Procedimiento para la fabricación de un núcleo magnético.

Procedimiento para la fabricación de un núcleo (1) magnético, que presenta las siguientes etapas:



- proporcionar un núcleo (1) magnético arrollado a partir de una banda magnética suave con un lado (4) superior yun lado (5) inferior, estando formados el lado (4) superior y el lado (5) inferior por superficies (16) laterales de labanda magnética suave;

- proporcionar una carcasa (6) de protección para alojar el núcleo (1) magnético;

- aplicar una sustancia adhesiva sobre una pared (10) interior de carcasa;

- insertar el núcleo (1) magnético en la carcasa (6) de protección, poniendo en contacto el lado (5) inferiordel núcleo (1) magnético con la sustancia adhesiva y adhiriéndolo al mismo, caracterizado porque

- la sustancia adhesiva es un adhesivo (11) sensible a la presión y

- el adhesivo (11) sensible a la presión forma en su superficie (12) una película.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/005877.

Solicitante: VACUUMSCHMELZE GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: GRUNER WEG 37 63450 HANAU ALEMANIA.

Inventor/es: BRUNNER, MARKUS, PETZOLD,JOERG.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01F27/25 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01F IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE MATERIALES ESPECIFICOS POR SUS PROPIEDADES MAGNETICAS.H01F 27/00 Detalles de transformadores o de inductancias en general. › fabricados a partir de bandas o de cintas (H01F 27/26 tiene prioridad).
  • H01F27/26 H01F 27/00 […] › Fijación de las partes del núcleo entre sí; Fijación o montaje del núcleo en la envoltura o sobre un soporte.
  • H01F3/04 H01F […] › H01F 3/00 Núcleos, culatas o inducidos. › hechos de tiras o cintas.
  • H01F41/02 H01F […] › H01F 41/00 Aparatos o procedimientos especialmente adaptados a la fabricación o al acoplamiento de dispositivos cubiertos por la presente subclase. › para la fabricación de núcleos, bobinas o imanes (H01F 41/14 tiene prioridad).

PDF original: ES-2394198_T3.pdf

 

Procedimiento para la fabricación de un núcleo magnético.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la fabricación de un núcleo magnético.

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un núcleo magnético según el preámbulo de la reivindicación 1. Un procedimiento de este tipo se conoce por ejemplo por el documento EP 0794 541 A.

Los núcleos magnéticos que están formados por una banda metálica arrollada en forma de espiral, los denominados núcleos toroidales, se emplean por ejemplo en transformadores de corriente, transformadores de potencia, choques de supresión de ruidos con compensación de corriente, limitadores de corriente de arranque, choques de almacenamiento, choques monoconductores, choques transductor y transformadores de corriente de suma o diferencia para interruptores de protección FI.

Se les impone requisitos elevados con respecto a las propiedades magnéticas: por ejemplo los transformadores de corriente de defecto para interruptores de corriente de defecto sensibles a la corriente alterna deben proporcionar una tensión secundaria, que sea suficiente al menos para disparar el sistema magnético del relé de disparo que es responsable de la desconexión. Dado que se pretende un diseño lo menos voluminoso posible del transformador de corriente, se necesita un material para el núcleo magnético que además de una inducción elevada con la frecuencia de trabajo típica de 50 Hz presente sobre todo una permeabilidad Ir relativa lo más alta posible. Influyen de manera fundamental en la permeabilidad relativa la geometría del núcleo magnético así como las propiedades del material de trabajo en combinación con el acabado tecnológico del material, por ejemplo mediante un tratamiento térmico.

Hasta ahora, para conseguir unas permeabilidades relativas lo suficientemente elevadas era necesario alcanzar una constante As de magnetostricción de saturación lo más pequeña posible de |As| < 2 ppm o incluso < 0, 3 ppm. Además unas bandas lo más perfectas posible en cuanto a su geometría con el menor número posible de defectos de forma constituían un requisito importante. Sin embargo, una constante As de magnetostricción de saturación tan pequeña sólo puede conseguirse fácilmente con pocas aleaciones y además en el caso de una fabricación industrial es casi imposible conseguir una composición de aleación exacta sin impurezas.

Sin embargo, sería posible conseguir unas permeabilidades relativas elevadas también con numerosas composiciones de aleaciones adicionales si el núcleo magnético estuviera libre de tensiones mecánicas. Las tensiones mecánicas se introducen en el núcleo magnético por ejemplo al arrollar el núcleo a partir de una o varias bandas o en su posterior manipulación. La relación entre la ausencia de tensión del núcleo magnético y una permeabilidad relativa elevada se indica por ejemplo en el documento JP 63-115313. Mientras que en la mayoría de los casos las tensiones que se han producido durante el arrollado pueden reducirse mucho en un tratamiento térmico posterior, en la medida de lo posible debe evitarse la introducción de tensiones mecánicas por influencias externas como golpes o sacudidas.

A este respecto se conoce por ejemplo por el documento EP 0 509 936 B1 unir un núcleo magnético a partir de una aleación de níquel y hierro con una carcasa mediante un adhesivo de silicona suave y flexible a través de varios puntos de adhesión. Sin embargo, este modo de proceder no puede transmitirse a núcleos magnéticos a partir de una aleación magnetostrictiva, ya que antes de la reticulación completa del adhesivo de silicona éste se desliza entre las capas de banda del núcleo magnético debido a las fuerzas capilares y el propio peso del núcleo magnético. Defectos de forma en bandas amorías y nanocristalinas favorecen todavía más la penetración del adhesivo. Durante el endurecimiento se producen entonces tensiones de tracción en las capas de banda reticuladas y por tanto se producen un empeoramiento de las propiedades magnéticas del núcleo. Dado que la intensidad de la penetración del adhesivo de silicona entre las capas de banda depende en gran medida de defectos de forma de la banda que se producen por casualidad, este efecto es además difícil de prever y lleva a una gran dispersión de los valores de permeabilidad.

El objetivo de la presente invención es por tanto indicar un procedimiento para la fabricación de un núcleo magnético, estando el núcleo magnético protegido frente a tensiones mecánicas introducidas desde el exterior y presentando por tanto unas propiedades magnéticas buenas duraderas.

Por ejemplo un núcleo magnético de este tipo puede estar fabricado a partir de una banda magnética suave arrollada en forma de espiral con un lado superior y un lado inferior, estando formados el lado superior y el lado inferior por superficies laterales de la banda magnética suave. El núcleo magnético puede fijarse en una carcasa de protección y para la fijación del núcleo magnético puede preverse un adhesivo sensible a la presión entre el lado inferior del núcleo magnético y una pared interior de carcasa.

En particular en caso de núcleos magnéticos a partir de aleaciones solidificadas rápidamente debería evitarse una conexión con arrastre de fuerza entre la carcasa de protección y el núcleo magnético, ya que estas capas de banda presentan una estabilidad propia reducida, de modo que las fuerzas de tracción provocadas por la reducción del volumen del adhesivo introducen obligatoriamente tensiones mecánicas en el núcleo magnético. Debería evitarse por tanto una impregnación del núcleo magnético con el adhesivo. Una conexión con arrastre de fuerza entre el núcleo magnético y la carcasa de protección tendría como consecuencia la percepción de diferencias en la expansión térmica entre el material del núcleo magnético y el de la carcasa directamente por tensiones mecánicas. Debido a la relación fundamental

entre la permeabilidad Ir relativa, la constante As de magnetostricción de saturación y la tensión mecánica o, las tensiones de este tipo, con una constante de magnetostricción de saturación no lo suficientemente pequeña, llevan a permeabilidades relativas demasiado reducidas y además muy dispersas.

Sin embargo, mediante el uso de un adhesivo sensible a la presión que tras el secado presenta una superficie permanentemente pegajosa puede conseguirse una fijación del núcleo magnético en la carcasa de protección, que al mismo tiempo es lo suficientemente elástica para compensar tensiones. Además, con un adhesivo sensible a la presión puede reducirse al mínimo la penetración del adhesivo entre las capas de banda, realizándose la conexión del núcleo magnético a la carcasa casi exclusivamente a través de la adhesión del adhesivo a las superficies laterales de las capas de banda individuales. Adhesivos sensibles a la presión adecuados son por ejemplo masas autoadhesivas termoplásticas suaves elásticas.

El adhesivo sensible a la presión presenta por ejemplo un polímero de acrilato. Con respecto a otras masas autoadhesivas en principio adecuadas, tal como por ejemplo a base de caucho, poli (éster de vinilo) , polibutadieno o poliuretano las que son a base de polímeros de acrilato tienen la ventaja de que permiten la formulación de masas adhesivas especialmente resistentes.

El adhesivo sensible a la presión presenta por ejemplo un alargamiento £R de rotura con £R > 250%, preferiblemente > 450%, de manera aún más preferible > 600%. Un adhesivo sensible a la presión de este tipo es lo suficientemente elástico para evitar una transmisión de fuerzas no deseada entre la carcasa y el núcleo magnético fijado en la misma. Además el adhesivo sensible a la presión presenta de manera ventajosa una temperatura Tg de transición vítrea con TG < 0ºC; mejor TG < -20ºC; mejor TG < -30ºC y una temperatura Tx de fusión con Ts > 180ºC.

La profundidad t de penetración del adhesivo sensible a la presión entre las capas de banda del núcleo magnético asciende por ejemplo a t < 2 mm, preferiblemente a t < 0, 5 mm y de manera aún más preferible a t < 0, 01 mm.

Típicamente el núcleo magnético listo, esto es, el núcleo magnético tras terminar el tratamiento térmico, presenta una banda magnética suave nanocristalina. Sin embargo, según la finalidad de uso del núcleo magnético también son concebibles bandas amorías o cristalinas.

Para el núcleo magnético según la invención son concebibles diferentes composiciones de aleaciones. Dado que no se requiere la desaparición de la constante de magnetostricción de saturación pueden emplearse aleaciones corrientes a base de hierro, y también pueden tolerarse impurezas residuales que en general no pueden... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la fabricación de un núcleo (1) magnético, que presenta las siguientes etapas:

- proporcionar un núcleo (1) magnético arrollado a partir de una banda magnética suave con un lado (4) superior y un lado (5) inferior, estando formados el lado (4) superior y el lado (5) inferior por superficies (16) laterales de la banda magnética suave;

- proporcionar una carcasa (6) de protección para alojar el núcleo (1) magnético;

- aplicar una sustancia adhesiva sobre una pared (10) interior de carcasa;

- insertar el núcleo (1) magnético en la carcasa (6) de protección, poniendo en contacto el lado (5) inferior del núcleo (1) magnético con la sustancia adhesiva y adhiriéndolo al mismo, caracterizado porque

- la sustancia adhesiva es un adhesivo (11) sensible a la presión y

- el adhesivo (11) sensible a la presión forma en su superficie (12) una película.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, utilizándose como adhesivo (11) sensible a la presión un polímero de acrilato.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, aplicándose el adhesivo (11) sensible a la presión como dispersión acuosa o como solución orgánica sobre la pared (10) interior de carcasa.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, presentando el adhesivo (11) sensible a la presión al insertar el núcleo (1) magnético en la carcasa (6) de protección una viscosidad v con v < 20 Pa·s.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, presentando el adhesivo (11) sensible a la presión al insertar el núcleo (1) magnético en la carcasa (6) de protección un contenido en sólidos superior al 30 por ciento en peso.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el adhesivo (11) sensible a la presión presenta una temperatura TF mínima de formación de película con TF < 0ºC.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, presentando el adhesivo (11) sensible a la presión un alargamiento £R de rotura con £R > 600%.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, presentando el adhesivo (11) sensible a la presión una temperatura Tg de transición vítrea con Tg < -30ºC.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, presentando el adhesivo (11) sensible a la presión una temperatura Ts de fusión con Ts > 180ºC.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, penetrando el adhesivo (11) sensible a la presión entre capas (2) de banda del núcleo (1) magnético hasta una profundidad t de penetración de t < 2 mm, de t < 0, 5 mm o de t < 0, 01 mm.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, sometiéndose el adhesivo (11) sensible a la presión tras su aplicación sobre la pared (10) interior de carcasa a un secado por aire caliente o un secado por infrarrojos.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el adhesivo (11) sensible a la presión todavía no ha fraguado al insertar el núcleo (1) magnético en la carcasa (6) de protección por debajo de la película en su superficie (12) .

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, sometiéndose el núcleo (1) magnético antes de su inserción en la carcasa (6) de protección a un tratamiento térmico, realizándose el tratamiento térmico preferiblemente sin campo en ausencia de un campo magnético.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, realizándose el tratamiento térmico a una temperatura T con 505ºC T 600ºC.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, realizándose el tratamiento térmico completa o temporalmente en un campo magnético.

Permeabilidad

Permeabilidad


 

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