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Verfahren zur Herstellung von Magnetkernen.
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spulen von Telephonstromkreisen. Die Erfindung bezweckt einen Kern zu schaffen, dessen Herstellung eine wohlfeile ist und der nicht allein in alle gewünschten Formen gebracht werden kann, sondern auch in hohem Masse jene Kennzeichen besitzt, die bei Kernen für Belastungsspulen am vorteilhaftesten sind.
Bei Kernen von Belastungsspulen sind unter anderem die folgenden Kennzeichen wünschenswert : In mechanischer Hinsicht muss der Kern genügend stark sein, um den Beanspruchungen, denen er bei Herstellung der Belastungsspule ausgesetzt ist, Stand zu halten, und das Kernmaterial soll leicht und rasch in die gewünschte Form zu bringen sein. Es muss auch hinsichtlich seiner chemischen Zusammensetzung beständig sein trotz des langen Gebrauches und trotz der Temperaturänderungen, denen er im Betriebe und während des Erhitzens der Belastungsspule im Verlaufe der Herstellung unterworfen ist.
In elektrischer Hinsicht muss ein Belastungsspulenkern hohen spezifischen Widerstand, ausserordentlich kleine Hysteresis, magnetische Beständigkeit, d. h. konstante Permeabilität für Sprechstrom besitzen, selbst wenn starke Ströme dem Stromkreis überlagert werden, auch muss der Kern eine so hohe Permeabilität besitzen, als mit den vorerwähnten wünschenswerten elektrischen Kennzeichen vereinbarlich ist.
Die bisher gebräuchlichen Belastungsspulen der meisten bewährten Ausführungsformen werden mit Kernen versehen, die aus Eisenplatten oder aus Eisendrahtwicklungen bestehen, welch letztere in Ringform gewickelt sind. Diese Kerne besitzen unter anderen die folgenden Beschränkungen und Nachteile : Eine Erhöhung des spezifischen Widerstandes über einen bestimmten Wert hinaus wird dadurch verhindert, dass das Lamellieren derartiger Kerne über einen gewissen Punkt hinaus praktisch undurchführbar ist. Die gewünschte magnetische Beständigkeit kann nur durch besondere und kostspielige Massnahmen, wie beispielsweise Luftspalten im magnetischen Kreis, erzielt werden.
Alle Versuche, die Permeabilität über einen bestimmten Punkt hinaus zu steigern, hatten wegen übermässiger Hysteresis und Wirbelstromverluste sowie zufolge Verschlechterung der magnetischen Beständigkeit keinen Erfolg.
Die erwähnten Übelstände und Beschränkungen, die den Platten-und Drahtkernen anhaften, werden der Erfindung gemäss dadurch möglichst vermieden, dass der Kern aus
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wie beispielsweise einem Oxyd des magnetischen Materials selbst voneinander isoliert sind. Wie nachstehend dargelegt, sollen die Teilchen des magnetischen Materials fein und geschmeidig und die beim Formen benutzten Drücke genügend hoch sein, um die Teilchen über ihre Elastizitätsgrenze hinaus zu verziehen oder zu verzerren. Durch diese Verzerrung wird ein innigeres Ineinandergreifen der Teilchen und eine magnetische Härtung der Teilchen erzielt, so dass die Permeabilität der Teilchen an sich verringert und die gesamte Permeabilität des Kernes erhöht wird.
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Es wurde bisher vorgeschlagen, die Magnetkerne aus einem Gemisch von Eisenteilchen verschiedener Grösse und Eisenoxyden herzustellen, die gewöhnlich mit einem Bindemittel vermengt und in einer Form unter Druck in die gewünschte Gestalt gebracht werden. Die nach dieser Richtung hin gemachten Versuche zur Herstellung von Kernen, besonders solchen für Belastungsspulen, hatten keinen Erfolg, und zwar, wie dies die Versuche, die zu vorliegender Erfindung führten, ergaben, aus dem Grunde, weil ungeeignete Eisenteilchen benutzt wurden, die Isoliermaterialien, wie z. B. Schellack, auch als Bindemittel dienen mussten, die spezifischen Gewichte der Kerne wegen Vorhandensein dieser Bindemittel viel zu gering waren und weil die beim Formen benutzten. Drücke zu klein waren.
Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung von Belastungsspulenkernen gemäss vorliegender Erfindung ist folgendes : Das hierbei benutzte Eisen wird vorteilhaft durch Elektrolyse in dünnen Blättern erhalten, die nachdem sie zu kleinen Stücken zerbrochen worden sind, durch Mahlen in einer Kugelmühle in kleine Teilchen übergeführt werden. Die Erfahrung hat gezeigt, dass zur Erzielung bester Ergebnisse die bei der Kernherstellung benutzten Teilchen nicht grösser sein sollen als jene, welche durch ein sogenanntes Hundert-
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Eisenteilchen werden in irgendeinem geeigneten Ofen erhitzt, um sie auszuglühen und irgendwelche absorbierte Gase, hauptsächlich Wasserstoff, auszutreiben. Die Einzelteilchen werden sodann mit einem Oberflächenüberzug aus Oxyd in irgendeiner geeigneten Weise bedeckt.
Ein Verfahren zur Oxydation der Teilchen, das sich als befriedigend herausgestellt hat, besteht darin, dass einer Masse von Eisenteilchen ungefähr 10% Gewichtsteile Wasser zugesetzt werden und die Masse in Gegenwart von Luft solange erhitzt und umgerührt wird. bis die Masse trocken ist. Die so erlangten, ausgeglühten und mit dem Oxydüberzug versehenen Eisenteilchen können sodann in die gewünschte Kernform gebracht werden. Die beim Formen benutzte Hohlform und Presse muss ausserordentlich hohem Druck standhalten bzw. denselben ausüben können.
Vorteilhaft werden Drücke von ungefähr 14000 lug pro Quadratzentimeter verwendet, und es darf zur Erzielung bester Resultate hinsichtlich gleichförmiger Dichte, die Dicke irgendeines Kernabschnittes in der Richtung, in der der Druck beim Formen des ersteren ausgeübt wird, ungefähr 6'5 mm nicht überschreiten. Ein andrer Faktor, der die gewünschte Dicke der Kernabschnitte beschränkt, ist die elektrische Leitungsfähigkeit der Kernmasse, wodurch Wirbelstromverluste im Kern herbeigeführt werden.
Dieser Umstand ist so wichtig, dass es sich als wünschenswert herausgestellt hat, Kernabschnitte zu benutzen, die sogar nur 2'5 mm dick sind, und beim Aufbau eines Kernes 12 bis 15 Abschnitte zu verwenden, zwischen welchen ein geeignetes Isoliermaterial, wie Papier, Lack oder Schellack angeordnet ist.
Es wurde gefunden, dass Kerne, die in der oben angegebenen Weise zusammengesetzt sind (Fig. i und 2) in mechanischer Hinsicht widerstandsfähig, in chemischer Beziehung beständig sind, und dass ihr spezifisches Gewicht ungefähr sieben beträgt, das nahezu jenem des ungeteilten Eisens gleichkommt, das ein spezifisches Gewicht von 7'75 besitzt. In elektrischer Hinsicht besitzt ein Belastungsspulenkern dieser Art hohen spezifischen Widerstand, eine ausserordentlich kleine Hysteresis-Charakteristik, ausgezeichnete magnetische Beständigkeit
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spulen von grossem Werte sind. Versuche haben gezeigt, dass bessere Resultate, sowohl in -mechanischer als elektrischer Hinsicht, erzielt werden, wenn ausgeglühte Eisenteilchen anstatt nicht ausgeglühter verwendet werden, und dass die zum Formen benutzten Drücke so hoch wie möglich sein müssen.
Vermutlich rührt dies davon her, dass bei ausgeglühten Teilchen der Druck, welchem sie unterworfen werden, dieselben über ihre Elastizitätsgrenzen hinaus beansprucht und bewirkt, dass sie dauernd und innig ineinandergreifen, wodurch das spezifische Gewicht des Kernes auf den oben angegebenen hohen Wert gesteigert wird. Bei nicht ausgeglühten Eisenteilchen und unter Verwendung niedriger sowohl als hoher Drücke verlieren die Kerne in mechanischer Hinsicht ihre Widerstandsfähigkeit, wahrscheinlich zufolge des Bestrebens der Teilchen, in ihre ursprüngliche Lage zurückzukehren, wenn der Druck aufhört und diese Kerne haben viel geringere Permeabilität als Kerne, die gemäss vorliegender Erfindung hergestellt sind.
Die Permeabilität eines Kernes wächst um so rascher mit Zunahme des spezifischen Gewichtes, je mehr sich das spezifische Gewicht jenem des ungeteilten Eisens nähert. Mit anderen Worten sind Drucksteigerungen um so günstiger, soweit es sich um die Permeabilität handelt, je höher der Bereich dieser Drucksteigerungen liegt. Es wurde jedoch gefunden, dass das Bestreben des Oxydüberzuges, auf den Teilchen durchbrochen zu werden und hierdurch den Widerstand des Kernabschnittes zu verringern, es nicht ratsam erscheinen lässt, Drücke zu verwenden, die über einen Höchstwert hinausgehen. Dieser Höchstwert hängt offenbar von der Art des Oxydüberzuges auf den Teilchen ab, und bei den dieser Erfindung vorangegangenen Versuchen wurde gefunden, dass dieser Höchstdruck ungefähr 14000 kg pro Quadratzentimeter beträgt.