstoff zur Erzielung der thixotropen Eigenschaften enthält, bedingt vor allem den Vorteil, daß die Ummantelung und Isolierung eine gleichmäßige Schichtdicke, insbesondere auch im Bereich der Kanten und Ecken des Magnetkernes oder des Behälters für den Magnetkern aufweist. Die Oberfläche des elektrischen Isolierwerkstoffes hat eine gewisse Nachgiebigkeit und Haftfähigkeit, so daß die Spulenwicklungen aufgebracht werden können, ohne daß die Gefahr eines unerwünschten VerSchiebens besteht. Die Herstellung des elektrischen Isolierwerkstoffes erfolgt sehr einfach mit einem leicht flüchtigen, flüssigen Träger stoff und Lösungsmittel zum Zwecke des Aufsprühens.

Aufgrund der Erwärmung der Kerne auf mehr als 107 C, jedoch nicht über ca. 218°C, dehnen sich die Gase innerhalb der Kerne und/oder der Behälter für die Kerne aus und entweichen vor dem Siegeln. Das Siegeln erfolgt sodann, während der Magnetkern und das Gehäuse - falls ein sol-

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ches vorgesehen ist - eine erhöhte Temperatur aufweisen. Das Härten und Aushärten erfolgt unter Wärmezufuhr.

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Claims

aa Patentansprüche

1. Magnetkern, dessen äußere Oberflächen mittels einer Ummantelung aus elektrischem Isolierwerkstoff versiegelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Isolierwerkstoff ein Harz, insbesondere Kunstharz, mit suspendiertem, festem, feinteiligem Füllstoff enthält und daß das Harz, insbesondere Kunstharz, und der Füllstoff bis zu Temperaturen von ca. 26O⁰C wärmebeständig sind.

2. Magnetkern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Ummantelung matt ist und eine ausreichende Haftung und Nachgiebigkeit für ein genaues, rutschfretes Aufwickeln einer Spulenwicklung aufweist.

3. Magnetkern gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche maximale Dicke der aus elektrischem Isolierstoff bestehenden Ummantelung auf den äußeren Oberflächen des Magnetkernes 0,305 mm nicht übersteigt.

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4. Magnetkern gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Ummantelung aus elektrischem Isolierwerkstoff im Bereich der Ecken und Kanten des Magnetkernes mindestens 80 % der durchschnittlichen maximalen Stärke der Ummantelung im Bereich der ebenen Flächen des Magnetkernes beträgt.

5. Magnetkern gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der feste feinteilige Füllstoff SiIiciumdioxyd ist und eine Teilchengröße von weniger als 0,02 Mikron aufweist.

6. Magnetkern gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Silikonen, Alkydharzen, Epoxyharzen, silikonmodifizierten Alkyd- und Epoxyharzen besteht.

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7. Magnetkern gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung aus elektrischem Isolierwerkstoff folgende Zusammensetzung aufweist:

ca. 5-8 Gew. % feinteiliger Siliciumdioxyd-Füllstoff,

ca. 35 - 40 Gew. % pulverisiertes, festes Pigment, ausgewählt aus

der Gruppe, bestehend aus Molybdat-Orange und Mercadmium-Rot, wobei der Rest Harz ist, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silikonen, Alkydharzen, Epoxyharzen und silikonmodifizierten Alkyd- und Epoxyharzen besteht.

8. Magnetkern gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung aus elektrischem Isolierwerkstoff nicht direkt auf der Oberfläche des Magnetkernes, sondern auf einem starren Gehäuse aus nichtmagnetischem, metallischem Werkstoff aufgebracht ist, welches den Magnetkern umgibt und durch Verschlußmittel verschlossen ist.

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9. Flüssiger elektrischer Isolierwerkstoff zum Aufsprühen, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile:

ca. 30 Gew. % flüssiges Harz, ausgewählt aus der Gruppe, die

aus Silikonen, Alkyd- und Epoxyharzen besteht,

ca. 20 Gew. % festes, pulverisiertes Pigment, ausgewählt aus

der Gruppe, die aus Molybdat-Orange und Mercadmium-Rot besteht, und

ca. 5 Gew. % nahezu reiner Siliciumdioxyd-Füllstoff mit einer

Teilchengröße von weniger als 0, 02 Mikron, wobei der Rest aus einem leicht flüchtigen, flüssigen Trägerstoff besteht.

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10. Verfahren zum Versiegeln und Ummanteln eines Magnetkernes gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8 vor dem Aufwickeln der Spulenwindungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern auf eine Temperatur von ca. 107 C, aber nicht höher als ca. 218⁰C, erwärmt wird, daß ein flüssiger elektrischer Isolierwerkstoff auf den Magnetkern aufgesprüht wird, während derselbe eine Temperatur von mehr als 107⁰C, aber nicht mehr als ca. 218⁰C, aufweist, und daß der elektrische Isolierwerkstoff zum Versiegeln des Magnetkernes verfestigt wird, indem der Magnetkern auf eine Temperatur von mehr als ca. 107⁰C, jedoch nicht höher als die Magnetkerntemperatur beim Aufsprühen, erwärmt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Isolierwerkstoff in flüssiger Form dadurch hergestellt wird, daß ein flüssiges Harz, welches bis 260⁰C wärmebeständig ist, und ein fester, feinteiliger, anorganischer Füllstoff, welcher bis ca. 26O⁰G fest bleibt, mit einem leicht flüchtigen, flüssigen Lösungsmittel gemischt wird.

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12. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Ummantelung direkt auf die äußere Oberfläche des versiegelten Kernes aufgebracht wird.

13. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern auf eine Temperatur von ca. 218°C bis ca. 26O⁰C für ein abschließendes Härten erhitzt wird.

14. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Isolierwerkstoff durch ein Mischen folgender Bestandteile hergestellt wird:

ca. 30 Gew.% flüssiges Harz, welches bis ca. 260⁰C wärmebeständig ist,

ca. 20 Gew.% pulverisier^li, festes Pigment, welches bis ca. 26O⁰C wärmebeständig ist, und

ca. 5 Gew.% füllstoff, welcher im wesentlichen Siliciumdioxyd mit einer Teilchengröße von 0,02 Mikron enthält, wobei der Rest aus einem leicht flüchtigen, flüssigen Trägerstoff besteht, welcher ein Lösungsmittel enthält, das einen Siedepunkt von mehr als ca. 93,5°C und weniger als ca. 149°C aufweist.

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15. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schichten aus elektrischem Isolierwerkstoff auf die äußeren Oberflächen des Magnetkerns aufgesprüht werden, daß jede Schicht teilweise bei einer Temperatur von mehr als ca. 107⁰C, aber nicht mehr als ca. 149⁰C gehärtet wird und daß, nachdem die letzte Schicht aufgesprüht ist, ein Härten der gesamten Ummantelung aus elektrischem Isolierwerkstoff bei einer Temperatur von ca. 218⁰C bis ca. 260 C stattfindet.

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16. Verfahren zur Herstellung und zum Versiegeln eines magnetischen Kernes gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 vor dem Aufwickeln der Spulenwindungen, dadurch gekennzeiehnet,daß elektrisch isolierte, magnetische Metallbleche übereinanderliegend zur Bildung eines Magnetkernes angeordnet werden, wobei zwischen den Rändern der Metallbleche Zwischenräume entstehen, die mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung stehen, daß der Magnetkern auf eine Temperatur von mehr als ca. 107⁰C und nicht höher als ca. 218°C erwärmt wird, daß ein flüssiger, elektrischer Isolierwerkstoff aufgesprüht wird, der die Zwischenräume des Magnetkernes an den Rändern der übereinanderliegenden, magnetischen Metallbleche überdeckt und die Ecken des Magnetkernes elektrisch isoliert, daß der Magnetkern während des Aufsprühens des elektrischen Isolierwerkstoffes auf einer Temperatur von mehr als 10?°C und nicht höher als ca. 218 C gehalten wird und daß der elektrische Isolierwerkstoff auf eine Temperatur von mehr als ca, 107⁰C, jedoch nicht höher, erhitzt wird als die Temperatur des Magnetkernes während des Aufsprühens beträgt, damit er verfestigt wird und die Zwischenräume des Magnetkernes von der Omgebungsatmosphäre dicht abschließt.

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17. Verfahren zum Versiegeln eines Magnetkernes gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8 vor dem Aufwickeln der Spulenwindungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetkern in einem starren Gehäuse eingeschlossen wird, welches einen trogähnlichen, nichtmagnetischen metallischen Teil aufweist und mit Verschlußmitteln längs einer äußeren Naht verschlossen ist, daß das "Gehäuse mit dem Magnetkern auf eine Temperatur von mehr als 107 C und nicht mehr als ca. 218°C erwärmt wird, daß der flüssige elektrische Isolierwerkstoff auf die Naht und die Verbindungsstelle zwischen den beiden Teilen des festen Gehäuses aufgesprüht wird, während der hierin eingeschlossene Kern auf einer erhöhten Temperatur von mehr als ca. 107⁰C und nicht mehr als ca. 218°C gehalten wird und daß der elektrische Isolierwerkstoff auf eine Temperatur von mehr als ca. 107⁰C erwärmt wird, die im wesentlichen nicht höher ist als die Kerntemperatur während der ZeiV* des Aufsprühens, damit der eleü rische Isolierwerkstoff verfestigt und dasGehäuse versiegelt wird.

18. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige elektrische Isolierwerkstoff auf sämtliche äußeren Oberflächen des nichtmagnetischen, metallischen Teiles des starren Gehäuses aufgesprüht wird.

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19. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schichten des elektrischen Isolierwerkstoffes auf den mit dem Gehäuse umschlossenen Kern aufgesprüht werden, daß die einzelnen Schichten jeweils zum Teil bei einer Temperatur von mehr als ca. 107⁰C und nicht mehr als ca. 149°C gehärtet werden und daß nach Beendigung des Aufsprühens der einzelnen Schichten der elektrische Isolierwerkstoff bei einer Temperatur von mehr als ca. 218⁰C und nicht mehr als ca. 26O⁰C gehärtet wird.

20. Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes gemäß einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Magnetkern federnd und nachgiebig innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, welches aus einem trogähnlichen, metallischen, nichtmagnetischen Behälter besteht, der an seinem offenen Ende mit Hilfe von elektrisch isolierten, nichtmagnetischen Verschlußmitteln verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magnetkern in den trogähnlichen, metallischen Behälter eingelagert wird, daß federndes und nachgiebiges Material in den Behälter eingespritzt wird, daß die elektrisch isolierenden Verschlußmittel auf dem offenen Ende des Behälters angeordnet werden, daß der Behälter und die Verschlußmittel durch Deformation eines Teiles des Behälters miteinander verbunden werden, daß der von dem Behälter ein-

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