DE2443281A1 - Lamellierter magnetkern - Google Patents

Lamellierter magnetkern

Info

Publication number
DE2443281A1
DE2443281A1 DE2443281A DE2443281A DE2443281A1 DE 2443281 A1 DE2443281 A1 DE 2443281A1 DE 2443281 A DE2443281 A DE 2443281A DE 2443281 A DE2443281 A DE 2443281A DE 2443281 A1 DE2443281 A1 DE 2443281A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
micro
coil
core
lamellae
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2443281A
Other languages
English (en)
Inventor
James W Cunningham
Norman M Pavlik
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of DE2443281A1 publication Critical patent/DE2443281A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49009Dynamoelectric machine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/4902Electromagnet, transformer or inductor
    • Y10T29/49073Electromagnet, transformer or inductor by assembling coil and core
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/4902Electromagnet, transformer or inductor
    • Y10T29/49075Electromagnet, transformer or inductor including permanent magnet or core
    • Y10T29/49076From comminuted material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Description

DiPL.-ing KLAUS NEUBECKER
4 Dusseldorf 1 ■ Schadowplatz 9
Düsseldorf, 09.09.1974
Westinghouse Electric Corporation,
Pittsburgh, Pennsylvania, V.St.A.
Lamellierter Magnetkern
Die Erfindung bezieht sich auf einen lamellierten Magnetkern für Wechselstromgeräte, insbesondere für den Stator oder Rotor dynamoeleJctrischer Maschinen, mit mindestens einer Wicklung, sowie auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Magnetkerne für Wechselstrorageräte und insbesondere für die Statoren von Elektromotoren werden für gewöhnlich aus Blechen oder Lamellen geschichtet. Diese Lamellen werden aus Elektrostahlblechen ausgestanzt, danach geglüht und isoliert und sodann zur Bildung des Magnetkernes zu einem Blechpaket übereinandergeschichtet. Die Wicklungen, gewöhnlich in der Form von Spulen, werden in Nuten eingebracht, welche in das Blechpaket eingefräst oder bereits beim Stanzen der Lamellen gebildet worden sind. Das für die Herstellung der Nuten zu entfernende Material umfaßt etwa 25-40% des gesamten Blechquerschnittes und geht als Abfall verloren«. Weiterhin ist bei einem geschichteten Magnetkern wegen der hohen Kosten für die Stanzwerkzeuge die Auswahl bei der geometrischen Form der Nuten beschränkt. Daher ist auch der erzielbare Kupfer-Füllfaktor begrenzt, weil die üblichen Verfahren zum Wickeln und Einsetzen der Spulen in die Nuten ein ausreichendes Zusammenpressen nicht gestatten. Weiter hin benötigen die Spulen relativ dicke überzüge, um sie vor
509812/0820
Telefon (0211) 32 O8 58 Telegramme Custopat
244328 Ί
Beschädigungen durch die scharfen Kanten der Lamellen zu schützen. Da die Leiter bei den derzeitigen Herstellungsverfahren nicht zusammengepreßt werden können, wird infolge der einer Lamellenkonstruktion innewohnenden Beschränkung ein Teil des Wickelraumes nicht ausgenutzt. Der Erfindung liegt nun demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen lameliierten Magnetkern der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem sowohl der Platz, als auch das verwendete Material besser ausgenutzt ist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Wicklung als vorgeformte Spule mit Längsabschnitten und querverlaufenden Endabschnitten ausgebildet ist, daß ein Massekern um die Spule herum geformt ist und mit dieser eine Einheit bildet und daß der Massekern aus einer Vielzahl als Lamellen geringster Größe ausgebildeter Mikrolamellen magnetischen Materiales besteht, welche vorbestiramte magnetische Eigenschaften aufweisen und voneinander sowie von der Spule elektrisch isoliert sind.
Ein solcher Magnetkern hat den Vorteil, daß sowohl die Leiteranordnung als auch die Magnetkernausgestaltung infolge des Wegfallens unausgenutzter Zwischenräume ganz erheblich verbessert worden sind.
Aus den US-PS η 1 850 181, 1 669 648 und 1 982 689 ist es bereits bekannt, einfache Ringkerne durch Pressen von Eise*pulverteilchen herzustellen. Diese Ringkerne haben jedoch sehr schlechte magnetische Eigenschaften. Ein Grund dafür scheint darin zu liegen, daß es hier nicht möglich ist, eine ausreichende Eisendichte zu erzielen. Die magnetischen Eigenschaften ließen sich dementsprechend auch geringfügig dadurch verbessern, daß anstelle des Eisenpulvers metallisches Eisen in Form von Flocken oder Drahtstückchen verwendet wurde. Die metallischen Flocken bestanden dabei aus geschmolzenem Eisen, das in Pulverform zersprüht und sodann gewalzt wurde, um langgestreckte flache Metallteilchen zu erhalten. Eine nennenswerte Verbesserung der magnetischen Eigenschaften ließ sich dadurch jedoch nicht erzielen.
50981 2/0820
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei sich weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer vorgeformten Statorspule mit teilweise entfernter Isolation, welche in dem Magnetkern nach der Erfindung Verwendung finden kann,
Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch einen gefüllten Behälter zur Herstellung des Magnetkerns nach der Erfindung,
Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2,
Fig. 4 ein Schaubild der angelegten Spannung in Abhängigkeit von dem Leerlaufstrom,
Fig. 5 ein Schaubild der Abhängigkeit der angelegten Spannung von der Leerlaufleistung und
Fig. 6 eine Makrophotographie des Spulenquerschnittes nach Druckanwendung und Verformung mit dem Massekern zu einer geschlossenen Einheit.
Das Grundmaterial des Magnetkernes nach der Erfindung besteht aus kleinen, im wesentlichen rechtkantigen Quadern aus magnetischem Material, die allgemein als "MikrolameIlen" bezeichnet werden. Das Magnetmaterial ist vorzugsweise ein kohlenstoffarmer Stahl, wie er üblicherweise für Blechbüchsen verwendet wird, und ist somit reichlich vorhanden und relativ billig. Es kann natürlich auch jedes andere ferromagnetische Material verwendet werden, das in im wesentlichen die gleiche Form gebracht werden kann. Das hier bevorzugte Material wird als sogenanntes Schwarzblech bezogen, d.h. in dem Zustand vor der Verzinnung, wie sie für die Her-
•50981 2/0820
Stellung von Blechbüchsen vorgenommen wird. Dieses Material steht in einem weiten Dickenbereich zur Verfügung, gewöhnlich in dem Bereich zwischen 0,13 und 0,36 mm. Zwar scheint bei dem Magnetkern nach der Erfindung ein relativ großer Bereich für die Teilchengröße zufriedenstellende Ergebnisse zu liefern, doch sollten die MikrolameIlen zweckmäßigerweise eine Länge zwischen 1,27 und 1,52 mm, eine Breite zwischen 0,25 und 0,51 mm sowie eine Dicke zwischen 0,13 und 0,36 mm aufweisen. Die Mikrolamellen können mit diesen Abmessungen aus dem Blechbüchsen-Vormaterial gefertigt werden, indem es freiliegend mit einer Fräse hoher Drehzahl zerkleinert wird oder zunächst auf die gewünschte Breite aufgeschlitzt und sodann mit einer Fräse gegen eine stationäre Schneidkante geschnitten wird. In dem letzteren Falle sind Schlitz- und Schneidgerät hintereinander ausgerichtet.
Es können auch andere Ausgangsmaterialien mit gleich guten Ergebnissen verwendet werden, zum Beispiel Stahlwolle und Schrott- und Barrenspäne. In Spezialmotoren, beispielsweise für Flugzeuge , kann auch Kobalteisenschrott zu Mikrolamellen verarbeitet werden.
Bei der Herstellung der Mikrolamellen in der beschriebenen Weise wird das Material ganz erheblich mechanisch beansprucht. Da das Material in einem Magnetkern verwendet werden soll, müssen wieder günstige magnetische Eigenschaften erreicht werden. Hierzu müssen die dem Stahl bei der Herstellung der Mikrolamellen mitgeteilten Spannungen wieder gelöst werden. Weiterhin erfolgt eine Behandlung durch Dekarbonisieren und Desoxidieren, so daß eine Magnetkernstruktur mit hoher Dichte oder hohem Füllfaktor erzielt werden kann, die ebenfalls ausgezeichnete magnetische Eigenschaften aufweist. Bei der Herausarbeitung der magnetischen Eigenschaften erfolgt zweckmäßigerweise ein Glühen der Mikrolamellen bei Temperaturen zwischen etwa 700 und 800 C. Diese Temperaturen reichen aus, um die in den Mikrolamellen bei ihrer Herstellung erzeugten Spannungen wieder zu lösen.
50981 2/0820
Zum Dekarbonisieren der MikrolameIlen wird zu Beginn der Wärmebehandlung in dem angegebenen Temperaturbereich eine Umgebung mit nassem Wasserstoff verwendet, der einen Taupunkt oberhalb etwa 16° C aufweist. Die Umgebung mit nassem Wasserstoff vermag den Kohlenstoffgehalt auf einen Wert unterhalb ungefähr 0,01 Gewichtsprozent herabzusetzen» Diese WasserstoffUmgebung wird über den erhitzten Mikrolamellen für einen Zeitraum bis zu zwei Stunden aufrechterhalten, bis der gewünschte niedrige Kohlenstoffgehalt erreicht ist» Dann wird das Glühen innerhalb des angegebenen Temperaturbereiches in einer trockenen Wasserstoff atmosphäre abgesetzt, welche die Mikrolamellen zu Desoxidieren vermag. Es hat sich herausgestellt, daß Formiergas und andere stark oxidierende Umgebungen, die auf dem Stahl Oxide erzeugen, nicht angewendet werden können, da die Dicke der Oxidschicht den Eisen-Füllfaktor ungünstig beeinflußt und dadurch die endgültigen magnetischen Eigenschaften des fertigen Magnetkernes entsprechend verschlechtert. Die Umgebung mit trockenem Wasserstoff wird mit einem Taupunkt von weniger als ungefähr -40° C. ebenfalls für einen Zeitraum von ungefähr zwei Stunden aufrechterhalten. Danach werden die Mikrolamellen unter dem Schutzgas auf Raumtemperatur abgekühlt.
Um in dem fertigen Magnetkern geringe Verluste zu erzielen, müssen die Mikrolamellen gegeneinander elektrisch isoliert werden. Hierfür hat sich eine Behandlung mit Magnesiummethylat als besonders günstig erwiesen, um auf den Lamellen eine isolierende Schicht zu erzeugen, weil eine solche Isolierschicht sehr dünn und flexibel genug ist, um den beim Formen auftretenden Drücken zu widerstehen. Es können zwar auch andere Isolierschichten verwendet werden f doch bewirkt diese Schicht einen ausreichenden Widerstand zwischen den Lamellen, so daß der fertige Magnetkern geringe Kernverluste und andere günstige magnetische Eigenschaften aufweist.
Das Verfahren nach der Erfindung kann für die Herstellung beliebiger Magnetkerne verwendet werden, und ist auch anderen Techniken
509812/0820
zugänglich/ wie der sogenannten "Freiformung" oder der sogenannten "Festformung1·. Die folgende Beschreibung bezieht sich jedoch speziell auf ein Verfahren zum Formen von Statoren mit eingebetteten Wicklungen , obzwar das Verfahren in gleicher Weise sowohl auf statische als auch auf dynamische elektrische Geräte anwendbar ist, bei denen elektrische Leiter in einen Magnetkern eingegossen werden.
Die Erfindung wird hier anhand der Herstellung des Stators eines Elektromotores beschrieben. In Fig. 1 ist eine vorgefertigte Statorspule 10 dargestellt, die eine Anzahl sich senkrecht erstreckender Längsabschnitte 12 aufweist, die bei nach den bisher bekannten Verfahren hergestellten Elektromotoren in den Nuten des Statorpaketes verlaufen würden. Die Längsabschnitte 12 werden durch querverlaufende Endabschnitte 14 miteinander verbunden. Zweckmäßigerweise wird die Statorspule 10 auf einer Wickelform hergestellt. Sie wird üblicherweise aus einem elektrischen Leiterdraht, sogenanntem Magnetdraht, gefertigt und mit einer weiteren Isolationsschicht 16 aus Kunststoff oder dergleichen versehen. Die Isolationsschicht 16 soll eine Dicke haben, die ungefähr 76 Mikrometer nicht überschreitet, und die Form der Statorspule 10 bewahren, wenn sie aus der Wickelform entnommen wird.
In Fig. 2 ist ein Behälter 20 dargestellt, der einen Boden 22 und sich nach oben erstreckende Seitenwände 24 aufweist, die mit dem Boden 22 einstückig sind. Der Behälter 20 besteht aus elastisch biegsamem Polyurethan, das in die gewünschte Gestalt gegossen worden ist. Für den Behälter 20 können jedoch auch Naturgummi, Silikongummi und synthetische Elastomere verwendet werden. Auf dem Boden 22 des Behälters 20 sitzt innerhalb der Seitenwände 24 ein Kunststoffboden 26 auf, der in seiner Mitte eine öffnung 28 zur Aufnahme eines Domes 30 besitzt, der in der Mitte des Behälters 20 angeordnet ist und dazu dient, die öffnung des Stators für die Aufnahme des Rotors zu definieren. Der Kunststoffboden 26 besitzt weiterhin eine Ringöffnung 32, die zur Aufnahme der Endabschnitte 14 der vorgefertigten Statorspule 10
509 8 12/0820
dient.
Fig. 3 zeigt im Querschnitt, wie die Seitenwände 24, die Längsabschnitte 12 der Statorspule 10 und der Dorn 30 zueinander angeordnet sind. In dieser Anordnung wird eine vorbestiramte Menge der geglühten und isolierten Mikrolamellen in die Zwischenräume 34 und 35 zwischen den Seitenwänden 24, dem Dorn 30 und den Längsabschnitten 12 eingefüllt. Während des Einfüllens der Mikrolamellen wird dem Behälter 20 und seinem Inhalt Vibrationsenergie zugeführt, um die Mikrolamellen so dicht wie möglich zu packen. Um dem Magnetfeld eine Vorzugsrichtung zu geben, kann die Statorspule 10 beim Einfüllen der Mikrolamellen und gegebenenfalls noch danach durch eine elektrische Stromquelle erregt werden, so daß sich die Mikrolamellen entlang der magnetischen Flußlinien ausrichten und Pole bilden, die ein besonders starkes magnetisches Zusammenwirken mit der Gestalt der Spule bewirken.
Wenn eine ausreichende Menge Mikrolamellen in die Zwischenräume 34 und 35 eingefüllt worden sind, wird ein dicht passender Deckel 36, der im wesentlichen ein Spiegelbild des Kunststoffbodens 26 darstellt, auf die Mikrolamellen, die Endabschnitte der Statorspule 10 und den Dorn 30 aufgesetzt» Der so gefüllte Behälter 20 kann dann zur Verfestigung der Mikrolamellen einem Preßdruck ausgesetzt werden;
Um die Mikrolamellen gleichförmig um die Statorspule 10 herum zu verfestigen, die Anordnung einem isostatischen Druck auszusetzen. Bin solcher isostatischer Druck vermag sowohl die Längsabschnitte 12 der Statorspule 10 als auch die Mikrolamellen zu verdichten. Da der Behälter 20 aus einem flexiblen Material besteht, ermöglicht er bei der Druckanwendung Dimensionsveränderungen, so daß ein Packungsfaktor über 80% erreicht werden kann.
Für die Verdichtung wird der gefüllte Behälter 20 in eine isostatische Druckkammer eingebracht, die danach mit einer Flüssig-
509812/0820
keit gefüllt und ausreichend unter Druck gesetzt wird, um eine entsprechende Verdichtung der Mikrolamellen und der Statorspule zu erzielen, so daß ihre Packungsdichte größer als 80% des von den Mikrolamellen und den darin eingebetteten Leitern eingenommenen Volumens ist. Der Betrag des über eine gewisse Grenze hinausgehenden Druckes ist nicht sehr kritisch, es hat sich
2 jedoch herausgestellt, daß die Anwendung von ungefähr 3,5 t/cm mit Sicherheit einen Statorkern ergibt, der den gewünschten Packungsfaktor von mehr als 80% aufweist.
Als Beispiel soll im folgenden die Herstellung eines Zweipol-Induktionsmotores mit dreiviertel PS beschrieben werden, der für zwei Spannungen geeignet ist. Es wird in der beschriebenen Weise auf eine Wickelform einer Statorspule 10 hergestellt. Nach Entnahme aus der Wickelform wird sie in einem Bad behandelt, das durch Verflüssigen eines trockenen Kunststoffpulvers des Polyglycidylesters eines Dihydrophenols gewonnen wird. Hierdurch wird auf die Längsabschnitte und auf die Endabschnitte der Statorspule eine sehr harte, aber flexible elektrische Isolationsschicht aufgebracht.
Diese Spule wird nun in der beschriebenen Weise zusammen mit einem Dorn 30 aus Stahl in den flexiblen Behälter 20 aus Polyurethan eingesetzt und zusammen mit den Mikrolamellen einem hydrostatischen Druck von 3,5 t/cm ausgesetzt.
Ein mit einem solchen gegossenen Stator ausgerüsteter dreiviertel PS-Induktionsmotor ergab die in den Fig. 4 und 5 wiedergegebenen Testresultate. Fig. 4 ist eine Darstellung der angelegten Spannung in Abhängigkeit von dem Leerlaufstrom für sowohl einen in üblicher Weise gewickelten Motor mit einem Kernpaket aus gestanzten Lamellen als auch für einen Motor mit einem Magnetkern nach der Erfindung. Fig. 4 zeigt die Verbesserung, die durch die Verwendung von Mikrolamellen und einer zusammen mit diesen in einen einheitlichen Statorkern vergossenen vorgeformten Statorspule erzielt wird. Für alle Spannungen in dem Bereich zwischen
50981 2/0820
120 und 240 V ist der Leerlaufstrora für den gegossenen Statorkern nach der Erfindung kleiner.
Fig. 5 zeigt die Abhängigkeit der angelegten Spannung von der Leerlaufleistung für einen Motor mit gegossenem Statorkern und einen üblichen Motor. Auch hier ist deutlich zu erkennen, daß ein Stator nach der Erfindung gegenüber einem in üblicher Weise hergestellten Motor eine ganz erhebliche Verbesserung erbringt« Bei 220 V stellen die 120 Watt des Motors nach der Erfindung gegenüber den 170 Watt des üblichen Motors eine 30%ige Verringerung der Leerlaufleistung dar. Diese Verbesserung wird auf die höhere Gesamtdichte zurückgeführt, die mit dem Verfahren nach der Erfindung zu erzielen ist.
Fig. 6 ist eine Makrophotographie des Querschnittes eines Längsabschnittes 12 der Statorspule 10 nach Anwendung des hydrostatischen Druckes. Wie zu ersehen ist, sind die Leiterdrähte des Längsabschnittes durch die bloße Anwendung des hydrostatischen
2
Druckes von ungefähr 3,5 t/cm so zusammengepreßt worden, daß sie über den ganzen Querschnitt im wesentlichen regelmäßige Sechsecke bilden„ Durch das Zusammenpressen der Leiterdrähte der Längsabschnitte, das Zusammenpressen der Mikrolamellen und das Vermeiden der bisher üblichen Spulenüberzüge können unter gleichen Raumbedingungen größere Metallmengen zur Arbeit herangezogen werden. Obwohl der Kupfer-Füllfaktor fast den Wert von 1OO% erreicht, sind bisher weder die Drähte noch deren Isolationen in irgendeiner Weise beschädigt worden. Die Isolation zwischen den Drähten hielt 800 V aus und die Isolation zwischen den Drähten und den Mikrolamellen sogar 2600 V. Auf diese Weise verbleiben die einzelnen Leiterdrähte der Längsabschnitte trotz der Anwendung des hydrostatischen Druckes vollständig getrennt voneinander.
Ein weiterer Vorteil der Verdichtung der Mikrolamellen und der Leiterdrähte in einen einheitlichen Magnetkern besteht darin, daß schädliche Vibrationen zwischen den isolierten Wicklungen
5098 1 2/082Q
und den Lamellen wegen ihrer nahezu vollständigen Verfestigung ganz erheblich reduziert werden. Auf diese Weise werden Beschädigungen der elektrischen Isolation durch Abschleifen oder durch Schneiden der Isolation auf den Leiterdrähten nahezu vollständig vermieden.
Zur Auswertung der magnetischen Eigenschaften wurden bei einem wie zuvor beschrieben hergestellten Magnetkern die Leiterdrähte ausgebohrt und der Kern für sich nach seinem magnetischen Verhalten untersucht. Dichtemessungen ergaben, daß die Mikrolamellen bis zu einem Packungsfaktor von ungefähr 89% zusammengepreßt worden waren. Der Magnetkern hatte eine magnetische Induktion von 12,5 Kilogauß wenn das angelegte Magnetfeld 50 Oersted hatte, und 14,2 Kilogauß bei einem Magnetfeld von IQO Oersted. Bei 15 Kilogauß betrugen die Eisenverluste 13 Watt pro Kilogramm. Diese Eigenschaften sind erheblich besser als bei lameliierten Magnetkernen.
Zwar wurde im Vorstehenden die Anwendung des hydrostatischen Druckes einer Flüssigkeit beschrieben, doch können auch andere Verfahren verwendet werden, beispielsweise die isostatische Verdichtungstechnik mit Hilfe eines trockenen Beutels. Weiterhin werden für die Mikrolamellen normalerweise keine besonderen Bindemittel benötigt. Beim Auftreten starker Fliehkräfte oder bei der Anwendung niedrigerer isostatischer Drücke kann jedoch ein Bindemittel von Vorteil sein. Ein ausgezeichnetes Bindemittel stellt Kaliumsilikat in einem wässrigen Mittel dar, das hervorragende Ergebnisse erzielt. Wenn ein Bindemittel verwendet wird, so muß dieses seine Bindewirkung ausüben können, ohne den magnetischen Teilchen eine übermäßige Dicke zu verleihen, was die Packungsdichte des Magnetmateriales ansich erniedrigen würde. Die üblicherweise mit Eisenpulver verwendeten Bindemittel zum Beispiel, wie Karbowachs und organische Kunstharze, sind hierfür unbrauchbar, weil ihre Schichtdicke zu groß ist und eine zu starke Reduzierung der Packungsdichte ergibt.
50981 2/082Q
Für den Fall, daß die Verwendung eines Magnetkernes mit geformten Mikrolamellen in der fertigen Statoranordnung eine zu hohe Reluktanz ergibt, kann es notwendig sein, auf einem in der zuvor beschriebenen Weise hergestellten Massekern zur Verringerung der Reluktanz ein gewickeltes Joch aufzubringen, beispielsweise außen auf dem Massekern ein Band magnetischen Materiales aufzuwickeln.
In der Praxis wird hierfür ein dünnes Band aus magnetischem Material zu einem Zylinderrohr gewickelt und als erstes in den Druck übertragenen Behälter eingesetzt. Sodann folgen wie zuvor die Statorspule, der Dorn und sodann die zwischen dem Bandzylinder und dem Dorn eingefüllten Mikrolaraellen. Durch Verdichtung mittels einer unter Druck gesetzten Flüssigkeit wird die gesamte Anordnung dann zu einem einheitlichen Magnetkern vereinigt.
Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß in Hinsicht sowohl auf die Leiterdrähte als auch auf den Magnetkern beträchtliche Einsparungen erzielt werden, da praktisch alle Luftspalte beseitigt werden und eine höhere Materialdichte erzielt wird als bei der Verwendung von geschichteten Lamellen und anschließend wie bei einem üblichen Motor aufgebrachten Wicklungen. Zusätzlich zu den Einsparungen an Material und Arbeitszeit wird ein verbessertes Betriebsverhalten erzielt, das darin besteht, daß bei wesentlich verringerten Eingangsleistungen größere Leistungen abgegeben oder umgekehrt bei gleichen Eingangsleistungen größere Ausgangsleistungen abgegeben werden.
5 09812/0820

Claims (12)

Patentansprüche :
1. Lamellierter Magnetkern für Wechselstromgeräte, insbesondere für den Stator oder Rotor dynamoelektrischer Maschinen, mit mindestens einer Wicklung,
dadurch gekennzeichnet , daß die Wicklung als vorgeformte Spule (10) mit Längsabschnitten (12) und querverlaufenden Endabschnitten (14) ausgebildet ist, daß ein Massekern um die Spule (10) herum geformt ist und mit dieser eine Einheit bildet und daß der Massekern aus einer Vielzahl als Lamellen geringster Größe ausgebildeter Mikro-1ameIlen magnetischen Materiales besteht, welche vorbestimmte magnetische Eigenschaften aufweisen und voneinander sowie von der Spule (10) elektrisch isoliert sind.
2. Magnetkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Massekern neben den Mikrolamellen ein Bindemittel enthält.
3. Magnetkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrolamellen im wesentlichen langgestreckt mit rechteckigem Querschnitt geformt sind und ungefähr eine Länge zwischen 1,27 und 1,52 mm, eine Breite zwischen 0,25 und 0,51 mm sowie eine Dicke zwischen 0,13 und 0,36 mm aufweisen.
4. Magnetkern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation (16) der Spule (10) gegenüber den Mikrolamellen nicht dicker ist als ungefähr 76 Mikrometer.
5. Magnetkern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein den Massekern umschließendes Joch vorgesehen ist, das als Bendwickel-
50981 2/0820
Ringkern oder als Paket einer Vielzahl gestanzter Lamellen ausgebildet ist. -."-"■■'..
6. Verfahren zum Herstellen eines lameliierten Magnetkernes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrolamellen aus einem ferromagnetischen Material, vorzugsweise aus einem kohlenstoffarmen Stahl, gefertigt, zum Dekarbonisieren, Desoxidieren und Verbessern ihrer magnetischen Eigenschaften geglüht und mit einem elektrisch isolierenden überzug versehen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (10) bereits mit den gewünschten Endabmessungen vorgeformt und, vorzugsweise zentrisch, in einen biegsamen Behälter (20) vorbestimmter Gestalt eingesetzt wird, daß eine vorbestimmte Menge der Mikrolamellen um die Spule (10) herum in den Behälter (20) eingefüllt und der Behälter (20) verschlossen wird, daß die Mikrolamellen um die Spule (10) herum.bis zu einem Verdichtungsgrad von mehr als 80% zusammengepreßt werden und daß der Preßdruck entfernt und der Massekern aus dem Behälter (20) entnommen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrolamellen vor dem Pressen mit einem Bindemittel behandelt und/oder überzogen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7 , dadurch g e k e η η zeichnet, daß in den Behälter (20) vor dem Einfüllen der Mikrolamellen ein Dorn (30) vorgegebener Gestalt in einem vorbestimmten Abstand innerhalb der Spule (10) eingesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß dem Behälter (20) beim Einfüllen der Mikrolamellen Vibsationsenergie zugeführt wird.
509812/0820
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Spule (10) beim Pressen, vorzugsweise bereits beim Einfüllen der Mikrolamellen, erregt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, zum Herstellen eines lameliierten Statorkernes, dadurch gekennzeichnet , daß in den Behälter (20) vor dem Einsetzen der Spule (10) ein vorgefertigtes Statorjoch mit den Abmessungen des fertigen Stators eingesetzt wird.
509812/0820
DE2443281A 1973-09-11 1974-09-10 Lamellierter magnetkern Pending DE2443281A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US00396256A US3848331A (en) 1973-09-11 1973-09-11 Method of producing molded stators from steel particles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2443281A1 true DE2443281A1 (de) 1975-03-20

Family

ID=23566501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2443281A Pending DE2443281A1 (de) 1973-09-11 1974-09-10 Lamellierter magnetkern

Country Status (6)

Country Link
US (1) US3848331A (de)
JP (1) JPS5054805A (de)
CA (1) CA988694A (de)
DE (1) DE2443281A1 (de)
FR (1) FR2243508A1 (de)
GB (2) GB1482378A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012202019A1 (de) * 2012-02-10 2013-08-14 Ksb Aktiengesellschaft Herstellungsverfahren für einen Rotor sowie Rotor

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3948690A (en) * 1973-09-11 1976-04-06 Westinghouse Electric Corporation Molded magnetic cores utilizing cut steel particles
JPS53142603A (en) * 1977-05-18 1978-12-12 Matsushita Electric Works Ltd Rotor coil-tube coreless-motor
US4158580A (en) * 1978-04-14 1979-06-19 Westinghouse Electric Corp. Method of making pressed magnetic core components
US4158561A (en) * 1978-04-14 1979-06-19 Westinghouse Electric Corp. Method for preparing oxide coated microlamination particles
US4158582A (en) * 1978-04-14 1979-06-19 Westinghouse Electric Corp. Method of making pressed magnetic core components
US4265681A (en) * 1978-04-14 1981-05-05 Westinghouse Electric Corp. Method of producing low loss pressed magnetic cores from microlaminations
US4158581A (en) * 1978-04-14 1979-06-19 Westinghouse Electric Corp. Method of making magnetic component for direct current apparatus
US4400675A (en) * 1981-11-05 1983-08-23 Westinghouse Electric Corp. Transformer with impedance matching means
US4486641A (en) 1981-12-21 1984-12-04 Ruffini Robert S Inductor, coating and method
US4776980A (en) * 1987-03-20 1988-10-11 Ruffini Robert S Inductor insert compositions and methods
CH675331A5 (de) * 1987-10-21 1990-09-14 Mavilor Syst Sa
NL8802720A (nl) * 1988-11-07 1990-06-01 Philips Corp Elektrische actuator.
DE9003343U1 (de) * 1990-03-21 1990-05-23 Herion-Werke GmbH & Co. KG, 70736 Fellbach Vergußgekapselte Vorrichtung
US5403540A (en) * 1990-10-29 1995-04-04 Corning Incorporated Heating of formed metal structure by induction
US5177392A (en) * 1991-01-14 1993-01-05 Westinghouse Electric Corp. High efficiency, low reactance disk-type machine including an improved rotor and stator
US5418811A (en) * 1992-04-08 1995-05-23 Fluxtrol Manufacturing, Inc. High performance induction melting coil
FI110824B (fi) * 1993-06-15 2003-03-31 Sundyne Corp Roottorirakenne epätahtisähkökoneessa
US5680692A (en) * 1994-10-03 1997-10-28 General Electric Company Fabrication of induction motors
US5990588A (en) 1996-12-13 1999-11-23 General Electric Company Induction motor driven seal-less pump
US6524380B1 (en) 2000-03-06 2003-02-25 Hamilton Sundstrand Corporation Magnesium methylate coatings for electromechanical hardware
US6232681B1 (en) * 2000-03-23 2001-05-15 Delco Remy International, Inc. Electromagnetic device with embedded windings and method for its manufacture
US7098566B2 (en) * 2001-05-24 2006-08-29 Rajasingham Arjuna Indraes War Axial gap electrical machine
CA2418497A1 (en) 2003-02-05 2004-08-05 Patrick Lemieux High performance soft magnetic parts made by powder metallurgy for ac applications
US7205696B2 (en) 2003-09-05 2007-04-17 Black & Decker Inc. Field assemblies having pole pieces with ends that decrease in width, and methods of making same
US7233091B2 (en) 2003-09-05 2007-06-19 Black & Decker Inc. Electric motor with field assemblies having core pieces with mating features
TW200514334A (en) 2003-09-05 2005-04-16 Black & Decker Inc Field assemblies and methods of making same
US7211920B2 (en) 2003-09-05 2007-05-01 Black & Decker Inc. Field assemblies having pole pieces with axial lengths less than an axial length of a back iron portion and methods of making same
EP2568573A3 (de) 2005-03-07 2014-06-04 Black & Decker Inc. Elektrowerkzeug mit einem Motor mit mehrteiligem Ständer
US7824324B2 (en) 2005-07-27 2010-11-02 Neuronetics, Inc. Magnetic core for medical procedures
US20090134719A1 (en) * 2006-04-14 2009-05-28 Ciiis, Llc Electric motor containing ferromagnetic particles
EP2113984B1 (de) * 2007-02-23 2017-10-11 JTEKT Corporation Motor und elektrische pumpe
KR100973686B1 (ko) * 2008-06-23 2010-08-03 전자부품연구원 코어리스 모터의 고정자
FR2946811B1 (fr) * 2009-06-11 2011-07-01 Patrick Chevallier Stator pour generatrice electrique
WO2012080586A1 (fr) * 2010-12-17 2012-06-21 Verteole Stator pour génératrice électrique
FR2982438B1 (fr) * 2011-11-03 2014-12-05 Leroy Somer Moteurs Rotor de machine electrique
CN104347260B (zh) * 2013-07-26 2017-02-08 郑佐 一种一体成型牵引电磁铁的制作工艺
US10923969B2 (en) * 2019-01-14 2021-02-16 GM Global Technology Operations LLC Molded core assemblies for a motor-generator

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1982689A (en) * 1931-03-16 1934-12-04 Johnson Lab Inc Magnetic core material
US2048222A (en) * 1931-10-08 1936-07-21 Deutsche Edelstahlwerke Ag Improvements, in or relating to magnets
US2064773A (en) * 1933-06-01 1936-12-15 Ferrocart Corp Of America Method for making magnetic cores
US2241441A (en) * 1938-07-15 1941-05-13 Western Electric Co Manufacture of magnetic bodies
US2419847A (en) * 1944-06-02 1947-04-29 Gen Electric Powdered iron magnetic core
US2966704A (en) * 1957-01-22 1961-01-03 Edward D O'brian Process of making a ferrite magnetic device
US3255052A (en) * 1963-12-09 1966-06-07 Magnetics Inc Flake magnetic core and method of making same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012202019A1 (de) * 2012-02-10 2013-08-14 Ksb Aktiengesellschaft Herstellungsverfahren für einen Rotor sowie Rotor
EP2626988A3 (de) * 2012-02-10 2017-04-12 KSB Aktiengesellschaft Herstellungsverfahren für einen Rotor sowie Rotor

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5054805A (de) 1975-05-14
CA988694A (en) 1976-05-11
GB1482378A (en) 1977-08-10
FR2243508A1 (de) 1975-04-04
US3848331A (en) 1974-11-19
AU7307074A (en) 1976-03-11
GB1477510A (en) 1977-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2443281A1 (de) Lamellierter magnetkern
DE69322167T2 (de) Stator für motoren und generatoren hoher leistungdichte und verfahren zu seiner herstellung
DE102020127447A1 (de) Hybride Ausführung von Statorkernkomponenten für einen Axialflussmotor
DE3607648A1 (de) Dynamoelektrischer permanentmagnetlaeufer-servomotor und verfahren zur herstellung solcher maschinen
DE60312471T2 (de) Statoranordnung für einen Elektromotor und Verfahren zu deren Herstellung
DE69909604T2 (de) Transformator aus amorphem metall mit rechteckiger spule
DE2923519A1 (de) Elektrischer motor mit integralem kondensator
DE3808190A1 (de) Verfahren zum herstellen von wicklungen fuer luftspalt-motoren
DE112009000919T5 (de) Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Verbundmaterials und magnetisches Verbundmaterial
DE2506790A1 (de) Kern- und spulen-struktur fuer dynamomaschinen und verfahren zur herstellung derselben
AT522710A1 (de) Stator für eine Axialflussmaschine
DE102020130988A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Schichtanordnung aus Elektroblech, danach hergestellte Schichtanordnung, Rotor oder Stator sowie Elektromotor
DE1488784A1 (de) Hochleistungssynchronmaschine mit hoher mittlerer Induktion im Luftspalt
EP2162971B1 (de) Stator mit isolierung für einen elektromotor und isolierung für einen stator sowie elektrowerkzeugmaschine
DE2931724C2 (de) Selbsttragende Läuferspule für Gleichstrommaschinen
DE656938C (de) Geraeuschlose elektrische Maschine
WO2002011268A1 (de) Wicklungen für elektrische maschinen mit leitern aus litze
DE2900893C2 (de) Gleichstromreihenschlußmotor
AT392708B (de) Verfahren zur herstellung eines eisenkoerpers mit einer wicklung
WO2022229305A1 (de) Elektroband, verwendung eines elektrobands und verfahren zur herstellung eines elektrobands
DE19947119A1 (de) Elektrische Maschine mit einem Stator
DE102006020435A1 (de) Elektrische Maschine
DE60011459T2 (de) Herstellungsverfahren für ein plattenteil einer elektrischen maschine
DE102012206039A1 (de) Elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine
DE2443192C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Magnetkernkörpern zur Verwendung in elektrischen Geräten

Legal Events

Date Code Title Description
OHJ Non-payment of the annual fee