DE632090C - Magnetkerne bzw. Krarupbewicklungen mit geringer Instabilitaet - Google Patents

Description

• Magnetkerne bzw. Krarupbewicklungen mit geringer Instabilität Mit der Entwicklung der Fernmeldetechnik wurden für Spulen, Übertrager, Krarupbespinnungen usw. magnetische Werkstoffe benötigt, die insbesondere bei schwachen Feldern ausgezeichnete magnetische Eigenschaften aufweisen. Insbesondere wurde entscheidender Wert auf die Erzielung einer großen Anfangspermeabilität gelegt. Die bekannten Verfahren zur Herstellung von magnetischen Drähten, Bändern, Blechen o. dgl. zielen ohne Ausnahme auf die Erreichung einer hohen Anfangspermeabilität der Endprodukte ab. Dieses Ziel läßt sich mit Eisen-Nickel-Legierungen erreichen. Mit einer 782a °/o igen Nickel-Eisen-Legierung kann z. B. die Anfangspermeabilität bis auf ioooo getrieben werden. Es hat sich nun als äußerst nachteilig herausgestellt, daß bei diesen Legierungen zugleich mit der Anfangspermeabilität die Hysterese und die damit eng verknüpfte Stromabhängigkeit der magnetischen Werte bei schwachen Feldern (vgl. Jordan »Magnetische Konstanten« ENT 1924, Bd. i, Heft i ) außerordentlich zunimmt. Ferner zeigten die Legierungen eine sehr geringe magnetische Stabilität, d. h. ihre Eigenschaften, insbesondere ihre Anfangspermeabilität, änderten sich sehr stark während oder nach Gleichstrombelastungen, so daß sie sich für viele Zwecke aus diesem Grunde nicht verwenden ließen. Als weiterer Nachteil der aus hochpermeablen Legierungen hergestellten Drähte o. dgl. ist deren Empfindlichkeit gegen jegliche mechanische- und thermische Beanspruchung zu erwähnen. So ändert sich z. B. die Permeabilität von Drähten schon bei elastischen Beanspruchungen ganz erheblich.
• Gerade für ein besonders großes Anwendungsgebiet innerhalb der Fernmeldetechnik, nämlich für den Bau von Kernen für Pupinspulen, kommen derartige Materialien nicht in Betracht. Für Pupinspulen verwendete rban ursprünglich. Kerne aus Stahldraht, die gegenüber den obenerwähnten hochpermeablen Materialien eine verhältnismäßig gute Instabilität bis herab zu, etwa 300/, hatten. Aber auch diese Instabilität zeigte sich nach Einführung der Verstärker als bei weitem zu hoch. Da infolgedessen durch Materialverbesserung, die nach dem damaligen Stand der Technik die Instabilität doch nur um wenige Prozent beeinflussen konnte, kein brauchbarer Kern für Pupinspulen erzielt werden konnte, suchte man andere Wege und fand einen solchen in einer weiteren räumlichen Unterteilung des Kraftlinienweges durch Luftschlitze oder durch Herstellung des Kernes aus Pulver (Massekern). D-as letztere Verfahren besonders bürgerte sich allgemein ein. Mit solchen Massekernen konnte auch die Instabilität der Stahldrahtkerne weit - unterschritten' werden. Aus dieser Tatsache zog man die allgemeine Folgerung, daß die für Pupinspulerikerne erforderliche Instabilität, die nach den zur Zeit geltenden Vor-Schriften 20/, nicht überschreiten soll, nur durch mehrfache räumliche Unterteilung des Kraftlinienweges erzielbar sei, nicht aber als Materialeigenschaft.
• Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß entgegen der bisher herrschenden Ansicht der Fachwelt die Instabilität nicht nur durch eine besondere geometrische Anordnung des Werkstoffes erzielt werden kann, sondern daß die magnetischen Werkstoffe,.wenn sie sich in einem beslimmten Spannungszustand befinden, diese Instabilität als Materialeigenschaft besitzen. Gemäß der Erfindung werden daher Magnetkerne bzw. Krarupbewicklungen für Schwachstromzwecke, bei denen geringe Instabilität verlangt wird, nicht mehr wie bisher als sogenannte Masse- oder Staubkerne so hergestellt, daß der Kern zur Erzielung der erforderlichen geringen Instabilität mehrfach räumlich unterteilt wird, sondern der Kern wird einfach als Blech-, Draht- oder Bandkern aus einem magnetischen Werkstoff aufgebaut, der sich durch seine Herstellung in einem solchen Spannungszustand befindet, daß seine Instabilität und seine Anfangspermeabilität derjenigen von Masse- oder Staubkernen praktisch gleichkommen oder besser sind. Die Erzeugung des erforderlichen Spannungszustandes erfolgt dabei am zweckmäßigsten dadurch, daß man den in üblicher Weise verarbeiteten Werkstoff als letzter Bearbeitungsstufe einer Kaltbearbeitung ohne Zwischenglühung und insbesondere ohne jede nachfolgende Glühung unterwirft- Ein so behandelter Werkstoff kann beliebig großen Gleichstrombelastungen bis zur völligen Sättigung ausgesetzt werden, ohne daß er eine unzulässige Veränderung der Anfangspermeabilität erleidet.
• Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, magnetische Werkstoffe zur Verbesserung ihrer magnetischen Eigenschaften in einen Spannungszustand zu versetzen, um u. a. eine Tiber einen gewissen Feldstärkenbereich von der Fel-dstärke unabhängige. Anfangspermeabilität zu erzielen, doch wurde hierbei nicht erkannt, daß es durch Erzeugung von Spannungszuständen bestimmter Größe auch möglich ist, die magnetische Stabilität der Werkstoffe zu verbessern.
• Als Werkstoff für Kerne gemäß der Erfindung kommen alle bekannten magnetischen Werkstoffe in Frage, so besonders die bekannten Eisen-Nickel-Legierungen, denen zur Verbesserung der außer der Instabilität noch wichtigen magnetischen Eigenschaften, wie insbesondere der Hysterese, der Permeabilität und des spezifischen Widerstandes noch weitere Materialien in kleinen Mengen, wie `.Mangan, Silicium, Kupfer o. dgl., zugesetzt werden können. Im folgenden soll an Hand eines Beispiels die Behandlung einer derartigen Legierung ausführlicher angegeben werden. -Beispielsweise werden die im Hochfrequenzofen erschmolzenen Legierungen zunächst durch einen Glühprozeß möglichst homogenisiert und darauf in der Weise mechanisch bearbeitet, daß zunächst eine möglichst starke Reckung der einzelnen Kristalle erreicht wird. Dies geschieht am zweckmäßigsten in der Weise, daß der z. B. in Stangenform gegossene Werkstoff geglüht und darauf in einer Reihe von Walzstichen auf eine entsprechende Blech=, Band- oder Drahtstärke heruntergearbeitet wird. Der Werkstoff wird während dieser Bearbeitung je nach Bedarf Zwischenglühungen unterworfen, um die inzwischen so gereckten Kristallite wieder zu rekristallisieren. Gegen Ende dieser Bearbeitung, die dem Fachmann eine Reihe von Variationen bezüglich Reckung, Walzstich oder Glühung offen läßt, wird der Werkstoff: kalt verarbeitet und durch eine Reihe von Reckungen ohne Zwischenglühung in den Endzustand - Blech, Band, Draht o. dgl.-gebracht. In- diesem Endzustand wird der Werkstoff belassen und keiner irgendwie gearteten thermischen Beanspruchung bei höheren Temperaturen, wie dies bisher üblich war, unterworfen.
• Als Ausgangsstoff wird z. B. eine 50/5o°/°ige Eisen-Nickel-Legierung in Stangenform verwendet. Diese wird zunächst durch Glühen bei 80o bis 90o° etwa z Stunde lang homogenisiert, darauf so gereckt, daß sich eine prozentuale Querschnittsabnahme von 101/o ergibt, hierauf i Stunde bei 90o° geglüht, alsdann wieder kalt gereckt usw. Die Reckung und Zwischenglühung wird in gleicher Weise dreimal wiederholt. Nach dem letzten Glühen wird der Stoff kalt gereckt, bis die prozentuale Querschnittsabnahme etwa 6o bis 7o1/,, beträgt. Eine so behandelte 50/50 °/°ige Eisen-Nickel-Legierung ergibt bei einer Anfangspermeabilität von ,u° = 52 eine Hysterese von etwa 8o 9/H für i Aw/cm und eine Instabilität von 1,50/0. Demgegenüber hat Stahl, dessen geringe Hysterese bekannt ist, bei einer Anfangspermeabilität von 7o eine Hysterese von ioo Q/H für i Aw/cm und eine Instabilität von 45 °/°.
• Kerne gemäß der Erfindung lassen sich in allen den Fällen mit Vorteil anwenden, in denen es auf eine geringe Instabilität ankommt. Sie dienen daher in erster Linie als Kerne für Pupinspulen. Infolge der geringen Hysterese der Kerne gemäß der Erfindung sind Kabel, die mit auf solche Kerne gewickelten Pupinspulen belastet sind, besonders auch für alle die Zwecke geeignet, bei denen in noch höherem Maße als bei der reinen Sprachübertragung auf geringe Hysterese gesehen werden muß, insbesondere also für die Übertragung von Musik.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: z. Magnetkerne bzw. Krarupbewicklungen, insbesondere für Schwachstromzwecke, bei denen geringe Instabilität verlangt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie :aus einem magnetischen Werkstoff: in Blech-, Band- oder Drahtform bestehen, der sich durch seine Herstellung in einem solchen Spannungszustand befindet, daß seine Instabilität und seine Anfangspermeabilität derjenigen von Masse- oder Staubkernen praktisch, gleichkommen oder besser sind. `
2. 2. Magnetkerne bzw. Krarupbewicklungen nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß zu ihrer Herstellung ein magnetischer Werkstoff benutzt wird, bei dem nach einer normalen Verarbeitung die Spannungszustände durch eine Kaltbearbeitung ohne Zwischenglühung und nachfolgende Glühung hervorgerufen worden sind.
3. 3. Die Verwendung einer ferromagnetischen Eisen-Nickel-Legierung mit gegebenenfalls geringen Gehalten an Mangan, Silicium und Kupfer für die Herstellung von Magnetkernen bzw. Krarupbewicklungen gemäß den Ansprüchen z oder 2.