Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes mit einem hohen Rechtwinkligkeitsverhältnis der Hystereseschleife und nach diesem Verfahren hergestellter Magnetkern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes mit einem hohen Rechtwinkligkeitsverhältnis der Hystereseschleife und auf einen nach diesem Verfahren hergestellten Ma gnetkern. Solche Magnetkerne eignen sich insbeson dere zur Anwendung in sogenannten magnetischen Speichern zum Beispiel bei elektronischen Rechen maschinen (siehe W.
N. Papian, Proceedings of the International Radio Engineers , April 1952, Seiten 475 bis 478, und D. R. Brown und E. Albers-Schön- berg: Electronios, April 1953, Seiten 146 bis 149).
Während der letzten Jahre hat die Nachfrage für Magnetkerne vorerwähnter Art stark zuge nommen. Für die Anwendung bei niedrigen Frequen zen liegt eine verhältnismässig grosse Auswahl an Kernmaterial vor, aber für Frequenzen von mehr als 1 MHz kommen praktisch nur nichtmetallische ferromagnetische Stoffe der Klasse der sogenannten Ferrite in Betracht.
Die an diese Art von Kernen gestellten Anfor derungen werden weiter unten an Hand der beilie genden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung einer Sättigungs- Hystereseschleife. Unter dem Rechtwinkligkeitsver- hältnis (R,) wird hier der Wert des Quotienten
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verstanden.
Streng genommen, unterscheidet sich diese De finition etwas von der in vorerwähnter Literatur er wähnten Definition, aber für praktische Zwecke ist dieser Unterschied ohne Bedeutung. Die Magnetisie- rung bzw. Entmagnetisierung des Magnetkerns er folgt in der Praxis mittels eines Hochfrequenz-Wech- selstroms, der eine um den Magnetkern gewickelte Spule durchläuft.
Aus den vorerwähnten Veröffent- lichungen ergibt sich die Wichtigkeit eines hohen Rechtwinkligkeitsverhältnisses der Hystereseschleife. Es ist nämlich wesentlich, dass von der Remanenz B, (siehe die Zeichnung) ausgehend, eine Änderung der Feldstärke auf -1/2 <I>H",</I> praktisch keine Ände rung der Magnetisierung des Kernes hervorruft, wäh rend eine Änderung der Magnetisierung infolge einer Änderung der Feldstärke auf H", eine vollständige Umkehrung der Magnetisierung herbeiführt,
so dass diese annähernd einen Wert annimmt, der gleich dem bei der Feldstärke +H," ist, jedoch mit entgegen gesetztem Vorzeichen.
Ein anderer, wesentlicher Faktor, der den Wert des Magnetkernes für den vorerwähnten Zweck mit bestimmt, ist die Koerzitivkraft H,. Es ist wichtig, dass diese möglichst klein sei, vorzugsweise in Ver bindung mit einem hohen Wert der Remanenz, da es in diesem Falle möglich ist, mittels äusserst kleiner Stromimpulse eine möglichst grosse Ände rung der Magnetisierung zu bewerkstelligen.
Ein dritter Faktor, der in dieser Beziehung eine wichtige Rolle spielt, ist die sogenannte Umpo- lungszeit des Magnetkernes, das heisst die Zeit, die dazu erforderlich ist, den Kern von einer Magneti- sierung +B,. in eine Magnetisierung <I>-B,.</I> zu führen.
Selbstverständlich ist auch eine hohe Permeabüi- tät des Magnetkernes erwünscht.
Als Magnetkerne, welche die vorerwähnten vor teilhaften Eigenschaften in gewissem Ausmass be sitzen, sind bereits Körper bekannt, die dadurch ent standen sind, dass ein Gemisch aus Eisenoxyd, Man ganoxyd und Magnesiumoxyd in einem angemessenen Verhältnis gebrannt (gesintert) wird. Gegebenenfalls kann dieses Gemisch auch Zinkoxyd enthalten. Das Brennen oder Sintern solcher Gemische führt die Bildung von Manganferrit, Magnesiumferrit und ge- gebenenfalls Zinkferrit herbei. Diese Ferrite kön nen bekanntlich leicht Mischkristalle bilden.
Passende Zusammensetzungen von Gemischen vorerwähnter Art sind zum Beispiel folgende: a) l-10 Gewichtsprozent Magnesiumoxyd MgO 20-45 Gewichtsprozent Manganoxyd MnO 50-70 Gewichtsprozent Eisenoxyd Fe203 b) 1-15 Gewichtsprozent Magnesiumoxyd MgO 10-30 Gewichtsprozent Manganoxyd MnO 50-70 Gewichtsprozent Eisenoxyd Fe203 0,5-25 Gewichtsprozent Zinkoxyd Zn0.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkernes mit einem Recht winkligkeitsverhältnis der Hystereseschleife (R5) von mindestens 0,7 und einer Koerzitivkraft H < < 3 Oer- sted, durch Erhitzen eines Mg0, MnO und Fe203 (gegebenenfalls auch Zn0) enthaltenden oder diese Oxyde beim Erhitzen bildenden Stoffgemisches auf eine Temperatur zwischen l200 C und 1500 C, derart, dass Ferrite gebildet werden.
Darauf wird gemäss der Erfindung der gebrannte Körper mit einer so hohen Kühlgeschwindigkeit abgekühlt, dass noch keine Risse und/oder Brüche im Körper entstehen.
Die vorerwähnten Oxyde können je für sich in dem Gemisch durch andere Verbindungen der ent sprechenden Metalle ersetzt werden, aus denen sich diese Oxyde bei Erhitzung auf eine Temperatur zwi schen 1200 und 1500 C bilden können. <I>Beispiel 1</I> Es wurde eine Gemisch der nachfolgenden Zu sammensetzung hergestellt:
Magnesiumoxyd, MgO 8,3 Gewichtsprozent Manganoxyd, MnO 25;7 " Eisenoxyd, Fe<B>203</B> 66,0 " Nach Zusatz einer kleinen Menge Wasser wurde das Gemisch in einer Kugelmühle gemahlen und dem erhaltenen Pulver wurde etwas Bindemittel, zum Beispiel Methylzellulose, sowie etwas Wasser zu gesetzt, worauf die Masse in Form eines Kernes gepresst und der Presskörper darauf in Luft auf eine Temperatur von 1200 bis 1500 C während einer Zeit von 30 Minuten bis 8 Stunden, in Abhängig keit von der Grösse des Presskörpers, erhitzt wurde.
Darauf wurde der erhaltene gebrannte oder gesin terte Körper schnell abgekühlt, aber gerade nicht so schnell, dass Risse und/oder Brüche entstanden. Der auf diese Weise erhaltene Magnetkern hatte die nachfolgenden Eigenschaften: Magnetische Sättigung. BHM , 2050 Gauss Sättigungsfeldstärke, H", 1,67 Oersted Koerzitivkraft, H, 0,65 Oersted Rechtwinkligkeitsverhältnis (R,) 0,
7 Maximale Permeabilität 1200-1500 <I>Beispiel 11</I> Auf die in Beispiel<B>1</B> beschriebene Weise wurde ein Sinterkörper aus einem Gemisch der nachfol genden Zusammensetzung hergestellt: Magnesiumoxyd, MgO 7,8 Gewichtsprozent Manganoxyd, MnO 24,4 " Eisenoxyd, Fe<B>203</B> 62,7 " Zinkoxyd, Zn0 5,0 Die Eigenschaften des erhaltenen Magnetkernes waren die folgenden:
Magnetische Sättigung, BH",, 2180 Gauss Sättigungsfeldstärke, H",<B>1,62</B> Oersted Koerzitivkraft, H, 0,65 Oersted Rechtwinkligkeitsverhältnis (R,) 0,7 Die Umpolungszeit dieses Magnetkernes be trug sogar weniger als 1 pSek.
Method for manufacturing a magnetic core with a high squareness ratio of the hysteresis loop and a magnetic core manufactured according to this method The invention relates to a method for manufacturing a magnetic core with a high squareness ratio of the hysteresis loop and to a magnet core manufactured according to this method. Such magnetic cores are particularly suitable for use in so-called magnetic memories, for example in electronic calculating machines (see W.
N. Papian, Proceedings of the International Radio Engineers, April 1952, pages 475 to 478, and D. R. Brown and E. Albers-Schönberg: Electronios, April 1953, pages 146 to 149).
During the past few years, the demand for magnetic cores of the aforementioned type has increased sharply. A relatively large selection of core materials is available for use at low frequencies, but for frequencies of more than 1 MHz, only non-metallic ferromagnetic substances of the class of so-called ferrites come into consideration.
The requirements placed on this type of cores are explained in more detail below with reference to the accompanying drawing. The drawing is a schematic representation of a saturation hysteresis loop. The value of the quotient is here under the squareness ratio (R,)
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Understood.
Strictly speaking, this definition differs somewhat from the definition mentioned in the literature mentioned above, but for practical purposes this difference is irrelevant. The magnetization or demagnetization of the magnetic core takes place in practice by means of a high-frequency alternating current which runs through a coil wound around the magnetic core.
The above-mentioned publications show the importance of a high squareness ratio of the hysteresis loop. It is in fact essential that starting from the remanence B (see the drawing), a change in the field strength to -1/2 <I> H ", </I> causes practically no change in the magnetization of the core, while one Change in magnetization as a result of a change in field strength to H ", brings about a complete reversal of magnetization,
so that this approximately assumes a value which is the same as that of the field strength + H, ", but with the opposite sign.
Another important factor that determines the value of the magnetic core for the aforementioned purpose is the coercive force H i. It is important that this be as small as possible, preferably in connection with a high value of the remanence, since in this case it is possible to change the magnetization as large as possible using extremely small current pulses.
A third factor that plays an important role in this connection is the so-called reversal time of the magnetic core, that is, the time it takes to remove the core from magnetization + B ,. lead to a magnetization <I> -B ,. </I>.
Of course, a high permeability of the magnetic core is also desired.
As magnetic cores, which have the aforementioned beneficial properties to a certain extent, bodies are already known that have arisen by burning (sintering) a mixture of iron oxide, manganese oxide and magnesium oxide in an appropriate ratio. This mixture can optionally also contain zinc oxide. Firing or sintering such mixtures leads to the formation of manganese ferrite, magnesium ferrite and possibly zinc ferrite. As is known, these ferrites can easily form mixed crystals.
Suitable compositions of mixtures of the aforementioned type are, for example, the following: a) 1-10 percent by weight of magnesium oxide MgO 20-45 percent by weight of manganese oxide MnO 50-70 percent by weight of iron oxide Fe203 b) 1-15 percent by weight of magnesium oxide MgO 10-30 percent by weight of manganese oxide MnO 50-70 percent by weight of iron oxide Fe203 0.5-25 percent by weight zinc oxide Zn0.
The invention relates to a method for producing a magnetic core with a squareness ratio of the hysteresis loop (R5) of at least 0.7 and a coercive force H <<3 Oersted, by heating a Mg0, MnO and Fe203 (possibly also Zn0) containing or the substance mixture which forms these oxides when heated to a temperature between 1200 ° C. and 1500 ° C. in such a way that ferrites are formed.
Then, according to the invention, the fired body is cooled at such a high cooling speed that no cracks and / or breaks occur in the body.
The aforementioned oxides can each be replaced in the mixture by other compounds of the corresponding metals, from which these oxides can form when heated to a temperature between 1200 and 1500 C's. <I> Example 1 </I> A mixture of the following composition was produced:
Magnesium oxide, MgO 8.3 percent by weight Manganese oxide, MnO 25; 7 "Iron oxide, Fe <B> 203 </B> 66.0" After adding a small amount of water, the mixture was ground in a ball mill and the powder obtained became a little binder, For example, methyl cellulose and some water are added, whereupon the mass is pressed in the form of a core and the compact is then placed in air at a temperature of 1200 to 1500 C for a period of 30 minutes to 8 hours, depending on the size of the compact , was heated.
The fired or sintered body obtained was then rapidly cooled, but not so quickly that cracks and / or fractures were formed. The magnetic core thus obtained had the following properties: Magnetic saturation. BHM, 2050 Gauss saturation field strength, H ", 1.67 Oersted coercive force, H, 0.65 Oersted squareness ratio (R,) 0,
7 Maximum permeability 1200-1500 <I> Example 11 </I> In the manner described in Example <B> 1 </B>, a sintered body was produced from a mixture of the following composition: Magnesium oxide, MgO 7.8 percent by weight manganese oxide, MnO 24.4 "iron oxide, Fe <B> 203 </B> 62.7" zinc oxide, Zn0 5.0 The properties of the magnetic core obtained were as follows:
Magnetic saturation, BH ",, 2180 Gauss saturation field strength, H", <B> 1.62 </B> Oersted coercive force, H, 0.65 Oersted squareness ratio (R,) 0.7 The polarity reversal time of this magnetic core was even less than 1 psec.