Способ изготовления материала для получения магнитного клина



Способ изготовления материала для получения магнитного клина
Способ изготовления материала для получения магнитного клина

 


Владельцы патента RU 2548868:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (RU)

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано для получения магнитодиэлектрического материала в виде листов или плит для изготовления магнитного клина электрических машин. Осуществляют смешивание ферромагнитного компонента, эпоксидной смолы и отвердителя, заливку полученной массы в пресс-форму, в которой размещен армирующий элемент в виде стекловолокнистой ткани, и последующую обработку магнитным полем при прессовании. Ферромагнитный компонент вводят в виде наночастиц магнетита размером до 100 нм и воздействуют магнитным полем с напряженностью не менее 800 эрстед на магнитодиэлектрическую массу с предварительно определенной степенью отверждения не более 30%. Обеспечивается получение материала для изготовления магнитного клина, позволяющего уменьшить добавочные потери двигателя и обладающего требуемой магнитной проницаемостью. 2 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано для изготовления материала для получения магнитного клина электрических машин.

Известен состав и способ получения магнитодиэлектрического материала (авт. св-во №57966, опубликованное 30.04.80 г., бюлл.№16), состоящего из ферромагнитного наполнителя в виде магнетита, фурановоэпоксидной смолы, отвердителя и стеклонити. Компоненты тщательно перемешивают, магнитодиэлектрическую массу вакуумируют и используют для формования магнитных клиньев с последующим отверждением. Для упрочнения в магнитодиэлектрическую массу добавляют стекловолокно. После отверждения магнитные клинья должны пройти термообработку при температуре 100-120°C.

Компоненты магнитодиэлектрической массы тщательно перемешивают, тем самым равномерно по объему распределяется ферромагнитный материал.

При равномерном распределении ферромагнитного компонента по объему магнитного клина снижается эффективность его работы в электрических машинах, так как на характеристики магнитного поля в воздушном зазоре между статором и ротором существенное влияние оказывает число слоев с различной магнитной проницаемостью (ферромагнитный и диэлектрические слои) в материале магнитного клина, а также геометрические размеры этих участков. Послойная структура материала магнитного клина ограничивает магнитные потоки пазового рассеяния, замыкающегося через клин, что, в конечном счете, влияет на кратность пускового и максимального моментов электрической машины, уменьшение добавочных потерь до 30%, повышение КПД на 0,4-0,6%.

Введение стеклонитей не является лучшим вариантом для повышения механических характеристик магнитодиэлектрического материала магнитных клиньев.

Перемешивание эпоксидной смолы с ферромагнетиком, отвердителем и стеклонитью, как правило, не позволяет добиться равномерного распределения стеклонити по объему материала. Отдельные стеклонити замыкаются друг на друге и в местах, где происходит контактирование стеклонитей, образуются участки, незаполненные связующим. Возникают структурные дефекты, которые являются концентраторами напряжений и приводят к ухудшению механических характеристик материала.

Недостатком также является применение связующего в виде смолы, которая при полимеризации подвергается вакуумированию и термообработке при 100-120°C.

Сегодня известны эпоксидные смолы типа ЭА-5, ЭА-10, которые не требуют выполнения указанных технологических операций для получения магнитодиэлектрического материала.

Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления материала для изготовления магнитных клиньев (авт. св-во №493810, опубликованное 30.11.75 г., бюлл. №44), который и выбран в качестве прототипа.

Ферромагнитный материал смешивают со связующим и перед заливкой массы в пресс-форму в последнюю вводят магнитомягкую проволоку в виде ориентированной сетки с немагнитопроводящим утком, после заливки массы осуществляют прессование плит, совмещенное с вибрацией, обеспечивающей выделение из магнитодиэлектрической массы изоляционной пленки, обволакивающей сетку, при этом производят магнитное ориентирование частиц железа в заданном направлении.

Указанный способ имеет следующие недостатки.

Для упрочнения магнитодиэлектрического материала в виде листов или плит перед заливкой массы в пресс-форму вводят магнитомягкую проволоку в виде ориентированной сетки с немагнитопроводящим утком. Магнитомягкую проволоку используют в качестве армирующего элемента для повышения механической прочности материала магнитных клиньев. Решая задачу повышения прочностных характеристик, магнитомягкая металлическая сетка блокирует внешнее магнитное поле, которое используется только для ориентации зерен ферромагнетика в пространстве. Снижается эффективность действия магнитного поля на ориентацию частиц ферромагнетика в вязкой среде отверждаемой магнитодиэлектрической массы.

Дополнительно магнитодиэлектрический материал армируется стекловолокном. Отдельные стеклонити замыкаются уже не только друг на друга, образуя дефекты, которые являются концентраторами напряжений, но они также замыкаются на металлическую сетку. Повышается вероятность образования участков, плохо пропитанных органическим связующим, что обязательно будет снижать прочностные характеристики материала.

Использование магнитомягкой проволоки в виде сетки с немагнитным утком требует удаления немагнитного утка за счет виброобработки магнитодиэлектрической массы в пресс-форме. Авторы вынужденно вводят дополнительную операцию, без которой нельзя рассчитывать на межфазное взаимодействие между проволокой и связующим. Однако из-за высокой адгезионной способности связующего полное удаление изолирующего утка будет весьма затруднительным.

Задачей изобретения является создание материала магнитного клина, позволяющего уменьшить добавочные потери двигателя за счет ограничения потока пазового рассеяния.

Указанная задача решается тем, что способ изготовления материала для получения магнитного клина в виде листов и плит включает смешение ферромагнитного компонента с эпоксидной смолой, отверждение и заливку получаемой массы в пресс-форму, где помещен армирующий элемент в виде стекловолокнистой ткани, и последующую обработку магнитным полем при прессовании, отличающийся тем, что ферромагнитный компонент вводят в виде наночастиц магнетита размером до 100 нм и воздействуют магнитным полем с напряженностью не менее 800 эрстед на магнитодиэлектрическую массу с предварительно определенной степенью отверждения не более 30%.

При введении частиц большего размера за счет снижения подвижности в вязкой среде эпоксидного связующего нельзя рассчитывать на формирование слоистой структуры без пересечения отдельных участков ферромагнитных слоев и снижения эффективности воздействия магнитного клина на электромагнитный поток пазового рассеяния и уменьшение добавочных потерь двигателя. К такому же результату приводит использование наночастиц магнетика и магнитной обработки напряженностью 300 эрстед.

Введение наночастиц магнетита обеспечивает высокую подвижность частиц в вязкой среде эпоксидного связующего при прессовании магнитодиэлектрической массы с армирующим элементом в виде стекловолокнистой ткани, что позволяет формировать слоистую структуру материала магнитного клина с четким разделением межфазной границы получения плотной структуры в пределах слоя ферромагнетика. В этом случае ферромагнитный слой работает в условиях воздействия магнитного поля как единая частица, что обеспечивает требуемую магнитную проницаемость материала.

Кроме того, ферромагнитный наполнитель с размером частиц до 100 нм не снижает прочностных характеристик отвержденной эпоксидной смолы.

Степень полимеризации эпоксидной смолы предварительно определяется, и магнитная обработка производится при степени отверждения не более 30% от полного.

Пример 1

Смесь ферромагнетика в виде магнетита с размером частиц от 10 до 100 нм, эпоксидной смолы марки К-153, отвердителя, взятых в соотношении: 25 масс.% магнетита, остальное - эпоксидная смола и 10 масс.% отвердителя, тщательно перемешивают и заливают в пресс-форму, в которую предварительно помещают армирующую сетку в виде стекловолокнистой ткани, далее накладывают магнитное поле напряженностью 800 эрстед. Предварительно определяют степень полимеризации магнитодиэлектрической массы и магнитную обработку начинают при степени полимеризации не более 30%.

Металлографический анализ отвержденного материала показывает, что ферромагнитный компонент образует замыкающиеся слои с неравномерным распределением по объему материала. На рис.1 показано распределение ферромагнитного компонента в отвержденной эпоксидной смоле после обработки магнитным полем напряженностью 300 эрстед: 1 - отвержденная эпоксидная смола, 2 - ферромагнитный компонент.

Применение магнитных клиньев, изготовленных из материала подобной структуры, показало, что асинхронный двигатель марки ДМ, по результатам испытаний согласно ГОСТ 25941-83, имел снижение добавочных потерь на 10%.

Пример 2

Смесь ферромагнетика в виде магнетита с размером частиц до 100 нм, эпоксидной смолы марки ЭП-10, отвердителя, взятых в соотношении: 25 вес.% магнетита, остальное - эпоксидная смола и 1-2% отвердителя, тщательно перемешивают и заливают в пресс-форму, в которую предварительно помещают армирующую сетку в виде стекловолокнистой ткани, далее накладывают магнитное поле напряженностью 800 эрстед. Предварительно определяют степень отверждения магнитодиэлектрической массы и магнитную обработку начинают при степени полимеризации не более 30%. Металлографический анализ отвержденного материала показывает, что материал имеет слоистую чередующуюся структуру из слоев отвержденного полимера и ферромагнитного наполнителя. Слои ферромагнитного компонента не замыкаются друг на друге. Слой ферромагнитного компонента имеет высокоплотную структуру, что обеспечивает высокую магнитную проницаемость слоя. На рис.2 показано распределение ферромагнитного компонента в отвержденной эпоксидной смоле после обработки магнитным полем напряженностью 800 эрстед: 1 - отвержденная эпоксидная смола; 2 - ферромагнитный компонент.

Применение магнитных клиньев, изготовленных из материала, показало, что асинхронный двигатель марки ДМ, по результатам испытаний согласно ГОСТ 25941-83, имел снижение вредных потерь на 30%, что подтверждает технический результат предлагаемого изобретения.

Способ получения магнитодиэлектрического материала в виде листов или плит для изготовления магнитного клина электрических машин, включающий смешивание ферромагнитного компонента, эпоксидной смолы и отвердителя, заливку полученной массы в пресс-форму, в которой размещен армирующий элемент в виде стекловолокнистой ткани, и последующую обработку магнитным полем при прессовании, отличающийся тем, что ферромагнитный компонент вводят в виде наночастиц магнетита размером до 100 нм и воздействуют магнитным полем с напряженностью не менее 800 эрстед на магнитодиэлектрическую массу с предварительно определенной степенью отверждения не более 30%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к быстродействующему способу лазерного нанесения насечек, при котором используется установка лазерного устройства для одновременного нанесения линий насечек на верхнюю и на нижнюю поверхности полосы текстурированной кремнистой электротехнической стали, подаваемой и продвигаемой вперед по производственной линии, с помощью луча лазера непрерывного действия с высокой степенью фокусировки, при этом линии насечек, нанесенные на верхнюю поверхность, и линии насечек, нанесенные на нижнюю поверхность, имеют одинаковое расстояние между соседними линиями насечек, но смещены относительно друг друга для равномерного снижения потерь в железе.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения ферритовых изделий включает приготовление пресс-порошка, содержащего ферритовый материал и легирующую добавку, прессование заготовок, радиационно-термическое спекание заготовок путем их нагрева до температуры спекания облучением проникающим электронным пучком с выдержкой при температуре спекания под облучением непрерывным электронным пучком.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству материалов для магнитопроводов электромагнитных реле. Готовят шихту, содержащую железо и фосфор, затем проводят ее прессование, спекание и охлаждение.

Заявленное изобретение относится к ферритовым материалам с малыми диэлектрическими потерями и высокими значениями остаточной магнитной индукции и предназначено для использования в сверхвысокочастотных (СВЧ) системах, например в антенных элементах фазированных антенных решеток.

Заявленное изобретение относится к ферритовым материалам с малыми диэлектрическими потерями и высокими значениями остаточной магнитной индукции, которые могут быть использованы в сверхвысокочастотных (СВЧ) системах, например в антенных элементах фазированных антенных решеток.

Заявлен ферритовый материал с малыми диэлектрическими потерями и высокими значениями остаточной магнитной индукции. Ферритовый материал получен из смеси порошков, содержащей Fe2O3, Li2CO3, MnCO3, Bi2O3, ZnO, CdO, SnO2, TiO2 при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид железа 71,39±0,1, карбонат лития 5,61±0,1, оксид цинка 8,58±0,1, оксид кадмия 5,41±0,1, оксид олова 3,18±0,1, оксид титана 0,69±0,03, карбонат марганца 4,84±0,1, оксид висмута 0,3±0,03.

Изобретение относится к листу из текстурированной электротехнической стали. Для подавления шума у реального трансформатора, который сконфигурирован из стального листа, имеющего канавки, полученные в нем для измельчения магнитных доменов, на лист из текстурированной электротехнической стали, имеющий на одной поверхности канавки для измельчения магнитных доменов, нанесены форстеритная пленка и создающее натяжение покрытие на имеющей и не имеющей канавки поверхности стального листа, причем создающее натяжение покрытие нанесено на поверхность, имеющую канавки, в количестве А(г/м2) и на поверхность, не имеющую канавок, - в количестве В (г/м2), и количества покрытий А и В ограничены попаданием в пределы предварительно определенного диапазона.

Изобретение относится к области металлургии. Сляб получают из стали, содержащей, мас.%: С 0,020-0,15, Si 2,5-7,0, Mn 0,005-0,3, кислотно-растворимый алюминий 0,01-0,05, N 0,002-0,012, по меньшей мере один из S и Se с их общим содержанием 0,05 или менее, Fe и неизбежные примеси - остальное.

Изобретение относится к электротехнике, к магнитам из редкоземельных металлов. Технический результат состоит в повышении коэрцитивной силы без добавления большого количества таких редкоземельных металлов, как Dy и Tb.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к магнитному материалу, содержащему празеодим, железо, кобальт, бор, медь и, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы гадолиний (Gd), диспрозий (Dy), самарий (Sm), церий (Ce).

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к антифрикционным материалам для применения в высокотемпературных зонах промышленного оборудования.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения многослойных композитов на основе системы Cu-Al, а также прекурсоров для синтеза наноструктурных интерметаллических соединений данной системы.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к прессованию порошковых материалов в пресс-форме. Пресс-форма для прессования порошкового материала содержит нижний пуансон с лунками, шарики, большой и малый диски из пластичного материала одинакового состава, матрицу, верхний пуансон и дополнительный нижний пуансон, предварительно смазанный пластичной смазкой.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к изготовлению скользящих контактов. Может использоваться в электротехнике, в узлах токосъема, в частности щеток электромашин и контактных вставок железнодорожного и городского транспорта.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению заготовок из порошковых материалов под последующую обработку давлением - ковку, штамповку, прессование, а также для изготовления деталей обработкой резанием.

Изобретение относится к литейному и металлургическому производству, в частности к получению псевдолигатуры для модифицирования алюминиевых сплавов. Способ включает смешивание в планетарной мельнице полученного по технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза ультрадисперсного порошка карбида титана, содержащего соли хлорида калия и натрия, с порошком основы, содержащим алюминий и медь, в соотношении 9:1, и прессование полученной композиции.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению скользящих контактов. Может использоваться в электротехнике для изготовления щеток электромашин, контактных вставок для устройств токосъема городского и железнодорожного транспорта.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к изготовлению заготовок из титановой губки. Способ изготовления заготовок из титана включает размещение частиц титановой губки в камере пресса, компактирование частиц губки до получения заготовки, ее прессование, удаление загрязнений с поверхности прессованной заготовки, покрытие ее смазкой и последующую прокатку.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению многослойных композитов на основе системы Nb-Al. Может использоваться для синтеза наноструктурных интерметаллических соединений данной системы.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению кольцеобразного оксидного формованного изделия. Может использоваться для изготовления стационарного слоя катализатора, используемого в реакционных трубках кожухотрубного реактора.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Порошок засыпают в пресс-форму, разравнивают и проводят прессование в вертикальном направлении параллельно сторонам изделия. Засыпку порошка в пресс-форму производят через щелевую воронку в вертикальном направлении параллельно направлению прессования с одновременным разравниванием порошка в пресс-форме нижними профилированными краями щели воронки путем перемещения щелевой воронки при помощи опорных элементов по поверхности, соответствующей профилю поверхности изделия. Профилирующей поверхностью нижнего пуансона формируют профиль другой стороны поверхности изделия. Используют воронку, края щели которой выполнены соответствующими продольному профилю стороны поверхности изделия, формируемой верхним пуансоном, при этом воронка и нижний пуансон выполнены с возможностью перемещения параллельно оси прессования. Обеспечивается повышение однородности распределения порошков и плотности в изделии. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.
Наверх