DE977273C

DE977273C - Durch einen Dauermagneten vormagnetisierter ferromagnetischer Kern mit regelbarer Vormagnetisierung

Info

Publication number: DE977273C
Application number: DEN4380A
Authority: DE
Inventors: Johannes Meyer Cluwen; Arend Thomas Van Urk
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1951-04-23
Filing date: 1951-09-05
Publication date: 1965-09-09

Description

Das Patent 971 616 betrifft einen mit einer oder mehreren Wicklungen zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes versehenen, annähernd geschlossenen ferromagnetischen Kern aus hochpermeablem Material, in welchem eine Vormagnetisierung mittels eines Dauermagneten erzeugt ist, der aus einem aus nichtkubischen Kristallen von Polyoxyden des Eisens und wenigstens einem Oxyd der Metalle Barium, Strontium, Blei oder Calcium zusammengesetzten Material mit einer Koerzitivkraft von wenigstens 750 Oersted besteht, im wesentlichen in Richtung seiner kleinsten Abmessung magnetisiert ist und der in einem Spalt innerhalb des ferromagnetischen Kernes angeordnet ist, der durch Flächen begrenzt ist, die wesentlieh größer sind als die Querschnittsfläche des ferromagnetischen Kernes im Bereich der Wicklung, und der im wesentlichen in der Flußrichtung des magnetischen Wechselfeldes liegt.

Eine derartige Anordnung kann mit Vorteil auch dann Verwendung finden, wenn die Aufgabe vorliegt, die vormagnetisierende Feldstärke in dem aus hochpermeablem ferromagnetischem Material bestehenden Kreis regelbar zu machen. Eine derartige Aufgabenstellung ergibt sich beispielsweise bei der Herstellung von Transduktoren und ma-

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gnetischen Elektronenlinsen, wie sie beispielsweise bei Elektronenstrahlröhren und Elektronenmikroskopen Anwendung rinden.

Es ist bereits bekannt, in einem ferromagnetisehen Kreis einen regelbaren Kraftfiuß mit Hilfe eines Dauermagneten dadurch zu erzeugen, daß dieser in eine Unterbrechung des ferromagnetischen Kreises querverschiebbar eingefügt wird. Dabei kann der vom Dauermagneten im ferromagnetisehen Kreis erzeugte magnetische Fluß dadurch geregelt werden, daß man den Magneten in der ihn aufnehmenden Unterbrechung des ferromagnetischen Kreises quer zur Richtung der ihn durchsetzenden magnetischen Kraftlinien verschiebt. Dadurch, daß der Dauermagnet aus einem Werkstoff großer Koerzitivkraft besteht, wird erreicht, daß der magnetische Widerstand des ferromagnetischen Kreises praktisch unabhängig von der Einstellung des Dauermagneten wird. Derartige Magnetwerkstoffe besitzen eine Permeabilität, die nahezu den Wert ι annimmt. Es ist also ohne Einfluß auf den Widerstand des magnetischen Kreises, ob der Dauermagnet in seinen Spalt hineingeschoben oder aus ihm entfernt ist.

a5 In entsprechender Weise ist es auch bei Anordnungen der eingangs erwähnten Art möglich, erfindungsgemäß zur Erzielung einer regelbaren Vormagnetisierung den Dauermagneten oder Teile des hochpermeablen Magnetkerns senkrecht zur Magnetisierungsrichtung des Dauermagneten verschiebbar anzuordnen. Hierdurch wird erreicht, daß der vom Dauermagneten im Magnetkreis erzeugte Kraftfluß durch Änderung der Größe der Berührungsflächen zwischen dem Dauermagneten und dem Magnetkreis regelbar ist. Für den dabei verwendeten ganz speziellen Dauermagneten ist eine derartige Anordnung unschädlich, denn er wird zwar beim Verschieben einem sich stark ändernden magnetischen Widerstand ausgesetzt, erleidet aber hierbei keinen Schaden, da diese Magnetwerkstoffe ihren Magnetismus bekanntlich nicht verlieren, wenn sie auf Kreise verschiedenen magnetischen Widerstandes arbeiten. Die Ferrite, aus denen dieser Dauermagnet hergestellt ist, sind an sich bekannt, und es ist bereits vorgeschlagen, diese Ferrite für Dauermagnetkörper zu verwenden.

In der Zeichnung ist an Hand zweier Beispiele dargestellt, wie die Regelung der Vormagnetisierung nach der Erfindung bei ferromagnetischen Kernanordnungen gemäß dem Hauptpatent durchgeführt wird, und zwar zeigt

Fig. ι einen Transduktor mit regelbarer Vormagnetisierung und

Fig. 2 eine magnetische Elektronenlinse mit durch Regelung der Vormagnetisierung¹ regelbarer Linsenstärke. _ —

Der in Fig. 1 dargestellteTTransduktor enthält einen ferromagnetischen Kreis 1, eine Wicklung 2 und einen-Körper 4 aus dauermagnetischem Material mit einer Koerzitivfeldstärke von mindestens Oersted. Diese hohe Koerzitivfeldstärke erlaubt, den Körper 4 in Form einer dünnen Platte mit verhältnismäßig großer Oberfläche auszubilden, die in der Richtung ihrer kleinsten Abmessung magnetisiert ist. Die eine Seitenfläche bildet also den magnetischen Nordpol N, die andere Seitenfläche den magnetischen Südpol JT.

Der Körper 4 ist in seiner Längsrichtung verschiebbar angeordnet. Er kann also aus dem ihn aufnehmenden schrägen Schlitz heraus- bzw. in ihn hineingeschoben werden, wie dies durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 dargestellt ist. Infolgedessen ändert sich die Größe der Berührungsfläche zwischen dem dauermagnetischen Körper 4 und dem ferromagnetischen Kreis 1 bei Verschiebung des Körpers 4, was eine entsprechende Änderung des vormagnetisierenden Kraftflusses zur Folge hat, so daß eine genaue Einstellung des benötigten Magnetfeldes erfolgen kann. Gegebenenfalls kann das Feld des Körpers 4 dasjenige eines die Wicklung 2 durchfließenden Stromes auf Null herabsetzen.

Der verschiebbare Dauermagnetkörper 4 muß aus einem oxydischen Werkstoff der eingangs genannten Art mit nichtkubischer Kristallstruktur bestehen, da bei Verwendung der bisher üblichen dauermagnetischen Materialien, z. B. bei Verwendung der bekannten oxydischen Materialien mit kubischer Kristallstruktur für den verschiebbar angeordneten Dauermagneten der über den ferro- go magnetischen Kreis hinausragende Teil des Körpers 4 infolge des entmagnetisierenden Feldes seiner Endflächen einen nicht umkehrbaren Teil seiner Vormagnetisierungskurve durchläuft und daher seine dauermagnetischen Eigenschaften erheblich schlechter werden. Bei den dauermagnetischen Werkstoffen der genannten Art mit nichtkubischer Kristallstruktur tritt jedoch der nicht umkehrbare Teil der Magnetisierungskennlinie erst in der Nähe der sogenannten Schwundfeldstärke/i?_c auf, wo die Magnetisierung I gleich Null wird. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Magnetisierung der verschiedenen Kristalle dann starke Vorzugsrichtungen aufweist und beim Anlegen eines äußeren Feldes H die Magnetisierung einen Winkel mit der Vorzugsrichtung einschließt. Dies erfordert einen Drehvorgang, der umkehrbar ist, solange dieser Winkel kleiner als 90⁰ bleibt. Bei kubischer Kristallstruktur hingegen ist der Drehvorgang bereits bei bedeutend kleineren Winkeln nicht mehr umkehrbar. Das zugehörige Feld H ist also bei den nichtkubischen Kristallen bedeutend größer als bei den kubischen, und es zeigt sich, daß es in der Nähe des Wertes /if _c und sogar unterhalb dieses Wertes liegen kann, während für die kubischen Kristalle dieses Feld kleiner als bHq ist. Da jedoch das entmagnetisierende Feld der Endflächen das dauermagnetische Material auf eine Feldstärke einstellt, die stets kleiner als _BH_C bleibt, wird also das nichtkubische dauermagnetische Material stets im umkehrbaren Teil seiner Magnetisierungskurve betrieben.

In Fig. 2 ist eine Elektronenlinse dargestellt, bei der außer den festangeordneten ferromagnetischen Teilen 14 und 15, dem dauermagnetischen Körper 4 und dem verschiebbaren ferromagnetischen Teil 18

eine Magnetspule 19, für die Feineinstellung der Linsenstärke vorgesehen ist. Neben dieser Feineinstellung, mit deren Hilfe die Fokussierung des Elektronenstrahlbündels in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung oder der Ablenkspannung in üblicher Weise durchgeführt werden kann, erlaubt die Verstellung des verschiebbar angeordneten ferromagnetischen Teiles 18 gegenüber dem Dauermagnetkörper 4 eine weitere, grobe Regelung der Linsenstärke. Da das zu verwendende Dauermagnetmaterial elektrisch praktisch nichtleitend ist, sind solche Anordnungen, ohne daß wesentliche Verluste auftreten, auch dann zu verwenden, wenn in der Spule 19 (zur Regelung der Linsenstärke in Abhängigkeit von der Ablenkspannung) Wechselströme höherer Frequenz fließen.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Mit einer oder mehreren Wicklungen zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes versehener, annähernd geschlossener ferromagnetischer Kern aus hochpermeablem Material, in welchem eine Vormagnetisierung mittels eines Dauermagneten erzeugt ist, der aus einem aus nichtkubischen Kristallen von Polyoxyden des Eisens und wenigstens einem Oxyd der Metalle Barium, Strontium, Blei oder Calcium zusammengesetzten Material mit einer Koerzitivkraft von wenigstens 750 Oersted besteht, im wesentlichen in Richtung seiner kleinsten Abmessung magnetisiert ist und der in einem Spalt innerhalb des ferromagnetischen Kernes angeordnet ist, der durch Flächen begrenzt ist, die wesentlich größer sind als die Querschnittsfläche des ferromagnetischen Kernes im Bereich der Wicklung, und der im wesentlichen in der Flußrichtung des magnetischen Wechselfeldes liegt, nach Patent 971 616, dadurch gekennzeich net, daß zur Erzielung einer regelbaren Vormagnetisierung der Dauermagnet oder Teile des hochpermeablen Magnetkernes senkrecht zur Magnetisierungsrichtung des Dauermagneten verschiebbar angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 650728, 668684; schweizerische Patentschrift Nr. 261 748;

britische Patentschrift Nr. 444786;

Westphal, »Lehrbuch der Physik«, 13. Auflage, 1948, S. 385 bis 387;

Electronics, Januar 1948, S. 122/123;

Stahl und Eisen, 1935, S. 858/859;

Archiv für das Eisenhüttenwesen, 1949, S. 303;

Arkiv for Kemi, Mineralogie och Geologie, 1938, S. 8.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsche Patente Nr. 862033, 977 105.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 509 655/11 9.65