DE2812445C2 - Verfahren zur Herstellung von Preßmassen mit weichmagnetischen Eigenschaften - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Preßmassen mit weichmagnetischen Eigenschaften

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruches. Es sind bereits weichmagnetische kunststoffgebundene Massekerne bekannt, die 95 bis 99,5 Gew.-'\, Carbonyleisen, Rest organischen Binder enthalten. Abgesehen von dem verhältnismäßig hohen Preis für Carbonyleisen, die derartige Magnete teuer machen, ist auch die Preßmasse infolge des sehr hohen Füllstoffanteils nicht fließfähig und läßt sich daher nicht so einfach und gleichmäßig in komplizierte Formen füllen. Sie muß auch mit Drücken von 5000 bis 18 000 bar verdichtet werden. Darüber hinaus ist die mechanische Festigkeit der aus diesen Preßmassen hergestellten Bauteile gering und die Bauteile sind sehr spröde. Schließlich lassen sich die magnetischen Eigenschaften dieser Massekerne nicht in dem gewünschten Umfange an die gegebenen Erfordernisse anpassen.
Es sind weiterhin Kerne aus weichmagnetischem Sinterferrit bekannt. Diese haben jedoch eine geringere magnetische Sättigungspolarisalion, eine geringere mechanische Festigkeit und eine höhere Temperaturabhängigkeit der magnetischen Kennwerte. Die Möglichkeiten der *5 Formgebung sind eingeschränkt, sie können nur mit größeren Maßtoleranzen hergestellt werden und lassen sich nur verhältnismäßig schwierig bearbeiten.
Schließlich werden derartige Kerne auch aus Transformator- oder Dynamoblech hergestellt. Wegen Wirbel-Stromverlusten lassen sich diese jedoch nur bis ca. 1 kHz einsetzen. Darüberhinaus sind derartige Kerne auf bestimmte Bauformen begrenzt und erfordern Paketieren, das u. U. kostenaufwendig ist. Dünne Ni-Fe-Leglerungsbleche mit einer Blechdicke bis 0,03 mm, die auch für Frequenzen bis 100 kHz einsetzbar sind und auch höhere Permeabilitäten aufweisen, sind teuer und schwer verarbeitbar.
Vorteile der Erfindung
60
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des llauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß sich mit ihm Magnete preisgünstig herstellen lassen, die in gescherten Magnetkreisen mit Wechselmagnelisierung bis zu Frequenzen von 100 kHz eingesetzt werden können. Aufgrund der Fließfähigkeit der Preßmasse ist es mittels der in der Kunststofftechnik üblichen Verfahren ohne weiteres möglich, kompliziert geformte Bauteile aus der Preßmasse maßgenau herzustellen. Der anzuwendende Preßdruck liegt mit 200 bis 2000 bar gegenüber den obenerwähnten kunststoffgebundenen Massekernen verhältnismäßig niedrig. Durch Variation der Ausgangskomponenten, des Füllstoffes und des Preßdrucks lassen sich die magnetischen Eigenschaften in weitem Umfange an die gegebenen Erfordernisse anpassen. Gegenüber weichmagnetischen Sinierferriten weisen die erfindungsgemäßen Kerne eine höhere magnetische Sättigungspolarisation, bessere mechanische Festigkeitseigenschaften sowie eine geringere Temperaturabhängigkeit der magnetischen Kennwerte auf Die Möglichkeiten der Formgebung sind weiter gesteckt, die Kerne können mit engeren Maßtoleranzen hergestellt werden und lassen sich, wenn nötig, leichter bearbeiten. Darüber hinaus sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Massekerne bei Kreisen mit Gleichstromvormagnetisierung wegen ihrer höheren Sättigungspolarisation vorteilhafter zu verwenden als die weichmagnetischen Sinterferrite. Gegenüber Kernen aus konventionellem Transformator- oder Dynamoblechen ist vor allem der hohe Frequenzbereich, in dem die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Massekerne verwendbar sind, sowie die Möglichkeit, Kerne mil komplizierten Bauformen herzustellen, zu erwähnen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. So ist es, um Wirbelstromverluste - insbesondere bei großen Teilequerschnitten - bei höheren Frequenzen zu vermindern, besonders vorteilhaft, das Carbonyleisen ganz oder teilweise durch Weichferritpulver zu ersetzen.
Beschreibung der Erfindung
Beispiel 1
Ein Gemisch aus einem Eisenpulver, das durch Verdüsung, als Schwamm - oder Elektrolyteisenpulver gewonnen wurde, und 30 Gew.-'Ό Carbonyleisenpulver mit einer mittleren Teilchengröße von vorzugsweise 90 μηι werden mit etwa 50 Vol.-"» eines flüssigen Polyesterharzes gemischt, in eine auf ca. 100° C aufgeheizte Preßform gebracht und mit einem Druck von 1000 bar ca. 40 Sekunden lang gepreßt. Dabei wird das überschüssige Polyesterharz durch die Spalte der Preßform ausgepreßt, wobei die Spalte eine Weite aufweisen, die kleiner ist als die mittlere Teilchengröße des Magnetpulvers, jedoch so groß, daß während der Druck-Aufbauzeit von I bis 30 Sekunden durch diese Spalte das überschüssige Bindeharz austreten kann. Dieses Auspressen ist wesentlich, da sonst nicht die hohen Füllgrade bei gleichzeitiger Erzielung einer ausreichenden Fließfähigkeit der Preßmasse zu Beginn des Preßvorgangs erreicht werden. Nach dem Abkühlen kann der ausgehärtete Magnetkörper der Form entnommen werden.
Beispiel 2
In der gleichen Weise wird ein Magnetkörper aus einem Gemisch von dem obengenannten Eisenpulver mit 10 Gew.-'\, Carbonyleisenpulver in ca. 50 Vol.-",, Phenolharz hergestellt bei einem Preßdruck von 2000 bar. Die Temperatur der Preßform beträgt in diesem Falle 14O0C.
Beispiel 3
Dieses Beispiel zeigt, daß es auch möglich Ist, ganz ohne Carbonyleisenpulver auszukommen. Für dieses Bei-
3 4
I spiel wurde gesiebtes fcisenpulver der obenbezeichneten In der angefügten Tabelle sind die Eigenschaften der
Art in 50 Vol.-".. Polyester verwendet. Der Preßdruck nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
betrug 500 bar, die Temperatur der Preßform entsprach weichmagnetischen Werkstoffe mit den^n der bekannten
der des Beispiels 1. Werkstoffe verglichen.
Tabelle 1: Eigenschaftsvergleich verschiedener weichmagnetischer Werkstoffe
A) Meßwerte aus der statischen Magnetisierungskurve
B) Messungen an Transformatorenkernen E 42; Spule 100 Wdg.; 0,18 Ω; L0 = 147 μΗ; Güte Q0 = 4,7 bei 1 kHz
= 1,8 bei 10 kHz
Dichte spez. elektr. Sättigungs- Koerzitiv- Permeabili- L/Lo Güte Q
I Widerstand polarisation feldstärke tätszahl
g/cm3 cm Tesla A/cm 1 kHz IO kHz 1 kHz 10 kHz
P Gemisch aus Sintereisen- 6,0 - 10"1 1,3 6,0» 130» 9,6 9,6 31 2,5
|f pulver und 30% Carbonyl-
Jg^ eisen in Polyester;
$i Preßdruck 1 000 bar
Il Gemisch aus Sintereisen- 6,4 ~ 2,10"3 1,5 4,8 Il 270 Il - - - -
[|i pulver und 10% Carbonyl-
p eisen in Phenolharz;
|; Preßdruck 2 000 bar
ψ Gesiebtes Sintereisen- 4,9 -10 1,07 3,4 II; 1,3 J. 146 II; 300 J. -
[/: pulver in Polyester;
I:; Preßdruck 500 bar
Ii Dynamoblech; 0,5 mm 7 8 4 ΙΟ"5 2,0 0 5 -2 000 46 15 4,5 0 1
S. Sinterferrit
1 Luftspalts = 0 4,8 ΙΟ2 0,43 0,3 -2 000 170 175 30 21
i s = 2 mm - - - - - 11,3 11,3 30 6 3
p Carbonyleisen 5,18 ~ \02 1,1 8,0 12,0
Ι Massekern

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von weichmagnetischen Preßkörpem aus e.nem Gemisch aus Reineisen-Pulver und einem Kunstharz als Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß sin Gemisch aus Zerstäubungs- oder Schwamm- oder Elektrolyt-Eisenpulver und 5 bis 50 Gew.-"« Carbonyleisenpulver mit einem duroplastischen Polyester- oder Phenolharz in to flüssiger Form gemischt, die so hergestellte Preßmasse in eine beheizte Preßform gefüllt und dann mit einem Druck von 200 bis 2000 bar gepreßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Carbonyleisenpulver ganz oder teilweise durch Weichferritpulver ersetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßmasse mit einem Füllgrad von 40 bis 60 VoI-11I, in die Preßform eingefüllt wird.
20
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