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1Vlagnetkern für Spulen, bestehend aus fein zerteilten, durch eine
Isolierschicht getrennten und auf ein spezifisches Gewicht von ungefähr 7 zusammengedrückten
magnetischen Teilchen. Die Erfindung betrifft Magnetkerne, insbesondere Kerne für
Belastungsspulen in Telephonleitungen, und bezweckt die Schaffung eines neuen und
verbesserten Kernmaterials, das geringe Herstellungskosten verursacht, in leichter
Weise zu der jeweils gewünschten Gestalt geformt werden kann und in hohem Maße die
vorteilhaften Eigenschaften von Kernen für Belastungsspulen und andere elektrische
Apparate besitzt.
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Man-hat bereits vorgeschlagen, Magnetkerne und insbesondere Kerne
für Belastungsspulen aus fein zerteiltem magnetischen Material aufzubauen, dann
die einzelnen Teilchen des magnetischen Materials gegeneinander zu isolieren und
das Ganze schließlich zu einem selbsttragenden festen Körper in der Weise zusammenzupressen,
daß die Masse einem Druck ausgesetzt wird, der genügend groß ist, damit das spezifische
Gewicht der Masse ungefähr demjenigen des ungeteilten magnetischen Materials gleich
wird und wahrscheinlich groß genug, um mindestens einige der magnetischen Teilchen
über ihre Elastizitätsgrenze zu beanspruchen. Die Verwendung von Hydrogeneisen als
geeignetes magnetisches Material ist bekannt, desgleichen die Verwendung von fein
zerteiltem und ausgeglühtem elektrolytischen Eisen. Es hat sich jedoch herausgestellt,
daß die Herstellung sowohl von Hydrogeneisen als auch von ausgeglühtem elektrolytischen
Eisen mehr Kosten verursacht, als die Herstellung von nicht ausgeglühtem elektrolytischen
Eisen. Ferner sind die vorteilhaften Eigenschaften von nicht ausgeglühtem elektrolytischen
Eisen für die Herstellung von Kernen, wobei gewisse Bedingungen zu erfüllen sind,
größer als bei den anderen beiden Materialien. Beispielsweise weist dasselbe geringere
Hysteresis und größere magnetische Permeabilität auf, so daß durch die Verwendung
desselben in Kernen für Telephonstromkreise, mit welchen telegraphische Stromkreise
verbunden sind, die bei der Übertragung von telegraphischen Signalen auftretenden
Störungen vermindert werden.
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Die Erfindung ermöglicht die Verwendung von nicht ausgeglühtem elektrolytischen
Eisen, wobei als Grundlage die Erkenntnis dient, daß durch die Mischung von harten
Teilehen magnetischen :Materials, beispielsweise von nicht ausgeglühtem elektrolytischen
Eisen, wie oben erwähnt, mit weicheren Teilchen, wie ausgeglühtem elektrolytischen
Eisen oder Hydrogeneisen, Magnetkerne erhalten werden, welche neben genügender mechanischer
Festigkeit ungefähr die gleichen magnetischen Eigenschaften besitzen, wie Kerne,
die lediglich aus harten Teilchen bestehen. Weiterhin kann durch Veränderung
des
Verhältnisses zwischen weichen und harten Teilchen die Herstellung von Kernen den
verschiedenen Erfordernissen angepaßt werden.
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Die Erfindung betrifft daher allgemein einen Magnetkern, dessen Wesen
darin besteht, daß Teilchen von magnetischen Materialien mit verschiedenen magnetischen
und mechanischen Eigenschaften miteinander gemischt und einem Druck ausgesetzt werden,
wodurch ein harter, selbsttragender Körper mit ausgewählten magnetischen Eigenschaften
gebildet wird.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Verwertung der Erkenntnis,
daß eine richtig hergestellte magnetische Legierung, beispielsweise Ferrosilizium,
vorteilhafterweise an Stelle -des harten elektrolytischen Eisens verwendet werden
kann.
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Magnetisches Material für entsprechend dem ersten Merkmal der Erfindung
hergestellte Magnetkerne wird dadurch erhalten, daß elektrolytisches Eisen, welches
in bekannterWeise (z. B. aus einem Eisenoxydul-Ammonsulphat enthaltenden Element)
gewonnen wurde, in fein zerteilten Zustand gebracht wird, beispielsweise durch Mahlen
in einer Kugelmühle. Es hat sich herausgestellt, daß die besten Ergebnisse dann
erhalten werden, wenn die zur Herstellung von Kernen erhaltenen Teilchen höchstens
so groß sind, daß sie durch ein Maschensieb, welches ungefähr z2,4 Maschen pro cm2
aufweist, hindurchgehen.
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Die feinen Teilchen, in welchen das spröde elektrolytische Eisen durch
das Mahlen zerbröckelt wird, besitzen bei kleinen magnetischen Kräften geringen
zurückbleibenden Magnetismus. Infolgedessen würde ein Kern entstehen, welcher außerordentlich
geringe Hysteresis unter dem. Einfluß von gewöhnlichen Telephonströmen aufweist.
Infolge der mechanischen Härte kann jedoch eine Masse derartiger Teilchen nur schwer
in einen festen Kern geformt werden.
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Erfindungsgemäß wird daher mit den beim Mahlen erhaltenen feinen Teilchen
5 bis ro Prozent oder mehr von fein zerteiltem weichen Eisen von der oben gekennzeichneten
Art gemischt, beispielsweise Hygrogeneisen oder ausgeglühtes elektrolytisches Eisen.
Letzteres Material wird in einfacher Weise dadurch erhalten, daß elektrolytisches,
in der oben gekennzeichneten Art erhaltenes Eisen in einem Ofen mit geeigneter Form
genügend erhitzt wird, um e s bis zu dem gewünschten Grad auszuglühen. _ Die harten
und weichen Teilchen werden innig miteinander gemischt, so daß die weichen Teilchen
gleichmäßig durch die Masse der harten Teilchen verteilt sind. Entweder vor oder
nach dem Mischen werden beide Arten von Teilchen besonders isoliert . Dies kann
dadurch erreicht werden, daß auf jedes Teilchen eine Oberflächenschicht gebracht
wird, bestehend aus rotem Eisenoxyd, indem zu einer Masse von reinen Eisenteilchen
ungefähr ro Prozent Wasser hinzugefügt und dann das ganze Gemisch unter Anwesenheit
von Luft erhitzt und umgerührt wird, bis es trocken ist. Eine geeignete bereits
bekannte Methode besteht darin, daß jedes der Teilchen in der Weise mit einer Zinkschicht
versehen wird, daß die Teilchen in einer Zinkteile enthaltenden Trommel während
mehrerer Stunden bewegt werden. Zu der Masse der mit Zink überzogenen Teilchen wird
eine dünne Lösung Isoliermaterial, beispielsweise Schellak, hinzugefügt, und das
Gemisch umgerührt, bis die mit Zink überzogenen Teilchen mit Schellak völlig bedeckt
sind, worauf der Alkohol der Schellaklösung aus dem Gemisch dadurch verdunstet wird,
daß die Masse in einer Trommel, durch welche ein Luftstrom hindurchzieht, bewegt
wird.
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Das Gemisch der mit Zink und Schellak überzogenen harten und weichen
Eisenteilchen wird in geeigneter Form Drücken von ungefähr 586 ooo bis 733 ooo kg
pro Quadratzentimeter ausgesetzt. Hierdurch werden die weichen Teilchen über ihre
Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht, so daß sie infolge des dauernden Druckes,
dem sie ausgesetzt werden, sich mit den harten Teilchen fest verbinden und infolgedessen
aus der Masse einen harten, selbsttragenden festen Körper machen, welcher ein spezifisches
Gewicht von 6,5 oder mehr, also etwa 7, besitzt, das ungefähr dem spezifischen Gewicht
des nicht zerteilten Eisens entspricht. Die härteren Teilchen ändern ihre Form wahrscheinlich
nur in geringem Maße, obgleich einige hiervon möglicherweise Brüche erleiden, ohne
jedoch ihren Zusammenhalt zu verlieren. Doch weder dieses noch das Durchbrechen
der Isolierschichten der Teilchen ist genügend, um den Leitungswiderstand der Masse
zu vermindern.
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In der Praxis hat sich bei der Herstellung von Kernen für Belastungsspulen
als wünschenswert herausgestellt, Kernabschnitte mit einer Dicke von ungefähr 1/z
cm und fünf oder mehr Abschnitte zum Aufbau eines Kernes zu verwenden, wobei als
geeignetes Isoliermaterial, beispielsweise Papier, eine Lackmischung oder Schellak
zwischen die Abschnitte gelegt werden. Es hat sich herausgestellt, daß ein in dieser
Weise hergestellter Kern in mechanischer Hinsicht fest und in chemischer Hinsicht
stabil ist. Ein derartiger Kern hat einen höheren spezifischen Widerstand als ein
Kern, der nur Weicheisenteilchen enthält, die Hysteresis ist bedeutend niedriger
und die magnetische Stabilität größer.
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Entsprechend dem zweiten Merkmal der Erfindung wird eine spröde magnetische
Legierung gebildet, vorzugsweise durch Schmelzen von Eisen und darauf folgendes
Hinzufügen von 8 Prozent oder mehr Silizium, worauf die geschmolzene Legierung rasch
abgekühlt wird,
indem dieselbe in eine kalte Form eingegossen oder
in einer dünnen Schicht über einem geeigneten Boden ausgebreitet wird. Hierdurch
wird eine sehr brüchige Substanz erhalten, welche leicht in einen fein zerteilten
Zustand übergeführt werden kann, dadurch, daß die Gußmasse in kleine Stücke zerbröckelt
und dieselben hierauf in einer Kugelmühle gemahlen werden. Erfahrungsgemäß werden
die besten Ergebnisse bei der Herstellung von Kernen dann erhalten, wenn die verwendeten
Teilchen höchstens so groß sind, daß sie durch ein Maschensieb, welches ungefähr
12,4 Maschen pro Quadratzentimeter aufweist, hindurchgehen.
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Diese fein zerteilten Legierungsteilchen werden in genau derselben
Weise in magnetische Kerne geformt, wie dies im vorstehenden bei der Verwendung
von nicht ausgeglühtem elektrolytischen Eisen der Fall ist; die Teilchen der Legierung
treten in dem fertig aufgebauten Kern lediglich an Stelle der Teilchen aus ausgeglühtem
Eisen. -Magnetkerne, die, wie oben beschrieben, aus einer Ferrosiliziumlegierung
hergestellt sind, sind billiger als Kerne, die aus dem bisher verwendeten Material
bestehen, und zwar infolge der Leichtigkeit, mit welcher Silizium in fein zerteilter
Form hergestellt werden -kann. Die Verwendung der fein zerteilten magnetischen Siliziumeisenlegierung
vermindert infolge ihres hohen spezifischen Widerstandes schädliche Ströme und infolgedessen
Energieverluste. Die weicheren Eisenteile, die nur 5 Prozent des Kernes ausmachen,
und selbst infolge des Druckes etwas gehärtet sind, beeinträchtigen diese Vorteile
nicht ernstlich, dienen vielmehr dazu, die Legierungsteilchen fest miteinander zu
vereinigen, so daß ein Kern erhalten wird, der in mechanischer. Hinsicht fest und
in chemischer Hinsicht stabil ist.
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Erfindungsgemäß ist es praktisch vorteilhaft, Magnetkerne von fein
zerteiltem magnetischen Material herzustellen, in welchem harte Teilchen und weiche
Teile in irgendeinem gewünschten Verhältnis vorkommen. Da sich nun die harten und
weichen Teilchen sowohl in magnetischer wie auch in mechanischer Hinsicht voneinander
unterscheiden, so können Kerne hergestellt werden, deren mechanische und elektrische
Eigenschaften zwischen den äußersten Grenzen variieren, die Kerne aufweisen, bei
denen sämtliche Teile einerseits verhältnismäßig hart und anderseits verhältnismäßig
weich sind. Wird der Prozentsatz von weichen Eisenteilchen erhöht, so wird die Herstellung
von mechanisch festen Kernen vereinfacht und verbilligt; wird' dagegen der Prozentsatz
der harten Teilchen erhöht, so werden die elektromagnetischen Eigenschaften des
Kernes im allgemeinen verbessert, da die Verluste infolge Hysteresis verringert
und die magnetische Stabilität vergrößert wird. Es ist daher ersichtlich, daß durch
diese Erfindung ein einfaches, äußerst wirksames Mittel geschaffen wird, um verschiedene
praktische Erfordernisse bezüglich der mechanischen und elektromagnetischen Eigenschaften
von Magnetkernen, insbesondere von Kernen für Belastungsspulen, zu erfüllen.