DE2009171A1

DE2009171A1 - Verfahren zum Herstellen von lamellierten Blechpaketen für elektrotechnische Zwecke

Info

Publication number: DE2009171A1
Application number: DE19702009171
Authority: DE
Inventors: Geoffrey; Brock George William; Boulder CoI. Bate (V.St.A.). P Gilb 5-44
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1969-02-28
Filing date: 1970-02-27
Publication date: 1970-09-10
Also published as: DE2009171B2; JPS5328605B1; DE2009171C3; GB1253342A; US3614830A; CH503359A; NL7002698A; FR2033414A1; FR2033414B1

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Masdiinen Geseihthaft mbH

Böblingen, 18. Februar 1970 sa-ba

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket BO 968 037

Verfahren zum Herstellen von lamellierten Blechpaketen für elektrotechnische Zwecke

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von lamellierten Blechpaketen für elektrotechnische Zwecke, bei welchem die einzelnen Blechlamellen durch Aufbringen von elektrisch nichtleitenden Zwischenschichten voneinander getrennt werden.

In der Elektrotechnik werden bei Transformatoren, Motoren, Generatoren, Übertragern und so weiter Blechpakete verwendet, bei denen zur Herabsetzung von Wirbelstromverlusten die einzelnen Lamellen elektrisch vollkommen gegeneinander isoliert sind. Eine derartige Isolierung hat auf den magnetischen Fluß in den Blechpaketen wenig Einfluß, da die magnetischen Kraftlinien im wesentlichen die Lamellen der Länge nach durchsetzen und nicht von einer Lamelle zur nächsten übergehen. Die senkrecht dazu verlaufenden Wirbelströme werden jedoch durch diese Isolierung auf die einzelnen Lamellen beschränkt und mit Hilfe des dadurch gebildeten hohen Widerstandes gering gehalten.

Es sind vielerlei Verfahren zum Herstellen solcher lamellierter Pakete bekannt. Allen diesen Verfahren ist die Auffassung gemeinsam, daß die isolierenden Schichten, gleichgültig in welchem Stadium der Herstellung sie aufgebracht werden, die metallischen Lamellen vollständig bedecken müssen, und daß ein elektrischer Kontakt gleichgültig welcher Güte zwischen den einzel-

0098 3 7/1960

nen Lamellen auf jeden Fall durch eine Zwischenschicht vermieden werden muß.

Es existieren jedoch noch andere Faktoren, die bei einem Magnetsystem noch größere Verluste hervorrufen können als nicht weitgehend unterdrückte Wirbelströme. In bestimmten Fällen müssen z. B. charakteristische magnetische Eigenschaften, wie die Permeabilität eines ferromagnetisch weichen Materials, auf ein Optimum gebracht werden, um die bestmöglichen Ergebnisse zu erhalten. Diese gewünschten Eigenschaften werden gewöhnlich durch Ausglühen des magnetischen Materials erzielt.

Bei den bekannten Verfahren zum Herstellen lamellierter Pakete wird das Material der Lamellen gewöhnlich als Ganzes bereits vor dem Ausschneiden der einzelnen Lamellen ausgeglüht. Dabei läßt es sich jedoch nicht vermeiden, daß die Lamellen nach dem Glühen bis zur Bildung des endgültigen Pakets, z. B. beim Ausstanzen,-beim Zusammensetzen des Pakets, beim Befestigen des Pakets oder auch durch Kontraktion oder Expansion des Klebstoffs, noch zahlreichen mechanischen Belastungen ausgesetzt werden. Es ist bekannt, daß derartige Beanspruchungen die Permeabilität des Materials und damit die magnetischen Eigenschaften des fertigen Pakets beeinträchtigen.

Diese Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften könnte an sich durch nachträgliches, erneutes Ausglühen des fertigen Pakets behoben werden. In der Praxis erweist sich dies jedoch als undurchführbar, da die Bleche meist durch organische Kunstharze zusammengeklebt sind, die bei den Glühtemperaturen von über 1000 C verkohlen und dadurch den Zusammenhang sowie die Isolation der Bleche zerstören würden. Oft sind auch verschiedene Metalle in einem Paket vorhanden, die verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, so daß bei der Abkühlung wieder neue Spannungen auftreten würden. Andere Bestandteile des Pakets können bei den Glühtemperatüren schmelzen oder verunrei-

009837/1960

nigt werden.

Aus den genannten Gründen liegt, bei den bekannten Blechpaketen die tatsächliche Permeabilität beträchtlich unter dem theore-. tisch erreichbaren Wert, der bei einem ausgeglühten Material gemessen wird, das weder Wirbelstromverlusten noch mechanischer Belastung ausgesetzt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Blechpaketen für elektrotechnische Zwecke anzugeben, bei welchem mechanische Belastungen der gegeneinander isolierten, ohne Verwendung von Klebstoffen zu einem Paket zusammengesetzten Lamellen vermieden werden und bei welchem für Pakete aus Blechen von weichmagnetischem Material eine gleichzeitige Glühbehandlung durchgeführt werden kann, deren Wirkung nicht durch nachträglich vorgenommene Maßnahmen wieder beeinträchtigt wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die einzelnen Lamellen wenigsten auf einer Seite mit einer zusammenhängenden Schicht aus einem elektrisch nicht leitenden,, anorganischen Stoff überzogen und danach zu dem Paket gestapelt werden, und daß anschließend durch Erhitzen des Pakets das Metall einer Lamelle in zufällig verteilten, punktförmigen Bereichen unter Bildung von nadeiförmigen, geschweißten Verbindungen durch die Zwischenschicht hindurch in die benachbarte Lamelle eindiffundiert wird.

Für die Herstellung von Blechpaketen, die in einem magnetischen Kreis liegen, und bei denen die Vermeidung von Wirbelströmen besondere Bedeutung hat, ist das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß der Diffusionsvorgang durch die Wahl der Erhitzungstemperatur bzw. der Erhitzungszeit derart gesteuert wird, daß die nadeiförmigen Verbindungen zweier benachbarter Lamellen weniger als 10 % der Lamellenoberfläche bedecken. Durch die hierbei gebildeten, nadeldünnen elektrischen

009 837/1960

Verbindungen wird der hohe elektrische Widerstand zwischen den einzelnen Lamellen nicht wesentlich verändert.

Besonders vorteilhaft erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren/ wenn die elektrisch nicht leitende anorganische Zwischenschicht in einer Dicke von weniger als 0,013 mm aufgebracht wird. Dabei kann diese Zwischenschicht auf die verschiedenste Weise gebildet werden. Als vorteilhaft hat es sich jedoch herausgestellt, daß die elektrisch nicht leitende, anorganische Zwischenschicht aus einem Metalloxyd gebildet wird. In besonders vorteilhafter Weise wird die anorganische Zwischenschicht aus Magnesiumoxyd gebildet, die durch überziehen der Lamellen mit einer verdünnten, lufttrocknenden Lösung mit etwa 2,5 Gewichtsprozent Magnesiummethylat hergestellt wird. Als vorteilhaft hat es sich ferner dabei gezeigt, daß Lamellen mit einer Dicke von 0,0025 mm bis 0,125 mm verwendet werden.

Die bei der Herstellung des Blechpakets tatsächlich verwendeten Materialien sowie die Anzahl und die Gestalt der Lamellen sind natürlich vom jeweiligen Verwendungszweck abhängig. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch in besonders vorteilhafter Weise zur Herstellung von Kernpaketen aus weichmagnetischen Materialien hoher Permeabilität geeignet. In diesem Falle können nämlich die Erhitzungstemperatur und die Erhitzungsdauer so gewählt werden, daß das Kernpaket gleichzeitig mit dem Diffusionsvorgang ausgeglüht wird. Dadurch wird es möglich, bei dem fertigen Kernpaket den theoretisch maximal möglichen Wert der Permeabilität zu erhalten. Selbstverständlich kann das Kernpaket, falls eine mechanische Beanspruchung notwendig ist, später noch einmal ausgeglüht werden. Dies ist möglich, da zwischen den einzelnen Lamellen keine Isolierschicht aus Klebstoff oder dergleichen vorhanden ist, die beim Erhitzungsprozeß beschädigt werden könnte.

Von den duktilen Metallen hoher Permeabilität, deren magnetische

009837/1 960

Eigenschaften durch Ausglühen verbessert werden können, kommen Insbesondere in Frage Nickel-Eisen-Legierungsverbindungen mit 1 bis 15 % von 2 oder mehr zusätzlichen Elementen wie Molybdän, Chrom, Mangan, Kupfer, Vanadium, Titan, Silicium, Aluminium und Wolfram, weiterhin Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungsverbindungen mit 1 bis 15 % zusätzlicher Elemente. Zu der Eisen-Kobalt-Reihe zählen auch Legierungen mit 25 % oder mehr Eisen und dem Rest aus Kobalt mit keinen oder ganz wenigen Zusätzen. Diese Materialien sind im allgemeinen weichmagnetisch. Zusammenfassend ist zu sagen, daß die Erfindung bei allen Metallen anwendbar ist, die duktil sind und die keinen hohen elektrischen Widerstand aufweisen. Für spröde, metallartige Materialien mit hohem elektrischem Widerstand ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht geeignet.

Die Erfindung wird in durch die Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen an Hand der Herstellung eines Vielfachmagnetkopfes beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in schaubildlicher Ansicht einen Vielfachmagnetkopf, bei welchem sowohl die Magnetkerne als auch die diese trennenden Zwischenschichten aus lameliierten Blechpaketen gebildet werden,

Fig. 2 in schaubildlicher Ansicht den in Fig. 1 dargestellten Magnetkopf mit auseinandergezogenen Teilen und den dabei verwendeten Blechpakettypen,

Fig. 3 in schaubildlicher Ansicht mit auseinandergezogenen Teilen, die Lamellen eines Kernpaketes,

Fig. 4 in schaubildlicher Ansicht mit auseinandergezogenen Teilen die Lamellen eines zwischen den Kernpaketen angeordneten Abstandspakets,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte

009837/1960

zur Herstellung eines Kernpakets,

Fig. 6 im Ausschnitt einen Querschnitt des fertigen Kernpakets entlang der Linie 6-6 in Fig. 5 und

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Permeabilität und ihrer Frequenzabhängigkeit bei verschiedenen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und ohne das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Blechpaketen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Vielfachmagnetkopf sind in dem aus Messing oder Aluminium bestehenden Gehäuse 10 eine Reihe von Schreibköpfen 12 und eine Reihe von Leseköpfen 14 angeordnet, die jeweils durch abschirmende Zwischenlagen 16 und in der Mitte durch die Abschirmung 18 voneinander getrennt sind. Jeder Magnetkopf besitzt einen Arbeitsspalt 20.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, enthalten die Magnetköpfe 12 und 14 lamellierte Blechpakete die aus den Polstücken 22 und 24 zusammengesetzt sind. Diese Blechpakete sind an der Arbeitsfläche durch den Arbeitsspalt 20 getrennt und auf der gegenüberliegenden Seite durch die Fuge 26, die keinen nennenswerten Spalt bildet, zusammengefügt. Die Magnetspule 28 ist auf einem Schenkel des Polstücks 22 aufgebracht. Die Anschlüsse dieser Spulen sind mit den Kontaktstiften 30 des Sockels 32 verbunden.

Zur elektrischen und magnetischen Trennung der einzelnen Magnetköpfe sind Abschirmpakete 16 vorgesehen, die ebenfalls als lamellierte Blechpakete ausgebildet sind. Die Lamellen dieser Pakete bestehen teilweise aus leitendem, magnetisch nicht permeablem Material.

Eine Gruppe von Lamellen aus magnetisch permeablem Material, wie sie zur Bildung des PolstUcks 22 des Magnetkopfs 12 zusammengesetzt werden, ist in Fig. 3 dargestellt. Dabei werden die in

009837/1960

Form eines C ausgebildeten, mittleren Lamellen 34 außen durch die Lamellenpaare 36 und 38 begrenzt. In die dadurch zwischen den Lamellen 36 und 38 gebildete Vertiefung des fertigen Pakets wird nachher die Magnetspule 28 eingebracht.

Die Lamellen 34, 36 und 38 sind im allgemeinen zwischen 0,0025 mm und 0,125 mm dick. Sie werden gewöhnlich aus einer in eine Rolle aufgewickelten Materialbahn herausgeschnitten oder geäzt. Das Material für die Magnetköpfe ist magnetisch weich und hoch permeabel. Besonders geeignet hierfür sind Nickel-Eisen-Legierungen mit mindestens 30 % Nickel. Die Legierung kann zusätzlich höchstenz 15 % weitere Elemente wie Aluminium, Kupfer, Molybdän, Chrom, Mangan, Titan, Silicium, Vanadium oder Wolfram enthalten. Die am meisten verwendeten Legierungen enthalten 77 bis 83 % Nickel und 3 bis 6 % Molybdän und Eisen.

Die Lamellen des zur Abschirmung dienenden Blechpakets 16 sind in Fig. 4 dargestellt. Dabei bestehen die äußeren Lamellen 42 aus einem leitenden, magnetisch nicht permeablem Metall, z. B. aus Kupfer, Messing, Silber, Bronze, Phosphorbronze, Aluminium oder einem ähnlichen Material. Die Dicke dieser Lamellen liegt zwischen 0,025 mm und 0,125 mm. Die inneren Lamellen 44 bestehen aus demselben magnetisch permeablen Metall wie die Polstücke 22.

Das Verfahren zum Herstellen der verschiedenen Blechpakete des Vielfachmagnetkopfs ist in Fig. 5 für die Polstücke 22 schematisch dargestellt. Die rohen Lamellen 34' werden zunächst aus der auf eine Rolle 46 gewickelten Materialbahn ausgestanzt, ausgeschnitten oder ausgeäzt. Jede Lamelle weist eine Reihe von genau angeordneten Führungslöchern 48 auf, mit deren Hilfe sie in einer Vorrichtung gestapelt werden können. Zunächst wird jede einzelne Lamelle 34' in einer Vorrichtung 52 mit einem dünnen überzug aus nichtleitendem Material, z. B. einem Metalloxyd oder einer dieses enthaltenden Verbindung überzogen. Als geeignete, anorganische isolierende Materialien kommen insbesondere in Frage Aluminiumoxyd und seine Verbindungen, Siliciumoxyd und seine

009837/1960

Verbindungen, Zirkonoxyd, Titanoxyd, Eisenoxyd, Calciumsilicat, Aluminiumsilicat, Calciumphosphat, Magnesiumphosphat und Magnesiumoxyd ebenso wie die Oxyde von Lithium, Beryllium, Strontium, Barium, Bor, Blei, Thor, Tantal, Zinn und Zer. Diese Materialien können auf die Lamellen in Form einer Paste aufgebracht werden, die an Ort und Stelle durch die Oxidation oder Zersetzung geeigneter Verbindungen gebildet wird. Sie können auch auf viele andere bekannte Arten in dauerhafter Weise auf die Oberfläche der Lamellen aufgebracht werden. Z. B. können die Lamellen in Gegenwart von Sauerstoff auf etwa 260 bis 540 C erhitzt werden, so daß sich auf der Oberfläche der Lamellen durch Oxydation eine dünne, nicht leitende, anorganische Schicht bildet.

Nach dem überziehen mit nicht leitendem Material wird die erforderliche Anzahl von Lamellen 34 in der Vorrichtung 54 gestapelt. Dieser Stapel wird sodann mit der Deckplatte 56 beschwert, durch deren Gewicht die Ebenheit der Lamellen sichergestellt wird. Zusätzlich können (nicht dargestellte) Zwischenlagen zwischen die Vorrichtung 54 und die Deckplatte 56 eingeschoben werden, um die Dicke des endgültigen Blechpakets zu beeinflussen. Dieses gestapelte Paket wird nun für mehrere Minuten oder mehrere Stunden einer Glühtemperatur ausgesetzt und danach gekühlt.

Nach dem Entfernen der Deckplatte 56 ist das Blechpaket durch das erfindungsgemäße Diffusionsverfahren zu einer festen Einheit zusammengebacken. Eine Prüfung der Permeabilität zeigt, daß die Permeabilität dieses Pakets weit über der Permeabilität ähnlicher Blechpakete liegt, die durch Klebstoff verbunden wurden. Nunmehr werden die stabförmigen Teile 58 und 62, die die Führungslöcher 48 enthalten, entfernt. Wenn dies geschieht, bevor die Wicklung auf das Polstück 22 aufgebracht wird oder bevor das Polstück in anderer Weise mit Materialien von niedrigem Schmelzpunkt oder von verschiedenem Ausdehnungskoeffizienten in Kontakt gebracht wird, kann das Blechpaket ohne die Teile 58 und 62 nochmals ausgeglüht werden, um jegliche mechanische Spannung, die durch das Entfernen der stabförmigen Teile 58 und

009837/1960

_ Q —

62 entstanden sein könnte, zu beseitigen. Bei dem nunmehr erhaltenen Polstück 22, das eine hohe Permeabilität und niedrige Wirbelstromverluste aufweist, werden die einzelnen Lamellen des Blechpakets durch die Wirkung des Diffusionsverfahrens zusammengehalten.

Das Ergebnis des Verfahrens ist aus Fig. 6 zu ersehen, in welcher ein vergrößerter und übertrieben dargestellter Ausschnitt eines Querschnitts entlang der Linie 6-6 des Polstücks 22 in Fig. 5 dargestellt ist. In dieser Figur sind die Lamellen 34 durch eine Schicht von anorganischem nicht leitendem Material 64 voneinander getrennt. Die Lamellen 34 sind jedoch miteinander durch das nicht leitende Material 64 hindurch mit Hilfe von nadeiförmigen Brücken 66 verbunden, die in zufälligen, punktförmigen Bereichen durch die Zwischenschicht 64 hindurchdiffundiert und mit zwei benachbarten Lamellen verschweißt sind. Die nadeiförmigen Verbindungen 66 bedecken 10 % oder weniger der Lamellenoberfläche. Die nadeiförmigen Verbindungen haben jeweils einen sehr kleinen Querschnitt und bieten so den Wirbelströmen einen hohen Widerstand.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens im einzelnen beschrieben.

In einem Kontrollexperiment wurde eine Anzahl von ringförmigen Lamellen von Molybdän-Permalloy 4-79 mit einer Dicke von 0,025 mm in einem Wasserstoffofen bei 1I21°C über zwei Stunden in Gegenwart von Wasserstoff ausgeglüht und danach abgekühlt. Unter Vermeidung von roher Behandlung wurden die Lamellen danach gestapelt, mit der Wicklung versehen und Strömen verschiedener Frequenzen von 60 Hz bis 3,2 · 10 Hz ausgesetzt. Dabei wurde die Permeabilität bei 100 Gaues gemessen. Die Messergebnisse sind in Fig. 7 in der Kurve 72 dargestellt, die zeigt, daß über den gesamten untersuchten Frequenzbereich optimale Permeabilität erhalten wurde.

Zur Gegenprobe wurden ringförmige Lamellen von Molybdän-Permalloy

0 0 0837/1960

4-79 mit einer Dicke von 0,025 im in einem Wasserstoffofen in der eben beschriebenen Weise ausgeglüht. Die Lamellen wurden sodann mit einem ungehärteten Kunstharzüberzug versehen, gestapelt und in einer Vorrichtung geglättet. Dabei wurde das Kunstharz bei einer Temperatur von 170 C ausgehärtet. Diese Temperatur liegt weit unter der Glühtemperatur von Molybdän-Permalloy 4-79. Das sich hieraus ergebende Blechpaket war somit durch das Kunstharz, das gleichzeitig zur Isolierung der Lamellen diente, zusammengebacken. Die Frequenzabhängigkeit der Permeabilität dieses ßlechpakets wurde in derselben Weise wie eben beschrieben gemessen. Die Ergebnisse sind in der Kurve 74 der Fig. 7 dargestellt. Es zeigt sich hierbei, daß bei allen Frequenzen wesentliche Verluste der Permeabilität für dieses durch Kunstharz zusammengeklebte Blechpaket eingetreten sind. Durch Auseinandernehmen des Blechpakets wurde darüberhinaus festgestellt, daß keinerlei Schweißverbindungen zwischen den einzelnen Lamellen entstanden waren.

Um festzustellen, inwieweit die aufgetretenen Permeabilitätsverluste bei diesem Blechpaket auf mechanische Belastungen bzw. auf die durch den Kunstharzklebstoff entstandenen mechanischen Belastungen zurückzuführen waren, wurde ein entsprechend zusammengestelltes und ausgeglühtes Paket von 0,0127 mm dicken Lamellen aus Molybdän-Permalloy 4-79 durch 0,0127 mm dicke Polyesterfilmschichten isoliert. Das erhaltene Paket wurde sodann flachgedrückt und auf seine Frequensabhängigkeit der Permeabilität untersucht. Das Ergebnis ist in der Kurve 76 der Fig. 7 enthalten. Die Werte liegen etwa in der Mitte zwischen denen der Kurve 72 und der Kurve 74.

Aus diesen Kurven ist ersichtlich, daß sowohl durch das Flachdrücken der Lamellen als auch durch das Kunstharz hervorgerufene, mechanische Belastungen zu den PermeabiIitatsVerlusten beigetragen haben.

Zur Prüfung der Diffusionsbindung wurden Lamellen aus Molybdän-

009837/1960

Permalloy 4-79 mit einer Dicke von 0,025 mm mit einer 1,7 %igen Lösung von Magnesiummethylat in Methylalkohol überzogen. Dieser überzug bildet in bekannter Weise eine nicht leitende, elektrisch isolierende Schicht aus Magnesiumoxyd auf den Lamellen. Die Lamellen wurden auf beiden Seiten mit der Magnesiummethylatlösung überzogen und in der Luft getrocknet. Die Dicke des sich ergebenden, glatten, zusammenhängenden und festklebenden Überzugs wurde insgesamt für beide Seiten mit 0,0018 mm gemessen. Kontrollüberzüge derselben Dicke zersetzten sich beim Erhitzen zu Magnesiumoxyd-Überzügen von ungefähr 0,0015 mm Dicke. Die derart überzogenen Lamellen wurden sodann ohne Verwendung von Klebstoff gestapelt flachgedrückt und bei 1121°C über 15 Minuten ausgeglüht. Nach dem Ausglühen war der Stapel zu einem einheitlichen lamellierten Paket zusammengebacken. Das Ergebnis der Frequenzabhängigkeitsprüfung der Permeabilität ist in Fig. 7 in der Kurve 78 dargestellt. Bis zu einer Frequenz von 10 Hz liegen die erhaltenen Werte genau auf der Kurve 72. Bei höheren Frequenzen ergibt sich ein gewisser Abfall, jedoch liegen die Werte immer noch weit über denjenigen des mit Kunstharz geklebten Pakets*

Beim Auseinandernehmen des Pakets wurde festgestellt, daß willkürlich über die Lamellenfläche verteilte, nadeiförmige Verbindungen zwischen den einzelnen Lamellen aufgetreten waren. Die Verbindungsbrücken bedeckten etwa 0,3 % bis 1,5 % der Oberfläche und waren eindeutig durch die Magnesiumoxyd-Isolierschicht hindurchgedrungen und hatten die Lamellen miteinander verbunden. Die Verbindungsbrücken bestanden aus demselben Material wie die Lamellen und waren offensichtlich durch Diffusion und Schweißen während des Glühprozesses entstanden. Querschnitte durch das Paket zeigten eine Konfiguration wie sie in übertriebener Form in Fig. 6 dargestellt ist.

Wenn unverdünntes 5 %iges Magnesiummethylat.als überzug für die Lamellen genommen wurde, die Lamellen sodann getrocknet, gestapelt und ausgeglüht wurden, ergab sich kein zu einer Einheit verbundenes Blechpaket. Die Lamellen waren nicht durch diffundierte

00 98 37/1960

Bindungen verbunden. Die resultierende Magnesiumoxydschicht auf beiden Seiten war mindestens 0,025 mm dick und so pulverförmig, daß die Dicke nicht exakt bestimmt werden konnte. Ein derartiger Überzug ist offensichtlich für das Entstehen einer Diffusionsbindung in so kurzer Zeit zu dick. Die Verwendung von stärker verdünnten Lösungen von Magnesium-Methylat in der Größenordnung von ungefähr 2,5 % und weniger ergab ausgezeichnete Ergebnisse. Die hierbei erhaltenen Überzüge hatten eine insgesamt gemessene Dicke von etwa 0,013 mm.

In einem weiteren Versuch wurden Lamellen mit einer Dicke von 0,025 mm aus Molybdän-Permalloy 4-79 verwendet. Bei diesem Versuch wurden die Lamellen in Luft auf eine Temperatur von 427°C erhitzt, wobei die Oberflächen der Lamellen in nicht leitende, anorganische Metalloxydschichten verwandelt wurden. Die Dicke einer Oxydschicht war so gering, daß es nicht möglich war, sie mit einem elektronischen Mikrometer zu messen. Es wurde geschätzt, daß die Oxydschicht in der Größenordnung von einigen Molekülen dick war. Nach der Oxydation wurden die Lamellen gestapelt, zusammengepreßt und bei 1121°C während 15 Minuten ausgeglüht. Die Frequenzabhängigkeitsprüfung der Permeabilität ergab Werte, die in der Kurve 82 in Fig. 7 dargestellt sind. Hieraus ist ersichtlich, daß auch dieses Blechpaket weit bessere magnetische Eigenschaften besaß als das durch Kunstharz zusammengeklebte Blechpaket. Eine Analyse verschiedener Querschnitte ergab, daß die nadeiförmigen Verbindungen 66 einen Bereich von 4 bis 7 % der Lamellenoberfläche bedeckten. Auch bei Verwendung einer Paste mit 1,6 Gewichtsprozent in Methanol gelöstem Aluminiumoxyd als Isolierschicht wurden ähnliche Ergebnisse erzielt.

Zwei Lamellen von Hy Mu 80 wurden bei 48O°C während einer Stunde in Luft erhitzt. Die Oberflächen der Folien waren danach mit einer Oxydschicht Überzogen. Die beiden oxydierten Lamellen wurden sodann mit einer Kupferzwischenlage gestapelt, flachgepreßt und auf 500°C bis 600 °C während einer Stunde im Vakuum erhitzt. Das erhaltene, lamellierte Paket zeigte ebenfalls Diffusions-

009837/1960

bindung in etwa 10 % der Oberfläche. Bei einem Abschirmpaket dieser Struktur spielen Wirbelstromverluste keine größere Rolle.

Hit demselben Diffusionsbindungsverfahren gelang es auch/ iamellierte Pakete aus U.S. Mumetall (77% Nickel, 5 % Kupfer, 2 % Chrom, der Best Eisen) und Chrom-Permalloy (45 % Nickel, 6 % Chrom, der Rest Eisen) zu erhalten.

Außer diesen Beispielen sind selbstverständlich andere Modifikationen möglich. Es ist klar, daß die zwischen den Lamellen auftretende Diffusionsbindung sowohl von der Zeit als auch von der Temperatur abhängig ist. Erhöhung der Temperatur oder Vergrößerung der Zeit ergeben eine Vergrößerung der Bindung. Ferner beeinflussen die Wahl des isolierenden Materials zwischen den Lamellen, seine Picke sowie der Schmelzpunkt des Lamellenmaterials die Ausbildung der Bindung. Das Ausglühen kann ebenso wie in einer Wasserstoffatmosphäre in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre folgen.

0 09 837/1960

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Herstellen von lamelllerten Blechpaketen für elektrotechnische Zwecke, bei welchem die einzelnen Blechlamellen durch Aufbringen elektrisch nicht leitender Zwischenschichten voneinander getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lamellen wenigsten auf einer Seite mit einer zusammenhängenden Schicht aus einem elektrisch nicht leitenden, anorganischen Stoff überzogen und danach zu dem Paket gestapelt werden und daß anschließend durch Erhitzen des Pakets das Metall einer Lamelle in zufällig verteilten, punktförmigen Bereichen unter Bildung von nadeiförmigen, geschweißten Verbindungen durch die Zwischenschicht hindurch in die benachbarte Lamelle eindiffundiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusionsvorgang durch die Wahl der Erhitzungstemperatur bzw. der Erhitzungszeit derart gesteuert wird, daß die nadeiförmigen Verbindungen zweier benachbarter Lamellen weniger als 10 % der Lamellenoberfläche bedecken.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch nicht leitende, anorganische Zwischenschicht in einer Dicke von weniger als 0,013 mm aufgebracht wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch nicht leitende, anorganische Zwischenschicht aus einem Metalloxyd gebildet wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch nicht leitende, anorganische Zwi schenschicht aus Magnesiumoxyd gebildet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis S, dadurch gekennzeichnet,

009837/1960

■' - 15 -

daß die elektrisch nicht leitende, anorganische Zwischenschicht durch überziehen der Lamellen mit einer verdünnten, lufttrocknenden Lösung mit etwa 2,5 Gewichtsprozent Magnesiummethylat hergestellt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Lamellen mit einer Dicke von 0,0025 mm bis 0,125 mm verwendet werden«
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, insbesondere zur Herstellung von Kernpaketen aus weichmagnetischem Material hoher Permeabilität, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzungstemperatur und die Erhitzungsdauer so gewählt werden, daß das Kernpaket gleichzeitig mit dem Diffusionsvorgang ausgeglüht wird.

009837/1960

L e e r s e i t e