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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 °/°.
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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.