DE583493C - Magnetischer Kern mit geradliniger Magnetisierungskurve fuer UEbertrager, Relais o. dgl. - Google Patents

Description

• Magnetischer Kern mit geradliniger Magnetisierungskurve für Übertrager, Relais o. dgl. Gegenstand der Erfindung ist ein magnetischer Kern für Übertrager, Relais o. dgl., der sich gegenüber den bekannten dadurch auszeichnet, daß seine Magnetisierungskurve der Form einer Geraden sehr nahe kommt.
• Die Erfindung geht von der an sich bekannten Tatsache aus, daß die Eigenschaften vieler ferromagnetischer Stoffe in hohem Maße von mechanischen Beanspruchungen abhängig sind. Insbesondere die in der Schwachstromtechnik neuerdings vielfach benutzten Eisen-Nickel-Legierungen besitzen diese. Eigenschaft. So sind Untersuchungen darüber angestellt worden, in welcher Weise die Magnetisierungskurve von elastischen Spannungen abhängt, die in Richtung der Kraftlinien auf den betreffenden Körper einwirken, und man hat die bekannte energetische Überlegung bestätigt gefunden, daß eine longitudinale Zugspannung bei Stoffen mit positiver Magnetostriktion die Magnetisierung begünstigt; bei Stoffen mit negativer hingegen herabsetzt.
• Die theoretische Betrachtung des elastisch verzerrten regulären Kristallgitters bei Ferromagnetika, d. h. Stoffen, die spontanen Magnetismus besitzen, führt auf folgende Darstellung der physikalischen Verhältnisse: Ein durch die Größe und Vorzeichen seiner Magnetostriktion in verschiedenen Richtungen gekennzeichneter Kristall besitzt bei vorgegebenen elastischen Verzerrungen ganz bestimmte, wohl definierte energetische Vorzugslagen, in denen der Vektor der spontanen Magnetisierung der einzelnen Bezirke sich einstellt. Bei :Materialien mit durchweg negativer Magnetostriktion sind die Vorzugslagen die Richtungen größter Stauchung, bei Materialien mit positiver Magnetostriktion die Richtungen größter Dehnung.
• Aufgabe vorliegender Erfindung ist es nun, an Hand der Vorstellung der energetischen Vorzugslagen im ferromagnetischen Kristall erwünschte magnetische Eigenschaften .auf einfachere Weise zu gewinnen, als es mit Hilfe mechanischer Spannungen in Kraftlinienrichtung möglich ist, und weiterhin diese Ergebnisse technisch nutzbar zu machen.
• Als wichtigstes Ergebnis der angestellten Überlegungen ergibt sich ein sehr vorteilhafter Weg zur Herstellung magnetischer Kerne mit gerader Kennlinie, und zwar wird. gemäß der Erfindung diese günstige Eigenschaft dadurch erreicht, daß der Kern aus einem Material von negativer Magnetostriktion hergestellt und der Einwirkung eines senkrecht zum Kraftfluß gerichteten mechanischen Druckes ausgesetzt wird. Die Eigenschaften, die sich dadurch ergeben, seien an Hand der beiden Figuren erläutert, in denen zwei Grenzfälle von Magnetisierungskurven gezeichnet sind.
• Die in Fig. z dargestellte Kurve ergibt sich, wenn Material von positiver Magnetostriktion einem Längszug ausgesetzt wird. Wird es hingegen in der Längsrichtung gestaucht, so ergibt sich der Verlauf gemäß Fig. z. Anders hingegen bei Verwendung eines Materials, das negative Magnetostriktion besitzt. In diesem Falle ergibt sich der in Fig. x dargestellte Verlauf bei Stauchung in Längsrichtung, bei Anwendung eines Längszuges hingegen die Kurve gemäß Fig. 2, d. h. es treten die umgekehrten Erscheinungen auf.
• Erwünscht ist nun für Übertrager, Relais u. dgl. in vielen Fällen ein Verlauf der in Fig. 2 dargestellten Art. Diese Kurve besitzt einen großen linearen Bereich, so daß die bei Verwendung gewöhnlichen Eisens auftretenden, durch die Krümmung der Magnetisierungskurve bedingten Verzerrungen vermieden sind. Allerdings ist die Anfangspermeabilität nicht so günstig, wie sie ohne elastische Beanspruchung erreichbar wäre. Es ist aber vorteilhafter, auf eine übertrieben hohe Permeabilität zu verzichten, wenn dadurch eine geradlinige Arbeitskennlinie erreicht wird. Wesentlich für die praktische Anwendbarkeit ist jedoch die Frage, auf welche Weise die zur Erzielung der genannten Eigenschaften notwendigen Voraussetzungen verwirklicht werden können.
• Bei Verwendung magnetischer Körper, deren Querschnitt im Vergleich zur Länge gering ist, macht eine mechanische Beeinflussung durch Längsdruck, d. h. durch Stauchung, große Schwierigkeiten, da hier die Gefahr der Knickung auftritt. Somit ist Material von positiver Magnetostriktion für diesen Zweck nicht günstig. Aber auch das Erzeugen eines mechanischen Zugs in Richtung der Kraftlinien, wie er bei Verwendung negativ magnetostriktiven Materials notwendig wäre, stößt auf große technische Schwierigkeiten, insbesondere auch deshalb, weil hierbei mechanische Druckbeanspruchungen nicht vermieden werden können. Die Wirkung des Längszuges wird daher durch die notwendigerweise auftretenden Beanspruchungen in anderen Richtungen entstellt, so daß sich die geforderten Eigenschaften nur sehr schwer erreichen lassen.
• Günstiger liegen die Verhältnisse bei Anwendung einer Querbeanspruchung, die nach der der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis etwa die gleichen Wirkungen hervorruft wie eine Beanspruchung entgegengesetzter Art in Längsrichtung. Wird also ein Material von negativer Magnetostriktion benutzt, das unter der Einwirkung eines senkrecht zum Kraftfluß gerichteten mechanischen Druckes steht, so lassen sich die gewünschten Eigenschaften technisch sehr leicht verwirklichen. Beim Bau eines Übertragers beispielsweise besteht der Kern im allgemeinen aus einer größeren Anzahl von Eisenblechen, die mit Hilfe von Preßschrauben zu einem Paket zusammengefaßt sind. Es macht keilte Schwierigkeiten, diese Schrauben so stark auszubilden, daß sie den erforderlichen Druck aufbringen können. Versuche haben ergeben, daß die Annäherung der magnetischen Charakteristik an eine Gerade sich mit steigender Spannung verbessert.
• Besonders geeignet für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens sind solche polykristallinen Stoffe, deren Einzelkristallite eine in möglichst jeder Kristallrichtung negative Magnetostriktion aufweisen und außerdem an und für sich eine hohe Permeabilität besitzen. Die erste Eigenschaft ist wünschenswert, um die erstrebten magnetischen Eigenschaften bei möglichst kleinem Querdruck- zu erreichen, die zweite, damit die Konstanz der Permeabilität bei einem hohen Absolutwert erreicht wird.
• Von den Eisen-Nickel-Legierungen sind solche mit einem Gehalt von mehr als 8o °/p Nickel anzuwenden. Wird jedoch auf hohe Anfangspermeabilität Wert gelegt, so soll der Nickelgehalt über go°/o nicht hinausgehen. Von den Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen kommen diejenigen mit weniger als 2o°/, Eisen in Frage, da nur diese die geforderte Eigenschaft negativer Magnetostriktion besitzen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Magnetischer Kern für Übertrager, Relais o. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß er aus Material von negativer Magnetostriktion hergestellt ist und unter der Einwirkung eines senkrecht züm Kraftfluß gerichteten mechanischen Druckes steht.
2. 2. Magnetischer Kern nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Nickel-Eisen-Legierung von mehr als 8o0/, Nickel, gegebenenfalls mit einem Zusatz von Kobalt, besteht.
3. 3. Magnetischer Kern in Form eines Blechpaketes nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querdruck mit Hilfe an sich bekannter Preßschrauben erzeugt wird.