WO2009012938A1 - Magnetkern, verfahren zu seiner herstellung sowie fehlerstromschutzschalter - Google Patents

Magnetkern, verfahren zu seiner herstellung sowie fehlerstromschutzschalter Download PDF

Info

Publication number
WO2009012938A1
WO2009012938A1 PCT/EP2008/005877 EP2008005877W WO2009012938A1 WO 2009012938 A1 WO2009012938 A1 WO 2009012938A1 EP 2008005877 W EP2008005877 W EP 2008005877W WO 2009012938 A1 WO2009012938 A1 WO 2009012938A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic core
pressure
sensitive adhesive
magnetic
adhesive
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/005877
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joerg Petzold
Markus Brunner
Original Assignee
Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg
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 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg filed Critical Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg
Priority to US12/670,116 priority Critical patent/US8344830B2/en
Priority to ES08784857T priority patent/ES2394198T3/es
Priority to EP08784857A priority patent/EP2171729B1/de
Publication of WO2009012938A1 publication Critical patent/WO2009012938A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/26—Fastening parts of the core together; Fastening or mounting the core on casing or support
    • H01F27/266—Fastening or mounting the core on casing or support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15333—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing nanocrystallites, e.g. obtained by annealing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/25—Magnetic cores made from strips or ribbons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
    • H01F3/04—Cores, Yokes, or armatures made from strips or ribbons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
    • H01F41/0213—Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s)
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20—Instruments transformers
    • H01F38/22—Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28—Current transformers
    • H01F38/30—Constructions
    • H01F2038/305—Constructions with toroidal magnetic core
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
    • Y10T29/49075—Electromagnet, transformer or inductor including permanent magnet or core

Definitions

  • the invention relates to a magnetic core, which is wound from a soft magnetic tape. It further relates to a method for producing such a magnetic core and a residual current circuit breaker with a magnetic core.
  • Magnet cores which are formed from a spirally wound metal strip, so-called ring band cores, are used, for example, in current transformers, power transformers, current-compensated RF suppression chokes, starting current generators, storage chokes, single-line chokes, transductor chokes and total or differential current transformers for residual current circuit breakers.
  • Residual current transformer for AC-sensitive residual current circuit breaker for example, must provide a secondary voltage that is at least sufficient to trigger the magnetic system of the trip relay, which is responsible for the shutdown. Since the most space-saving design of the current transformer is desired, a material for the magnetic core is needed, which in addition to a high induction at the typical operating frequency of 50 Hz above all a maximum permeability ⁇ r has. The geometry of the magnetic core and the material properties in. Have a major influence on the permeability
  • Object of the present invention is therefore to provide a wound from a soft magnetic tape magnetic core, which is effectively protected against externally applied mechanical stresses and thus permanently has good magnetic properties.
  • Another object of the invention is to provide a method for producing such a magnetic core.
  • this object is achieved by a magnetic core of a spirally wound, weichmagne- tical band with a top and a bottom, wherein the top and bottom of side surfaces of the soft magnetic strip are formed, wherein the magnetic core is fixed in a protective housing and for fixing the magnetic core, a pressure-sensitive adhesive between the underside of the magnetic core and a housing inner wall is provided.
  • a frictional connection between the protective housing and the magnet core should be avoided, in particular in the case of magnetic cores made of rapidly solidified alloys, since these tape layers have a low intrinsic stability, so that tensile forces caused by volume shrinkage of the adhesive inevitably introduce mechanical stresses into the magnetic core. It should therefore be prevented impregnation of the magnetic core with the adhesive.
  • a frictional connection between the magnetic core and protective housing would have the consequence that differences in the thermal expansion between the material of the magnetic core and that of the housing would be directly noticeable by mechanical stresses.
  • a fixation of the magnetic core in the protective housing can be achieved, which is at the same time elastic enough to compensate for stresses.
  • the penetration of the adhesive between the band layers can be reduced to a minimum, the connection of the magnet core to the housing taking place almost exclusively via the adhesion of the adhesive to the side surfaces of the individual band layers.
  • Suitable pressure-sensitive adhesives are, for example, flexible, thermoplastic PSAs.
  • the pressure-sensitive adhesive has an acrylate polymer.
  • PSAs such as based on rubber, polyvinyl esters, polybutadiene or polyurethane
  • those based on acrylate polymers have the advantage that they allow the formulation of particularly resistant adhesives.
  • the pressure-sensitive adhesive has an elongation at break ⁇ R with ⁇ R > 250%, preferably> 450%, more preferably> 600%.
  • a pressure-sensitive adhesive is sufficiently elastic to prevent unwanted power transmission between the housing and the magnetic core fixed therein.
  • the pressure-sensitive adhesive advantageously has a glass transition temperature T 9 with T G ⁇ O 0 C; better T G ⁇ -20 0 C; better T G ⁇ -30 0 C and a melting temperature T s with T s > 180 0 C.
  • the penetration depth t of the pressure-sensitive adhesive between the tape layers of the magnetic core is, in an advantageous embodiment, t ⁇ 2 mm, preferably t ⁇ 0.5 mm and even more preferably t ⁇ 0.01 mm.
  • the finished magnetic core so the magnetic core after completion of the heat treatment, a nanocrystalline soft magnetic tape on.
  • amorphous or crystalline bands are also conceivable.
  • cobalt may be wholly or partially replaced by nickel.
  • the magnetic core has a saturation magnetostriction constant ⁇ s of ⁇ s ⁇ 15 ppm.
  • the ratio of remanent induction to saturation induction B R / B S of the magnetic core is advantageously B R / B S > 45% and the maximum permeability ⁇ max > 250,000, for example after a magnetic-field-free heat treatment for nanocrystallization.
  • the magnetic core has a ratio of remanent induction to saturation induction B R / B S of B R / B S > 50% and a maximum permeability ⁇ max of ⁇ raax > 150,000. These properties can be achieved, for example, by a longitudinal field treatment following a heat treatment for nanocrystallization.
  • a method according to the invention for producing a magnetic core has at least the following steps: First, a magnetic core wound from a soft magnetic strip is provided with an upper side and a lower side, wherein the upper side and the lower side are formed by side surfaces of the soft magnetic strip. Furthermore, a protective housing for receiving the magnetic core is provided. An adhesive is applied to a housing inner wall, with the pressure-sensitive adhesive forming a film on its surface. After forming the film, the magnetic core is inserted into the protective case, and the lower surface of the magnetic core is brought into contact with and adhered to the pressure sensitive adhesive.
  • the pressure-sensitive adhesive is applied to the housing inner wall as an aqueous dispersion.
  • the pressure-sensitive adhesive is applied as an organic solution.
  • the pressure-sensitive adhesive when the magnetic core is inserted into the protective housing under the film, the pressure-sensitive adhesive has not yet set on its surface.
  • the pressure-sensitive adhesive has a viscosity v with v ⁇ 20 Pa s when the magnet core is inserted into the protective housing, it is ensured that the film on the surface is strong enough on the one hand to prevent the film from tearing open
  • the remaining, still fluid dispersion amount allows a deformation of the adhesive drop under the weight of the magnetic core and a tension-free sinking of the magnetic core in the adhesive mass.
  • the pressure-sensitive adhesive is advantageously subjected to drying by hot air or infrared or other heat-generating radiation, wherein the film formation begins at the adhesive surface.
  • the pressure-sensitive adhesive when the magnetic core is inserted into the protective housing, has a solids content of more than 30% by weight and a minimum film formation temperature T F with T F ⁇ 0 ° C.
  • the magnetic core is typically subjected to a heat treatment prior to insertion into the protective housing.
  • a heat treatment on the one hand mechanical
  • a nanocrystalline or crystalline structure can be set in the originally amorphous ribbon.
  • the heat treatment is advantageously carried out at a temperature T of 505 0 C ⁇ T ⁇
  • the heat treatment is performed field-free in the absence of a magnetic field.
  • the magnetic core may also be exposed to a magnetic field of a certain direction (eg transverse or longitudinal field) and strength during the heat treatment.
  • the magnetic core according to the invention is particularly suitable for use in a residual current circuit breaker, since it provides a sufficiently high secondary voltage due to its high permeability, sufficient to trigger the magnetic system of the trip relay, which is responsible for the shutdown. Also applications, eg. As a current transformer, transformer or chokes with different hysteresis are conceivable.
  • FIG 1 shows schematically an embodiment of the magnetic core according to the invention
  • FIG. 2 shows, on the basis of a diagram, the influence of inadequate mechanical stabilization in magnetic cores with non-vanishing magnetostriction
  • FIG. 3 shows, on the basis of a diagram, the influence of a fixation of the magnetic core with a silicone rubber adhesive
  • Figure 4 based on a diagram, the influence of a fixation of the magnetic core according to the invention with an acrylate adhesive
  • Figure 5 based on a diagram, the influence of a mechanical stabilization of the magnetic core according to the invention.
  • the magnetic core 1 according to Figure 1 is designed as a ring band core and wound from a soft magnetic tape. It has a number of band layers 2, which are separated from each other by gaps 3. The end faces 14 and 15 of the band layers 2 form an upper side 4 and a lower side 5 of the magnetic core 1.
  • the magnetic core 1 is embedded in a protective housing 6, which consists in the embodiment shown of an inner protective trough 7, which is placed over the magnetic core 1, and a protective trough 7 receiving the upper shell 9 and lower shell 8.
  • the magnetic core 1 is protected by the protective housing against external influences that could introduce mechanical tension into the tape layers 2.
  • the upper shell 9 can also be designed as a flat lid.
  • the magnetic core 1 is fixed in the protective housing 6 by means of a layer of a pressure-sensitive adhesive 11.
  • the pressure-sensitive adhesive 11 is arranged on a housing inner wall 10 and has a permanently tacky surface 12, with which the end faces 15 of the tape layers 2 are in adhesive contact on the underside 5 of the magnetic core.
  • the pressure-sensitive adhesive 11 does not penetrate or only very slightly penetrates into the lower region 13 of the intermediate spaces 3. It is also elastic enough so that the transmission of tensile stress caused by the pressure-sensitive adhesive 11 on the tape layers 2 is reliably prevented.
  • the underside 5 of the magnetic core 1 is fixed to a housing inner wall 10 by a single adhesive layer.
  • an amount of adhesive of 2 drops with a mean diameter of about 1.5 to 3 mm with a dependent on the solids content of the adhesive mass of the drops of at least 0.05 to 0.3 g is sufficient
  • typical magnetic cores can thus produce a glue point that does not, as shown in Figure 1, the entire bottom 5 of the magnetic core 1 covered.
  • the glue point then has an area of at least 15 mm 2 and it is possible to achieve adhesive strengths of more than 0.3 N / mm 2 , which is sufficient for typical masses of the magnetic core of about 10 to 30 g.
  • Solder cores made from a nanocrystalline alloy of the composition FeRestC ⁇ o, iiNio, o5Cuo, 97Nb2, 63Sii3, iB7 ⁇ 8Co, 18 with dimensions of 18.5 mm ⁇ 13.5 mm ⁇ 12 mm were subjected to a heat treatment in a continuous furnace for a Hour at 538 0 C under hydrogen atmosphere and then embedded as shown in Figure 1 in a protective housing. They had a saturation magnetostriction ⁇ s of 4.3 ppm.
  • Figures 2 to 5 show the achieved by the fixation improvement of the magnetic properties of the magnetic core according to the invention.
  • FIG. 2 shows by way of a diagram the influence of insufficient mechanical stabilization in the case of magnetic cores with non-disappearing magnetostriction according to the prior art.
  • highly permeable magnetic cores made of rapidly staring nanocrystalline alloys with non-vanishing magnetostriction between two punching discs made of a very soft, open-cell foam such as polyurethane foam were stored in a plastic housing.
  • the thus protected magnetic cores were dropped from a height of about 10 cm on a hard surface. After the fall, the magnetic characteristics of the magnetic cores such as their permeability at a given field strength such as in R. BoIl: "Soft Magnetic Materials", 4th Edition, pp. 140 ff .. After the measurement, each magnetic core was turned and with its opposite end side from a height of about 10 cm on the hard surface Its magnetic characteristics were redetermined and this drop test was repeated several times.
  • the measured permeability numbers are plotted against the number of drop events.
  • the permeability numbers of the magnetic cores change with the fall processes in an unpredictable manner. This can be explained by the fact that the falling or striking of the embedded magnetic core due to the insufficient stabilization by the foam blanking disks leads to an axial displacement of individual tape layers or tape layer packages. This mechanical deformation of the magnetic core along its longitudinal axis changes the mechanical stress state of the individual tape layers and leads to the observed changes in the permeability number.
  • FIG. 3 shows by way of a diagram the influence of a fixation of the magnetic core with a silicone rubber adhesive according to the prior art.
  • highly permeable magnetic cores were connected to the synthetic material housing by means of a soft-elastic silicone adhesive by means of a plurality of adhesive dots according to the method described in EP 0 509 936 B1.
  • the adhesive causes a deterioration in the magnetic properties of the magnetic cores, in particular a reduction in the permeability number.
  • the permeability coefficient of the magnetic cores determined at 50 Hz in the freshly glued state (first measured values with core numbers up to 10) and in the fully cured state of the adhesive (subsequent core numbers) is plotted in the diagram according to FIG.
  • the reason for the undesirable reduction in the permeability number is presumably that the non-crosslinked adhesives used have typical viscosities of between 2 Pa.s and 200 Pa.s and the time to commencement of the curing of the adhesive by moisture absorption is between 30 and 120 minutes.
  • the magnetic cores according to FIG. 3 had relatively high band-filling factors of 83.4% and thus low shape errors and a comparatively low saturation magnetostriction ⁇ s of 2.2 ppm. Nevertheless, the reduction in permeability was about 50%. On the one hand, such an influence by the adhesive is undesirably large and, on the other hand, as can also be seen in FIG. 3, its actual height can not be calculated.
  • FIG. 4 shows, on the basis of a diagram, the influence of a fixation of the magnetic core according to the invention with an acrylic adhesive.
  • highly permeable magnetic cores according to an embodiment of the invention were glued into a plastic housing with an acrylate pressure-sensitive adhesive, using an aqueous pure acrylate dispersion.
  • the fixated cores made of a nanocrystalline alloy with the composition Fe R estC ⁇ o, iiNio, osCuo, 97Nb2,63Sii3, iB 7i8 Co, i8 with the dimensions 18.5 mm x 13.5 mm x 12 mm were subjected to heat treatment in a continuous furnace at 538 0 C for one hour under Hydrogen atmosphere exposed and then, as shown in Figure 1, embedded in a plastic housing.
  • the saturation magnetostriction ⁇ s was not particularly low at 4.3 ppm, the irreversible deterioration between the unfixed cores (core numbers 1 to 64) and the fixed cores (core numbers 65 to 130) was significantly lower than about 12% due to mechanical stresses in magnetic cores of the prior art.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Abstract

Ein zur Verwendung in einem Fehlerstromschutzschalter geeigneter Magnetkern (1) aus einem spiralförmig aufgewickelten, weichmagnetischen Band weist eine Oberseite (4) und einer Unterseite (5) auf, wobei die Oberseite (4) und die Unterseite (5) von Seitenflächen (16) des weichmagnetischen Bandes gebildet sind. Der Magnetkern (1) ist in einem Schutzgehäuse (6) fixiert und zur Fixierung des Magnetkerns (1) ist ein Haftklebstoff (11) zwischen der Unterseite (5) des Magnetkerns (1) und einer Gehäuseinnenwand (10) vorgesehen.

Description

Beschreibung
Magnetkern, Verfahren zu seiner Herstellung sowie Fehlerstromschutzschalter
Die Erfindung betrifft einen Magnetkern, der aus einem weichmagnetischen Band gewickelt ist. Sie betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Magnetkerns und einen Fehlerstromschutzschalter mit einem Magnetkern.
Magnetkerne, die aus einem spiralförmig aufgewickelten Metallband gebildet sind, sogenannte Ringbandkerne, kommen beispielsweise in Stromwandlern, Leistungstransformatoren, stromkompensierten Funkentstördrosseln, Anlaufstrombegren- zern, Speicherdrosseln, Einleiterdrosseln, Transduktordros- seln und Summen- oder Differenzstromwandlern für FI- Schutzschalter zum Einsatz.
An sie werden hohe Anforderungen bezüglich der magnetischen Eigenschaften gestellt: Fehlerstromwandler für wechselstromsensitive Fehlerstromschutzschalter beispielsweise müssen eine Sekundärspannung bereitstellen, die zumindest ausreicht, um das Magnetsystem des Auslöserelais, das für die Abschaltung verantwortlich ist, auszulösen. Da eine möglichst platz- sparende Auslegung des Stromwandlers angestrebt wird, wird ein Material für den Magnetkern benötigt, das neben einer hohen Induktion bei der typischen Arbeitsfrequenz von 50 Hz vor allem eine möglichst hohe Permeabilitätszahl μr aufweist. Wesentlichen Einfluss auf die Permeabilitätszahl haben die Geo- metrie des Magnetkerns sowie die Werkstoffeigenschaften in
Kombination mit der technologischen Veredelung des Materials, beispielsweise durch eine Wärmebehandlung.
Bisher war es zur Erzielung ausreichend hoher Permeabilitäts- zahlen notwendig, eine möglichst kleine Sättigungsmagne- tostriktionskonstante λs von I λs | < 2ppm oder sogar < 0,3ppm zu erzielen. Darüber hinaus waren geometrisch möglichst per- fekte Bänder mit möglichst wenigen Formfehlern eine wichtige Voraussetzung. Eine derartig kleine Sättigungsmagnetostrikti- onskonstante λs lässt sich ohne Weiteres jedoch nur mit wenigen Legierungen erreichen und es ist zudem bei einer indus- triellen Fertigung nahezu unmöglich, eine exakte Legierungszusammensetzung ohne Verunreinigungen zu erzielen.
Es wäre jedoch möglich, auch mit zahlreichen weiteren Legierungszusammensetzungen hohe Permeabilitätszahlen zu errei- chen, wenn der Magnetkern frei von mechanischen Spannungen wäre. Mechanische Spannungen werden beispielsweise beim Wickeln des Kerns aus einem oder mehreren Bändern oder bei seiner späteren Handhabung in den Magnetkern eingebracht . Der Zusammenhang zwischen Spannungsfreiheit des Magnetkerns und hoher Permeabilitätszahl wird beispielsweise in der JP 63-
115313 angesprochen. Während Spannungen, die während des Wickeins entstanden sind, in einer anschließenden Wärmebehandlung meist stark reduziert werden können, muss das Einbringen von mechanischen Spannungen durch äußere Einflüsse wie Schlä- ge oder Schütteln möglichst vermieden werden.
Dazu ist es beispielsweise aus der EP 0 509 936 Bl bekannt, einen Magnetkern aus einer Nickeleisenlegierung mittels eines weichelastischen Silikonklebers durch mehrere Klebepunkte mit einem Gehäuse zu verbinden. Dieses Vorgehen lässt sich jedoch nicht auf Magnetkerne aus einer magnetostriktiven Legierung übertragen, da vor dem vollständigen Vernetzen des Silikonklebers dieser aufgrund von Kapillarkräften und des Eigengewichts des Magnetkerns zwischen die Bandlagen des Magnetkerns kriecht. Formfehler in amorphen und nanokristallinen Bändern begünstigen das Eindringen des Klebers noch. Beim Aushärten kommt es dann zu Zugspannungen an den benetzten Bandlagen und somit zu einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften des Kerns. Da die Stärke des Eindringens des Silikonkle- bers zwischen die Bandlagen stark von zufällig auftretenden Formfehlern des Bandes abhängt, lässt sich dieser Effekt zu- dem schwer vorhersagen und führt zu einer starken Streuung der Permeabilitätswerte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen aus einem weichmagnetischen Band gewickelten Magnetkern anzugeben, der gegen von außen eingebrachte mechanische Spannungen wirksam geschützt ist und somit dauerhaft gute magnetische Eigenschaften aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Magnetkerns anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Magnetkern aus einem spiralförmig aufgewickelten, weichmagne- tischen Band mit einer Oberseite- und einer Unterseite, wobei die Oberseite und die Unterseite von Seitenflächen des weichmagnetischen Bandes gebildet sind, wobei der Magnetkern in einem Schutzgehäuse fixiert ist und zur Fixierung des Magnetkerns ein Haftklebstoff zwischen der Unterseite des Magnetkerns und einer Gehäuseinnenwand vorgesehen ist.
Einem Grundgedanken der Erfindung zufolge sollte insbesondere bei Magnetkernen aus rascherstarrten Legierungen eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Schutzgehäuse und dem Mag- netkern vermieden werden, da diese Bandlagen eine geringe Eigenstabilität aufweisen, so dass durch Volumenschrumpfung des Klebstoffes verursachte Zugkräfte zwangsläufig mechanische Spannungen in den Magnetkern einbringen. Es sollte daher eine Durchtränkung des Magnetkerns mit dem Klebstoff verhindert werden. Eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Magnetkern und Schutzgehäuse hätte zur Folge, dass sich Unterschiede in der Wärmeausdehnung zwischen dem Material des Magnetkerns und dem des Gehäuses unmittelbar durch mechanische Verspannungen bemerkbar machen würden. Wegen der grundlegenden Beziehung
Figure imgf000005_0001
zwischen der Permeabilitätszahl μr, der Sättigungsmagne- tostriktionskonstante λs und der mechanischen Spannung σ führen solche Verspannungen bei nicht ausreichend kleiner Sätti- gungsmagnetostriktionskonstante zu zu geringen und außerdem stark streuenden Permeabilitätszahlen.
Durch den Einsatz eines Haftklebers, der nach der Trocknung eine dauerklebrige Oberfläche aufweist, kann jedoch eine Fixierung des Magnetkerns in dem Schutzgehäuse erreicht werden, die gleichzeitig elastisch genug ist um Spannungen auszugleichen. Zudem kann bei einem Haftkleber das Eindringen vom Klebstoff zwischen die Bandlagen auf ein Minimum reduziert werden, wobei die Anbindung des Mag- netkerns an das Gehäuse fast ausschließlich über die Haftung des Klebers an den Seitenflächen der einzelnen Bandlagen erfolgt . Geeignete Haftkleber sind beispielsweise weichelastische, thermoplastische Haftklebemassen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Haftklebstoff ein Acrylatpolymer auf. Gegenüber anderen prinzipiell geeigneten Haftklebemassen wie beispielsweise auf Basis von Kautschuk, Polyvinylester, Polybutadien oder Polyurethan haben solche auf der Basis von Acrylatpolymeren den Vorteil, dass sie die Formulierung besonders beständiger Klebemassen erlauben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Haftklebstoff eine Reißdehnung εR auf mit εR > 250 %, bevorzugt > 450 %, weiter bevorzugt > 600 %. Ein solcher Haftkleber ist ausreichend elastisch, um eine unerwünschte Kraftübertragung zwischen dem Gehäuse und dem darin fixierten Magnetkern zu verhindern. Ferner weist der Haftklebstoff vorteilhaft eine Glasübergangstemperatur T9 auf mit TG < O0C; besser TG < -200C; besser TG < -300C und eine Schmelztemperatur Ts mit Ts > 180 0C. Die Eindringtiefe t des Haftklebstoff zwischen die Bandlagen des Magnetkerns beträgt in einer vorteilhaften Ausführungsform t < 2 mm, bevorzugt t < 0,5 mm und noch weiter bevorzugt t < 0,01 mm.
Typischerweise weist der fertige Magnetkern, also der Magnetkern nach Abschluss der Wärmebehandlung, ein nanokristallines weichmagnetisches Band auf. Es sind jedoch je nach Einsatzzweck des Magnetkerns auch amorphe oder kristalline Bänder denkbar.
Für den erfindungsgemäßen Magnetkern sind verschiedene Legierungszusammensetzungen denkbar. Da ein Verschwinden der Sät- tigungsmagnetostriktionskonstante nicht gefordert wird, kön- nen gängige Eisenbasislegierungen Verwendung finden, und auch Restverunreinigungen, die sich im allgemeinen nicht vollständig vermeiden lassen, sind tolerierbar, ohne dass es zu unerwünschten Beeinflussungen der magnetischen Eigenschaften kommt .
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das weichmagnetische Band neben handelsüblichen Verunreinigungen der Rohstoffe oder der Schmelze im Wesentlichen die LegierungsZusammensetzung FeaCobCucSidBeMfXg auf, worin M zumindest eines der Elemente V, Nb, Ta, Ti, Mo, W, Zr und Hf und X zumindest eines der Elemente P, Ge und C ist, a, b, c, d, e und f in Atomprozent angegeben sind und 0 < b < 45; 0,5 < c < 2; 6,5 < d ≤ 18; 5 < e < 14; 1 ≤ f < 6; d + e > 16; g < 5 und a + b + c + d + e + f + g = 100 gilt. Dabei kann Kobalt ganz oder teilweise durch Nickel ersetzt sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Magnet - kern eine Sättigungsmagnetostriktionskonstante λs von λs < 15 ppm auf. Das Verhältnis von Remanenzinduktion zu Sättigungsinduktion BR/BS des Magnetkerns beträgt vorteilhafterweise BR/BS > 45% und die Maximalpermeabilität μmax > 250.000, beispielsweise nach einer magnetfeldfreien Wärmebehandlung zur Na- nokristallisation. In einer alternativen Ausführungsform weist der Magnetkern ein Verhältnis von Remanenzinduktion zu Sättigungsinduktion BR/BS von BR/BS > 50% und eine Maximalpermeabilität μmax von μraax > 150.000 auf. Diese Eigenschaften können beispielsweise durch eine Längsfeldbehand- lung im Anschluss an eine Wärmebehandlung zur Nanokristal- lisation erreicht werden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform gilt BR/BS > 2% und μmax > 5.000. Diese Eigenschaften können beispielsweise durch eine Querfeldbehandlung im Anschluss an eine Wärmebehandlung zur Na- nokristallisation erreicht werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Magnetkerns weist zumindest die folgenden Schritte auf: Zunächst wird ein aus einem weichmagnetischen Band gewickel- ter Magnetkern mit einer Oberseite und einer Unterseite bereitgestellt, wobei die Oberseite und die Unterseite von Seitenflächen des weichmagnetischen Bandes gebildet sind. Ferner wird ein Schutzgehäuse zur Aufnahme des Magnetkerns bereitgestellt. Auf eine Gehäuseinnenwand wird ein Haft- klebstoff aufgebracht, wobei der Haftklebstoff an seiner Oberfläche einen Film ausbildet. Nach Ausbilden des Films wird der Magnetkern in das Schutzgehäuse eingesetzt, wobei die Unterseite des Magnetkerns mit dem Haftklebstoff in Kontakt gebracht wird und an diesem haftet .
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Haftklebstoff als wässrige Dispersion auf die Gehäuseinnenwand aufgebracht. In einer alternativen Ausführungsform wird der Haftklebstoff als organische Lösung aufgebracht. Die Verwendung einer wässrigen Dispersion hat den Vorteil, dass an der Oberfläche Filmbildung einsetzt, während die Trocknung in tieferen Schichten der Klebemasse zeitlich verzögert durch Diffusion des in der Dispersion enthaltenen Wassers durch den bereits gebildeten Film erfolgt.
Vorteilhafterweise hat der Haftklebstoff beim Einsetzen des Magnetkerns in das Schutzgehäuse unter dem Film an seiner Oberfläche noch nicht abgebunden. Dadurch ist, insbesondere wenn der Haftkleber beim Einsetzen des Magnetkerns in das Schutzgehäuse eine Viskosität v mit v < 20 Pa»s aufweist, sichergestellt, dass der Film an der Ober- fläche einerseits stark genug ist, um ein Aufreißen des
Films unter Eindringen von Klebstoff zwischen die Bandlagen zu verhindern, während andererseits die verbleibende, noch dünnflüssige Dispersionsmenge eine Deformation des Klebstofftropfens unter dem Eigengewicht des Magnetkerns und ein verspannungsfreies Einsinken des Magnetkerns in die Klebemasse ermöglicht.
Nach dem Aufbringen wird der Haftkleber vorteilhafterweise einer Trocknung durch Warmluft oder Infrarot oder andere wärmebildende Strahlung unterzogen, wobei die Filmbildung an der KlebstoffOberfläche einsetzt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Haftkleber beim Einsetzen des Magnetkerns in das Schutzgehäuse einen Feststoffgehalt von mehr als 30 Gewichtsprozent und eine Mindestfilmbildungstemperatur TF mit TF < 0 0C auf.
Der Magnetkern wird vor dem Einsetzen in das Schutzgehäuse typischerweise einer Wärmebehandlung unterzogen. Durch ei- ne solche Wärmebehandlung können einerseits mechanische
Spannungen, die aus dem Wickeln des Magnetkerns resultieren, abgebaut werden. Andererseits kann in dem ursprünglich amorphen Band ein nanokristallines oder kristallines Gefüge eingestellt werden. Die Wärmebehandlung wird vor- teilhafterweise bei einer Temperatur T mit 505 0C ≤ T ≤
600 0C durchgeführt. Zur Einstellung eines nanokristalli- nen Gefüges sind jedoch auch etwas niedrigere Temperaturen von beispielsweise 480 0C möglich. In einer Ausführungsform wird die Wärmebehandlung feldfrei in Abwesenheit eines Magnetfelds durchgeführt. Zur Einstellung gewünschter magnetischer Eigenschaften kann der Magnetkern jedoch wäh- rend der Wärmebehandlung auch einem Magnetfeld bestimmter Richtung (z.B. Quer- oder Längsfeld) und Stärke ausgesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Magnetkern ist besonders geeignet für den Einsatz in einem Fehlerstromschutzschalter, da er aufgrund seiner hohen Permeabilitätszahl eine ausreichend hohe Sekundärspannung bereitstellt, die ausreicht, um das Magnetsystem des Auslöserelais, das für die Abschaltung verantwortlich ist, auszulösen. Auch Anwendungen, z. B. als Stromwandler, Übertrager oder Drosseln mit unterschiedlichen Hysteresekurven sind denkbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert . Es zeigen
Figur 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Magnetkerns;
Figur 2 anhand eines Diagramms den Einfluss einer unzu- reichenden mechanischen Stabilisierung bei Magnetkernen mit nichtverschwindender Magnetostriktion;
Figur 3 anhand eines Diagramms den Einfluss einer Fixie- rung des Magnetkerns mit einem Silikonkautschukkleber;
Figur 4 anhand eines Diagramms den Einfluss einer Fixierung des erfindungsgemäßen Magnetkerns mit einem Acrylathaftkleber und Figur 5 anhand eines Diagramms den Einfluss einer mechanischen Stabilisierung des erfindungsgemäßen Magnetkerns .
Der Magnetkern 1 gemäß Figur 1 ist als Ringbandkern ausgeführt und aus einem weichmagnetischen Band gewickelt. Er weist eine Anzahl von Bandlagen 2 auf, die voneinander durch Zwischenräume 3 getrennt sind. Die Stirnseiten 14 und 15 der Bandlagen 2 bilden eine Oberseite 4 und eine Unterseite 5 des Magnetkerns 1.
Der Magnetkern 1 ist in ein Schutzgehäuse 6 eingebettet, das in der gezeigten Ausführungsform aus einem inneren Schutztrog 7, der über den Magnetkern 1 gestülpt wird, und einer den Schutztrog 7 aufnehmenden oberen Schale 9 und unteren Schale 8 besteht. Der Magnetkern 1 ist durch das Schutzgehäuse vor Einflüssen von außen, die mechanische Verspannungen in die Bandlagen 2 einbringen könnten, geschützt. Die obere Schale 9 kann auch als flacher Deckel ausgeführt sein.
Der Magnetkern 1 ist in dem Schutzgehäuse 6 mit Hilfe einer Schicht eines Haftklebstoffes 11 fixiert. Der Haftklebstoff 11 ist auf einer Gehäuseinnenwand 10 angeordnet und weist eine dauerklebrige Oberfläche 12 auf, mit denen die Stirnseiten 15 der Bandlagen 2 an der Unterseite 5 des Magnetkerns in adhäsivem Kontakt stehen. Der Haftklebstoff 11 dringt jedoch nicht oder nur sehr geringfügig in den unteren Bereich 13 der Zwischenräume 3 ein. Er ist zudem elastisch genug, so dass die Übertragung von durch den Haftklebstoff 11 verursachte Zugspannungen auf die Bandlagen 2 sicher verhindert wird.
In der gezeigten Ausführungsform ist lediglich die Unterseite 5 des Magnetkerns 1 durch eine einzige KlebstoffSchicht an einer Gehäuseinnenwand 10 fixiert. Es ist jedoch auch mög- lieh, beispielsweise die Seitenflächen 16 und/oder die Oberseite 4 des Magnetkerns 1 durch eine Haftklebeschicht an dem Schutzgehäuse 6 zu fixieren. Wie sich herausgestellt hat, ist bei der dargestellten Art der Fixierung eine Klebstoffmenge von 2 Tropfen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 1,5 bis 3 mm mit einer vom Feststoffgehalt des Klebers abhängigen Masse der Tropfen von mindestens 0,05 bis 0,3 g ausreichend. Bei typischen Magnetkernen lässt sich damit ein Klebepunkt erzeugen, der nicht, wie in Figur 1 dargestellt, die gesamte Unterseite 5 des Magnetkerns 1 bedeckt . Der Klebepunkt hat dann eine Fläche von mindestens 15 mm2 und es lassen sich Klebefestigkeiten von mehr als 0,3 N/mm2 erzielen, was für typische Massen des Magnetkerns von etwa 10 bis 30 g ausreichend ist.
Zu fixierende Magnetkerne aus einer nanokristallinen Legie- rung der Zusammensetzung FeRestCθo,iiNio,o5Cuo,97Nb2,63Sii3,iB7<8Co,i8 mit Abmessungen von 18,5 mm x 13,5 mm x 12 mm wurden einer Wärmebehandlung im Durchlaufofen für eine Stunde bei 538 0C unter Wasserstoffatmosphäre unterzogen und anschließend wie in Figur 1 dargestellt in ein Schutzgehäuse eingebettet. Sie wiesen eine Sättigungsmagnetostriktion λs von 4,3 ppm auf.
Die Figuren 2 bis 5 zeigen die durch die Fixierung erreichte Verbesserung der magnetischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Magnetkerns .
Figur 2 zeigt anhand eines Diagramms den Einfluss einer unzureichenden mechanischen Stabilisierung bei Magnetkernen mit nichtverschwindender Magnetostriktion gemäß dem Stand der Technik. Dazu wurden hochpermeable Magnetkerne aus rascher- starrten nanokristallinen Legierungen mit nicht verschwindender Magnetostriktion zwischen zwei Stanzscheiben aus einem sehr weichen, offenporigen Schaumstoff wie Polyurethanschaum in einem Kunststoffgehäuse gelagert. Die so geschützten Magnetkerne wurden aus einer Höhe von etwa 10 cm auf eine harte Unterlage fallengelassen. Nach dem Fall wurden die magnetischen Kenngrößen der Magnetkerne wie z.B. ihre Permeabilitätszahl bei einer vorgegebenen Feldstärke wie beispielsweise in R. BoIl: „Weichmagnetische Werkstoffe", 4. Auflage, S. 140 ff. beschrieben bestimmt. Im Anschluss an die Messung wurde jeder Magnetkern gewendet und mit seiner gegenüberliegenden Stirnseite aus einer Höhe von ca. 10 cm auf die harte Unter- läge fallengelassen. Seine magnetischen Kenngrößen wurden erneut bestimmt und dieser Falltest mehrere Male wiederholt .
In Figur 2 sind als Ergebnis dieses Falltests die gemessenen Permeabilitätszahlen über der Anzahl der Fallvorgänge aufge- tragen. Wie in Figur 2 erkennbar ist, verändern sich die Permeabilitätszahlen der Magnetkerne mit den Fallvorgängen in nicht vorhersagbarer Weise. Dies ist dadurch zu erklären, dass es beim Fallen bzw. Aufschlagen des eingebetteten Magnetkerns durch die unzureichende Stabilisierung durch die SchaumstoffStanzscheiben zu einer axialen Verschiebung einzelner Bandlagen oder Bandlagenpakete kommt. Diese mechanische Deformation des Magnetkerns entlang seiner Längsachse verändert den mechanischen Spannungszustand der einzelnen Bandlagen und führt zu den beobachteten Änderungen in der Permeabilitätszahl.
Figur 3 zeigt anhand eines Diagramms den Einfluss einer Fixierung des Magnetkerns mit einem Silikonkautschukkleber gemäß dem Stand der Technik. Dazu wurden hochpermeable Magnet- kerne nach dem in der EP 0 509 936 Bl beschriebenen Verfahren mittels eines weichelastischen Silikonklebers durch mehrere Klebepunkte mit dem KunstStoffgehäuse verbunden. Wie in Figur 3 erkennbar kommt es durch den Kleber zu einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften der Magnetkerne, insbe- sondere zu einer Verringerung der Permeabilitätszahl.
Dazu ist in dem Diagramm gemäß Figur 3 die bei 50 Hz bestimmte Permeabilitätszahl der Magnetkerne im frisch eingeklebten Zustand (erste Messwerte mit Kernnummern bis 10) und im fer- tig ausgehärteten Zustand des Klebers (anschließende Kernnummern) aufgetragen. Die Ursache für die unerwünschte Verringerung der Permeabilitätszahl liegt vermutlich darin, dass die verwendeten Klebemassen im nicht vernetzten Zustand typische Viskositäten zwischen 2 Pa«s und 200 Pa*s aufweisen und die Zeit bis zum Be- ginn der Aushärtung des Klebers durch Feuchtigkeitsaufnahme zwischen 30 und 120 Minuten liegt. Während dieser Zeit kommt es nach dem Einsetzen des Magnetkerns in die Klebetropfen zu einem Eindringen von Klebemasse zwischen einzelne Bandlagen des Magnetkerns, zum einen als Folge von Kapillarkräften, zum anderen durch ein Einsinken des Magnetkerns unter seinem Eigengewicht. Während der anschließenden Aushärtung der Klebemasse kommt es zu einer Volumenreduktion der Klebemasse und damit zu Zugspannungen an den mit der Klebemasse benetzten Bandlagen. Wäre der Kern erst nach Aushärtung der Klebmasse eingesetzt worden, hätte es keine Klebehaftung mehr gegeben.
Die Magnetkerne gemäß Figur 3 wiesen verhältnismäßig hohe Bandfüllfaktoren von 83,4% und somit geringe Formfehler und eine verhältnismäßig geringe Sättigungsmagnetostriktion λs von 2,2 ppm auf. Trotzdem betrug die Verringerung der Permeabilitätszahl etwa 50%. Eine derartige Beeinflussung durch den Kleber ist einerseits unerwünscht groß und andererseits, wie ebenfalls in Figur 3 erkennbar, in ihrer konkreten Höhe nicht kalkulierbar .
Figur 4 zeigt anhand eines Diagramms den Einfluss einer Fixierung des erfindungsgemäßen Magnetkerns mit einem Acry- lathaftkleber . Dazu wurden wie bei dem zu Figur 3 beschrieben Test hochpermeable Magnetkerne gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Acrylathaftkleber in ein Kunststoffgehäuse eingeklebt, wobei eine wässrige Reinacrylatdispersion verwendet wurde.
Die zu fixierenden Kerne aus einer nanokristallinen Legierung der Zusammensetzung FeRestCθo,iiNio,osCuo,97Nb2,63Sii3,iB7i8Co,i8 mit den Abmessungen 18,5 mm x 13,5 mm x 12 mm wurden einer Wärmebehandlung im Durchlaufofen bei 538 0C für eine Stunde unter Wasserstoffatmosphäre ausgesetzt und anschließend, wie in Figur 1 dargestellt, in ein Kunststoffgehäuse eingebettet. Obwohl die Sättigungsmagnetostriktion λs mit 4,3 ppm nicht besonders gering war, war die irreversible Verschlechterung zwischen den nicht fixierten Kernen (Kernnummern 1 bis 64) und den fixierten Kernen (Kernnummern 65 bis 130) aufgrund mechanischer Spannungen mit etwa 12% deutlich geringer als bei Magnetkernen des Stands der Technik. Ein an denselben Kernen durchgeführter Rütteltest mit einer Frequenz von 50 Hz, einer Amplitude von 1 mm und einer Dauer von einer Minute führte ebenfalls zu keinen nennenswerten Veränderungen der Kenngrößen wie der Permeabilitätszahl der Magnetkerne (Kernnummern ab 131) .
Auch der in Verbindung mit Figur 2 beschriebene Falltest bewirkte, wie in Figur 5 dargestellt, nur eine vernachlässigbare Änderung der Permeabilitätszahl der Magnetkerne.
Bezugszeichenliste
1 Magnetkern
2 Bandlage 3 Zwischenraum
4 Oberseite
5 Unterseite
6 Schutzgehäuse
7 Schutztrog 8 untere Schale
9 obere Schale
10 Gehäuseinnenwand
11 Haftklebstoff
12 Oberfläche des Haftklebstoffs 13 unterer Bereich
14 Stirnseiten
15 Stirnseiten
16 Seitenfläche

Claims

Patentansprüche
1. Magnetkern (1) aus einem spiralförmig aufgewickelten, weichmagnetischen Band mit einer Oberseite (4) und einer Unterseite (5) , wobei die Oberseite (4) und die Unterseite (5) von Seitenflächen (16) des weichmagnetischen Bandes gebildet sind, wobei der Magnetkern (1) in einem Schutzgehäuse (6) fixiert ist und zur Fixierung des Magnetkerns (1) ein dau- erklebiger Haftklebstoff (11) zwischen der Unterseite (5) des Magnetkerns (1) und einer Gehäuseinnenwand (10) vorgesehen ist.
2. Magnetkern (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftklebstoff (11) eine Reißdehnung εR aufweist mit εR > 250 %.
3. Magnetkern (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftklebstoff (11) eine Reißdehnung εR aufweist mit εR > 450 %.
4. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftklebstoff (11) eine Reißdehnung εR aufweist mit εR > 600 %.
5. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftklebstoff (11) eine Glasübergangstemperatur T9 aufweist mit TG < 00C.
6. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftklebstoff (11) eine Glasübergangstemperatur T9 aufweist mit TG < -2O0C.
7. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftklebstoff (11) eine Glasübergangstemperatur Tg aufweist mit TG < -3O0C.
8. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftklebstoff (11) eine Schmelztemperatur T3 aufweist mit Ts > 180 0C.
9. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftklebstoff (11) ein Acrylatpolymer aufweist.
10. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftklebstoff (11) zwischen Bandlagen (2) des Magnetkerns (1) bis zu einer Eindringtiefe t von t < 2 mm eindringt.
11. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftklebstoff (11) zwischen Bandlagen (2) des Magnetkerns (1) bis zu einer Eindringtiefe t von t
< 0,5 mm eindringt.
12. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftklebstoff (11) zwischen Bandlagen (2) des Magnetkerns (1) bis zu einer Eindringtiefe t von t
< 0,01 mm eindringt.
13. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das weichmagnetische Band nanokristallin ist.
14. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das weichmagnetische Band kristallin ist.
15. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das weichmagnetische Band amorph ist.
16. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das weichmagnetische Band neben handelsüblichen Verunreinigungen der Rohstoffe und der Schmelze im Wesentlichen die Legierungszusammensetzung
FeaCobCucSidBeMfXg
aufweist, worin M zumindest eines der Elemente V, Nb, Ta, Ti, Mo, W, Zr und Hf und X zumindest eines der Elemente P, Ge und C ist, a, b, c, d, e, f und g in Atomprozent angegeben sind und 0 ≤ b ≤ 45; 0,5 < c < 2; 6,5 < d < 18; 5 < e < 14; 1 < f < 6; g < 5 ; d + e > 16 und a + b + c + d + e + f + g = 100 gilt und Kobalt ganz oder teilweise durch Nickel ersetzt sein kann.
17. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (1) eine Sättigungsmagnetostrikti- onskonstante λs von λs < 15 ppm aufweist.
18. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (1) ein Verhältnis von Remanenzinduktion zu Sättigungsinduktion BR/BS von BR/BS > 45% und eine Maximalpermeabilität μmax von μmaχ > 250.000 aufweist .
19. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (1) ein Verhältnis von Remanenzinduktion zu Sättigungsinduktion BR/BS von BR/BS > 50% und eine Maximalpermeabilität μmax von μmaχ > 150.000 aufweist .
20. Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (1) ein Verhältnis von Remanenzinduktion zu Sättigungsinduktion BR/BS von BR/BS > 2% und eine Maximalpermeabilität μmaχ von μmax > 5.000 aufweist .
21. Verfahren zur Herstellung eines Magnetkerns (1), das die folgenden Schritte aufweist :
Bereitstellen eines aus einem weichmagnetischen Band gewickelten Magnetkerns (1) mit einer Oberseite (4) und einer Unterseite (5), wobei die Oberseite (4) und die Unterseite (5) von Seitenflächen (16) des weichmagnetischen Bandes gebildet sind;
Bereitstellen eines Schutzgehäuses (6) zur Aufnahme des Magnetkerns (1) ; - Aufbringen eines Haftklebstoffs (11) auf eine Gehäuseinnenwand (10) , wobei der Haftklebstoff (11) an seiner Oberfläche (12) einen Film ausbildet; Einsetzen des Magnetkerns (1) in das Schutzge- häuse (6) , wobei die Unterseite (5) des Magnetkerns (1) mit dem Haftklebstoff (11) in Kontakt gebracht wird und an diesem haftet.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei als Haftklebstoff (11) ein Acrylatpolymer verwendet wird.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei der Haftklebstoff (11) als wässrige Dispersion auf die Gehäuseinnenwand (10) aufgebracht wird.
24. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei der Haftklebstoff (11) als organische Lösung auf die Gehäuseinnenwand (10) aufgebracht wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei der Haftkleber (11) beim Einsetzen des Magnetkerns (1) in das Schutzgehäuse (6) eine Viskosität v mit v < 20 Pa»s aufweist.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei der Haftkleber (11) beim Einsetzen des Magnetkerns (1) in das Schutzgehäuse (6) einen Fest- stoffgehalt von mehr als 30 Gewichtsprozent aufweist .
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftkleber (11) eine Mindestfilmbildungstempe- ratur TF aufweist mit TF < 0 0C .
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, wobei der Haftklebstoff (11) eine Reißdehnung εR aufweist mit εR > 600 %.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, wobei der Haftklebstoff (11) eine Glasübergangstemperatur T9 aufweist mit T9 < -30 0C.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, wobei der Haftklebstoff (11) eine Schmelztemperatur T3 aufweist mit Ts > 180 0C.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 30, wobei der Haftklebstoff (11) zwischen Bandlagen (2) des Magnetkerns (1) bis zu einer Eindringtiefe t von t < 2 mm eindringt .
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 31, wobei der Haftklebstoff (11) zwischen Bandlagen (2) des Magnetkerns (1) bis zu einer Eindringtiefe t von t < 0,5 mm eindringt .
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 32, wobei der Haftklebstoff (11) zwischen Bandlagen (2) des Magnetkerns (1) bis zu einer Eindringtiefe t von t < 0,01 mm eindringt.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 33, wobei der Haftklebstoff (11) nach dem Aufbringen auf die Gehäuseinnenwand (10) einer Warmlufttrocknung unterzogen wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 33, wobei der Haftklebstoff (11) nach dem Aufbringen auf die Gehäuseinnenwand (10) einer Infrarottrocknung unterzogen wird.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 35, wobei der Haftklebstoff (11) beim Einsetzen des Magnetkerns (1) in das Schutzgehäuse (6) unter dem Film an seiner Oberfläche (12) noch nicht abgebun- den hat.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 36, wobei der Magnetkern (1) vor dem Einsetzen in das Schutzgehäuse (6) einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
38. Verfahren nach Anspruch 37, wobei eine Wärmebehandlung feldfrei in Abwesenheit eines Magnetfelds durchgeführt wird.
39. Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, wobei die Wärmebehandlung bei einer Temperatur T mit 505 0C < T < 600 0C durchgeführt wird.
40. Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Wärmebehand- lung ganz oder zeitweise in einem Magnetfeld durchgeführt wird.
41. Fehlerstromschutzschalter mit einem Magnetkern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20.
PCT/EP2008/005877 2007-07-24 2008-07-17 Magnetkern, verfahren zu seiner herstellung sowie fehlerstromschutzschalter WO2009012938A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/670,116 US8344830B2 (en) 2007-07-24 2008-07-17 Magnet core; method for its production and residual current device
ES08784857T ES2394198T3 (es) 2007-07-24 2008-07-17 Procedimiento para la fabricación de un núcleo magnético
EP08784857A EP2171729B1 (de) 2007-07-24 2008-07-17 Verfahren zur herstellung eines magnetkerns

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007034532.3 2007-07-24
DE102007034532A DE102007034532A1 (de) 2007-07-24 2007-07-24 Magnetkern, Verfahren zu seiner Herstellung sowie Fehlerstromschutzschalter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009012938A1 true WO2009012938A1 (de) 2009-01-29

Family

ID=39967137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/005877 WO2009012938A1 (de) 2007-07-24 2008-07-17 Magnetkern, verfahren zu seiner herstellung sowie fehlerstromschutzschalter

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8344830B2 (de)
EP (1) EP2171729B1 (de)
DE (1) DE102007034532A1 (de)
ES (1) ES2394198T3 (de)
WO (1) WO2009012938A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130214893A1 (en) * 2010-08-06 2013-08-22 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Magnet core for low-frequency applications and method for producing a magnet core for low-frequency applcations

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10024824A1 (de) * 2000-05-19 2001-11-29 Vacuumschmelze Gmbh Induktives Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102005034486A1 (de) * 2005-07-20 2007-02-01 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen Kerns für Generatoren sowie Generator mit einem derartigen Kern
DE102006028389A1 (de) * 2006-06-19 2007-12-27 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Magnetkern und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102007034925A1 (de) * 2007-07-24 2009-01-29 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von Magnetkernen, Magnetkern und induktives Bauelement mit einem Magnetkern
EP2601658B1 (de) * 2010-08-03 2014-11-12 Alstom Technology Ltd Kern
DE102015210854A1 (de) 2015-06-12 2016-12-15 Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG Magnetkern-Gehäuse-Anordnung und Verfahren zur Herstellung einer Magnetkern-Gehäuse-Anordnung
JP6601589B2 (ja) * 2017-02-22 2019-11-06 日立金属株式会社 磁心ユニット、カレントトランスおよびそれらの製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4648929A (en) * 1985-02-07 1987-03-10 Westinghouse Electric Corp. Magnetic core and methods of consolidating same
JPH0319307A (ja) * 1989-06-16 1991-01-28 Hitachi Ferrite Ltd 磁心
EP0509936A2 (de) * 1991-03-27 1992-10-21 Schneider Electric Sa Homopolarer Transformator mit gegen mechanischen Beanspruchungen unempfindlichem magnetischem Kreis, und Herstellungsverfahren
EP0794541A1 (de) * 1996-03-07 1997-09-10 Alps Electric Co., Ltd. Magnetkern für Impulsübertrager
US20010031837A1 (en) * 1998-12-11 2001-10-18 3M Innovative Properties Company Epoxy/acrylic terpolymer self-fixturing adhesive

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63115313A (ja) 1986-11-04 1988-05-19 Kawasaki Steel Corp 非晶質磁性合金薄帯積層板を使用したコアの製造方法
DE3911480A1 (de) 1989-04-08 1990-10-11 Vacuumschmelze Gmbh Verwendung einer feinkristallinen eisen-basislegierung als magnetwerkstoff fuer fehlerstrom-schutzschalter
DE4210748C1 (de) 1992-04-01 1993-12-16 Vacuumschmelze Gmbh Stromwandler für pulsstromsensitive Fehlerstromschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter mit einem solchen Stromwandler, und Verfahren zur Wärmebehandlung des Eisenlegierungsbandes für dessen Magnetkern
TW455631B (en) * 1997-08-28 2001-09-21 Alps Electric Co Ltd Bulky magnetic core and laminated magnetic core
JP4240823B2 (ja) * 2000-09-29 2009-03-18 日本冶金工業株式会社 Ｆｅ−Ｎｉ系パーマロイ合金の製造方法
DE10134056B8 (de) 2001-07-13 2014-05-28 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von nanokristallinen Magnetkernen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US7497978B2 (en) * 2003-07-01 2009-03-03 Dzs, Llc. Process for abrasion-resistant needle-punched composite
JP3826145B2 (ja) * 2004-07-16 2006-09-27 株式会社クラレ 集光フィルム、液晶パネルおよびバックライト並びに集光フィルムの製造方法
US7803438B2 (en) * 2004-09-30 2010-09-28 Ansell Healthcare Products Llc Polymeric shell adherently supported by a liner and a method of manufacture
US20070273467A1 (en) * 2006-05-23 2007-11-29 Jorg Petzold Magnet Core, Methods For Its Production And Residual Current Device
DE102006028389A1 (de) * 2006-06-19 2007-12-27 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Magnetkern und Verfahren zu seiner Herstellung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4648929A (en) * 1985-02-07 1987-03-10 Westinghouse Electric Corp. Magnetic core and methods of consolidating same
JPH0319307A (ja) * 1989-06-16 1991-01-28 Hitachi Ferrite Ltd 磁心
EP0509936A2 (de) * 1991-03-27 1992-10-21 Schneider Electric Sa Homopolarer Transformator mit gegen mechanischen Beanspruchungen unempfindlichem magnetischem Kreis, und Herstellungsverfahren
EP0794541A1 (de) * 1996-03-07 1997-09-10 Alps Electric Co., Ltd. Magnetkern für Impulsübertrager
US20010031837A1 (en) * 1998-12-11 2001-10-18 3M Innovative Properties Company Epoxy/acrylic terpolymer self-fixturing adhesive

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130214893A1 (en) * 2010-08-06 2013-08-22 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Magnet core for low-frequency applications and method for producing a magnet core for low-frequency applcations
US10892090B2 (en) 2010-08-06 2021-01-12 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Magnet core for low-frequency applications and method for producing a magnet core for low-frequency applications

Also Published As

Publication number Publication date
ES2394198T3 (es) 2013-01-23
US20100265016A1 (en) 2010-10-21
US8344830B2 (en) 2013-01-01
DE102007034532A1 (de) 2009-02-05
EP2171729A1 (de) 2010-04-07
EP2171729B1 (de) 2012-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2171729B1 (de) Verfahren zur herstellung eines magnetkerns
DE69821278T2 (de) Magnetkern und Herstellungsverfahren
DE2516749C3 (de) Verfahren zum Herstellen von Metallkörpern mit wiederholt reversiblem Gestaltwechselvermögen
DE102006032517B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Pulververbundkernen und Pulververbundkern
EP2697399B1 (de) Legierung, magnetkern und verfahren zum herstellen eines bandes aus einer legierung
DE102012109744A1 (de) Legierung, Magnetkern und Verfahren zum Herstellen eines Bandes aus einer Legierung
EP2612942B1 (de) Nicht kornorientiertes Elektroband oder -blech, daraus hergestelltes Bauteil und Verfahren zur Erzeugung eines nicht kornorientierten Elektrobands oder -blechs
DE112010000836T5 (de) Band aus einer weichmagnetischen Legierung und Herstellungsverfahren dafür sowie magnetische Vorrichtung mit dem Band aus einer weichmagnetischen Legierung
DE112013005109T5 (de) Gesinterter Seltenerdmagnet und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102006028389A1 (de) Magnetkern und Verfahren zu seiner Herstellung
EP2416329A1 (de) Magnetkern für Niederfrequenzanwendungen und Verfahren zur Herstellung eines Magnetkerns für Niederfrequenzanwendungen
WO2014056972A1 (de) Magnetkern, insbesondere für einen stromtransformator, und verfahren zu dessen herstellung
DE102012218657A1 (de) Magnetkern, Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung und Verwendung eines solchen Magnetkerns
WO2009013711A2 (de) Verfahren zur herstellung von magnetkernen, magnetkern und induktives bauelement mit einem magnetkern
DE102019132701A1 (de) Verfahren zur herstellung eines r-t-b-permanentmagneten
DE4209144A1 (de) Weichmagnetische legierung, verfahren zu ihrer herstellung und magnetkern
WO2004066322A2 (de) Antennenkern und verfahren zum herstellen eines antennenkerns
CH638566A5 (de) Material fuer permanente magneten und verfahren zu dessen herstellung.
DE4022690A1 (de) Thermoelektrisches element und verfahren zur herstellung desselben
WO2006000491A1 (de) Verfahren zur herstellung von pzt-basierten hochleistungs-piezokeramiken
DE102015211487B4 (de) Verfahren zur herstellung eines nanokristallinen magnetkerns
EP0502397B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines weichmagnetischen, Fe-haltigen Werkstoffes mit hoher Sättigungsmagnetisierung und ultrafeiner Kornstruktur
DE102022115094A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer beschichteten weichmagnetischen Legierung
DE2705384B2 (de) Material fur permanente Magneten und Verfahren zu dessen Herstellung
EP1427864B1 (de) Verfahren zur herstellung eines metallbandes aus einer eisen-nickel-legierung für gespannte schattenmasken

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08784857

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008784857

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12670116

Country of ref document: US