DE2122977C3 - Schaltmagnet aus siliziumhaltigem Eisenpulver, hergestellt in einem Preß- und Sinterverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen aus einem siliziumhaltigen Eisenpulver in einem Preß- und Sinterverfahren hergestellten massiven Schaltmagneten für ein elektrisches Schaltgerät.

Durch die österreichische Patentschrift 283 488 ist ein elektrisches Schaltgerät mit einem derartigen siliziumhaltigen Schaltmagneten bekannt. Dieser Schaltmagnet wurde als Formkörper in einem Preß- und Sinterverfahren aus einer pulverförmigen Eisen-Silizium-Legierung hergestellt und weist einen Siliziumgehait bis zu 8% auf. Solche Eisenformkörper haben bekanntlich - infolge des Siliziumgehaltes - einen hohen elektrischen Widerstand und geringe Hystereseverluste, wodurch sie eine große Bedeutung für viele Gebiete der Elektrotechnik, insbesondere für die Herstellung von Schaltmagneten, erlangen. Bei Hersteilung derartiger Formkörper ist man nicht mehr an bestimmte Formen gebunden, die bisher durch die überwiegende Verwendung von Elektroblechen, z. B. bei der Herstellung von Schaltmagneten, gegeben war. Eine derartige Freizügigkeit in der Formgebung ist auch schon bereits durch die Bauart gemäß dem deutschen Gebrauchsmuster 1 683 460 bekannt. Danach kann ein Hubmagnet ganz oder teilweise aus einem Sinterwerkstoff bestehen.

Soll ein solcher als Formkörper ausgebildeter Schaltmagnet in einem elektrischen Schaltgerät eine hohe Lebensdauer erreichen, so muß er eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, und zwar sowohl im Hinblick auf die Größe als auch auf die Dauer der zu erwartenden mechanischen Belastungen im Schaltbetrieb.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schaltmagneten der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß er bei Erzielung eines hohen elektrischen Widerstandes und geringer Hystereseverluste auch lange andauernden und starken mechanischen Belastungen gewachsen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Teilchendurchmesser des siliziumhaltigen Eisenpulvers kleiner als 4Ü0 μπι ist und der Schaltmagnet eine Dichte von 6,2 bis 6,8 und einen Siliziumgehalt von 2,5 bis 3,5% aufweist.

Ein erfindungsgemäß aus obengenanntem Pulver hergestellter Schaltmagnet, bei dem die genannten Werte für die Dichte und den Siliziumgehalt eingehalten werden, zeigt im Hinblick auf die Schalteigenschaften überraschende Werte. Durch Versuche konnte nachgewiesen werden, daß ein solcher Schaltmagnet eine Schaltspielzahl von etwa 50 bis 75 Millionen ohne nennenswerte Beschädigung übersteht. Damit ist ein Weg gezeigt, wie derartige Schaltmagnete beschaffen sein müssen, damit sie in mechanischer Hinsicht die bekannten geblechten Magnetkerne übertreffen. Ein weiterer Vorteil eines gemäß der Erfindung hergestellten Schaltmagneten besteht darin, daß ein ausreichend hoher magnetischer Widerstand eine dauernde Scherung der Magnetisierungskennlinie bewirkt. Dadurch wird das sogenannte »Remanenzkleben«, das bei geblechten Magneten nach dem

ίο Zerschlagen des konstruktiv vorgesehenen Scherungsluftspaltes auftreten kann, sicher vermieden.

Es ist zwar in der Pulvermetallurgie an sich bekannt, Teilchengrößen von etwa 0,1 bis rund 400 μπι zu verwenden (siehe Kieffer-Hotop, Pulvermetallurgie und Sinterwerkstoffe, 2. Auflage, 1948, Seite 28). Ferner ist in der Pulvermetallurgie ein Sinterkörper in Anwendung bei kleinen elektrischen Maschinen bekanntgeworden, der bei einem Siliziumgehalt von 4% nach dem Sintern bei hohen Temperaturen eine Dichte von 6,6 erreicht (C. E. Goetzel, Treatise on powder metallurgy, Band H, 1950, Seiten 283/ 284). Dabei wird jedoch kein Bezug genommen aut das bei Schaltmagneten auftretende schwierige Problem der lang andauernden, starken mechanischen Schlagbeanspruchung, die bei bekannten, herkömmlichen Schaltmagneten nur eine Schaltspielzahl von etwa 10 bis 15 Millionen zuläßt.

Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaltmagneten erfolgt auf einfache und zuverlässige Weise

z. B. derart, daß zunächst eine Eisen-Silizium-Legierung mit einem Siliziumgehalt von 2,5 bis 3,5% (vorzugsweise 3%) hergestellt wird. Diese Legierung wird zu einem Eisen-Silizium-Pulver verdüst, wobei die unter 400 /im liegenden Fraktionen zur weiteren Verwendung ausgewählt werden. Danach wird das Pulver zu einem Preßkörper mit einer gewünschten Form gc preßt und anschließend entweder unter trockenem Wasserstoff oder im Vakuum gesintert, wobei der entstehende Formkörper eine Dichte von 6,2 bis 6,8, vorzugsweise 6,5, aufweist. Die Sinterung unter trockenem Wasserstoff erfolgt unter Zugabe eines Gettermittels, z. B. einer Eisen-Aluminium-Legierung mit 89( Aluminium. Hierbei tritt eine geringfügige Erhöhung der beim Pressen erzielten Dichte ein. Beim Sintern unter Vakuum kann, je nach angewendeter Temperatur, eine stärkere Erhöhung der beim Pressen erzielten Dichte auftreten.

Nach einem anderen Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaltmagneten wird zunächst eine Eisen-Silizium-Legierung hergestellt, deren Siliziumgehalt höher liegt als der des späteren fertigen Schaltmagneten, also z.B. über 3,5%. Nach Verdüsen dieser Legierung und Auswahl der unter 400 μπι liegenden Fraktionen wird das entstandene Pulver mit einem reinen, siliziumfreien Eisenpulver (Fraktionen < 400 μπι) gemischt, so daß der gewünschte Siliziumgehalt des fertigen Schaltmagneten erreicht wird. Danach wird das entstandene Mischpulver, entsprechend dem erstgenannten Verfahren, zu dem fertigen Schaltmagneten mit einer Dichte von 6,2 bis 6,8 gepreßt und gesintert.

Bei beiden Verfahren erfolgt das Pressen unter Zugabe eines Gleitmittels, z. B. Zinkstearat, in einer Menge von etwa 0,1%.

Die genannten Eisen-Silizium-Legierungen enthalten für solche Legierungen übliche geringfügige Zusätze, z. B. Mangan, Phosphor und Schwefel.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltmagnet aus siliziumhaltigem Eisenpulver für ein elektrisches Schaltgerät, hergestellt in einem Preß- und Sinterverfahren dadurch gekennzeichnet, daß der Teilchendurchmesser des siliziumhaltigen Eisenpulvers kleiner als 400 μπι ist und der Schaltmagnet eine Dichte von 6,2 bis 6,8 und einen Siliziumgehait von 2,5 bis 3,5% aufweist.