CH347907A

CH347907A - Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes mit einer nahezu rechteckförmigen Hystereseschleife

Info

Publication number: CH347907A
Authority: CH
Inventors: Jacobus Esveldt Cornelis; Willem Gorter Evert
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1953-12-21
Filing date: 1954-12-20
Publication date: 1960-07-31
Also published as: FR1116094A; BE534276A; NL82274C; DE977603C; GB759246A; CH345087A; ES219084A1

Description

Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes mit einer nahezu rechteckförmigen Hystereseschleife Magnetkerne mit einer nahezu rechteckigen Hystereseschleife sind für verschiedene Anwendun gen wichtig. Kerne dieser Art werden unter anderem für sogenannte magnetische Speicher verwandt (siehe beispielsweise W. N. Papian, Proceedings of the I. R. E. April 1952, S. 475-478 und D. R. Brown und E. Albers-Schoenberg Electronics April 1953, S. 146-149). Solche magnetischen Speicher finden u. a. in Rechenmaschinen und auto matischen Piloten Verwendung.

Eine andere Anwen dung finden diese Kerne bei magnetischen Schal tungen.

Das Mass, welches angibt, wie weit sich die Form der Hystereseschleife der Rechteckform nähert, kann verschiedenartig quantitativ zum Aus druck gebracht werden. Ein übliches Mass ist bei spielsweise der Quotient
EMI0001.0012
. Zur Erläuterung der Bedeutung des erwähnten Quotienten wird auf Fig. 1 verwiesen, die eine schematische Darstellung eines Teils einer Sättigungs-Magnetisierungskurve ist. In dieser Figur stellt Br die Remanenzinduktion dar, während B,1 diejenige Induktion darstellt, bei der sich die Hystereseschleife gerade schliesst.

In der Praxis ist es häufig schwierig, B"1 mit grosser Ge nauigkeit zu messen. Es ergibt sich jedoch ein an näherungsweise richtiger Wert für B,,1 dadurch, dass der Mittelwert der Induktionen nach teilweiser Ma gnetisierung bzw. teilweiser Entmagnetisierung (mit zwischenzeitlicher Sättigung) genommen wird, wobei die beiden Induktionen bei der gleichen Feldstärke gemessen werden, die so gewählt ist, dass die er wähnten Induktionen um mehr als10/9, jedoch um weniger als 3114 voneinander abweichen.

Dieses Verfahren wurde auch bei den beim Zustande kommen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Messungen angewendet; für diese Messungen fand ein ballistisches Galvanometer Verwendung (siehe Bozorth, Ferromagnetism S. 843). Wenn hier von dem Quotienten die Rede ist, wird stets an genommen, dass er
EMI0001.0025
an einem ringförmigen Magnet kern mit einem konstanten Querschnitt des ferro- magnetischen Materials über den ganzen Umfang des Ringes und mit einem Aussendurchmesser, der höchstens das 1,6fache des Innendurchmessers be trägt, gemessen ist.

Das Mass, welches angibt, wie weit sich die Form der Hystereseschleife der Rechteckform nähert, lässt sich gleichfalls mittels des sog. Rechteckigkeits- verhältnisses ( Squareness ratio ) (RS)"," zum Ausdruck bringen. Für die Bedeutung dieser Grösse wird auf die vorstehend erwähnte Literatur verwie sen.

Vollständigkeitshalber folgt hier eine kurze Er läuterung unter Hinweis auf Fig. 2, gleichfalls eine schematische Darstellung eines Teils einer Magneti- sierungskurve, die sich auf einen Fall bezieht, bei dem die Entmagnetisierung angefangen wurde, bevor die magnetische Sättigung erreicht war. Die Grösse (Ra)".,,, wird als
EMI0001.0041
definiert. Der Quotient
EMI0001.0042
ist eine Funktion der an gelegten grössten Feldstärke Hm.

Es stellt sich heraus, dass dieser Quotient für einen bestimmten Wert von H"" der sich meist wenig von der Koerzitivkraft H,, unterscheidet, einen Höchstwert aufweist. Dieser Höchstwert des Quotienten wird durch das Symbol (Rs)ma, angedeutet. Die zur Ermittlung von (R9)",,, erforderlichen Messungen vonB (Hm) und-B (_ TH-) können auch wieder mit Hilfe eines ballistischen. Galvanometers durchgeführt werden.

Als Mess- objekte dienten auch ringförmige Magnetkerne mit einem konstanten Querschnitt des magnetischen Ma terials über den ganzen Umfang des Ringes und einem Aussendurchmesser, der maximal das 1,6fache des Innendurchmessers beträgt. Bei den Verwendun gen ferromagnetischer Materialien mit einer nahezu rechteckigen Hystereschieife handelt es sich meist um Wechselströme hoher Frequenz, und es kommt somit darauf an, das Auftreten von Wirbelströmen soweit wie möglich zu beschränken.

Bei der Ver wendung ferromagnetischer Legierungen kann dies bis zu einem gewissen Grade dadurch erfolgen, dass der Magnetkern aus voneinander isolierten, sehr dünnen Schichten des ferromagnetischen Materials aufgebaut wird. Häufig ist es jedoch sehr schwierig, aus diesen dünnen Schichten Kerne mit einer nahezu rechteckigen Hystereseschleife aufzubauen. Es ist somit bei diesen hohen Frequenzen vorteilhaft und bei noch höheren Frequenzen sogar notwendig, ma gnetisch weiche, eisen-(III)-oxydhaltige Materialien mit Spinellstruktur zu verwenden.

Diese Stoffe haben nämlich an sich bereits eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit.

Für die Verwendungsfähigkeit der in Rede stehenden Magnetkerne für magnetische Speicher und magnetische Schaltungen ist es weiterhin eine wesentliche Bedingung, dass die Koerzitivkraft gering ist (vorzugsweise nicht höher als 10 Oersted und sogar niedriger als 5 Oersted), weil sonst die elektro magnetischen Verluste zu hoch sind.

Erfindungsgemäss wurde gefunden, dass Magnet kerne mit einer nahezu rechteckförmigen Hysterese- schleife, wobei die Bedingungen (R6)",a, > 0,6 und H, < 4 Oersted erfüllt werden, dadurch erzielbar sind, dass sie aus Mischkristallen mit Spinellstruktur mit der Gesamtformel Ni.,Mg"_1_Y,ZnyFe20.1 her gestellt werden, wobei x = 0,6 bis 0,8, y = 0,1 bis 0,3 und x + y = 0,7 bis 0,9 ist, und die Misch kristalle dadurch hergestellt werden, dass ein in die genannten Mischkristalle überführbares,

oxydische Verbindungen von Nickel, Magnesium, Zink und Eisen im erforderlichen Gewichtsverhältnis enthal tendes Stoffgemisch in einer Gasatmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 50 Volumen prozent auf eine Temperatur von 1375 bis 1475 C erhitzt wird.

Beispiel Ein Gemisch aus Magnesiumkarbonat, Nickel karbonat, Eisenoxyd und Zinkoxyd wird 8 bis 10 Stunden in reinem Alkohol oder wasserfreiem Benzol gemahlen und darauf eine Stunde bei 900 C in Luft vorgebrannt. Nach Abkühlen wird das Reaktions- Produkt einige Zeit, beispielsweise 2 Stunden, in reinem Alkohol gemahlen. Danach wird es zu einem Ring gepresst, und dieser Ring wird bei angenähert 1450 C in Sauerstoff gesintert.

Die nachstehende Tabelle gibt eine Übersicht der Werte des Quotienten des Rechteckigkeits- verhältnisses (R,)",. und der
EMI0002.0043
Koerzitivkraft H, der Magnetkerne mit einer in dem in den Rahmen der Erfindung fallenden Bereich liegenden Zusammen setzung.
EMI0002.0047

B
<tb> Zusammensetzung <SEP> '' <SEP> (Rg)n"" <SEP> H, <SEP> (in <SEP> Oersted)
<tb> Bcl
<tb> Nio,7 <SEP> M90,2 <SEP> Zno,1 <SEP> Fe204 <SEP> 0,65 <SEP> 0,8 <SEP> 2,2
<tb> N'0,7 <SEP> M90,1 <SEP> Zno,2 <SEP> Fe204 <SEP> 0,70 <SEP> 0,75 <SEP> 2,0

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes mit einer nahezu rechteckförmigen Hystereseschleife, wobei die Bedingungen (Rs)",a, > 0,6 und H, < 4 Oersted erfüllt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern aus Mischkristallen mit Spinell- struktur mit der Gesamtformel Ni,Mg(1-a-"ZnYFe204 hergestellt wird, wobei x = 0,6 bis 0,8,y = 0,1 bis 0,3 und x + y = 0,7 bis 0,9 ist, und die Misch- kristalle dadurch hergestellt werden,

dass ein in die genannten Mischkristalle überführbares, oxydische Verbindungen von Nickel, Magnesium, Zink und Eisen im erforderlichen Gewichtsverhältnis enthal tendes Stoffgemisch in einer Gasatmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 50 Volumen prozent auf eine Temperatur von 1375 bis 1475 C erhitzt wird. II. Magnetkern, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I.