PL202424B1 - Magnetowód z kompozytów proszkowych i sposób wytwarzania magnetowodu z kompozytów proszkowych - Google Patents

Abstract

1. Magnetowód z kompozytów proszkowych wykonany jako element ze sprasowanego ma- gnetycznego kompozytu proszkowego, zna- mienny tym, ze wewn atrz elementu z magne- tycznego kompozytu proszkowego (1) jest umieszczony, co najmniej jeden element prze- wodz acy (2). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest magnetowód z kompozytów proszkowych i sposób wytwarzania magnetowodu z kompozytów proszkowych, przeznaczony do stosowania w urządzeniach elektrotechnicznych, a w szczególności w maszynach elektrycznych.

Materiał pochłaniający elektromagnetyczne fale radiowe w zakresie bardzo wysokiej częstotliwości VHF i ultra wysokiej częstotliwości UHF, który ogranicza refleksję i rozproszenie fal, znany jest z opisu patentowego USA nr US 5179381. W rozwiązaniu tym jako materiał stosuje się warstwę materiału magnetycznego utworzoną z magnetycznej mieszaniny proszków ferrytowych o średnicy ziarn 0,1-3 mm, materiałów takich jak nikiel cynk i mangan - cynku w żywicy, zwłaszcza w żywicy epoksydowej, chloroprenie, kauczuku, polietylenie i w polistyrenie, przy czym ilość proszku ferrytowego w ż ywicy wynosi co najmniej 70 % wagowych. Następnie na tylną część warstwy magnetycznej nanosi się warstwę materiału zmodyfikowanego poprzez dodanie proszków wybranych z grupy węgiel i/lub miedź i/lub nikiel i/lub aluminium i/lub żelazo lub ich stopów, a otrzymane warstwy laminuje się, zaś na przednią część warstwy magnetycznej nanosi się elektrodę z przewodzącej warstwy materiału przeznaczoną również do montażu w obwód rezonansowy.

Ferrytowy materiał magnetyczny, laminowany chip ferrytowy i laminowany kompozytowy rdzeń magnetyczny znany z japońskiego opisu patentowego nr JP6333721, wykonany jest z proszków Fe2O3, NiO, CuO, ZnO i otrzymane przez formowanie do pożądanego kształtu proszku, wstępne jego spiekania a następnie laminowanie w chip. Jako główne komponenty używane są magnetyczne materiały ferrytowe zawierające Fe2O3 w ilości od 49 do 50 % molowych, NiO w ilości od 7 do 12% molowych, CuO w ilości od 7,5 do 12,5% molowych, a ZnO w ilości 28,5 do 33% molowych. Ferrytowe materiały magnetyczne z naniesionymi na nie warstwami przewodzącymi są laminowane w chip magnetyczny o wysokiej przenikalności i indukcyjności, przy czym chip składa się z warstw magnetycznych ferrytowych i wewnętrznych warstw elektrod.

Kompozytowy arkusz magnetyczny znany jest z japońskiego opisu patentowego nr JP11087980. Arkusz ten ma uformowane dwie warstwy z miękkiego materiału magnetycznego, pomiędzy którymi umieszczona jest warstwa przewodząca, zaś od spodu tak utworzonej trój warstwy nałożona jest warstwa z pamięcią kształtu. Warstwa przewodząca wykonana jest w postaci folii zawierającej TiNi, natomiast warstwa z pamięcią kształtu wykonana jest w postaci folii bazującej na TiNi ewentualnie z dodatkiem stopów Cu, albo z tkaniny włókienniczej. Miękki materiał magnetyczny uformowany jest w postaci arkusza wykonanego z mieszaniny miękkich proszków magnetycznych zawierających sproszkowane stopy w spoiwie organicznym, zwłaszcza stopy Fe-Al-Si i Fe-Ni.

Elektromagnetyczny tłumik zakłóceń znany z japońskiego opisu patentowego nr JP10106821, charakteryzujący się dużą niezawodnością, przeznaczony jest dla klawiatury komputerowej, zwłaszcza komputerów przenośnych. Tłumik wykonany jest jako układ warstwowy. Elektromagnetyczna warstwa tłumiąca usytuowana jest na górną warstwą układu trzy warstwowego, którego co najmniej dwie warstwy są wykonane z proszkowej kompozycji magnetycznej zawierającej rozdrobnione stopy i tlenki w postaci proszków w spoiwie organicznym, naniesione są po obu stronach warstwy przewodzą cej, połączonej z układem przewodami drutowymi.

Element wykonany z materiałów magnetycznych pochłaniający zakłócenia znany z japońskiego opisu patentowego nr JP 11273925, przeznaczony jest do stosowania w układach elektronicznych pracujących przy częstotliwości z zakresu MHz i GHz i wykonany jest z magnetycznych kompozycji proszków zawierających jako składnik Si-Fe oraz magnetyczne proszki metali. W rozwiązaniu tym, przewód przesyłowy umieszczony jest w cylindrycznym elemencie magnetycznym wykonanym z metalicznego proszku magnetycznego Si-Fe i termoplastycznej żywicy jako spoiwo, a następnie podgrzewanego i uformowanego w kształcie walca. Połączenie elementu magnetycznego z przewodem przesyłowym nie jest wymagane.

Znane ze stosowania magnetowody z kompozytów proszkowych wykonywane są jako elementy z jednolitej masy sprasowanego proszku, przy czym po sprasowaniu magnetowody wypala się albo wypraża.

Sposób wytwarzania magnetycznego materiału powłokowego, przewodzącego materiału powłokowego, zielonego laminatu oraz laminowana cewka indukcyjna znane są z japońskiego opisu patentowego nr JP 11087980. Magnetyczny materiał powłokowy wykonany jest z mieszaniny miękkich proszków magnetycznych w spoiwie organicznym, a materiał przewodzący wykonany jest z mieszaniny proszków metalowych w spoiwie organicznym, z którego formowany jest laminat. Spoiwo organiczne

PL 202 424 B1 stanowi żywica poliuretanowa zawierająca SO3M, gdzie M jest K i Na, przy czym gęstość SO3M wynosi od 0,005 do 0,50 mmol/g.

Sposób wytwarzania elementu indukcyjnego i element indukcyjny znany jest z międzynarodowego zgłoszenia patentowego WO02/101763. Sposób wytwarzania elementu indukcyjnego z mieszaniny proszków polega na tym, że ferromagnetyczny proszek amorficzny lub proszek ze stopu nanokrystalicznego, miesza się z ferromagnetycznym proszkiem dielektrycznym oraz z polimerem termoplastycznym lub duroplastycznym, przy czym objętość dielektrycznych proszków ferromagnetycznych w mieszaninie wynosi zazwyczaj powyż ej 55%. Natomiast element indukcyjny wykonany ze sprasowanych proszków ferromagnetycznych, charakteryzuje się tym, że w mieszaninie proszków ma umieszczone płatki ze stopu ferromagnetycznego.

Istota magnetowodu polega na tym, że wewnątrz elementu ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego jest umieszczony, co najmniej jeden element przewodzący. Elementem przewodzącym jest pręt albo drut przewodzący.

Korzystnie po obu stronach elementu ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego są warstwy przewodzące.

Wewnątrz elementu ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego są warstwy przewodzące, korzystnie warstwę przewodzącą stanowi kształtka z blachy przewodzącej albo sprasowany proszek przewodzący.

Korzystnym jest również to, że magnetowód stanowi układ warstwowy, który ma, co najmniej jeden warstwę ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego i co najmniej jedną warstwę przewodzącą.

Istota sposobu polega na tym, że matrycę zasypuje się magnetycznym kompozytem proszkowym, w którym osadza się elementy przewodzące, po czym zespala się magnetyczny kompozyt proszkowy z elementami przewodzącymi, poprzez prasowanie. Jako elementy przewodzące umieszcza się druty przewodzące albo pręty przewodzące. Elementy przewodzące magnetowodu wykonuje się również z proszku przewodzącego, w tym celu matrycę zasypuje się proszkiem przewodzącym i magnetycznym kompozytem proszkowym.

Korzystnym jest, gdy matrycę jednocześnie zasypuje się proszkiem przewodzącym i magnetycznym kompozytem proszkowym.

Korzystnym jest również to, że matrycę zasypuje się co najmniej raz proszkiem przewodzącym, następnie co najmniej raz magnetycznym kompozytem proszkowym albo w matrycy umieszcza się blachę przewodzącą następnie zasypuje się magnetycznym kompozytem proszkowym, po czym ponownie umieszcza się blachę przewodzącą.

Wewnątrz elementu ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego są warstwy przewodzące, korzystnie warstwę przewodzącą stanowi kształtka z blachy przewodzącej albo sprasowany proszek przewodzący.

Korzystnym jest również to, że magnetowód stanowi układ warstwowy, który ma, co najmniej jeden warstwę ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego i co najmniej jedną warstwę przewodzącą.

Elementy przewodzące są rozmieszczone po obwodzie i/lub wzdłuż magnetowodu.

Zaletą sposobu wytwarzania magnetowodu z kompozytów proszkowych jest możliwość jednoczesnego wykonania obwodów elektrycznych i magnetycznych w bezodpadowym procesie prasowania, przez co skraca się proces technologiczny. Magnetowód z kompozytów proszkowych według wynalazku stwarza możliwość wykonania wirników maszyn elektrycznych, maszyn małej mocy i maszyn specjalnych jako jednolitego układu elektromagnetycznego, ponadto stwarza możliwość łatwej zmiany konfiguracji elementów przewodzących w celu zmiany parametrów elektromagnetycznych obwodu już w procesie wytwarzania.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia hybrydowy magnetowód z kompozytów proszkowych z czterema przewodzącymi drutami, fig. 2 - hybrydowy magnetowód z kompozytów proszkowych z czterema przewodzącymi prętami, fig. 3 - hybrydowy magnetowód z kompozytów proszkowych z przewodzącymi prętami wykonanymi z przewodzącego proszku, fig. 4 - hybrydowy warstwowy magnetowód z kompozytów proszkowych z jedną warstwą z magnetycznego kompozytu proszkowego, fig. 5 - hybrydowy warstwowy magnetowód z kompozytów proszkowych z jedną warstwą z przewodzącego proszku, fig. 6 - hybrydowy warstwowy magnetowód z kompozytów proszkowych z trzema elementami przewodzącymi wykonanymi z blachy przewodzącej, fig. 7 - hybrydowy magnetowód z kompozytów proszkowych z jednym prętem i dwoma drutami

PL 202 424 B1 przewodzącymi, fig. 8 - hybrydowy magnetowód z kompozytów proszkowych z ośmioma drutami przewodzącymi, fig. 9 - hybrydowy warstwowy magnetowód z kompozytów proszkowych z dwoma elementami przewodzącymi z blachy przewodzącej po obu stronach sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego, fig. 10 - hybrydowy warstwowy magnetowód z kompozytów proszkowych z dwoma elementami przewodzą cymi ze sprasowanych proszków przewodzących osadzonych wewnątrz sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego, fig. 11 - hybrydowy warstwowy magnetowód z kompozytów proszkowych ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego osadzonego pomiędzy dwoma blachami przewodzącymi, fig. 12 - hybrydowy warstwowy magnetowód z kompozytów proszkowych ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego osadzonego pomiędzy dwoma warstwami ze sprasowanego proszku przewodzącego, fig. 13 - hybrydowy magnetowód z kompozytów proszkowych z dwoma drutami i trzema prętami przewodzącymi, a fig. 14 - hybrydowy magnetowód z kompozytów proszkowych ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego osadzonego wewnątrz sprasowanego proszku przewodzącego.

P r z y k ł a d 1.

Magnetowód z kompozytów proszkowych wykonany jest ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego 1 i ma wewnątrz elementu ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego i umieszczone trzy elementy przewodzące 2 dwa w postaci prętów przewodzących o przekroju kołowym, zaś trzeci stanowi pręt przewodzący o przekroju prostokątnym.

P r z y k ł a d 2.

Magnetowód z kompozytów proszkowych wykonany jest jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że ma sześć elementów przewodzących 2 w postaci drutów przewodzących.

P r z y k ł a d 3.

Magnetowód z kompozytów proszkowych wykonany jest jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że stanowi magnetowód hybrydowy warstwowy, który po obu sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego 1 ma warstwy przewodzące 3.

P r z y k ł a d 4.

Magnetowód z kompozytów proszkowych wykonany jest jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że stanowi go hybrydowy magnetowód warstwowy z kompozytów proszkowych z dwoma warstwami przewodzącymi 3 ze sprasowanych proszków przewodzących osadzonych wewnątrz sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego 1, przy czym pierwsza warstwa przewodząca 3 jest usytuowana wzdłuż bocznej ścianki magnetowodu, zaś druga warstwa 3 po jego przekątnej pomiędzy pierwszą warstwą przewodzącą 3 i przeciwległą boczną ścianką magnetowodu.

P r z y k ł a d 5.

Magnetowód z kompozytów proszkowych wykonany jest jak w przykładzie czwartym z tą różnicą, że warstwy przewodzące 3 stanowią kształtki wykonane z blachy przewodzącej.

P r z y k ł a d 6.

Magnetowód z kompozytów proszkowych wykonany jest jak w przykładzie czwartym z tą różnicą, że warstwę przewodzącą 3 stanowi warstwa sprasowanych proszków przewodzących.

P r z y k ł a d 7.

Magnetowód z kompozytów proszkowych wykonany jest jak w przykładzie czwartym z tą różnicą, że ma pięć elementów przewodzących 2, które są rozmieszczone po obwodzie i wzdłuż magnetowodu, przy czym dwa elementy przewodzące 2 są drutami a trzy prętami przewodzącymi o przekroju prostokątnym.

P r z y k ł a d 8.

Magnetowód z kompozytów proszkowych wykonany jest jak w przykładzie czwartym z tą różnicą, że sprasowany magnetyczny kompozyt proszkowy 1 osadzony jest wewnątrz sprasowanego proszku przewodzącego 3.

P r z y k ł a d 9.

Sposób wytwarzania magnetowodu z kompozytów proszkowych polega na tym, że prostopadłościenną matrycę zasypuje się magnetycznym kompozytem proszkowym 1, przy czym podczas zasypywania umieszcza się w matrycy cztery elementy przewodzące 2 w postaci drutów przewodzących. Po czym zespala się magnetyczny kompozyt proszkowy 1 z elementami przewodzącymi 2, poprzez prasowanie.

PL 202 424 B1

P r z y k ł a d 10.

Sposób wytwarzania magnetowodu z kompozytów proszkowych przebiega jak przykładzie dziesiątym z tą różnicą, że jako elementy przewodzące 2 umieszcza się w matrycy cztery pręty przewodzące o przekroju prostokątnym.

P r z y k ł a d 11.

Sposób wytwarzania magnetowodu z kompozytów proszkowych przebiega jak przykładzie dziesiątym z tą różnicą że matrycę zasypuje się jednocześnie magnetycznym kompozytem proszkowym 1 i proszkiem przewodzącym 3. Wytworzony tym sposobem magnetowód kompozytowy ma cztery pręty przewodzące, z których każdy jest usytuowany wzdłuż bocznej ścianki magnetowodu.

P r z y k ł a d 12.

Sposób wytwarzania magnetowodu z kompozytów proszkowych przebiega jak w przykładzie dziesiątym z tą różnicą, że matrycę zasypuje się proszkiem przewodzącym 3, następnie magnetycznym kompozytem proszkowym 1 i ponownie proszkiem przewodzącym 3. Wytworzony tym sposobem magnetowód kompozytowy jest magnetowodem warstwowym, który ma jedną warstwę ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego i usytuowaną pomiędzy dwiema warstwami ze sprasowanego proszku przewodzącego 3.

P r z y k ł a d 13.

Sposób wytwarzania magnetowodu z kompozytów proszkowych przebiega jak przykładzie dwunastym z tą różnicą, że matrycę zasypuje się magnetycznym kompozytem proszkowym 1, następnie proszkiem przewodzącym 3 i ponownie magnetycznym kompozytem proszkowym 1. Wytworzony tym sposobem magnetowód kompozytowy jest magnetowodem warstwowym, który ma jedną warstwę ze sprasowanego proszku przewodzącego 3 usytuowaną pomiędzy dwiema warstwami ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego 1.

P r z y k ł a d 14.

Sposób wytwarzania magnetowodu z kompozytów proszkowych przebiega jak przykładzie dziesiątym z tą różnicą, że w matrycy umieszcza się blachę przewodzącą 2, następnie zasypuje się magnetycznym kompozytem proszkowym 1, po czym ponownie umieszcza się blachę przewodzącą 2. Wytworzony tym sposobem magnetowód kompozytowy jest magnetowodem warstwowym, który ma dwie warstwy ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego i usytuowane pomiędzy trzema kształtkami wykonanymi z blachy przewodzącej 2.

Sposób wytwarzania magnetowodu pozwala na wytworzenie magnetowodu o dowolnej konfiguracji zarówno warstw przewodzących 2 jak i elementów przewodzących 3, osadzonych w sprasowanym magnetycznym kompozycie proszkowym 1. Konfiguracja ta zależy zarówno od potrzeb jak i parametrów magnetowodu, który ma być zastosowany w układzie elektromagnetycznym, z tego względu przykłady realizacji pokazują tylko przykładowe magnetowody hybrydowe.

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Magnetowód z kompozytów proszkowych wykonany jako element ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego, znamienny tym, że wewnątrz elementu z magnetycznego kompozytu proszkowego (1) jest umieszczony, co najmniej jeden element przewodzący (2).
2. 2. Magnetowód według zastrz. 1, znamienny tym, że elementem przewodzącym (2) jest pręt przewodzący.
3. 3. Magnetowód według zastrz. 1, znamienny tym, że elementem przewodzącym (2) jest drut przewodzący.
4. 4. Magnetowód według zastrz. 1, znamienny tym, że stanowi układ warstwowy, który ma co najmniej jedną warstwę ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego (1) i co najmniej jedną warstwę przewodzącą (3).
5. 5. Magnetowód według zastrz. 1, znamienny tym, że wewnątrz elementu ze sprasowanego magnetycznego kompozytu proszkowego (1) ma co najmniej jedną warstwę przewodzącą (3).
6. 6. Magnetowód według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwę przewodzącą (3) stanowi kształtka z blachy przewodzącej.
7. 7. Magnetowód według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwę przewodzącą (3) stanowi sprasowany proszek przewodzący.

   PL 202 424 B1
8. 8. Magnetowód według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy przewodzące (2) są rozmieszczone po obwodzie.
9. 9. Magnetowód według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy przewodzące (2) są usytuowane wzdłuż magnetowodu.
10. 10. Sposób wytwarzania magnetowodu z kompozytów proszkowych polegający na tym, że magnetyczne kompozyty proszkowe zespala się poprzez prasowanie, znamienny tym, że matrycę zasypuje się magnetycznym kompozytem proszkowym, w którym osadza się elementy przewodzące (2), po czym zespala się magnetyczny kompozyt proszkowy z elementami przewodzącymi (2), poprzez prasowanie.
11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że jako elementy przewodzące (2) umieszcza się druty przewodzące.
12. 12. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że jako elementy przewodzące (2) umieszcza się pręty przewodzące.
13. 13. Sposób, według zastrz. 10, znamienny tym, że matrycę zasypuje się proszkiem przewodzącym i magnetycznym kompozytem proszkowym.
14. 14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że matrycę jednocześnie zasypuje się proszkiem przewodzącym i magnetycznym kompozytem proszkowym.
15. 15. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że matrycę zasypuje się co najmniej raz proszkiem przewodzącym, następnie co najmniej raz magnetycznym kompozytem proszkowym.
16. 16. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że w matrycy umieszcza się blachę przewodzącą (2), następnie zasypuje się magnetycznym kompozytem proszkowym, po czym ponownie umieszcza się blachę przewodzącą (2).