Verfahren zur Herstellung von magnetisch unterteilten Körpern, vorzugsweise von Magnetkernen für die Schwachstromtechnik aus einer Masse mit magnetischen Einzelteilen. In der Schwachstromtechnik, insbeson dere für Ton- und Hochfrequenzzwecke, wird heute vorzugsweise magnetisches Ma terial verwendet, welches zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten senkrecht zur mag netischen Feldrichtung und gegebenenfalls zur Erhöhung der magnetischen Stabilität und Herabsetzung der Hysterese in der Feld richtung fein unterteilt ist.
Die Unterteilung zur Herabsetzung der Wirbelstromverluste muss elektrisch mehr oder weniger isolierend sein, während die etwaige Unterteilung zur Herabsetzung der Hysterese und zur Er höhung der magnetischen Stabilität elek trisch und magnetisch oder auch nur rein magnetisch (das heisst elektrisch aber nicht magnetisch leitend) sein kann.
Derartige Magnetkörper werden heute im allgemeinen durch Pressen von isoliertem Eisenpulver mit hohen Pressdrucken in festen, starren Pressformen hergestellt. Bei geeigneter Wahl des Pulvers ist es auch mög- lieh, solche Kerne aus dem Ausgansmaterial mit verhältnismässig geringen Pressdrucken zu formen. Sowohl die Anwendung höherer Drucke, wie auch die Herstellung eines Eisenpulvers, welches bereits bei geringen Drucken genügend dichte Kerne ergibt, sind technisch umständlich und teuer.
Dazu kommt, dass beim Pressverfahren für jeden Kern, oder, falls der Kern aus mehreren ein zelnen Teilen (Ringen) zusammengesetzt ist, für jeden solchen Teil (Ring) ein besonderer Pressvorgang mit einer besonderen Form (Matrize) erforderlich ist.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei den üblichen Pressverfahren nur eine im Verhältnis zum aufgewendeten Druck geringe Verdichtung des Ausgangsmaterials zum Magnetkörper stattfindet, und dass eine wesentlich intensivere Verdichtung dadurch zu erzielen ist, dass das Ausgangsmaterial nicht einfach in fester Form und Lage unter Druck vesetzt sondern durch einen Verfor- mungsvorgang, der ein Strecken der Masse bewirkt, zum Beispiel durch Walzen, Häm mern, Schmieden, Ziehen oder ähnliche Ver formungsvorgänge, verdichtet wird.
Diese Bearbeitung muss jedoch anderseits so vor sich gehen, dass wie beim Pressvorgang die ursprüngliche rein magnetische oder magne tische und elektrische Unterteilung des Aus gangsmaterials ganz oder teilweise gewahrt bleibt.
Es ist nicht für alle Anwendungsgebiete erforderlich, dass auch die Unterteilung in der Feldrichtung während des Verdichtungs prozesses bestehen bleibt. Die Wirkung der erfindungsgemässen mechanischen Bearbei tung, beispielsweise durch Walzen oder Häm mern, kann vielmehr so eingestellt werden, dass sich das magnetische Material in sehr feinen Schichten lagert und das Isoliermate rial im wesentlichen in parallele Zwischen schichten geschoben wird.
Es entsteht dann ein sehr fein lamellierter gern, der sich hin sichtlich seiner Herstellung von allen andern bisher bekannten derartigen Erzeugnissen dadurch unterscheidet, dass die einzelnen feinen, mehr oder weniger zusammenhängen den magnetischen Schichten nicht je für sich hergestellt, sondern in sehr grosser Zahl von beispielsweise hunderten oder tausenden von Einzelschichten gleichzeitig in einem einzi gen Arbeitsvorgang hergestellt werden.
Es ist zwar schon bekannt, feste Magnet körper durch Sintern und Walzen von mag netischem Pulver herzustellen; es handelt sich dabei jedoch um die Herstellung zu sammenhängender, magnetischer Bleche, wel che nicht unterteilt sind und die daher für die gestellte Aufgabe keine Verwendung finden können. Die Verdichtung der Masse aus magneti schen Einzelteilen durch einen Verformungs vorgang, der ein Strecken der Masse bewirkt, zum Beispiel durch Hämmern, Schmieden, Walzen, Ziehen oder auch durch Pressen ohne starre Pressformen, kann je nach den gegebenen Verhältnissen bei normaler oder bei erhöhter Temperatur, beispielsweise bei Glühtemperatur, erfolgen.
Da durch die ge- nannten Verformungsverfahren die Masse in allgemeinen stark erwärmt wird, in der Re gel wesentlich stärker als durch das Press- verfahren mit starren Matrizen, so genügt. diese Erwärmung in manchen Fällen schon zur Erzielung einer bestimmten gewünschten Temperatur. Umgekehrt empfiehlt es sich na türlich, falls die Verformung bei normaler Temperatur vorgenommen werden soll, in an sich bekannter Weise während des Bearbei tungsvorganges zu kühlen.
Die magnetischen Einzelelemente können aus Pulver, kleineren oder grösseren Eisen stückchen, Blech, Band oder anderem un- geformtem oder vorgeformtem Material be stehen.
Die mechanische Bearbeitung kann unter Beisein von Isoliermaterial vorgenommen werden, wenn die Herstellung eines Körpers beabsichtigt ist, welcher bereits in sich ge ringe Wirbelstromverluste aufweist. Für Hochfrequenzzwecke muss die Unterteilung ausserordentlich weit getrieben werden. Selbs[ bei Verwendung sehr feinen Pulvers sind bei den durch Pressen hergestellten Körpern die Wirbelstromverluste für Hochfrequenz immer noch erheblich. Trotzdem erreicht man bei derartigem Pulver auch mit sehr hohen Pressdrucken wegen der feinen Unterteilung in der Feldrichtung nur noch geringe Per meabilitäten.
Bei Anwendung der erfin dungsgemässen mechanischen Bearbeitung können beispielsweise aus ursprünglich an genähert runden Pulverteilchen gegebenen falls so feine Blättchen ausgewalzt werden. dass die Wirbelstromverluste beliebig gering werden.
Werden die auf diese Weise her gestellten Magnetkörper derart angeordnet, dass die Blättchen mit ihrer verhältnismässig g g rossen Fläche in Feldrichtung liegen., ist eine genügende Permeabilität gewährleistet.
Verwendet man, wie oben erwähnt, vor geformtes Material, wie zum Beispiel Bleche, Bänder, Drahtstücke oder blättchenförmiges Pulver, so werden. die Einzelteilchen durch den Verformungsvorgang, beispielsweise das Auswalzen bereits so gerichtet, dass ihre ge ringsten Dimensionen senkrecht zur Wa1z- richtung liegen. In diesem Falle können also bereits durch geeignete Wahl des Ausgangs materials eine grosse Permeabilität und ge ringe Wirbelstromverluste erzielt werden, wenn als Feldrichtung die Walzrichtung etc. gewählt wird.
Man kann jedoch auch ohne Isoliermate rial lediglich unter Zusatz eines elektrisch leitenden, nicht magnetischen Materials mag netisch stabile Magnetkörper herstellen, wel che dann in Form von Blechen, Drähten oder Bändern zur Vermeidung von Wirbelstrom verlusten genügend fein unterteilt werden müssen.
Eine besondere Ausführungsform eines solchen Verfahrens besteht darin, dass der Masse magnetischer Teilchen Eisenoxyd und Aluminium in Pulverform zugesetzt und die Masse darauf während oder nach der Ver formung auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der das Eisenoxyd durch das Aluminium reduziert und Tonerde gebildet wird, die elektrisch isolierend wirkt. Da magnetisches Eisenpulver in der Regel auch Eisenoxyd enthält, genügt häufig auch der Zusatz von Aluminium allein.
Im folgenden seien einige Beispiele an geben, welche das Verfahren nach der Er findung erläutern sollen, ohne dass der Um fang der Erfindung auf diese Ausführungs arten beschränkt ist.
Eine Mischung von magnetischem Pul ver, beispielsweise einer harten Legierung mit Aluminium- oder Kupferpulver oder an derem, wird in ein Rohr aus Metall, zum Bei spiel aus Eisen, Kupfer oder anderem Ma terial, gefüllt und durch Hämmern oder Wal zen zu einem flachen Band verarbeitet. Die Rohrhülle wird erforderlichenfalls entfernt. Man erhält dann ein je nach Art der Ver arbeitung und der Mischung zusammen hängendes, blech- bezw. bandförmiges oder pulveriges Material mit vorwiegend schiefri- ger Struktur.
Das Magnetpulver kann aber auch mit elektrisch isolierendem Material versehen, vorzugsweise mit ausserordentlich feinem Pulver vermischt und, wie oben beschrieben, verarbeitet werden, Als Isolationsmaterialien kommen alle aus der Massekern-Technik be- kannten Stoffe in Betracht, wie Pulver aus Glimmer, Glas, Porzellan, Metalloxyde, Harze (Bakelit), Schellack, Wasserglas usw.
Der fertige Massekörper, beispielsweise in Band- oder Plattenform, kann durch Aus stanzen, Schneiden, Drehen, Fräsen oder an dere Schneidverfahren zu den gewünschten Formen verarbeitet werden. Durch Hinzu fügen von isolierenden Bindemitteln, wie zum Beispiel Gummi, Lacken, Faserstoffen, zu der Mischung vor dem Verformen (Walzen) oder durch nachträgliches Tränken oder Be streichen mit isolierenden Materialien können die fertigen Körper, wie Bänder oder Platten, bessere mechanische Eigenschaften erhalten.
An Stelle der beschriebenen Rohrhülle kann man auch zwei Platten aus Stahl oder anderem zähen Material verwenden, zwischen denen die Mischung verformt und verdichtet, .das heisst beispielsweise gewalzt oder ge- schmiedet wird.
Das Verfahren kann so angewandt wer den, dass man durch die Verformung der Masse eine maximale Dichte und damit eine bereits verhältnismässig gute Permeabilität erhält. Eine besondere Ausführungsform des Verfahrens gemäss der Erfindnung besteht jedoch darin, dass die Masse über diesen Punkt der maximalen Verdichtung hinaus weiter verformt wird, das heisst als Ganzes beispielsweise weiter ausgewalzt und aus geschmiedet wird,
so dass. dadurch die ein zelnen Teilchen selbst eine wesentlich andere Form bekommen. Beim Pressen magnetischer Pulvermassen in feste Matrizen findet zwar auch bereits eine gewisse Deformation der einzelnen Teilchen statt, wenn die Press- ,drucke gross genug gewählt werden. Bei spielsweise erhalten ursprünglich runde Kör ner durch das Ineinanderpressen eine poly- edrische oder etwas abgeflachte Form.
Diese Abflachung senkrecht zur Richtung des Press.druckes ist jedoch verhältnismässig ge ring, da der Vergrösserung der Körner in Richtung senkrecht zum Press.druekdurch den Widerstand der festen Matrize eine Grenze gesetzt wird. Ausserdem verhalten sich feinkörnige Mischungen ähnlich wie Flüssigkeiten, welche bekanntlich den Press- druck auf einzelnen Teilchen allseitig ver teilen. So kommt es, däss, wenn sich die unter einem bestimmten Druck erreichbare grösste Dichte eingestellt hat, auch bei beliebig langer weiterer Einwirkung des Druckes der stabile Endzustand sich nicht mehr ändert.
Demgegenüber ermöglicht es das erfindungs gemässe Verfahren, den mechanischen Prozess gegebenenfalls weiter zu treiben, das heisst beispielsweise die in einem Rohr befindliche Masse weiter auszuwalzen. Die Dichte wird dann nicht mehr wesentlich steigen, un ter. Umständen sogar konstant bleiben oder etwas geringer werden, aber die einzelnen Teilchen werden beispielsweise zu sehr dün nen flachen Blättchen deformiert. Dadurch ist es möglich, zur Herstellung des Masse körpers Elementarteilchen, wie Eisenstück chen oder grobes oder feines Eisenpulver, zu verwenden, deren Dimensionen vordem me chanischen Bearbeitungsprozess zu gross sind, um eine für die betreffenden Zwecke ge nügende Freiheit von Wirbelstromverlusten zu gewährleisten.
Das Verfahren kann daher mit Vorteil zur Herstellung von Magnetkör pern für Hochfrequenz verwendet werden, da man damit beliebig dünne und daher beliebig wirbelstromfreie Blättchen oder Schichten herstellen kann.
Die Mischung kann zunächst auch ohne zusätzliche, magnetisch isolierende Mate rialien bearbeitet und erst später durch nach trägliches Tränken innerhalb oder ausserhalb der Hüllen verfestigt werden.
An Stelle der Platten, Bänder, usw. kann man auch Ringe herstellen, indem man bei- spielsweisedie Mischung zwischen zwei kon zentrische, zum Beispiel hohlzylinderförmige Körper einbringt und das Ganze einem Walz- oder Ziehprozess derartig unterwirft, dass die zu bearbeitende Mischung stark ver dichtet wird. Das so entstehende, beispiels weise gewalzte Rohr wird in Scheiben ge- schnitten, welche dann die Form ringförmi ger Magnetkerne besitzen.
Ein ausserordentlich wichtiger technischer Vorteil, der sich bei Benutzung des erfin dungsgemässen Verfahrens ergibt, besteht da rin, dass nunmehr auch Masseplatten und Magnetkörper sehr grosser Abmessungen, zum Beispiel Platten von der Grösse eines Quadrat meters und darüber hinaus, hergestellt werden können, die beispielsweise für die verlust freie Abschirmung von empfindlichen Appa raten oder grossen Hochfrequenzapparaten Verwendung finden können. Bei Benutzung des bisher üblichen Pressverfahrens, das mit Drücken von mehreren Tausend kg/cm2 arbei tet, wäre die Herstellung so grosser Platten praktisch unmöglich gewesen.
Die beschriebenen Verfahren stellen nur Ausführungsarten der Erfindung dar, die be liebig variiert und untereinander kombiniert werden können.