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Verfahren zur Glühung von Kernen Es ist bekannt, Kerne aus magnetischen
Legierungen, die beispielsweise für Präzisionsmeßwandler dienen sollen, ,nach erfolgter
Formgebung einer Glühung zu unterziehen, um die günstigsten magnetischen Eigenschaften
in dem Kern zu entwickeln.
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Es ist ferner bekannt, derartige Kerne sowohl aus einzelnen gestanzten
Blechringen aufzubauen, als auch sie aus endlosen Bändern zu wickeln. Bei den zuletzt
erwähnten Kernen ist es schwierig, durch die Schlußglühung die gewünschten magnetischen
Werte .zu erreichen. Insbesondere wenn. die Kerne aus magnetisch hochwertigen Legierungen,
beispielsweise hochprozentigen Nickel-Eisen-Legierungen, aufgebaut sind, sind sie
gegen mechanische Spannungen außerordentlich empfindlich. Schon geringe, an einem
Kern angreifende mechanische Spannungen können dessen magnetische Werte auf einen
Bruchteil verringern. Insbesondere kann die Anfangspermeabilität und die Maximalpermeabilität
schon durch geringe mechanische Einwirkungen auf weniger als die -Hälfte herabgesetzt
werden. Mechanische Spannungen treten insbesondere leicht beim Glühen großer Ringe
und deren Abkühlung auf. Die Ringe müssen zur Erreichung günstiger magnetischer
Eigenschaften häufig .gier beschleunigten Abkühlung unterzogen werden, die an sich
von dem Inneren des Ringes her erfolgen sollte, um die Entstehung von Spannungen
zu verhindern. Bei kleinen Ringen schreitet eine solche Abkühlung genügend gleichmäßig
durch dem. Kern fort. Bei großen Ringen dagegen ist es unvermeidlich, daß auch eine
gewisse Abkühlung von außen her einsetzt, die zur Folge bat, daß die äußeren Lagen
des gewickelten Ringes sich zu weit zusammenziehen und auf die noch wärmeren inneren
Lagen des Ringes aufschrumpfen. Dieses Aufschrumpfen, obwohl nach völligem Erkalten
wieder aufgehoben, beansprucht aber die Ringe oder Teile von ihnen mechanisch so
sehr, daß es unmöglich ist, mit Sicherheit vorgeschriebene magnetische' Werte zu
erreichen.
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Man hat bereits vorgeschlagen, die einzelnen Windungen gewickelter
Kerne dadurch in ihrer Lage zu fixieren, daß man zwischen die einzelnen Windungen
zunächst Papier wickelte, das während des Glühprozesses verkohlte, und daß m,an
die dadurch gebildeten Zwischenräume dann nachträglich mit Kunstharz füllte. Bei
der Verkohlung des Papiers besteht die Gefahr, daß das magnetische Material Kohlenstoff
aufnimmt und dadurch in seinen magnetischen Eigenschaften verändert wird. Außerdem
ist während des Abkühlungsvorganges; d. h. nachdem das Papier verkohlt und das Kunstharz
noch nicht eingefüllt ist, der Zwischenraum zwischen den einzelnen
Windungen
leer, und infolgedessen besteht wiederum die Gefahr von Deformationen dies magnetischen
Materials.
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Man hat auch gelegentlich bei Signalleitern zwischen den Kupferkern
und das Belastungsmaterial Lack eingefüllt, der dann nach der vorgenommenen Glühung
herausgelöst wurde. Da es sich auch hier um ein organisches Zwischenmaterial handelt,
besteht auch hier wieder die Gefahr einer Kohlenstoffaufnahme während der Glühung.
Außerdem ist es umständlich, den Lack nachträglich herauszulösen.
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Schließlich ist auch versucht worden, den Lack oder das Papier bei
Signalleitern durch .eine anorganische Zwischenlage zu ersetzen. Man fand aber,
daß dann eine Reaktion zwischen dieser anorganischen Zwischenschicht und dem Kupfer
bzw. dem Belastungsmaterial eintrat. über die Form und die Eigenschaften des anorganischen
Zwischenmaterials ist etwas Näheres nicht bekanntgeworden.
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Ferner hat man zwischen ein magnetisches Band, das zur kontinuierlichen
induktiven Belastung auf einen Kabelleiter aufgewickelt werden soll, und diesen
Kabelleiter selbst beim Aufwickeln pulverisierten. Glimmer o. dgl. gebracht,
»um ein Verschweißen zwischen Kupferader und magnetischem Band zu vermeiden.
Die Zwischensubstanz, Glimmerpulver, dient hierbei nicht dazu; Schrumpfspannungen
und dadurch hervorgerufene Deformationen und mechanische Beanspruchungen zu verhüten,
da ja die Wärmeausdehnung des Kupferleiters größer ist als die des magnetischen
Bandes und infolgedessen bei der Abkühlung nach vorausgegangener Glühung das magnetische
Band auf dem Kupferleiter ohnedies lose wird.
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Ferner hat man zur Herstellung von Kernen aus Blech, Band, Draht oder
Pulver aus magnetischem Material, bei dem einerseits die magnetischen Einzelelemente
zur Vermeidung übermäßiger Wirbelstromverluste unterteilt sein und bleiben müssen,
bei denen andererseits durch Anwendung eines ,geeigneten Bindemittels zwischen den
magnetischen Einzelteilen ein im Fertigzustande zusammenhaltender Kern hergestellt
werden sollte, beim Aufbau der Kerne aus Blech, Band, Draht oder Pulver Zwischensubstanzen
angewendet, die bei der Wärmebehandlung, der der Kern dann im ganzen unterworfen
werden soll, die Bindung und den Zusammenhalt bewirken sollen. Sofern dabei die
Glühtemperatur unter der Grenze blieb, bei der das magnetische Material selbst weich
wird, hat man beispielsweise als Bindemittel pulverisiertes Glas oder Porzellan
angewendet, das während des Glühens die Einzelteile umfließt und nach dem Glühen
die Einzelteile miteinander bindet und zusammenhält. Sollen hohe Glühtemperaturen
angewendet werden, bei denen das magnetische Material bereits weich wird, so soll
dagegen ein bei diesen Temperaturen fest bleibendes Bindemittel verwendet werden,
weil dann das Ziel, einen festen zusammenhaltenden Kern herzustellen, durch das
Weichwerden des magnetischen Materials und sein Verkleben mit der Zwischensubstanz
erreicht wird. Da in- beiden Fällen die Zwischensubstanz in ihrer Wärmeausdehnung
nicht genau mit dem magnetischen Material übereinstimmt und außerdem nicht zu verhindern
ist, daß die äußeren Lagen oder Schichten bei der Abkühlung unter Schrumpfspannungen
kommen, weisen auf diesem Wege hergestellte magnetische Kerne eine schlechtere Anfangspermeabilität
und Maximalpermeabilität auf, als erreichbar wäre, wenn die Entstehung solcher mechanischer
Spannungen während des Abkühlungsprozesses dadurch vermieden wird, daß während der
Abkühlung nach dem Glühprozeß die einzelnen Schichten eine gewisse Beweglichkeit
und Lose gegeneinander behalten. Man hat diese Nachteile teilweise dadurch zu beheben
vermocht, daß man als bindende Zwischensubstanz ein Glas verwendet hat, dessen Wärmeausdehnung
genau mit der des magnetischen Materials übereinstimmt. Auch dies hat jedoch nicht
zum vollen Erfolge geführt, weil einmal nicht im ganzen Abkühlungsintervall die
Wärmeausdehnungen von magnetischem Material und Zwischensubstanz genau übereinstimmen
und weil andererseits dadurch nicht verhindert wird, daß durch eine voreilende Abkühlung
der äußeren Schichten diese auf die inneren aufschrumpfen und dadurch Zugspannungen
:erleiden. Nach diesen Methoden hergestellte Kerne weisen, speziell wenn sie aus
Band aufgewickelt sind, um zo bis 5o oder auch mehr Prozent schlechtere magnetische
Werte auf, als erreicht werden können; wenn. gemäß der nachstehend beschriebenen
Erfindung gearbeitet wird.
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Nach der Erfindung werden nun mechanische Spannungen in einem gewickelten
Kern dadurch .vermieden, daß die, zum Ring zu wickelnden Metallstreifen vor dem
Aufwikkeln mit einem anorganischen Pulver eingestäubt oder getüncht werden, das
bei den anzuwendenden Glühtemperaturen nicht sintert oder schmilzt und mit dem Metall
nicht chemisch reagiert. Beispielsweise wird zum Einstäuben ein Pulver aus Magnesia,
Kieselgur, Tonerde oder ähnlichen Substanzen verwendet, 'also Materialien, die auch
bei den bekannten Verfahren verwendet wurden.. Dabeiistab@er die notwendige Voraussetzung,
daß die Glühtemperatur so gewählt wird oder das einzustäubende Pulver. eAtsprechend
der angewendeten
Glühtemperatur so ausgewählt wird, da.ß keinerlei
Verkleben der magnetischen Einzelelemente eintritt, diese vielmehr während der Glühung
und während und nach der Abkühlung eine gewisse Beweglichkeit und Lose gegeneinander
behalten, so' daß die Ausbildung der :erwähnten Schrumpfspannungen vermieden wird.
Das eingestreute Pulver hält die einzelnen Lagen des magnetischen Materials ineinem
solchen Abstand voneinander, daß sie sowohl beim Glühen als auch beim Abkühlen keine
mechanischen Beanspruchungen aufeinander ausüben können. Auch nach erfolgter Abkühlung
ist das Pulver noch als solches vorhanden und vermeidet nachträgliche mechanische
Deformationen des Kernes oder seiner Einzelteile. Zugleich wirkt es isolierend zwischen
den .einzelnen Windungen. Die Gefahr einer Kohlenstoffaufnahme oder sonstiger chemischer
Reaktionen mit dem magnetischen Material besteht nicht. Es ist sehr einfach, -das
Pulver auf das Material aufzustäuben. Das Pulver verdampft nicht während des Glühprozesses,
kann aber, wenn es gewünscht wird, auf einfache Weise nachträglich durch Ausblasen
zwischen den Windungen wieder entfernt werden.
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Durch Versuche hat sich gezeigt, daß sich die Anfangspermeabilität
und die Maximalpermeabilität von Ringen, die in der geschilderten Weise gewickelt
worden sind, auf ein Vielfaches derjenigen Werte steigern lassen, die ohne Anwendung
des Pulvers erreicht werden.
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Als Beispiele für Materialien, aus denen Kerne zweckmäßig in der geschilderten
Weise aufgebaut werden, seien Nickel-Eisen-Legierungen genannt, insbesondere solche,
die über 6o Prozent Nickel enthalten, und solche, die als Zusatz Kupfer .enthalten.