DE977563C

DE977563C - Verfahren zur Herstellung eines Ferrit-Werkstoffes fuer Magnetkerne, die eine nahezu rechteckfoermige Hystereseschleife aufweisen

Info

Publication number: DE977563C
Application number: DEN10099A
Authority: DE
Inventors: Cornelis Jacobus Esveldt; Evert Willem Gorter
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1954-01-27
Filing date: 1955-01-23
Publication date: 1967-02-16
Also published as: BE535198A; ES219748A1; US3030306A; NL82278C; FR1118224A; GB763809A; CH345089A

Description

Magnetkerne mit einer nahezu rechteckförmigen Hystereseschleife sind für verschiedene Anwendungen von Bedeutung. Man verwendet diese Art von Kernen unter anderem für sogenannte »magnetische Speicher« (siehe z. B. W. N. Papian, Proceedings of the I. R. E., April 1952, S. 475 bis 478, und D. R. Brown und E. Albers-Schoenberg »Electronics«, April 1953, S. 146 bis 149). Solche magnetischen Speicher werden unter anderem in Rechenmaschinen und selbsttätigen Piloten verwendet. Eine andere Anwendung finden diese Kerne in magnetischen Schaltern.

Das Maß, in dem die Form der Hystereseschleife der Rechteckform nahekommt, kann auf verschiedene Weise quantitativ ausgedrückt werden. Ein

üblicher Maßstab ist z. B. der Quotient

Br

Zur

Erläuterung der Bedeutung dieses Quotienten wird auf Fig. i, eine schematische Darstellung eines Teiles einer Sättigungsmagnetisierungskurve, hingewiesen. In dieser Figur bezeichnet B_T die remanente Induktion und B_cl die Induktion, bei der die Hystereseschleife sich gerade schließt. In der Praxis ist es oft nicht einfach, B_cl mit großer Genauigkeit zu messen. Es läßt sich jedoch auf einfache Weise ein Näherungswert für B_ci finden, indem zwei Werte der Induktion nach teilweiser Magnetisierung bzw. teilweiser Entmagnetisierung (mit Zwischenzeit-

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licher Sättigung) bei der gleichen Feldstärke gemessen werden. Die Feldstärke wird so gewählt, daß die genannten Induktionswerte um mehr als ι °/o, aber weniger als 3 % voneinander verschieden sind. Der Mittelwert der beiden Induktionswerte ergibt dann einen annähernd richtigen Wert für B_ci-Auf diese Weise wurden die im folgenden erwähnten Messungen durchgeführt, für die ein ballistisches Galvanometer verwendet wurde. Der Quotient -^- wurde stets an einem ringförmigen Ma-

gnetkern mit einem konstanten Querschnitt des ferromagnetischen Materials längs des ganzen Ringumfanges und mit einem Außendurchmesser von maximal i,6mal dem Innendurchmesser gemessen.

Als Maß dafür, wie weit die Form der Hystereseschleife der Rechteckform angenähert ist, läßt sich auch eine Verhältniszahl (R₈) max angeben. Für die Bedeutung dieser Größe wird auf die vorerwähnte Literatur hingewiesen. Vollständigkeitshalber folgt hier noch eine kurze Erörterung an Hand der Fig. 2, auch eine schematische Darstellung eines Teiles einer Magnetisierungskurve, die sich auf einen Fall bezieht, in dem die Entmagnetisierung anfing, bevor die magnetische Sättigung erreicht war. Die Größe (Rs) max wird definiert als

Der Quotient

B_n

ist eine Funktion der

angelegten größten Feldstärke H_m. Es ergibt sich, daß dieser Quotient für einen bestimmten Wert von H_m, der meistens wenig von der Koerzitivkraft H_c verschieden ist, einen Maximalwert hat. Dieser Maximalwert des Quotienten wird durch das Symbol (R₅) max bezeichnet. Die zur Bestimmung von (Rs) max erforderlichen Messungen von B{H_m) und Β,-, \ können auch wieder mit Hilfe eines bal-

listischen Galvanometers durchgeführt werden. Als Meßgegenstände dienen auch in diesem Falle ringförmige Magnetkerne mit einem konstanten Querschnitt des magnetischen Materials längs des ganzen Ringumfanges und mit einem Außendurchmesser von maximal i,6mal dem Innendurchmesser.

Bei den Anwendungen ferromagnetischer Materialien mit einer nahezu rechteckigen Hystereseschleife handelt es sich meistens um AVechselströme hoher Frequenz, und es kommt also darauf an, das Auftreten von Wirbelströmen möglichst zu beschränken. Bei Verwendung ferromagnetischer Legierungen kann dies gewissermaßen dadurch erfolgen, daß der Magnetkern aus gegeneinander isolierten, sehr dünnen Schichten des ferromagnetischen Materials zusammengebaut wird. Es ist jedoch oft äußerst schwierig, aus diesen dünnen Schichten Kerne mit einer nahezu rechteckigen Hystereseschleife zusammenzubauen. Bei hohen Frequenzen ist es daher vorteilhaft oder sogar notwendig, magnetisch weiche, ferrioxydhaltige Materialien mit Spinellstruktur zu verwenden. Diese Stoffe haben an sich bereits sehr geringe elektrische Leitfähigkeit.

Für die Brauchbarkeit des betreffenden Magnetkerns für magnetische Speicher und magnetische Schalter ist es weiter eine wesentliche Bedingung, daß die Koerzitivkraft H_c niedrig (vorzugsweise nicht mehr als 10 Oersted und vorzugsweise sogar weniger als 5 Oersted) sein soll, da sonst zu starke Magnetfelder erforderlich sind, um die Magnetisierung des Kerns ihr Vorzeichen umkehren zu lassen.

Gemäß der Erfindung hat es sich ergeben, daß Ferritwerkstoffe für Magnetkerne, die eine nahezu rechteckförmige Hystereseschleife aufweisen, dadurch erhalten werden können, daß ein Gemisch aus Nickel-, Mangan- und Eisenverbindungen in einer oxydierenden Gasatmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von 20 Volumprozent oder mehr auf eine Temperatur von 1400 bis 1475⁰ C erhitzt wird, wobei die Anteile der Nickel-, Mangan- und Eisenverbindungen so gewählt werden, daß eine Verbindung der Formel

χ NiO · (i - χ + y) MnO · Fe₂O₃

entsteht, wobei χ und y zwischen 0,1 und 0,8 bzw. zwischen ο und 0,5 liegen und χ + y j> 0,2 ist.

Magnetkerne, die aus mindestens einer nach diesem Verfahren hergestellten Verbindung bestehen, eignen sich vorteilhaft für die obenerwähnten Verwendungszwecke.

Beispi el

Ein Gemisch aus Nickelkarbonat, NiCO₃, Mangancarbonat, MnCO₃, und Eisenoxyd, Fe₂O₃, wird 5 Stunden in Alkohol gemahlen und· darauf während ι Stunde bei 900⁰ C in Luft vorerhitzt. Nach Abkühlung wird das Reaktionsprodukt wieder 2 Stunden in Alkohol gemahlen, worauf das erhaltene Pulver in Form eines Ringes gepreßt wird. Dieser Ring wird 2 Stunden bei etwa 1450⁰ C in Luft oder in Sauerstoff erhitzt.

Indem das Verhältnis der Nickelcarbonat- und Mangancarbonatmengen im Ausgangsmaterial variiert wird, erhält man Ringkerne verschiedener Zusammensetzung. Nachstehende Tabelle gibt von einigen dieser Magnetkerne die Zusammensetzung,

7?

den Wert des Quotienten-^¹, den Wert von (R_s)_max

D_cl

und den Wert von H_c an.

Zusammensetzung:

NiO

o,45
0,8
0,6
0,8

MnO	Fe₂O₃	it	0,5
O,7	I	0,7	0,65
0,6	I	0,8	o,7
o,55	I	o,75	0,6
0,2	I	0,8	0,6
o,5	I	0,6	o,7
0,4	I	o,7	0,65
o,75	I	o,7	0,6
o,95	I	o,55

i,35

2,8

1,8 2,5

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Verfahren zur Herstellung eines Nickel-Mangan-Ferritwerkstoffes für Magnetkerne, die eine nahezu rechteckförmige Hystereseschleife aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Nickel-, Mangan- und Eisenverbindungen in einer oxydierenden Gasatmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von 20 Volumprozent oder mehr auf eine Temperatur von 1400 bis 1475⁰ C erhitzt wird, wobei die Anteile der Nickel-, Mangan- und Eisenverbindungen so gewählt werden, daß eine Verbindung der Formel

χ NiO · (1 — χ + 3;) MnO · Fe₂O₃

entsteht, wobei χ und y zwischen 0,1 und 0,8 bzw. zwischen 0 und 0,5 liegen und χ + y j> 0,2 ist.
2.Magnetkern, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mindestens einer nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellten Verbindung besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften: ₂g

Deutsche Patentanmeldung St 4840 (bekanntgemacht am 9. 7. 1953);

schweizerische Patentschrift Nr. 256023;

Physica III, 1936, S. 464, 482;

»Electronics« vom April 1953, S. 149.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 580/396 8.56 (709 511/4 2.67)