EP0058315B1 - Method of making a ferromagnetic piece, ferromagnetic piece, and use of the same - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for producing a part having at least one dielectric separating layer from a ferromagnetic blank, a recess being worked into the blank which is designed in such a way that the individual parts of the blank are connected via at least one edge bridge, which is followed by a recess non-ferromagnetic material is introduced, and the blank is machined so that the ferromagnetic sections are connected to one another exclusively via non-ferromagnetic material, as well as a ferromagnetic part and the use thereof.
- the magnetic flux is transferred from one ferromagnetic part via a dielectric to a second ferromagnetic part, whereby the dielectric can in principle be gaseous, liquid or solid.
- the magnetic flux is inhibited by placing a narrow cross section in its way, which is achieved, for example, by forming a trench or a groove in the ferromagnetic part.
- a method for producing a ferromagnetic part which has at least one dielectric separating layer, from a ferromagnetic monoblock, in which a groove is produced, with which a "bridge" remains and the groove with non-ferromagnetic is known Material is filled out.
- the ferromagnetic part is then processed in such a way that the “ferromagnetic bridges” are eliminated. This process requires the dielectric material to be poured in or pressed, in which procedure the monoblock, which is subjected to tension, can be blown up.
- the present invention aims to provide a method which allows: to manufacture such a ferromagnetic part in a less expensive manner and thereby to make the advantages of the two aforementioned groups their own, without taking over their disadvantages.
- a method according to the invention which solves this problem, is characterized in that the blank is heated in block form to a temperature at which it is plastically deformable and then a plastic deformation of the blank causing the aforementioned depression is carried out, and that after the introduction of the non-ferromagnetic material is pressed into the recess of the blank before the material-removing processing with the introduced non-ferromagnetic material.
- FIGS. 1 to 9 relating to the prior art.
- Fig. 1 shows two ferromagnetic parts 1 and 2, which are connected to each other via an air gap 3. After magnetization, a magnetic flux 5 passes through the structure.
- a solid dielectric intermediate layer for example an adhesive 7, is provided, which connects the two ferromagnetic parts 1 and 2 to one another.
- FIG. 3 shows another arrangement in which the two ferromagnetic parts 1 and 2 are connected to one another via a dielectric intermediate layer 9 by brazing.
- FIG. 4 A combination with two dielectric intermediate layers 11 and 12 is provided in FIG. 4, 11 being an adhesive layer and 12 being a hard-solderable dielectric, for example copper.
- two layers are again provided between the two ferromagnetic parts 1 and 2, namely a dielectric intermediate layer 15 in the form of an adhesive and an air gap 14.
- FIGS. 7 to 9 The embodiment represented by FIGS. 7 to 9 is based on a monoblock 20 (FIG. 7) in which a corresponding groove 21 is made, the parts separated by the groove 21 being connected via a remaining narrow material bridge.
- This version is much easier to handle, but is much worse in terms of remanence magnetism, since the connection is not made by a dielectric, but by the ferromagnetic material.
- FIG. 8 A similar embodiment is shown in FIG. 8, with a monoblock 23 and a bore 24 made in it, thus creating two symmetrical ferromagnetic bridges between the parts separated by the bores 14 and 20.
- the monoblock 26 in FIG. 9 is separated by a corresponding oval opening 27 into two parts connected by two bridges.
- FIG. 10 shows a monoblock 30 made of ferromagnetic material, which is heated, for example by means of a heating source 36 (FIG. 12), in particular by an HF generator, until the ferromagnetic material reaches a plastic state, so that it can be deformed by minimal pressure on a stamp and can be provided with a recess 31.
- An edge zone 32 then remains as a connection in the form of a bridge.
- a dielectric core for example a ring made of copper or a copper ring 34
- a corresponding pickling agent and a wetting agent such as this one the brazing are known, added, if necessary, a corresponding silver solder.
- the monoblock 30 is then pressed together by mechanical or hydraulic pressing in the direction of the two arrows in FIG. 12 until the dielectric layer has the desired thickness. In this way, a monoblock 30 which forms a unit over an edge zone 32 is obtained, in the core region and part of the edge region of which the dielectric 34 is introduced by brazing.
- Subsequent surface processing for example turning, milling or the like, gives a ferromagnetic finished part 38 as the end part, which is in one piece and also remains in one piece during processing and which as an insert, i.e. has a dielectric core of the desired magnetic resistance as the separating layer of the two remaining parts of the finished part 38.
- FIG. 14 shows a section of a coil former 45, as shown in FIG. 16, with a built-in coil 48, which is fed by an electrical connection cable 49 (FIG. 16).
- Fig. 14 shows an illustration before the pressing process, i.e. after screwing in a groove 51 and inserting a dielectric wire 52.
- FIG 16 shows an electromagnetic brake in which the coil 48 can be excited via the electrical cable 49. It is shown in the excited state, in which an armature disk 46 is attracted due to the magnetic field that has arisen.
- the dielectric layer 53 can also be seen.
- Copper and optionally silver are particularly suitable as the dielectric.
- a plastic into the groove 51, which is then made correspondingly deep, or to pour in a material which remains sufficiently shear-resistant at the occurring temperatures and can nevertheless be poured into the groove.
- such a material can also be a plastic or plastic adhesive.
- a pressing process is unnecessary, so that the width of the groove 51 and the web thickness that remains must be selected accordingly. It has been shown that the groove width or the layer thickness of the dielectric layer 53 in the finished state should be between 0.1 and 0.3 mm, the lower value being given by the forces to be transmitted.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mindestens eine dielektrische Trennschicht aufweisenden Teiles aus einem ferromagnetischen Rohling, wobei in den Rohling eine Vertiefung eingearbeitet wird, die derart gestaltet ist, dass die Einzelteile des Rohlings über mindestens eine Randbrücke zusammenhängen, worauf in die Vertiefung ein nichtferromagnetisches Material eingebracht wird, und der Rohling derart materialabtragend bearbeitet wird, dass die ferromagnetischen Teilstücke ausschliesslich über nichtferromagnetisches Material miteinander verbunden sind sowie einen ferromagnetischen Teil und eine Verwendung desselben.The present invention relates to a method for producing a part having at least one dielectric separating layer from a ferromagnetic blank, a recess being worked into the blank which is designed in such a way that the individual parts of the blank are connected via at least one edge bridge, which is followed by a recess non-ferromagnetic material is introduced, and the blank is machined so that the ferromagnetic sections are connected to one another exclusively via non-ferromagnetic material, as well as a ferromagnetic part and the use thereof.
Im Anwendungsgebiet elektromechanischer Teile, beispielsweise elektromagnetischer Kupplungen, elektromagnetischer Hebezeuge u.dgl., stellt sich das Problem, den remanenten Magnetismus beim Lösen der magnetischen Verbindung zum Verschwinden zu bringen oder tief zu halten. Dies ist unter anderem dadurch möglich, dass man in den magnetischen Fluss eine diesen Fluss hemmende Zwischenschicht, ein sog. Dielektrikum, in Form eines Luftspaltes oder eines nicht ferromagnetischen Materials einbaut.In the area of application of electromechanical parts, for example electromagnetic clutches, electromagnetic lifting devices and the like, the problem arises of making the remanent magnetism disappear or keep it low when the magnetic connection is released. This is possible, inter alia, by installing an intermediate layer, a so-called dielectric, in the form of an air gap or a non-ferromagnetic material in the magnetic flux.
Es sind zwei Arten von Konstruktionen bekannt geworden, welche diesem Umstand Rechnung tragen. Bei der einen wird der magnetische Fluss vom einen ferromagnetischen Teil über ein Dielektrikum in einen zweiten ferromagnetischen Teil übergeleitet, wobei das Dielektrikum grundsätzlich gasförmig, flüssig oder fest sein kann. Bei der anderen Ausführung wird der magnetische Fluss dadurch gehemmt, dass ihm ein eingeengter Querschnitt in den Weg gestellt wird, was beispielsweise durch Bildung eines Grabens bzw. einer Nut im ferromagnetischen Teil erreicht wird.Two types of constructions have become known which take this into account. In one, the magnetic flux is transferred from one ferromagnetic part via a dielectric to a second ferromagnetic part, whereby the dielectric can in principle be gaseous, liquid or solid. In the other embodiment, the magnetic flux is inhibited by placing a narrow cross section in its way, which is achieved, for example, by forming a trench or a groove in the ferromagnetic part.
So ist aus der GB-A- 733610 ein Verfahren zum Herstellen eines ferromagnetischen Teiles, das mindestens eine dielektrische Trennschicht aufweist, aus einem ferromagnetischen Monoblock bekannt geworden, bei dem eine Nut hergestellt wird, wobei noch eine «Brücke» übrigbleibt und die Nut mit nichtferromagnetischem Material ausgefüllt wird. Anschliessend wird das ferromagnetische Teil derart bearbeitet, dass die «ferromagnetischen Brücken» wegfallen. Dieses Verfahren bedarf eines Eingiessens des dielektrischen Materials oder eines Verpressens, bei welchem Vorgehen ein Sprengen des auf Zug beanspruchten Monoblocks auftreten kann.From GB-A-733610 a method for producing a ferromagnetic part, which has at least one dielectric separating layer, from a ferromagnetic monoblock, in which a groove is produced, with which a "bridge" remains and the groove with non-ferromagnetic is known Material is filled out. The ferromagnetic part is then processed in such a way that the “ferromagnetic bridges” are eliminated. This process requires the dielectric material to be poured in or pressed, in which procedure the monoblock, which is subjected to tension, can be blown up.
Dieses bekannte Vorgehen zum Herstellen eines ferromagnetischen Teiles in der vorbeschriebenen Weise ist teuer und unsicherer im Erfolg, da entweder zwei oder mehrere Teile gesondert gehandhabt werden müssen, oder aber, bei Verwendung eines sog. Monoblockes, eine kostspielige Bearbeitung des ferromagnetischen Materials nötig ist.This known procedure for producing a ferromagnetic part in the manner described above is expensive and less reliable in its success, since either two or more parts have to be handled separately or, if a so-called monoblock is used, expensive processing of the ferromagnetic material is necessary.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines Verfahrens, welches erlaubt: einen derartigen ferromagnetischen Teil auf weniger kostspielige Art herzustellen und ihm damit die Vorteile der beiden vorgenannten Gruppen zu eigen zu machen, ohne deren Nachteile zu übernehmen.The present invention aims to provide a method which allows: to manufacture such a ferromagnetic part in a less expensive manner and thereby to make the advantages of the two aforementioned groups their own, without taking over their disadvantages.
Ein erfindungsgemässes Verfahren, welches diese Aufgabe löst, zeichnet sich dadurch aus, dass der Rohling in Blockform auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher er plastisch deformierbar ist und dann eine die genannte Vertiefung herbeiführende plastische Verformung des Rohlings vorgenommen wird, und dass nach Einbringung des nichtferromagnetischen Materials in die Vertiefung der Rohling vor der materialabtragenden Bearbeitung mit dem eingebrachten nichtferromagnetischen Material verpresst wird.A method according to the invention, which solves this problem, is characterized in that the blank is heated in block form to a temperature at which it is plastically deformable and then a plastic deformation of the blank causing the aforementioned depression is carried out, and that after the introduction of the non-ferromagnetic material is pressed into the recess of the blank before the material-removing processing with the introduced non-ferromagnetic material.
Das andere erfindungsgemässe Verfahren löst diese Aufgabe gemäss dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 6.The other method according to the invention achieves this object in accordance with the characterizing part of patent claim 6.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand einer Zeichnung erläutert, wobei die Figuren 1 bis 9 sich auf den Stand der Technik beziehen.The invention is subsequently explained, for example, with the aid of a drawing, with FIGS. 1 to 9 relating to the prior art.
Es zeigen in rein schematischer Darstellung:
- Fig. 1 zwei ferromagnetische Teile mit Angabe des Magnetflusses, welche über einen Luftspalt miteinander verbunden sind,
- Fig. 2 zwei ferromagnetische Teile, analog Fig. 1, wobei die beiden Teile über eine Leimung miteinander verbunden sind,
- Fig. 3 bis 6 andere Verbindungsmöglichkeiten mittels festem Dielektrikum zum Verbinden der beiden ferromagnetischen Teile,
- Fig. 7 einen Monoblock aus ferromagnetischem Material, mit Ausschnitt und Ausbildung von Randbrücken,
- Fig. 8 einen ferromagnetischen Block mit Bohrung und Ausbildung von Randbrücken,
- Fig. 9 einen ferromagnetischen Block mit ovaler Ausfräsung und Ausbildung von Randbrücken,
- Fig. 10 einen Monoblock im Schnitt nach einer Verformung in plastischem Zustand, im Sinne der vorliegenden Erfindung,
- Fig. 11 den verformten Monoblock nach Fig. 10, nach Einlegen eines runden dielektrischen Materials, beispielsweise von Kupfer,
- Fig. 12 den Zustand nach dem Zusammenpressen des Monoblocks in plastischem Zustand zu einer geschlossenen Einheit mit dazwischenliegendem Dielektrikum vorbestimmter Dicke,
- Fig. 13 den Monoblock gemäss Fig. 12, nach der Endbearbeitung mit der eingelagerten dielektrischen Trennschicht,
- Fig. 14 einen Ausschnitt aus einem Meridianschnitt durch einen zylindrischen Spulenkörper, vor dem Durchführen des Pressvorganges mit eingelegtem Dielektrikumsdraht,
- Fig. 15 den Ausschnitt gemäss Fig. 14, nach dem Press- und dem End-Bearbeitungsvorgang,
- Fig. 16 eine perspektivische Darstellung einer elektromagnetischen Bremse mit dem Spulenkörper gemäss den Fig. 14 und 15 und der angezogenen Ankerscheibe mit weggeschnittenem Teil.
- 1 shows two ferromagnetic parts with an indication of the magnetic flux, which are connected to one another via an air gap,
- 2 shows two ferromagnetic parts, analogously to FIG. 1, the two parts being connected to one another by means of sizing,
- 3 to 6 other connection options by means of a solid dielectric for connecting the two ferromagnetic parts,
- 7 shows a monoblock made of ferromagnetic material, with a cutout and formation of edge bridges,
- 8 shows a ferromagnetic block with a bore and formation of edge bridges,
- 9 is a ferromagnetic block with oval milling and formation of edge bridges,
- 10 shows a monoblock in section after deformation in the plastic state, in the sense of the present invention,
- 11 shows the deformed monoblock according to FIG. 10 after inserting a round dielectric material, for example copper,
- 12 shows the state after the monoblock has been pressed together in the plastic state to form a closed unit with a dielectric of a predetermined thickness in between,
- 13 shows the monoblock according to FIG. 12, after finishing with the incorporated dielectric separating layer,
- 14 shows a detail from a meridian section through a cylindrical coil former, before carrying out the pressing process with an inserted dielectric wire,
- 15 shows the detail according to FIG. 14, after the pressing and the finishing process,
- 16 is a perspective view of an electromagnetic brake with the coil body according to FIGS. 14 and 15 and the tightened armature disk with part cut away.
Fig. 1 zeigt zwei ferromagnetische Teile 1 und 2, welche über einen Luftspalt 3 miteinander verbunden sind. Nach dem Magnetisieren durchsetzt ein magnetischer Fluss 5 das Gebilde.Fig. 1 shows two
In Fig. 2 ist anstelle des Dielektrikums Luft eine feste dielektrische Zwischenlage, beispielsweise ein Klebstoff 7, vorgesehen, welche die beiden ferromagnetischen Teile 1 und 2 miteinander verbindet.2, instead of the dielectric air, a solid dielectric intermediate layer, for example an adhesive 7, is provided, which connects the two
Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung, in welcher die zwei ferromagnetischen Teile 1 und 2 über eine dielektrische Zwischenlage 9 durch Hartlötung miteinander verbunden sind.FIG. 3 shows another arrangement in which the two
In Fig. 4 ist eine Kombination mit zwei dielektrischen Zwischenlagen 11 und 12 vorgesehen, wobei 11 eine Klebstoffschicht und 12 ein hartlötbares Dielektrikum, beispielsweise Kupfer, sein kann.A combination with two dielectric
In Fig. 5 sind wiederum zwei Schichten zwischen den beiden ferromagnetischen Teilen 1 und 2 vorgesehen, nämlich eine dielektrische Zwischenlage 15 in Form eines Klebstoffes und ein Luftspalt 14.5, two layers are again provided between the two
Die Ausführung nach Fig. 6 zeigt als dielektrische Verbindung zwischen den zwei ferromagnetischen Teilen 1 und 2 einen Zapfen 17.6 shows a
Diese Anordnungen und Verbindungen stellen eine erste Gruppe magnetischer Shuntmöglichkeiten für die Verwendung in elektromechanischen Anwendungen dar, bei welchen zwei getrennte ferromagnetische Teile gehandhabt und gegebenenfalls miteinander durch einen Feststoff verbunden werden müssen, oder aber welche getrennt zu haltern sind.These arrangements and connections represent a first group of magnetic shunt options for use in electromechanical applications, in which two separate ferromagnetic parts have to be handled and, if necessary, connected to one another by a solid, or which have to be kept separately.
Die durch die Fig. 7 bis 9 dargestellte Ausführung geht von einem Monoblock 20 (Fig. 7) aus, in dem eine entsprechende Nut 21 eingebracht ist, wobei die durch die Nut 21 getrennten Teile über eine verbleibende schmale Materialbrücke verbunden sind. Diese Ausführung ist in der Handhabung wesentlich einfacher, ist jedoch bezüglich Remanenzmagnetismus viel schlechter, da die Verbindung nicht durch ein Dielektrikum, sondern durch das ferromagnetische Material erfolgt.The embodiment represented by FIGS. 7 to 9 is based on a monoblock 20 (FIG. 7) in which a
Eine ähnliche Ausführung zeigt Fig. 8, mit einem Monoblock 23 und einer in diesem eingebrachten Bohrung 24, womit zwei symmetrische ferromagnetische Brücken zwischen den durch die Bohrungen 14 und 20 getrennten Teilen geschaffen ist. Der Monoblock 26 in Fig. 9 ist durch eine entsprechende ovalförmige Öffnung 27 in zwei durch zwei Brücken verbundene Teile getrennt.A similar embodiment is shown in FIG. 8, with a
Diese zum Stand der Technik zählenden Methoden weisen die oben erwähnten Nachteile auf.These prior art methods have the disadvantages mentioned above.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 10 einen Monoblock 30 aus ferromagnetischem Material, welcher, beispielsweise mittels einer Heizquelle 36 (Fig. 12), insbesondere durch einen HF-Generator, erhitzt wird, bis das ferromagnetische Material in plastischen Zustand gelangt, so dass es durch minimalen Druck auf einen Stempel verformt und mit einer Vertiefung 31 versehen werden kann. Es bleibt dann als Verbindung in Form einer Brücke eine Randzone 32. Im nächsten Schritt wird in den so deformierten Monoblock 30 ein dielektrischer Kern, beispielsweise ein aus Kupfer bestehender Ring oder eine Kupferrondelle 34, eingelegt und ein entsprechendes Beizmittel und ein Benetzungsmittel, wie diese für das Hartlöten bekannt sind, beigegeben, gegebenenfalls ein entsprechendes Silberlot. Anschliessend wird der Monoblock 30 durch mechanische oder hydraulische Pressung in Richtung der beiden Pfeile in Fig. 12 zusammengepresst, so weit, bis die dielektrische Schicht die gewünschte Dicke aufweist. Auf diese Weise wird ein über eine Randzone 32 eine Einheit bildender Monoblock 30 erhalten, in dessen Kernbereich und einem Teil des Randbereiches das Dielektrikum 34 hartgelötet eingebracht ist.In the sense of the present invention, FIG. 10 shows a
Durch anschliessendes Oberflächenbearbeiten, beispielsweise Drehen, Fräsen o.dgl., wird als Endteil ein ferromagnetischer Fertigteil 38 erhalten, der einteilig ist und auch während der Bearbeitung einteilig bleibt und welcher als Einlage, d.h. als Trennschicht der beiden verbleibenden Partien des Fertigteiles 38 einen dielektrischen Kern von gewünschtem magnetischem Widerstand aufweist.Subsequent surface processing, for example turning, milling or the like, gives a ferromagnetic finished
In Fig. 14 ist ein Ausschnitt aus einem Spulenkörper 45, wie ihn die Fig. 16 darstellt, ersichtlich, mit einer eingebauten Spule 48, die von einem elektrischen Anschlusskabel 49 (Fig. 16) gespiesen wird. Fig. 14 zeigt eine Darstellung vor dem Pressvorgang, d.h. nach dem Eindrehen einer Nut 51 und des Einlegens eines Dielektrikumdrahtes 52.FIG. 14 shows a section of a coil former 45, as shown in FIG. 16, with a built-
Fig. 15 zeigt den Spulenkörper 45 nach dem Pressvorgang und nach dem Bearbeitungsvorgang. Es ist ersichtlich, dass der Dielektrikumsdraht 52 durch den Pressvorgang zur Dielektrikumsschicht 53 geworden ist, wobei die Überarbeitung des Spulenkörpers 45 im Sinne der Fig. 12 und 13 durchgeführt ist.15 shows the
In Fig. 16 ist eine elektromagnetische Bremse dargestellt, bei welcher die Spule 48 über das elektrische Kabel 49 erregt werden kann. Sie ist in erregtem Zustand dargestellt, in welchem eine Ankerscheibe 46 aufgrund des entstandenen Magnetfeldes angezogen wird. Es ist ebenfalls die Dielektrikumsschicht 53 ersichtlich.16 shows an electromagnetic brake in which the
Als Dielektrikum eignen sich vor allem Kupfer und gegebenenfalls Silber. Es ist aber grundsätzlich auch möglich, in die Nut 51, welche dann entsprechend tief ausgeführt wird, einen Kunststoff einzuspritzen, bzw. ein Material einzugiessen, welches bei den vorkommenden Temperaturen genügend scherfest bleibt und doch in die Nut eingegossen werden kann. Ein solches Material kann grundsätzlich auch ein Kunststoff oder Kunststoffklebstoff sein. Im Falle des Eingiessens oder Einspritzens erübrigt sich ein Pressvorgang, so dass die Breite der Nut 51 und die Stegdicke, welche verbleibt, entsprechend auszuwählen sind. Es hat sich gezeigt, dass die Nutbreite bzw. die Schichtdicke der Dielektrikumsschicht 53 in fertigem Zustand zwischen 0,1 und 0,3 mm liegen soll, wobei der untere Wert durch die zu übertragenden Kräfte gegeben ist.Copper and optionally silver are particularly suitable as the dielectric. In principle, however, it is also possible to inject a plastic into the
Durch das Einbringen einer dielektrischen Festkörperschicht. wird im Spulenkörper die Rema-- nenz zwischen Ankerscheibe und Spulenkörper wesentlich verringert oder ausgeschaltet, was eine entsprechend höhere Schaltfolge beim Schalten elektromagnetischer Bremsen oder Kupplungen erlaubt.By introducing a dielectric solid layer. the remanence between the armature disk and the coil former is significantly reduced or switched off in the coil former, which means a correspondingly higher switching sequence for the scarf electromagnetic brakes or clutches.
Die Herstellung eines derartigen ferromagnetischen Teiles mit einer oder mehreren dielektrischen Trennschichten ist auf diese Weise äusserst einfach herzustellen und daher billig.The production of such a ferromagnetic part with one or more dielectric separating layers is extremely simple to manufacture in this way and is therefore inexpensive.
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