CH345394A - Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes mit einer nahezu rechteckigen Form der Hystereseschleife - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes mit einer nahezu rechteckigen Form der       Hystereseschleife       Magnetkerne mit einer nahezu rechteckigen Vorm  der     Hystereseschleife    sind für verschiedene Anwen  dungen von Wichtigkeit. Diese Art von Kernen wird  unter anderem für sogenannte  magnetische Speicher   verwendet (siehe z. B. W. N.     Papian,        Proceedings    of     the     1. R. E., April 1952, Seiten 475 bis 478, und D. R.     Brown     und E.     Albers-Schönberg         Electronics ,    April 1953,  Seiten 146 bis 149).

   Solche magnetische Speicher wer  den unter anderem in Rechenmaschinen und für auto  matische Steuerungen verwendet. Die Kerne finden  eine weitere Anwendung bei magnetischen Schaltern.  



  Das Mass, welches angibt, wie weit die Form der       Hystereseschleife    einem Rechteck ähnlich ist, kann auf  verschiedene Weise quantitativ zum Ausdruck gebracht  werden. Ein übliches Mass ist z. B. der Quotient
EMI0001.0010  
    Zur Erläuterung der Bedeutung dieses Quotienten wird  auf     Fig.    1 der Zeichnung verwiesen, welche eine sche  matische Darstellung eines Teils einer     Sättigungs-          Magnetisierungskurve    ist. In dieser Figur bezeichnet       B,    die     remanente    Induktion und     Bei    diejenige Induk  tion, bei der sich die     Hystereseschleife    gerade schliesst.

    In der Praxis ist es häufig nicht einfach,     Bei    mit grosser  Genauigkeit zu messen. Man findet aber leicht einen  annähernd richtigen Wert für Bei auf Grund des Mittel  wertes der Induktionen nach teilweiser     Magnetisierung     bzw. teilweiser     Entmagnetisierung    (mit zwischen  zeitlicher Sättigung), wobei die beiden Induktionen  bei gleicher Feldstärke gemessen werden, die derart  gewählt ist, dass die erwähnten Induktionen um mehr  als 1 %, jedoch um weniger als 3 % voneinander ab  weichen.

   Auf diese Weise wurde bei den Messungen  vorgegangen, die zum Zustandekommen der Erfindung  geführt haben; für diese Messungen wurde ein ballisti  sches Galvanometer verwendet (siehe     Bozorth,      Ferro-         magnetism ,    Seite 843). Wenn hier vom Quotienten
EMI0001.0023  
    gesprochen wird, wird immer vorausgesetzt, dass er an  einem     ringförmigen    Magnetkern mit einem konstanten  Querschnitt des     ferromagnetischen    Materials über den  ganzen Umfang des Ringes und mit einem Aussen  durchmesser von höchstens     1,6mal    den Innendurch  messer gemessen wurde.  



  Das Mass, welches angibt, wie weit die Form der       Hystereseschleife    einem Rechteck ähnlich ist, lässt sich  auch durch das sogenannte      Rechteckigkeitsverhält-          nis         (Ra)ma.    zum Ausdruck bringen. Für die Bedeu  tung dieser Grösse wird auf die eingangs erwähnte  Literatur verwiesen. Vollständigkeitshalber folgt hier  eine kurze Erläuterung unter Hinweis auf     Fig.    2, gleich  falls eine schematische Darstellung eines Teils einer       Magnetisierungskurve,    die sich auf einen Fall bezieht,  in dem vor dem Erreichen der magnetischen Sättigung  mit der     Entmagnetisierung    begonnen wurde.

   Die Defi  nition der Grösse     (Rs)m@X    ist:  
EMI0001.0035     
    Der Quotient  
EMI0001.0036     
    ist eine Funktion der angelegten grössten Feldstärke  Hm. Es ergibt sich, dass dieser Quotient bei einem  bestimmten Wert von Hm, der meistens wenig von der       Koerzitivkraft        He    abweicht, einen Höchstwert hat.  Dieser Höchstwert des Quotienten wird mit dem  Symbol     (Rg)ma"    bezeichnet. Die zur Bestimmung von       (Rs)ma.    erforderlichen Messungen von B und       (nm)         schen Galvanometers durchgeführt werden.

   Als     Mess-              können auch wieder mit Hilfe eines     ballisti-          objekte    dienten auch hier ringförmige Magnetkerne  mit einem konstanten Querschnitt des magnetischen  Materials über den ganzen Umfang des Ringes und mit  einem Aussendurchmesser von höchstens     1,6mal    den  Innendurchmesser.  



  Bei den Anwendungen     ferromagnetischer    Materia  lien mit einer nahezu rechteckigen     Hystereseschleife     handelt es sich meistens um Wechselströme hoher  Frequenz, so dass das Auftreten von Wirbelströmen  möglichst beschränkt werden muss. Bei der Verwen  dung     ferromagnetischer    Legierungen kann dies da  durch erfolgen, dass der Magnetkern aus gegeneinander  isolierten, sehr dünnen Schichten des     Ferromagnet-          materials    aufgebaut wird. Es ist aber häufig äusserst  schwer aus diesen dünnen Schichten Kerne mit einer  nahezu rechteckigen Form der     Hystereseschleife    auf  zubauen.

   Es ist daher bei diesen hohen Frequenzen  vorteilhaft und bei noch höheren Frequenzen sogar  erforderlich, magnetisch weiche,     ferri-oxydhaltige     Materialien mit     Spinellstruktur    zu verwenden, denn  diese Stoffe haben an sich bereits eine geringe elek  trische Leitfähigkeit.  



  Für die Brauchbarkeit des betreffenden Magnet  kernes für magnetische Speicher und magnetische  Schalter ist ferner eine wesentliche Bedingung, dass die       Koerzitivkraft    He niedrig ist (zweckmässig nicht höher  als 10     Oersted    und vorzugsweise sogar niedriger als  5     Oersted),    denn sonst sind zur Änderung des Vor  zeichens der     Magnetisierung    des Kernes zu starke  Magnetfelder erforderlich.  



  Nach der Erfindung hat sich ergeben, dass Magnet  kerne mit einer nahezu rechteckigen Form der     Hyste-          reseschleife    und einer     Koerzitivkraft    He  <  4     Oersted     aus Mischkristallen von     Spinellstruktur    mit der  Gesamtformel  Nix     Mny   <B>Mg,</B>     -(",y)        Fe204        herstellbar    sind, wobei       x=O,1bis0,8          y=O,1bis0,8und          x+y    höchstens 0,9 ist und die Mischkristalle dadurch  hergestellt werden, dass ein Gemisch von sauerstoff  haltigen Nickel-, Mangan-,

   Magnesium- und Eisen  verbindungen im erforderlichen Gewichtsverhältnis  auf eine Temperatur von 1400 bis 1475  C erhitzt wird.  



  Die Erhitzung kann in Luft oder Stickstoff erfolgen.  Sie kann auch, bei gleichen Temperaturen, in Sauer  stoff erfolgen. Im letzteren Falle müssen aber die  Bedingungen erfüllt werden:  x = 0,1 bis 0,4  y = 0,2 bis 0,6 und       "+y    höchstens 0,9.  



  <I>Beispiel</I>  Ein Gemisch aus     Nickelcarbonat,        NiC03,        Mangan-          carbonat,        MnC03,        Magnesiumcarbonat,        MgC03,    und       Ferri-Oxyd,        Fe203        wird    fünf Stunden in absolutem  Alkohol gemahlen. Das erhaltene Pulver wird eine    Stunde bei 900  C in Luft     vorerhitzt.    Nach Abkühlung  wird das Reaktionsprodukt weitere zwei Stunden in  absolutem Alkohol gemahlen, worauf das erzielte  Erzeugnis zu einem Ring gepresst wird. Dieser Ring  wird zwei Stunden bei etwa 1450  C in Stickstoff, Luft  oder Sauerstoff erhitzt.

    



  Durch Änderung des Verhältnisses zwischen den  Mengen an     Nickelcarbonat,        Mangancarbonat    und       Magnesiumcarbonat    im Ausgangsmaterial ergeben  sich Kerne verschiedener Zusammensetzung. Von eini  gen dieser Kerne sind in nachstehender Tabelle die  Zusammensetzung, der Wert des Quotienten
EMI0002.0045  
   der  Wert von     (Rs).ax    und von He angegeben.

    
EMI0002.0047     
  
    <I>a) <SEP> In <SEP> technischem <SEP> Stickstoff <SEP> erhitzt</I>
<tb>  Zusammen  setzung <SEP> Br <SEP> (Rs)max <SEP> <B>Hc</B>
<tb>  Bol <SEP> (in <SEP> Oersted)
<tb>  x <SEP> y
<tb>  0,5 <SEP> 0,1 <SEP> 0,95 <SEP> 0,8 <SEP> 1,4
<tb>  0,2 <SEP> 0,5 <SEP> 0,95 <SEP> 0,75 <SEP> 1,0
<tb>  0,3 <SEP> 0,4 <SEP> 0,9-0,95 <SEP> 0,75 <SEP> 0,9
<tb>  0,2 <SEP> 0,7 <SEP> 0,9 <SEP> 0,7 <SEP> 0,9     
EMI0002.0048     
  
    <I>b) <SEP> In <SEP> Luft <SEP> erhitzt</I>
<tb>  Zusammen  setzung <SEP> Br <SEP> Ho
<tb>  Bol <SEP> (Rs)max <SEP> (in <SEP> Oersted)
<tb>  x <SEP> y
<tb>  0,7 <SEP> 0,1 <SEP> 0,75 <SEP> 0,7 <SEP> 2,2
<tb>  0,1 <SEP> 0,3 <SEP> 0,85 <SEP> 0,8 <SEP> 2,0
<tb>  0,4 <SEP> 0,2 <SEP> 0,85 <SEP> 0,75 <SEP> 2,0
<tb>  0,1 <SEP> 0,7 <SEP> 0,75 <SEP> 0,4 <SEP> 1,2     
EMI0002.0049     
  
    <I>c)

   <SEP> In <SEP> Sauerstoff <SEP> erhitzt</I>
<tb>  Zusammen  setzung <SEP> Br <SEP> (Rs)max <SEP> H 
<tb>  $C1 <SEP> (in <SEP> Oersted)
<tb>  x <SEP> y
<tb>  0,2 <SEP> 0,6 <SEP> 0,75 <SEP> 0,65-0,7 <SEP> 1,4
<tb>  0,3 <SEP> 0,5 <SEP> 0,75 <SEP> 0,65 <SEP> 1,5
<tb>  0,2 <SEP> 0,4 <SEP> 0,7 <SEP> 0,7 <SEP> 1,5
<tb>  0;2 <SEP> 0,3 <SEP> 0,8 <SEP> 0,75 <SEP> 1,5

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes mit einer nahezu rechteckigen Form der Hysterese- schleife und einer Koerzitivkraft He < 4 Oersted, da durch gekennzeichnet, dass der Magnetkern aus Misch kristallen von Spinellstruktur mit der Gesamtformel NiXMnyMgl-(x+y) Fe204 hergestellt wird, wobei x = 0,1 bis 0,8 y = 0,1 bis 0,8 und X+Y höchstens 0,9 ist und die Mischkristalle da durch hergestellt werden, dass ein Gemisch von sauer stoffhaltigen Nickel-, Mangan-,

   Magnesium- und Eisenverbindungen im erforderlichen Gewichtsverhält nis auf eine Temperatur von 1400 bis 1475 C erhitzt wird. II. Magnetkern, hergestellt nach dem Verfahren nach Patentanspruch I. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass x = 0,1 bis 0,4 y = 0,2 bis 0,6 und x+y höchstens 0,9 ist und das Gemisch von sauerstoffhaltigen Nickel-, Mangan-, Magnesium- und Eisenverbindungen in einer Sauer- stoffatmosphäre auf eine Temperatur von 1400 bis 1475 C, vorzugsweise von etwa 1450 C, erhitzt wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetkern erhalten wird, bei dem EMI0003.0004 mindestens gleich 0,7 ist. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Magnetkern erhalten wird, bei dem (Rs)max> 0,6 ist. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetkern erhalten wird, bei dem EMI0003.0006 mindestens gleich 0,7 und (R6).aX > 0,6 ist.