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Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Werkstoffes, der insbesondere zur Herstellung von
Magnetkernen für Hochfrequenzspulen geeignet ist.
Die Herstellung von verlustarmen Magnetkernen für Hochfrequenzzwecke (bei Periodenzahlen über 20.000 Hertz) mit einer erheblich höheren Permeabilität als Luft konnte bisher nicht durchgeführt werden, so dass in der Hochfrequenztechnik trotz deren grossen Nachteile in Bezug auf Streufluss, grossen Raumbedarf usw. Luftspulen verwendet werden mussten.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die bei der Herstellung von Pupinkernen gewonnenen Erfahrungen für Hoehfrequenzzwecke auszunützen ; die Versuche blieben jedoch bisher erfolglos. Die Ursache hiefür ist wahrschienlich in Folgendem zu suchen :
Die Magnetkern zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten wurden bisher bekanntlich aus fein verteiltem pulverförmigem Material hergestellt, welches mit gewissen Bindemitteln, wie gemahlenem Schellack, Gelatine od. dgl. versetzt wurde. Aus diesen Mischungen wurden die Kerne unter Anwendung von Druck und Wärme gepresst.
Eine Prüfung derartiger Kerne, in welchen die Eisenpartikel scheinbar gut voneinander isoliert sind, durch das obenerwähnte Isoliermaterial ergibt jedoch bei hohen Frequenzen immer noch beträchtliche Wirbelstromverluste, dass ein derartiger Kern für Hochfrequenzzweeke, z. B. für Abstimmkreise, nicht verwendbar ist.
Es ist auch bereist vorgeschlagen worden, Hoehfrequenzkerne aus sehr dünnem Eisenblech herzustellen oder dünnen Lagen von Magnetmaterial durch Kathodenstrahlzerstäubung, Ausfällung, Elektrolyse oder nach dem Metallspritzverfahren auf lackiertem Papier aufzubringen. Die Resultate dieser Versuche waren jedoch gleichfalls unbefriedigend. Abgesehen von der Tatsache, dass in den so erhaltenen Magnetschichten die Wirbelstromverluste um ein Vielfaches grösser sind als bei Pulverkernen, ist die Herstellung derartiger dünner Schichten nach dem Walzverfahren oder durch Kathodenstrahlverstäubung im Vakuum so teuer und kompliziert, dass dieser Weg praktisch nicht gangbar ist.
Die Herstellung dünner Eisenschichten mittels des Metallspritzprozesses ist technisch nur dann durchführbar, wenn eine Lage von leicht schmelzbarem Metall wie Zink auf das Papier gebracht wird. Hiedurch und infolge der zusammenhängenden Magnetschicht werden aber wieder die Wirbelstromverluste beträchtlich erhöht, so dass auch dieses Verfahren nicht anwendbar ist.
Auch durch Ausfällung oder Elektrolyse oder irgendeine andere bekannte Methode war es nicht
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waren, um Wirbelstromverluste bei Hochfrequenz zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Magnetkern mit ausserordentlich geringen Verlusten auf die Weise hergestellt werden kann, dass eine dünne Schicht von Magnetpartikeln, welche mit isolierenden Bindemitteln innig gemischt sind, in flüssiger Mischung auf einer isolierenden Unterlage angelagert und verfestigt wird und mehrere derartige Isolierstreifen, welche auf beiden Seiten mit der Magnetkomposition versehen sind, übereinanderliegend angeordnet werden, um einen festen Körper zu erhalten. Die Aufbringung der flüssigen Mischung erfolgt durch Tauchen, Streichen, Spritzen. Als besonders geeignet hat sich der Tauchprozess erwiesen, bei welchem der Isolierstreifen, z.
B. ein dünnes Papierband, in kontinuierlichem Prozess durch ein Bad, welches die flüssige Magnetmischung, die eine lackartige Konsistenz besitzt, hindurchgeführt und so mit einer gleichmässigen Magnetschicht überzogen
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wird. Die magnetkern können dann in bekannter Weise aus dem so erhaltenen Material ausgeschnitten werden bzw. können mehrere Stanzteile, welche aus derartigem Material ausgestanzt werden, zu einem Kern genügender Dicke vereinigt werden.
Die Ursache der niedrigen Verluste von nach diesem Verfahren hergestellten Kernen ist vermutlich darin zu suchen, dass es nach diesem Prozesse gelingt, auf jedem Partikel eine individuelle Isolierhaut zu erzeugen und eine Verletzung des dünnen Isolierfilms zwischen den Partikeln bei der mechanischen Beanspruchung, welche bei der Verformung des Kernes auftreten, zu vermeiden. Die 1rirbebtromverlnste in den Magnetkompositionen werden auf diese Weise beträchtlich verringert.
Ausserdem wird durch
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Weg zur Verwirklichung dieses Aufbringungsverfahrens erwies sich der Tauchprozess, bei welchem die isolierende Trägerschicht in eine Emulsion, bestehend aus Magnetpulver und Beimischungen von Isolier-
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der Partikel eliminiert und die Partikel rollen oder sinken durch die isolierende Flüssigkeit während des Troeknungsprozesses herunter, wobei eine Isolierhaut erzeugt wird, welche die ganze Oberfläche des Partikels bedeckt. Gleichzeitig wird die Schicht durch das Trocknen langsam verfestigt, so dass jede Verletzung der Isolierhaut oder ein elektriseher Kontakt zwischen den Partikeln vermieden wird.
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fahren hergestellte Wickelkörper beispielsweise veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht der : Maschine, Fig. 2 a zeigt die Anordnung der Magnetpartikel in einer Lage des Materials, wie sie sieh bei Anwendung der kammerartigen Abstreiferteile und der magnetischen Riehtungsvorriehtung ergibt, Fig. 2 b zeigt einen Längsschnitt von Fig. 2 a, Fig. 3 einen gewickelten zylindrischen Körper während des Wickelprozesses. Fig. 4 stellt einen gewickelten Körper von quadratischem Querschnitt dar.
Gemäss Fig. 1 wird ein Träger für die pulverförmige Magnetsubstanz, z. B. ein Papierstreifcn ; Z auf einer Rolle 1 in ein Bad J geführt, welches eine Emulsion von fein unterteiltem Magnetmaterial (z. B. reines Eisen, Siliziumeisen, Häuslerlegienmg, Nickel-Eisen-Verbindungen, welche durch chemische oder physikalische Mittel in feinste Verteilung, z. B. in annähernd kolloidale Form übergeführt werden) und Lösungsmittel enthält, welche sieh gegenüber dem Magnetmaterial neutral verhalten (z. B. Alkohol, Amylazetat und ähnliche billige Lösungsmittel) und die mit löslichen Isolierstoffe (Cellulose, Harz, Schellack u. dgl. ) versetzt werden, um ein klebendes und isolierendes Bindemittel zu erhalten.
Um eine innige und homogene gemischte Emulsion zu erhalten und ein Absinken der schweren Metallpartikel zu vermeiden, wird das Bad mittels einer Rührvorrichtung 5 dauernd durehgewirbelt. Der Streifen : 1 geht ilb r eine Rolle 6 und wird senkrecht nach oben aus dem Bad gezogen. Auf diese Weise wird eine
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flüssig ist.
Die schweren Magnetpartikel rollen oder sinken auf dem Streifen durch die isolierende Flüssigkeit hindurch nach unten ; jedes Partikel wird auf diese Weise vollkommen mit einer Isolierhant umgeben. Während dieses Prozesses wird das Bindemittel vorzugsweise mittels einer elektrischen Heizvorrichtung V. ., langsam getrocknet und die magnetische Schicht wird entsprechend verfestigt. Auf diese Weise wird eine lockere 1Iagnetstruktur gebildet, welche von inneren mechanischen Beanspruchungen oder Spannungen frei ist und das zarte Isolierhäutchen, welches auf der Oberfläche jedes Partikelchens
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spule Y.
S. wird vorzugsweise in Form einer Solenoidspule angeordnet und mit Gleichstrom von hoher Amperezahl beschickt, so dass ein starkes Magnetfeld erzeugt wird, durch welches der Magnetstreifen hindurchgeführt wird.
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weise ein wärmeflussiges Mittel, wie Paraffin u. dgl. enthält. Der Papierstreifen passiert dieses Bad über Rollen 15 und 16 ; wenn Rollen statt Platten erzeugt werden sollen, so wird der Papierstreifen auf
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einen langsam rotierenden Dorn 17 aufgewickelt, dessen Form von der des herzustellenden Wickelkörpers abhängt.
Der Papierstreifen wird durch eine federnde Rolle 18, welche erhitzt werden kann, gegen den Dorn bzw. gegen die bereits gewickelten Lagen gedruckt, so dass nach dem Abkühlen des Bindemittels ein sehr fester Presskörper, bestehend aus übereinander liegenden Schichten, entsteht. Der Wickeldorn wird durch einen Motor 19 über das Getriebe 20 angetrieben. Die Druckrolle 18 wird mittels der in dem Lager 22 befestigten Feder elastisch angepresst, wobei der Federdruek am Lager eingestellt werden kann. In Fig. 3 und 4 sind Wickelkörper von zylindrischer Form (Fig. 3) und viereckiger Form (Fig. 4) gezeigt, welche nach der Erfindung hergestellt sind. Die Körper werden vorzugsweise in verhältnismässig langen Rollen gewickelt, von welchen die Spulenkerne nachher abgeschnitten werden können.
Wenn Plattenmaterial oder andere nicht nach dem Wickelprozess herstellbare Formstücke herzu- stellen sind, so wird der Streifen nach dem Verlassen des Klebebades 12 in Stücke von der gewünschten Länge geschnitten. Eine grössere Anzahl von derartigen Streifen wird übereinander angeordnet und durch Druck und Wärme zu dicken Gebilden vereinigt. Die Formstücke, welche für den Aufbau eines Kernes erforderlich sind, werden in bekannter Weise vorzugsweise durch Stanzen aus den Platten herausgeschnitten und mehrere Stanzstüeke können übereinander angeordnet werden, um einen Kern von der gewünschten Dicke zu erhalten.
Die Stanzstücke oder Lamellen werden im Kern vorzugsweise parallel zum Magnetfluss angeordnet, um eine zusätzliche Isolierung gegen Wirbelströme zu erhalten und dem Magnetfluss ohne Unterbrechung durch Papierlagen einen ununterbrochenen Leitweg zu bieten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Werkstoffes, der insbesondere zur Herstellung von Magnetkernen für Hochfrequenzspulen geeignet ist und aus abwechselnd angeordneten dünnen Magnet-und Isolierschichten besteht, dadurch gekennzeichnet, dass diese Schichten auf die Weise hergestellt werden, dass die Isolierschicht durch Tauchen, Streichen, Spritzen mit dem laekartigen Magnetpulvergemisch überzogen und dann getrocknet wird, so dass die einzelnen Magnetpartikelehen voneinander isoliert bleiben.