DE2443281A1 - Lamellierter magnetkern - Google Patents
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Description
DiPL.-ing KLAUS NEUBECKER
4 Dusseldorf 1 ■ Schadowplatz 9
Westinghouse Electric Corporation,
Pittsburgh, Pennsylvania, V.St.A.
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
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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.
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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-
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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.
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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
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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
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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-
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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
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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.
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
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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.
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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.
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Claims (12)
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-
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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.
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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.
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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)
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)
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)
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 |
-
1973
- 1973-09-11 US US00396256A patent/US3848331A/en not_active Expired - Lifetime
-
1974
- 1974-08-21 CA CA207,483A patent/CA988694A/en not_active Expired
- 1974-09-02 GB GB29231/75A patent/GB1482378A/en not_active Expired
- 1974-09-02 GB GB3822474A patent/GB1477510A/en not_active Expired
- 1974-09-10 DE DE2443281A patent/DE2443281A1/de active Pending
- 1974-09-10 FR FR7430616A patent/FR2243508A1/fr not_active Withdrawn
- 1974-09-11 JP JP49103966A patent/JPS5054805A/ja active Pending
Cited By (2)
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 |
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