DE352009C - Magnetkern fuer Spulen, bestehend aus fein zerteilten, durch eine Isolierschicht getrennten und auf ein spezifisches Gewicht von ungefaehr 7 zusammen-gedrueckten magnetischen Teilchen - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Magnetkern für Spulen, bestehend aus fein zerteilten, durch eine Isolierschicht getrennten und auf ein spezifisches Gewicht von ungefähr sieben zusammengedrückten magnetischen Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Teilchen, welche hauptsächlich aus hartem magnetisierbaren Material bestehen, um dem Kern vor allem mechanische Festigkeit zu geben, in geringem Verhältnis mit weichem magnetisierbaren Material gemischt sind, um einerseits die Permeabilität des Kerns zu erhöhen und anderseits die härteren Teilchen zusammen zu binden.
2. 2. Magnetkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die harten Teilchen aus nicht ausgeglühtem, die weichen dagegen aus ausgeglühtem, elektrolytischen Eisen bestehen.
3. 3. Magnetkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Teilchen aus magnetisierbarem Eisen, andere dagegen aus einer magnetisierbaren Legierung bestehen. q.. Magnetkern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenteilchen aus weichem Eisen und die Legierungsteilchen aus hartem Ferrosilizium bestehen.