WO2000028557A1 - Verfahren zur herstellung eines in sich geschlossenen magnetkerns - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines in sich geschlossenen magnetkerns Download PDF

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Ewald Hientzsch
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Vacuumschmelze Gmbh
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    • H01F1/15333—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing nanocrystallites, e.g. obtained by annealing

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a self-contained, wound tape core from a magnetic tape.
  • a method for producing a self-contained, wound tape core from a magnetic tape is known from DE-A-31 34 326.
  • a magnetic tape is wound on a winding mandrel, which is set in rotation by a drive motor.
  • the magnetic tape is fed from a supply roll to the winding mandrel by a feed device.
  • the feeding device also ensures the uniformity of the tensile stress acting on the magnetic tape.
  • a disadvantage of the known method is that the magnetic tape must be attached to the mandrel at the beginning of the winding with the beginning of the tape. It is also necessary to weld the first turns into a fixed inner ring after one or two turns of the winding mandrel. After completing the winding process, it is still necessary to fix the last turn of the toroidal core to the previous turn by spot welding. The welding operations required to manufacture the strip core are time consuming and costly. In addition, the spot welds produce electrically conductive connections between the turns, through which eddy currents can flow between the turns, so that the spot welds lead to increased eddy current losses.
  • the invention has for its object to provide a method without Welds between the turns of a tape to be wound up.
  • This object is achieved in that the magnetic tape is plastically deformed by guiding around a bending edge, and that the magnetic tape is then relaxed in the direction of movement behind the bending edge for rolling up.
  • the magnetic tape is guided around a bending edge, it is plastically deformed so that it winds up of itself in the relaxed state at the reel-up to a tape core.
  • the method according to the invention has a number of advantages. First, there is no need to attach the magnetic tape to a winding mandrel before the winding process begins and then, after a few revolutions of the winding mandrel, to weld the wound turns to one another to form an inner ring. Even after the winding process has been completed, no spot welds are required to attach the last turn to the previous turn. Accordingly, there are low eddy current losses when using the tape cores at high operating frequencies.
  • the process according to the invention can be used to produce toroidal tape cores of the smallest size, in particular with the smallest inside diameter, which cannot be produced economically using conventional processes.
  • the single figure shows an arrangement with which the method according to the invention can be carried out.
  • a magnetic tape 1 is pulled off an unwinder 2 with the aid of two drive rollers 3.
  • the magnetic tape 1 is guided around a sharp bending edge 4 between the unwinder 2 and the drive rollers 3.
  • the magnetic band is plastically deformed by the bending edge 4 and is thereby curved in the longitudinal direction of the magnetic band 1. Due to the tape tensile force F z , the magnetic tape remains stretched towards the bending edge 4.
  • the stretched magnetic tape is pushed further through a guide channel 5 by the drive rollers 3.
  • the guide channel 5 prevents the magnetic tape 1 from taking its embossed shape.
  • the magnetic tape 1 assumes its embossed shape and winds itself up by an additional pushing of the magnetic tape 1 to form an annular tape core 8.
  • the magnetic band 1 is sheared off by the knife 9.
  • the ring band core 8 produced in this way can then be further processed in the usual way, for example by heat treatment to set the magnetic properties.
  • the radius of curvature of the magnetic band 1 for the desired diameter of the ring band core 8 is set via the size of the radius of the bending edge 4 and the band retraction force F R.
  • the tape retraction force F R is from a in
  • Figure 1 not shown braking device, which acts on the unwinder 2, generated.
  • toroidal cores 8 of the smallest size in particular with the smallest inner diameters, can be produced.
  • a carrier body can be, for example, a glow rod, on which the toroidal cores 8 are wound. The glow plug can then be inserted into an oven where the toroidal cores 8 are heat treated in the cross-field.
  • the toroidal cores 8 are removed from the glow rod. Because the toroidal cores 8 are wound directly onto the glow rod, there is no need to thread the toroidal cores 8 onto the glow rod after winding. This simplifies the manufacturing process. However, it is also conceivable to wind the ring band cores 8 on rims in order to increase the dimensional stability of the ring band cores 8 in this way.
  • the winding method described Since there is no need to weld the windings to one another and to fasten the beginning of the tape to a winding mandrel, the winding method described has a manufacturing time that is four times shorter than that of conventional winding methods for winding the ribbon cores 8.
  • the distance between the turns of the magnetic band 1 is reduced in comparison to ring band cores wound according to conventional methods, so that there is a higher geometric fill factor for the ring band core 8.
  • amorphous and crystalline, in particular nanocrystalline alloys based on iron or cobalt are suitable for carrying out the process. Because of their high tensile strength, however, tapes made of an amorphous alloy are particularly well suited to being wound into toroidal cores 8 according to the method described.

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Abstract

Ein magnetisches Band (1) wird von Antriebsrollen (3) über eine Biegekante (4) gezogen, so dass sich das magnetische Band, nachdem es durch die Austrittsöffnung (7) hindurchgetreten ist, zu einem Ringbandkern (8) zusammenrollt. Bei der Anwendung des Verfahrens entfällt die Notwendigkeit, Windungen untereinander zu verschweißen, dadurch vereinfacht sich der Wickelvorgang erheblich.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines in sich geschlossenen Magnetkerns
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines in sich geschlossenen, gewickelten Bandkerns aus einem magnetischen Band.
Ein Verfahren zur Herstellung eines in sich geschlossenen, gewickelten Bandkerns aus einem magnetischen Band ist aus der DE-A-31 34 326 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird ein magnetisches Band auf einen Wickeldorn aufgewickelt, der von einem Antriebsmotor in Drehung versetzt wird. Das magnetische Band wird dabei von einer Zuführvorrichtung von einer Vorratsrolle zum Wickeldorn geführt. Die Zuführvorrichtung gewährleistet außerdem die Gleichmäßigkeit der auf das magnetische Band einwirkenden Zugspannung.
Ein Nachteil des bekannten Verfahrens ist, daß das magnetische Band zu Beginn des Aufwickeins mit dem Bandanfang am Wickeldorn befestigt werden muß. Außerdem ist es erforderlich, nach ein bis zwei Umdrehungen des Wickeldorns die ersten Windungen zu einem festen Innenring zusammenzuschweißen. Nach Abschluß des Wickelvorgangs ist es weiterhin notwendig, die letzte Windung des Ringbandkerns durch Punktschweißen an der vorhergehenden Windung zu befestigen. Die bei der Herstellung des Bandkerns erforderlichen Schweißvorgänge sind zeitraubend und kostenaufwendig. Außerdem werden durch die Punktschweißungen elektrisch leitende Verbindungen zwischen den Windungen hergestellt, durch die Wirbelströme zwischen den Windungen fließen können, so daß die Punktschweißungen zu erhöhten Wirbelstromverlusten führen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das ohne Verschweißungen zwischen den Windungen eines aufzuwickelnden Bandes auskommt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das magnetische Band durch Führen um eine Biegekante plastisch verformt wird, und daß anschließend das magnetische Band in Bewegungsrichtung hinter der Biegekante zum Aufrollen entspannt wird.
Dadurch, daß das magnetische Band um eine Biegekante geführt wird, wird es plastisch verformt, so daß es sich im entspannten Zustand am Aufrollort von selbst zu einem Bandkern aufwickelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf. Zunächst entfällt die Notwenigkeit, das magnetische Band vor Beginn des Wickelvorgangs an einem Wickeldorn zu befestigen und anschließend nach wenigen Umdrehungen des Wickeldorns die aufgewickelten Windungen untereinander zu einem Innenring zu verschweißen. Auch nach Abschluß des Wickelvorgangs sind keine Punktschweißungen zur Befestigung der letzten Windung an der vorhergehenden Windung erforderlich. Dementsprechend ergeben sich niedrige Wirbelstromverluste beim Einsatz der Bandkerne bei hohen Betriebsfrequenzen.
Außerdem sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Ringbandkerne kleinster Baugröße, insbesondere mit kleinstem Innendurchmesser herstellbar, die mit herkömmlichen Verfahren nicht auf wirtschaftliche Art und Weise herstellbar sind.
Durch das Aufwickeln von entsprechend dem Kerndurchmesser plastisch verformten Bändern wird außerdem der Abstand zwischen den Windungen des Bandes verringert, so daß sich im Vergleich zum Stand der Technik höhere Füllfaktoren für den Bandkern ergeben. Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine Anordnung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist.
Ein magnetisches Band 1 wird von einem Abwickler 2 mit Hilfe zweier Antriebsrollen 3 abgezogen. Zwischen dem Abwickler 2 und den Antriebsrollen 3 wird das magnetische Band 1 um eine scharfe Biegekante 4 geführt. Durch die Biegekante 4 wird das magnetische Band plastisch verformt und dadurch in Längsrich- tung des magnetischen Bandes 1 gekrümmt. Durch die Bandzugkraft Fz bleibt das magnetische Band nach der Biegekante 4 gestreckt. Durch die Antriebsrollen 3 wird das gestreckte magnetische Band weiter durch einen Führungskanal 5 geschoben. Der Führungskanal 5 verhindert, daß das magnetische Band 1 seine eingeprägte Form annehmen kann. Beim Austritt eines
Bandanfangs 6 aus einer Austrittsöffnung 7 des Führungskanals 5 nimmt das magnetische Band 1 seine eingeprägte Form an und wickelt sich von selbst durch weiteres Nachschieben des magnetischen Bandes 1 zu einem Ringbandkern 8 auf. Nachdem der vorgegebene Außendurchmesser, die Windungszahl oder die verwickelte Bandlänge erreicht worden ist, wird das magnetische Band 1 durch das Messer 9 abgeschert. Der so hergestellte Ringbandkern 8 kann dann auf übliche Art und Weise beispielsweise durch eine Wärmebehandlung zur Einstellung der magneti- sehen Eigenschaften weiterbehandelt werden.
Der Krümmungsradius des magnetischen Bandes 1 für den gewünschten Durchmesser des Ringbandkerns 8 wird über die Größe des Radius der Biegekante 4 und die Bandrückzugskraft FR ein- gestellt. Die Bandrückzugskraft FR wird dabei von einer in
Figur 1 nicht dargestellten Bremsvorrichtung, die auf den Abwickler 2 einwirkt, erzeugt. Um die Bandzugkraft Fz und die Bandrückzugskraft FR möglichst klein zu halten, sind außerdem Führungsbacken 10 vorgesehen, die das magnetische Band 1 um die Biegekante 4 herumführen und auf diese Weise eine defi¬ nierte plastische Verformung des magnetischen Bands 1 herbei- führen. Da bei Anwesenheit der Führungsbacken 10 die Bandzugkraft Fz und die Bandrückzugskraft FR herabgesetzt werden können, wird in diesem Fall das magnetische Band 1 entlang der Biegekante 4 in einem geringerem Maße beansprucht, so daß auch die Gefahr eines Reißens des magnetischen Bands 1 ver- ringert wird.
Mit dem beschriebenen Verfahren sind Ringbandkerne 8 kleinster Baugröße, insbesondere mit kleinsten Innendurchmessern herstellbar. Außerdem ist es nicht erforderlich zu Beginn des Wickelvorgangs den Bandanfang 6 an einen Wickeldorn anzuschweißen. Demnach ist es mit dem beschriebenen Verfahren möglich, den Ringbandkern 8 sowohl auf beliebige metallische Träger als auch nicht metallische Träger aufzuwickeln. Dabei entsteht nicht notwendigerweise eine elektrisch leitende Ver- bindung zwischen dem Ringbandkern 8 und dem Trägerkörper. Ein derartiger Trägerkörper kann beispielsweise eine Glühstange sein, auf die die Ringbandkerne 8 aufgewickelt werden. Die Glühstange kann dann in einen Ofen eingesetzt werden, wo die Ringbandkerne 8 im Querfeld wärmebehandelt werden. Nach dem Ende der Wärmebehandlung werden die Ringbandkerne 8 von der Glühstange abgezogen. Dadurch, daß die Ringbandkerne 8 unmittelbar auf die Glühstange aufgewickelt werden, entfällt die Notwendigkeit, die Ringbandkerne 8 nach dem Wickeln auf die Glühstange aufzufädeln. Dadurch vereinfacht sich das Herstel- lungsverfahren. Es ist jedoch auch denkbar, die Ringbandkerne 8 auf Felgen aufzuwickeln, um auf diese Weise die Formstabilität der Ringbandkerne 8 zu erhöhen.
Außerdem entfällt die Notwendigkeit, nach dem Aufwickeln we- niger Windungen diese zu einem festen und formstabilen Innenring zu verschweißen. Auch nach Abschluß des Wickelvorgangs ist es nicht nötig, die letzte Windung des magnetischen Bands 1 mit der vorhergehenden Windung zu verschweißen. Durch den Wegfall der Verschweißungen, die das magnetische Band 1 in seinen magnetischen Eigenschaften am Ort der Verschweißung verändern, wird das aufzuwickelnde magnetische Band besser ausgenutzt. Dies ist insbesondere bei Ringbandkernen mit we¬ nigen Windungen ein wesentlicher Vorteil. Außerdem entfallen die von den Verschweißungen gebildeten elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Windungen, über die Wirbelströme zwischen den Windungen fließen können. Demgemäß werden bei nach dem beschriebenen Verfahren gefertigten Ringbandkernen 8 Wirbelströme wirksamer unterdrückt als bei nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Ringbandkernen.
Da die Notwenigkeit entfällt, die Windungen untereinander zu verschweißen und den Bandanfang auf einem Wickeldorn zu befestigen, ergibt sich für das beschriebene Wickelverfahren ein im Vergleich zu herkömmlichen Wickelverfahren um den Faktor 4 kürzere Fertigungszeit für das Wickeln der Rinbandkerne 8.
Außerdem wird bei Anwendung des beschriebenen Verfahrens der Abstand zwischen den Windungen des magnetischen Bands 1 im Vergleich zu nach herkömmlichen Verfahren gewickelten Ringbandkernen verringert, so daß sich ein höherer geometrischer Füllfaktor für den Ringbandkern 8 ergibt.
Es sei angemerkt, daß zur Durchführung des Verfahrens sowohl amorphe als auch kristalline, insbesondere nanokristalline Legierungen auf der Basis von Eisen oder Kobalt in Frage kommen. Aufgrund ihrer hohen Reißfestigkeit eignen sich jedoch Bänder aus einer amorphen Legierung besonders gut, um gemäß dem beschriebenen Verfahren zu Ringbandkernen 8 gewickelt zu werden.
Es sei weiterhin angemerkt, daß an der Stelle der Antriebs- rollen 3 weitere Antriebsmittel vorgesehen werden können.
Insbesondere ist es möglich, durch die plastischen Verformung des magnetischen Bands 1 durch eine zeitliche Steuerung der dafür maßgebenden Parameter so zu steuern, daß an der Austrittsöffnung 7 Bandkerne mit einer von der Ringform abweichenden Form, beispielsweise ellipsenförmige Bandkerne, gebildet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines in sich geschlossenen, gewickelten Bandkerns (8) aus einem magnetischen Band (1), dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Band (1) durch Führen um eine Biegekante (4) plastisch verformt wird, und daß anschließend das magnetische Band (1) in Bewegungsrichtung hinter der Biegekante (4) zum Aufrollen entspannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringbandkern (8) hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandkern (8) auf einen metallischen Körper aufgewickelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandkern (8) auf einen nichtmetallischen Körper aufgewik- kelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wickeln ein magnetisches Band (1) aus einer amorphen Legierung verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wickeln ein magnetisches Band (1) aus einer nanokri- stallinen Legierung verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetisches Band (1) aus einer Kobaltbasislegierung verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Wickeln ein magnetisches Band (1) aus einer Eisenbasisle- gierung verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Band (1) nach Abschluß des Wickelvorgangs durch ein Messer (9) abgeschert wird.
PCT/DE1999/003584 1998-11-10 1999-11-10 Verfahren zur herstellung eines in sich geschlossenen magnetkerns WO2000028557A1 (de)

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