DE755102C

DE755102C - Hochfrequenzkern, der aufgebaut ist aus einem isolierenden Traegerstoff, auf dem sich der ferromagnetische Stoff in in Richtung der magnetischen Kraftlinien verlaufenden Streifen befindet

Info

Publication number: DE755102C
Application number: DEB174176D
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1936-05-20
Filing date: 1936-05-20
Publication date: 1954-02-01

Description

Hochfrequenzkern, der aufgebaut ist aus einem isolierenden Trägerstoff, auf dem sich der ferromagnetische Stoff in in Richtung der magnetischen Kraftlinien verlaufenden Streifen befindet Es ist bekannt, Hochfrequenzeisenkerne aus dünnen Blechen oder dünnen Drähten herzustellen. Die Kosteen, der hierzu benötigten dünnen Bleche oder Drähte sind jedoch so hoch, daß heute derartige Kerne in nennenswertem Umfang nicht verwendet werden. Man hat deshalb Hochfrequenzkerne ausi Eisenpulver hergestellt, das entweder mit einem isolierenden Bindemittel gemischt wurde oder das unter Isolierung der einzelnen Eisenteilchen auf ein Papierband aufgeklebt wurde. Die in dieser Weise mit Eisenpulver hergestellten Kerne haben jedoch den Nachteil, daß der Kraftlinienweg zwischen jedem Eisenteilchen d urch ,die Isolierung unterbrochen ist, so, daß die erreichbare Gesamtpermeabilität ,des Kerns verhältnismäßig niedrig bleibt.
Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzkern., der aus einem isolierenden Trägerstoff aufgebaut ist, auf dem sich der ferromagnetische Stoff in in Richtung der magnetischen Kraftlinien., verlaufenden Streifen befindet, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Streifen aus einer durch thermisches Verdampfen im Vakuum niedergeschlagenen homogenen ferromagnetischen Schichtbestehen. Durch das thermische Verdampfen im Vakuum kann man zusammenhängende ferromagnetische Schichten erhalten, die, wenn man sie von der gleichen geringen Dicke als selbständige Folien herstellen wollte, nur auf wesentlich teuerem Wege angefertigt werden könnten. Mit einem Vakuumverdampfungsverfahren kann man für den genannten Zweck ferromagnetische Stoffe in einer Schicht von kleinleT als 5 /s, insbesondere von i /t oder noch dünner niederschlagen.
Als isolierender Trägerstoff für die ferromagnetische Schicht lassen sich hierbei anorganische oder organische Stoffe verwenden. Es hat sich gezeigt, daß sogar brennbare organische Stoffe, wie z. B. Papier, sich in der angegebenen Weise mit einem ferromagnetischen Stoff metallisieren lassen, ohne daß sie hierbei verbrennen oder verkohlen. Um einen möglichst großen Füllfaktor zu erhalten, verwendet man Papier in. seiner dünnsten Forte, wie z. B. Kondensatorpapier. Als dünne Trägerstoffe eignen sich auch sehr gut Glimmerplättchen oder Kollodiumhäutchen. Um geringe Verluste zu erhalten, kann man einen verlustarmen Trägerstoff, z. B. Polystyrol, verwenden, der sich in Bandform herstellen läßt.
In den Abbildungen sind. Ausführungsbeispiele von mit den ferromagnetischen Schichten versehenen isolierenden Trägerstoffen und Kerne daraus dargestellt.
Abb. i zeigt ein mit einer Metallschicht v-ersehenes Papierband für einen zylindrischen Kern; Abb.2 zeigt einen solchen Kern im Zusammenbau mit einer Spule; Abb. 3 zeigt ein metallisiertes Trägerblättchen für ein Kernverbindungsstück; Abb.4 zeigt die Anordnung derartiger Blättchen auf einem fortlaufenden Papierband, wie es: sich bei der kontinuierlichen: Herstellung ergibt; Abb. 5 stellt ein metallisiertes Blättchen dar für einen Toroidkern; Abb. 6 zeigt ein fortlaufendels, mit Längsstreifen versehenes Papierband, das ebenfalls zur Herstellung eines in Abb. 7 dargestellten Toroidkerns verwendet werden kann.
In Abb. i bedeutet i -das Isolners-toffband, das z. B. aus Papier bestehen kann. Auf dieses Band sind quer zur Längsrichtung des Bandes verlaufende Streifen :2 aus ferromagnetischem Stoff, z. B. aus Eisen, aufgebracht, die durch Verdampfen im Vakuum auf das Papierband niedergeschlagen sind. Die Richtung der Streifen stimmt mit der Richtung überein, in der nach dem Zusammenbau zu einem Kern die magnetischen Kraftlinien verlaufen. Die trennenden Zwischenräume 3 zwischen den benachbarten Streifen dienen dazu, die Wirbelströme auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Sie werden so schmal als möglich gemacht. beispielsweise 1/loo oder 1/1o mm. Die Breite der Streifen kann etwa 2 mm oder weniger, beispielsweise 1/2 mm, 'betragen.
Mit dem in Abb. i dargestellten Band kann man durch einfaches Aufrollen in seiner Längsrichtung einen zylindrischen Kern erzeugen, bei dem die Streifen 2 parallel zur Kernachse verlaufen. In Abb. 2 ist ein solcher Kern mit 4 bezeichnet. Auf den Kern .4 ist eine Spule 5 aufgewickelt oder aufgeschoben. Diese Spule kann selbstverständlich in jeder beliebigen Weise ausgeführt sein. Sie kann auf einem Träger aus verlustarmen Isolierstoff sitzen unid in einzelne voneinander getrennte Kammern unterteilt sein. Da die Kraftlinienrichtung im Innern einer solchen Spule 5 in Längsrichtung der Spulenachse verläuft, laufen die Kraftlinien zum mindesten innerhalb der Spule 5 in Richtung der Metallstreifen 2.
Für den magnetischen Rückschluß ist ein Hohlzylinder 6 vorgesehen, der aus dem gleichen, in Abb. i dargestellten Band gewickelt ist. Auch hier verlaufen die Metallstreifen parallel zur Achse der Spule. Um den magnetischen Widerstand zwischen dem Innenkern 4 und dem Hohlzylinder 6 möglichst klein zu machen, stehen der Innenkern und der Hohlzylirrder sich oberhalb und unterhalb der Spule 5 um eine erhebliche Länge gegenüber. Man kann selbstverständlich den Innenkern ebenfalls als Hohlzylinder ausbilden.
Will man den: Übergangswiderstand zwischen dem Innenkern 4 und dem Hohlzylinder 6 vermeiden, so kann man oberhalb und unterhalb der Spule 5 je einen Ringkern einfügen, der sich aus Blättern zusammensetzt, bei denen die Metallbelegung eine Form besitzt, wie sie aus Abb. 3 zu ersehen ist. Hierbei verlaufen die Streifen 7 aus ferromagnetischem Stoff in radialer Richtung. Diese Blätter können fortlaufend in der Weise hergestellt werden, daß ihr Metallbelag entsprechend Abb. 4 auf ein fortlaufendes Band 8 niedergeschlagen wird und die metallisierten Teile 9 nachher ausgestanzt oder ausgeschnitten werden. Aus je einer größeren Zahl der ausgestanzten Blätter werden dann zwei Ringkerne zusammengesetzt, die oberhalb und unterhalb der Spule 5 über den Innenkern .I (Abb. 2) geschoben werden. In einem solchen Fall macht man: natürlich die oberhalb und unterhalb der Spule 5 überstehenden Teile der Kerne 4 und 6 wesentlich kürzer, als in Abb. 2 dargestellt.
Durch Ausstanzen und Aufeinanderlegen der einzelnen Blätter lassen sich die Kerne beliebiger Formen herstellen, z. B. E-Kerne. H-Kerne, Toroidkerne u. dgl. Hierbei wählt man die Form der ferromagnetischen Streifen derart, daß sie mit der Kraftliaienrichtung übereinstimmt, wie sie bei dem zusammengebauten Kern im Betriebszustand vorhanden ist. Bei Toroi:dkernen läßt man beispielsweise gemäß Abb. 5 die Metallstreifen to kreisringförmig entsprechend. der Kraftlinienrichtung der Toroidspule verlaufen. Einfacher kann man derartige Ringkerne durch Wickeln eines Papierbandes herstellen, bei dem gemäß Abb. 6 ,die Metallstreifen z z in Längsrichtung des Bandes verlaufen. Ein. in dieser Weise aufgewickelter Kern 1a ist aus Abb. 7 zu ersehen. Mit 13 ist hier die Spule bezeichnet.
Bei derartigen Kernen, bei denen die Metallstreifen in Kraftlinienrichtung vollständig oder fast vollständig geschlossen sind, erhält man sehr hohe Gesamtpermeabilitäten des Kerns. Durch Verwendung von besonders vorbehandelten? Eisen-Nickel-Legierungen kann, man außerordentlich hohe Werte erkalten.
Es ergibt sich jedoch bei den gut geschlossenen magnetischen Kreisen fie Gefahr, daß die Permeablilität des Kerns: und damit die Selbstinduktivität der Spulen stark von der Induktion in dem ferromagnetischen Stoff abhängt. Man erhält dadurch unstabile Verhältnisse. Man kann die magnetische und ,damit auch die elektrische Stabillität ganz wesentlich dadurch verbessern, daß man für den Metallniederschlag auf dem isolierenden Trägear Legierungen verwendet, die einen sehr hohen magnetischen Sättigungswert besitzen. Hierbei kann man: ,diese Legierungen dadurch herstellen, daß man ihre Bestandteile im richtigen Mengenverhältnis nacheinander auf die isolierende! Trägerschicht aufdampft. Bei den in Betracht kommenden sehr.dünnen Schichten gehen die Bestandteile durch Diffusion ineinander über. Auf diese Weise kann man z. B. auch Heuslersche Legierungen auf dem isolierenden Trägerstoff bilden, Um auf dem isolierenden Trägerstoff die Trennungslinien zwischen den ferromagnetischen Stoffen beim Niederschlagen des Metalls metallfrei zu halten, kann man ben einem Trägerband, das in: Längsrichtung des Bandes verlaufende Streifenerhalten soll (vgl.Abb.6), in dem Gefäß, in dem das Metall niedergeschlagen; wird, an, der feststehende strichförmig dünne Abdeckschablonen anordnen, hinter denen das zu metallisierende Isoliers.toffband vorbeiläuft. Diese Schablonen müssen ab und: zu erneuert oder gereinigt werden, da sie sich sonst mit Metall zusetzen.
Bei nicht in Längsrichtung des, Bandes verlaufenden Trennungslinien müßte man bei kontinuierlichem Metallisierungsverfahrendie Schablonen mit dem zu metallisierenden Band mitlaufen lassen. Da dies mit Schwierigkeiten verbunden ist, wendet man hierfür zweckmäßig andere Verfahren an. So kann man die Trennungslinien durch elektrisches Ausbrennen erzeugen, indem man beispielsweise einen an Spannung liegenden, mit schmalen, den Trennungslinien entsprechenden Kanten versehenen Stempel auf die zunächst zusammenhängende niedergeschlagene Metallschicht aufsetzt und den anderen Pol der Spannungsquelle an den Metallbelag anlegt. An der Stromübergangsstelle von den scharfen Stempelkanten auf die Metallschicht tritt dann eine so starke Erwärmung ein, daß der Metallbelag hier wegbrennt.
Eineinfacheres Verfahren, das sich für jede Art von Trennungslinien eignet, besteht darin, daß die metallfrei zu lassenden Trennungslinien vor derMetallisierung mit einem niederschlaghindernden Stoff bedeckt werden. Als niederschlaghindernde Stoffe eignen sich vor allem solche Stoffe, die bei Erhitzung im Vakuum Dämpfe abgeben. Diese Dämpfe wirken dann als Polster gegen einen Metallniederschlag. Solche Stoffe sind z. B. Kohlenwasserstoffe, insbesondere Fette. Man kann dieses Fett in Form der von Metall frei zu haltenden Linien: vor der Metallisierung auf den isolierenden Trägerstoff aufdrucken. Man kann. auf diese Weise ein Muster aufdrucken, das genau der Richtung entspricht, die die Kraftlinien in dem nachher zusammengebauten Kern annehmen: werden. Bei kontinuierlicher Herstellung,des Metallniederschlages auf ein Isolierstoftband kann man in einem gewissen Abstand vor der Niederschlagsstelle einen rotierenden Druckstempel von .dieser Art anordnen, der sich auf dem Isolierstoft`band abrollt. Für auszustanzende Blätter kann man mit diesem Stempel bereits vor der Metallisierung auf dem zu metallisierenden Band Marken anbringen, mit deren Hilfe später die richtige Lagedes Ausstanzwerkzeuges bezüglich des Bandes bestimmt wird.
Der ferromagnetische Stoff kann auch in mehreren Schichten auf dem isolierenden Träger niedergeschlagen werden. Hierbei werden dne einzelnen Schichten durch nichttragende Isolierschichten voneinander getrennt. Diese nichttragenden Isolierschichten können beispielsweise aus Oxyden bestehen. Man kann diese Oxydschichten durch Oxydation der vorher niedergeschlagenen oder einer zu diesem Zweck besonders datrauf niedergeschlagenen Metallschicht erzeugen, indem man diese einem Sauerstoffstrahl aussetzt. Man kann auch die nichttragende isolierende Zwischenschilch.t ebenfalls wie das Metall im, Vakuum durch Verdampfung auf der vorher niedergeschlagenen Metallschicht niederschlagen. Die Kerne können nach ihrem Zusammenbau in irgendeiner Weise zusammengehalten werden, beispielsweise durch Ankleben oder mittels einer Haltevorrichtung.
Hochfrequenzkerne gemäß der Erfindung eignen sich wegen ihrer großen Permeabilität unter anderem auch sehr gut zur Herstellung von Variatoren mit großem Selbstinduktionsbereich, die zum Ersatz der seither in Rundfunkempfängern verwendeten Drehkondensatoren dienen können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE- i. Hochfrequenzkern, der aufgebaut ist aus einem isolierenden Trägerstoff, auf dem sich der ferromagnetische Stoff in in Richtung der magnetischen Kraftlinien verlaufendenStreifenbefindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen aus einer durch thermische Verdampfung im Vakuum niedergeschlagenen homogenen ferromagnetischen Schicht bestehen.
2. Kern nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der ferromagnetischen Schicht kleiner ist als: 5 /t.
3. Kern nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetische Schicht ungefähr i ,u dick ist. Kern nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit streifenförmigem ferromagnetischem Metallniederschlag versehenes Iso lierstoftband zu einem Kern aufgewickelt ist. 5. Kern nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem isolierenden Trägerstoff mehrere Schichten des ferromagnetischen Stoffes niedergeschlagen sind, die durch nichttragende Isolierschichten voneinander getrennt sind. 6. Kern nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß .die nichttragenden isolierenden Trennschichten aus Oxydschichten bestehen. 7. Kern nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nichttragenden isolierenden Trennschichten aus einem auf die ferromagnetische Schicht im Vakuum niedergeschlagenen Isolierstoff bestehen. B. Kern nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurchgekennzeichnet, daß die ferromagnetische Schicht aus einer Nickel-Eisen-Legierung besteht. g. Kern nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetische Schicht aus einer Legierung mit einer im Arbeitsbereich konstanten Permeabilität besteht. vo. Kern nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die ferromagnetische Schicht aus einer Heuslerschen Legierung besteht. i i. Verfahren nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem isolierenden Träger mindestens zwei Metalle nacheinander niedergeschlagen werden, die hier eine Legierung eingehen. 12. Verfahren nach Anspruch io oder i i, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederschlag der ferromagnetischen Schicht kontinuierlich auf ein an der Niederschlagsstelle vorbeilaufendes Isolierstoffband erfolgt. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei in Längsrichtung des Trägerbandes verlaufenden ferromagnetischen Streifen feststehende Schablonen zumAbdecken dermetallfreien Trennungslinien verwendet werden. 1q.. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die metallfreien Trennungslinien aus der niedergeschlagenen Metallschicht elektrisch ausgebrannt werden. 15. Verfahren nach Anspruch 1q., dadurch gekennzeichnet, daß an den Stellen, an denen sich nach der Metallisierung metallfreieTrennungslinienbefinden sollen, vor der Metallisierung ein niederschlagh,indernder Stoff aufgebracht wird. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als niederschlaghindernder Stoff ein bei Erhitzung im Vakuum Dämpfe abgebender Stoff verwendet wird. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als niederschlaghindernder Stoff ein Kohlenwasserstoff oder Derivate der Kohlenwasserstoffe verwendet werden. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als niederschlaghindernder Stoff ein Fett oder ein fettähnlicher Stoff verwendet wird. ig. Verfahren nach Anspruch 15 oder einem der drei folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß :der niederschlaghindernde Stoff auf den isolierenden Trägerstoff aufgedruckt wird. 2o. Hochfrequenzspule mit Kern nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen auf einem zylindrischen Innenkern sitzen, der aus einem isolierenden Trägerband gewickelt ist, auf dem in quer zur Längsrichtung des Bandes verlaufenden Streifen der ferromagnetische Stoff niedergeschlagen ist. 2a. Spule nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule von einem Hohlzylinder umgeben ist, der aus einem isolierenden Trägerband gewickelt ist, auf dem quer zur Längsrichtung des Bandes verlaufende Streifen aus ferromagnetischem Stoff niedergeschlagen sind. 22. Hochfrequenzspule mit Kern nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, @daß die Spule auf einemToroidkern sitzt, der aus einem fortlaufenden isolierenden Trägerband gewickelt ist, auf dem in Längsrichtung des Bandes Streifen aus ferromagnetischem Stoff niedergeschlagen sind, 23. Hochfrequenzspule mit Kern nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern der Spule aus ausgestanzten oder ausgeschnittenen isolierenden Trägerplättchen zusammengesetzt ist, auf denen ein ferromagnetischer Stoff in Streifenform in Längsrichtung der magnetischen Kraftlinien niedergeschlagen ist. ZurAbgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften nBetracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 305 0.48, 354876, 50448, 524787; USA.-Patentschriften Nr. 1 563 731, 1774 856, 1857 215, 2 oii 697; französische Patentschrift Nr. 744 522; Kolloid-Zeitschrift, Bd. 61 (1g32), Heft 2, S. 208 ff.; Physncal Review, Bid. 24 (1924), S. 658; The Wireless Engineer, April 1933, S. 183 und 18q..