CH333336A - Verfahren zur Herstellung eines Magnetkerns mit einer nahezu rechteckigen Hystereseschleife - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung eines Magnetkerns mit einer nahezu rechteckigen       Hystereseschleife            -#,lti",#lietkerne    mit einer nahezu     reehteekigen          Hysterese-sehleife    sind für verschiedene     An-          Wendungen    wichtig.

   Diese Art von Kernen  wird unter anderem für     sogenannte         magne-          tisebe    Speicher  verwendet (siehe zum Bei  spiel W.<B>N.</B>     Papian:         Proeeedings        of        the    IRE ,  April<B>1.952,</B> Seiten 475 bis<B>478; D.</B> R.     Brown     und<B>E.</B>     Albers-Schoenberg:         Eleetronies ,     April<B>1953,</B> Seiten 146 bis 149).

   Solche magne  tischen     Speieher    werden zum Beispiel in     Re-          ehenmasehinen    Lind selbsttätigen Piloten     ver     wendet. Ausserdem werden diese Kerne auch  in magnetischen Schaltern verwendet.  



  Das Mass, welches     ausdrüekt,    wie weit die  Form der     Hysteresesehleife    einer     Rechteck-          forin        nahekommt,    kann quantitativ auf     ver-          sehiedene    Weise ausgedrückt werden. Ein  übliches Mass ist     zum    Beispiel der Quotient  
EMI0001.0029  
   Dieser Quotient wird in     Fig.   <B>1</B> erläutert,  die schematisch einen Teil einer     Sättigungs-          3[a,#-iietisieruii-skurve    darstellt.

   In dieser Fi  gur bezeichnet B, die     remanente        Indaktion     und B,1 die Induktion, bei der sieh die     Hy-          sterese.ehleife    gerade schliesst. In der Praxis  ist es oft nicht einfach,     B',    mit grosser Ge  nauigkeit     züi    messen. Es     lässt    sieh jedoch leicht  (-in annähernd richtiger Wert für B,1 finden.

    indem der mittlere Wert der Induktionen nach  teilweiser     Magnetisierung        bzw.    Entmagnetisie-         rung    (mit     zwiselienzeitlicher    Sättigung) ge  nommen wird, wobei beide Induktionen bei  gleicher Feldstärke gemessen werden, die der  art gewählt wird,     dass    die erwähnten     Ind-Ld,:-          tionen    sieh uni mehr als     10/@,    jedoch um weni  ger als<B>3</B> % voneinander unterscheiden.

   Dies  war der     Messvorgang    beim Zustandekommen  der vorliegenden Erfindung; für diese Mes  sungen wurde ein ballistisches Galvanometer       #        erwendet    (siehe     Bozorth:         Ferromagnetism ,     Seite 843). Wenn hier von dem Quotienten     #   
EMI0001.0054  
    die Rede ist, wird stets angenommen,     dass    er  gemessen ist an einem ringförmigen Magnet  kern mit einem konstanten Querschnitt des       lerromagnetischen    Materials längs des ganzen  Ringumfanges und mit einem Aussendurch  messer von maximal     1,6mal    den Innendurch  messer.  



  Das Mass, welches angibt, wie weit die  Form der     Hystereseschleife    einer     Rechteck-          form        nahekommt,        lässt    sieh auch durch das       sogenannte         Reehteekigkeitsverhältnis         (squa-          reness        ratio)    (R,)<B>...</B> ausdrücken. Für die     Be-          deutuno,    dieser Grösse wird auf die vorer  wähnte Literatur hingewiesen.

   Vollständig  keitshalber folgt hier eine kurze Erläuterung  unter Bezugnahme     auf        Fig.    2, die auch. einen  Teil einer     Magnetisierungskurve    schematisch  darstellt, die sich auf einen Fall bezieht, bei      dem die     Entmagnetisierung    anfing, bevor die  magnetische Sättigung erreicht war.

   Die Grösse       (R,)"",.,    definiert sieh wie folgt:  
EMI0002.0003     
    Der Quotient  
EMI0002.0004     
    ist eine     Fuilktion    der angelegten grössten  Feldstärke     H..    Es ergibt sich,     dass    dieser  Quotient für einen bestimmten W     ert    von H,<B>..</B>  der meistens wenig von der     Koerzitivkraft    H,       #        erschieden    ist, ein Maximum hat. Dieser  Maximalwert des Quotienten wird durch das  Symbol     (R,).""    bezeichnet.

   Die     zür    Bestim  mung von     (R,)    erforderlichen Messungen  von     B,11,)    und     B(-1/2H.)    können auch wieder  mittels eines ballistischen Galvanometers       durehgeführt    werden.

   Als     Messobjekte    dienten  auch in diesem Falle ringförmige Magnet  kerne mit einem konstanten Querschnitt des  magnetischen Materials längs des ganzen  Ringumfanges und mit einem     Aussendureh-          messer    von maximal     1,6mal    den     Innendureh-          messer.    Bei der Anwendung der     ferroniagne-          tischen    Materialien mit einer nahezu     recht-          eekigen        Hysteresesehleife    handelt es sieh meist  um Wechselströme hoher Frequenz, und die  Aufgabe ist also,

   das Auftreten von Wirbel  strömen möglichst zu     unterdrüeken.    Bei der       -),nwendung        lerromagnetischer    Legierungen  kann dies zu einem gewissen Ausmass dadurch  erreicht werden,     dass    der Magnetkern aus ge  geneinander isolierten, sehr dünnen Schichten  des     ferromagnetischen    Materials zusammen  gebaut wird. Es ist jedoch     oft    äusserst     sehwie-          rig,    aus diesen dünnen Schichten Kerne mit  einer nahezu rechteckigen     Hysteresesehleife    zu  sammenzusetzen.

   Es ist also bei diesen hohen  Frequenzen vorteilhaft und bei noch höheren,  Frequenzen sogar erforderlich, magnetisch       weiehe,        ferrioxydhaltige    Materialien mit     Spi-          iiellstruktur    zu verwenden, da diese Stoffe an  sieh bereits eine sehr geringe elektrische Leit  fähigkeit haben.  



  An die Brauchbarkeit der Magnetkerne  für magnetische Speicher und magnetische    Sehalter wird weiter die     wesentliehe    Bedin  gung gestellt,     dass    die     Koerzitivkraft    (H,)  niedrig (vorzugsweise nicht höher als<B>10</B>     Oer-          stod    und vorzugsweise sogar niedriger als  <B>5</B>     0ersted)    sein soll, da sonst die     elektroma"(yne-          tischen    Verluste zu hoch sind.  



  Gemäss der Erfindung hat es sieh     nun    er  geben,     dass    Magnetkerne mit einer nahezu       1-eehteekigen        Hysteresesehleife,    wobei die Be  dingungen
EMI0002.0054  
   und     (R,-).",   <B><I>></I> 0,6</B> und.

         II,   <B> < </B> 4     Oersted    erfüllt werden, dadurch er  halten werden können,     dass    sie aus     Misehkri-          stallen    von     Spinellstruktur    mit der Gesamt  formel     Li.,Ni"-."Fe,9   <B><U>,</U></B>     "0,1    hergestellt wer  den, wobei x     zwisellen'0,40    und 0,48 liegt.

    Diese     Miselikristalle    werden dadurch herge  stellt,     dass    ein in die     -enannten        Misehkristalle          überführbares        -,        oxydisehe    Verbindungen von       Lithium,

          Niekel    und Eisen im erforderlichen       Gewiehtsverhältnis    enthaltendes     Stoffgemiseli     in einer     G'asatmospliäre    mit einem Sauerstoff  gehalt von mehr als<B>50</B>     Vol.Ilio    auf eine     Tem-          peratLir    von<B>1100</B> bis 12001<B>C</B> erhitzt wird.

    <I>Beispiel</I>  Ein     Gremiseh    aus     Lithiumearbonat    und  Eisenoxyd wird<B>8</B> bis<B>10</B> Stunden in reinem  Alkohol oder wasserfreiem Benzol gemahlen  und darauf eine Stunde bei<B>7500 C</B> in einem       Gasgeinisch.    aus<B>1</B>     Volumteil        Kohlendioxvd     und<B>6</B>     Volumteilen    Sauerstoff     vorerhitzt.          Naeh    Abkühlung wird das Reaktionsprodukt  noch eine gewisse Zeit, z. B. 2 Stunden, in  reinem Alkohol gemahlen.

   Bei richtiger Wahl  des Verhältnisses der     Aus--angsmengen        Li-          thiumearbonat    und Eisenoxyd besteht das Re  aktionsprodukt aus einer Verbindung, deren  Zusammensetzung     praktiseh    der Formel       Lio,5Feo,50,1    entspricht.  



  Weiter wird ein     vorerhitztes    Gemisch aus       Niekeloxyd    und Eisenoxyd hergestellt. Dazu  wird ein     Gemiseh    aus     Niekelearbonat    und  Eisenoxyd in einem Verhältnis von<B>1</B> Atom       Niekel    auf etwa 2 Atome Eisen<B>10</B> Stunden  in Alkohol gemahlen, worauf es eine Stunde  auf<B>7500 C</B> in einer     Sauerstoffatniosphäre    er-           liitzt    wird. Das Reaktionsprodukt wird nach       M)kühlung    zwei Stunden in Alkohol     geniablen.     



  Vor der Endreaktion werden die Verbin  dungen     Lio,5Fe#,504    und das     vorerhitzte        Ge-          iniseli    ans     Niekeloxyd    und Eisenoxyd im ge  wünschten     Grewiehtsverhältnis   <B>5</B> Stunden in  --einem Alkohol zusammengemahlen, worauf  das Ganze auf eine Temperatur zwischen<B>1100</B>  lind     12100l>   <B>C</B> in Sauerstoff erhitzt wird. Für  einige Magnetkerne, die aus auf diese Weise  hergestellten Materialien bestehen, sind in       itaehstehender    Tabelle die Zusammensetzung,  der Wert des Quotienten
EMI0003.0012  
  <B>,</B> der Wert von       und    der Wert von H, angegeben.

    
EMI0003.0014     
  
    Zusammensetzung <SEP> <I>Br <SEP> (Rd... <SEP> H,</I>
<tb>  B-J <SEP> (inOersted)
<tb>  MOA <SEP> 7M0,06 <SEP> Fe2,17 <SEP> 04 <SEP> <B>0,90 <SEP> 0,75 <SEP> 3,5</B>
<tb>  UOA <SEP> 6-N#'0,OSFe-9.,1 <SEP> <B>6 <SEP> 0,1 <SEP> 0,91 <SEP> 0,79 <SEP> 3,6</B>
<tb>  1,io,-,2Nio,16Fe-#)"1201 <SEP> <B>0,90 <SEP> 0,72 <SEP> 3,6</B>       Das     Rechteekigkeitsverhältnis    der     Hyste-          resesehleife    der betreffenden Magnetkerne       lässt    sieh noch durch Erhitzung vorzugsweise  auf eine Temperatur von mindestens gleichem  Wert wie die     Curie-Temperatur    und     darauf-          folo-ende    Abkühlung in einem Magnetfeld ver  bessern.

   Bei dein Magnetkern, mit der Zu  sammensetzung entsprechend der Formel       l"0,-17-Ni0,06Fe#"1701    gelang es auf diese Weise,    das     Reehteekigkeitsverhältnis    von<B>0,75</B> auf  <B>0,85</B>     züi    erhöhen.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRÜCHE</B> I. Verfahren zur Herstellung eines Magnet kernes mit einer nahezu reehteekigenI-lysterese- schleife, wobei die Bedingungen EMI0003.0027 und (Rs) max <B>> 0,6</B> und H,<B><I> < </I></B> 4 Oersted erfüllt wer den, daduireh gekennzeichnet, dass der Magnef- kern aus Misehkristallen von Spinellstruktur mit der Gesamtformel Li"Ni,1-2"#Fe,2-#-")04 hergestellt wird, wobei x zwischen 0,40 und.

   0,48 lie",t und die Misehkristalle dadurch her- n gestellt werden, dass ein in die genannten Misehkristalle überführbares, oxydisehe Ver bindungen von Lithium,

   Nickel und Eisen im erforderlichen Gewiehtsverhältnis enthalten des Stoffgemiseh in einer Gasatmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als<B>50</B> Vo- lumprozent auf eine Temperatur von<B>1100</B> bis 1.20011, erhitzt wird. II. Magnetkern, hergestellt nach dem Ver fahren nach Patentanspr-Lieh I.

   <B>UNTERANSPRUCH</B> Verfahren naeh Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung des Reehteekigkeitsverhältnisses der Hysterese- sehleife der Magnetkern auf eine Temperatur, die mindestens gleich 1-ioeh wie die Curie- Temperatur ist, erhitzt und darauf in einem Illagnetfeld abgekühlt wird.