NO131996B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av en ringformet magnetkjerne.

Foreliggende oppfinnelse angår en

fremgangsmåte til fremstilling av en magnetkjerne for anvendelse som lagringselement. Slike magnetkjerner har den egen-skap at de har en tilnærmet rektangelfor-met hysteresissløyfe. Lagringselementet anvendes f. eks. i elektroniske regnemaskiner.

Ved anvendelse av magnetkjerner som

lagringselementer er det ønskelig å be-grense opptreden av hvirvelstrømmer mest mulig, slik at der som råstoff for disse kjerner i stadig større utstrekning anvendes magnetisk bløte, oksydiske materialer, som som bekjent har en meget liten elektrisk ledningsevne.

Den grad hystressisløyfen nærmer seg rektangelform kan utrykkes kvantitativt

på forskjellig måte. Man kan f. eks. anven-de kotienten Br/B(;1, hvor Br er den remanente induksjon og B(;1 er den induksjon ved hvilken hysteresissløyfen akkurat slut-tes. Et annet mål for den rektangulære form av hysteresissløyfen er det såkalte rektangelforhold (Rs)m.ix, den maksimale verdi av Rs, hvilken størrelse er lik kvotienten

Denne kvotient er en funksjon av den stør-ste tilførte feltstyrke Hm. Ved en bestemt verdi av Hin når kvotienten sin maksimal-verdi (R )

De ved hjelp av de ovennevnte mål

fastsatte kriterier strekker imidlertid ofte ikke til for bestemmelse av om magnet-

kjernen fullt ut er egnet for anvendelse som lagringselement i en regnemaskin, sett på bakgrunn av at moderne regnemaskiner stadig stiller høyere krav. Der-for anvendes i det følgende et mål som særlig gjelder for regnemaskinelementer med en koblingstid på maksimum 5 (.isek.

Fig. 1 viser en idealisert hysteresis-sløyfe ved en strømstyrke som tilsvarer en

+

feltstyrke på Hin. Bm er den maksimale induksjon, Br er den positive remanente induksjon, Br er den negative remanente induksjon og Bm er den minimale induksjon. Hvis magnetkjernen befinner seg i en tilstand av positiv remanens (1), så blir som

følge at et påtrykket felt -H]n veien 1—7— 2—17—3 gjennomløpt. Hvis feltet fjernes, bringes magnetkjernen i en tilstand av negativ remanens (4). Ved et tilført felt +Hm blir veien 4—5—18—6 gjennomløpt og etter fjerningen av feltet vender kjernen tilbake til en tilstand av positiv remanens. (1). Tilføres så et felt —Hd hvis absolutte verdi er mindre enn for feltet

—Hm, så blir ikke punktet 2, men bare punktet 7 nådd. Blir dette felt fjernet, så vender kjernen tilbake i tilstanden av remanens (1). Tilføres så et felt —H(1 hvis mindre enn den opprinnelige remanente

+

induksjon Br. Blir denne operasjon gjen-tatt noen ganger, blir veien 8—9—10, 10— 11—12, 12—13—14, osv gjennomløpt inntil man når en grenseverdi (16) for den rema-

+

nente induksjon Bld. Fra denne tilstand vil et felt —Hni tilveiebringe gjennomløp-ning av veien 16—17—3 og feltet +Hm gjennomløpning av veien 16—18—6.

Fig. 2 viser en kurveform for strøm-pulser. Som abscisse er opptegnet tiden og som ordinat strømstyrke. Den absolutte størrelse av toppverdiene av pulsene A, B, L og V(I,n) har tilfølge en magnetisk feltstyrke med en absolutt verdi Hm. Den absolutte størrelse av toppverdien av pulsene, C, D, E, F, K, M, N, O, P og U (I(i) fører til en magnetisk feltstyrke med den absolutte verdi H,,. Mellom de positive pulser B og L og mellom den positive puls L og den negative puls V ligger et antall (minst 5) negative pulser, såkalte negative forstyrrel-sespulser. Pulsmønsteret i fig. 2 anvendes så på hysteresissløyfen i fig. 1.

Etter pulsen A befinner magnetkjernen seg i tilstanden 4 og pulsen B bringer kjernen i tilstanden 6. Dette frembringer en fluksendring som er proposjonal med

+ <+>

induksjonsendringen Bin—<B>r. Som følge derav opptrer i sekundærviklingen et spen-ningsstøt uvl (uforstyrret ener) hvsi maksimale verdi er betegnet med uVl.

Etter pulsen K befinner magnetkjer-

nen seg i tilstanden 16, og pulsen L bringer kjernen i tilstanden 6. Dette fører med seg en fluksendring som er proporsjonal

+ +

med induksjonsendringen Bm—Br(l. Som følge derav opptrer i sekundærviklingen et spenningsstøt dvz (forstyrret null), hvis maksimale verdi er betegnet med dVz.

Etter pulsen U befinner magnetkjernen seg i tilstanden 16, og pulsen V bringer kjernen i tilstanden 3. Dette har tilfølge en fluksendring som er proporsjonal med in-<+ >duksjonsendringen B„,—B,.(l. Som følge derav opptrer i sekundærviklingen et spen-ningsstøt rvl (forstyrret ener), hvis mak-simalverdi betegnes med rVl.

Til andvendbarheten av en magnetkjerne som lagringselement hvis koblingstid er maksimalt 5|isek. stilles følgende fordringer: 1) Den maksimalt anvendte strøm-styrke skal være minst mulig for at bare en liten ytelse skal være nødvendig. Denne fordring som stilles til strømstyrken kan imidlertid være forskjellig for hvert til-felle, alt etter anvendelsen;

2) Ved et bestemt forhold mellom de fluksendringer som ligger til grunn for rvl og dvz, skal forholdet mellom H, og Hm (mellom Id og Im) overskride en bestemt verdi. De to her nevnte forhold kan være

forskjellig ved forskjellig anvendelse. Dette er et nøyaktigere kriterium enn forholdet mellom toppverdiene rVl og dVz da ved en betraktning av toppverdiene formen av spennings-tid-kurven ikke kommer i betraktning. Det er ikke nødvendig å iaktta den fluksendring som ligger til grunn for uvl, da denne tilnærmet er lik summen av de to andre, slik at et gunstig forhold mellom de fluksendringer som ligger til grunn for rvl og dvz, bringer med seg et gunstig forhold mellom de fluksendringer som ligger til grunn for dvz og uvl, hvilket også gjelder for rvl og uvl.

Ved de magnetkjerner som fremstilles ifølge oppfinnelsen er forholdet mellom de fluksendringer som ligger til grunn for dvz og rvl maksimalt 0,15 (denne størrelse skal nedenfor betegnes med q), mens forholdet mellom I(i og Iin er minst 0,61. Denne verdi 0,61 er valgt for ved anvendelse i elektroniske regnemaskiner å tillate en strøm-toleranse på 10 pst. ved et forhold av I„ : Im = 0,5 : 1.

Av fransk patentskrift 1 128 630 er kjent ferromagnetiske materialer med tilnærmet rektangulær hysteresissløyfe som oppnåes ved sintring av en utgangsblan-ding med følgende sammensetning:

hvor molekylarprosentsatsene x, u, v og s tilfredsstiller følgende betingelser:

x-fu + v + s = 100,

40^ x <^52

35<^ u + v<^ 55

0<^ v<; 15 og 0^ s<; 15.

Sintringen skjer ved en temperatur mellom 900 og 1300° C i en atmosfære av ren nitrogen og 0 til 20 volum-pst. oksygen. Etter sintringen blir materialet langsomt avkjølet, hivlket krever ca. 15 timer. Hyste-resissløyfens form er slik at forholdet mellom den remanente induksjon og den induksjon som tilsvarer maksimalt anvendt feltstyrke er minst 0,9. Denne størrelse er tilnærmet lik den ovenfor beskrevne stør-Br

reise eller i det minste sammenlign-Bcl

bar med denne.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte til fremstilling av en ringformet magnetkjerne med en ytre diameter på maksimalt 4 mm, særlig for anvendelse som lagringskjerne i elektroniske regnemaskiner, hvilken kjerne består av et ferromagnetisk materiale på basis av oksyder av jern, mangan, kobber og sink, idet blandingen har følgende sammensetning: 30—55 mol % Fe203,

30—65 mol % MnO,

0—15 mol % CuO,

0—15 mol % ZnO

hvor oksydene kan være erstattet med for-bindelser som ved opphetning går over i disse oksyder, og opphetes på forhånd til en temperatur på mellom 500 og 1000° C, og det således tilveiebragte reaksjonspro-dukt finmales og formes til en ring med eller uten bindemiddel, hvoretter ringen sintres i en oksygenholdig gassatmosfære ved opphetning til mellom 1150 og 1350° C og er karakterisert ved at det sintrede legeme avkjøles på den måte at i det minste temperaturområdet mellom 700° C og værelsestemperatur og maksimalt tempera-turområde mellom 1050° C og værelsestemperatur gjennomløpes hurtigst mulig. Fortrinnsvis skjer sintringen i luft. Ved avkjøling blir særlig temperaturområdet fra 900° C til værelsestemperatur gjen-nomløpt hurtigst mulig, men ikke så hurtig at der dannes riss og/eller brudd i legemet. Varigheten av sintringen er avhen-gig av sintringstemperaturen. Denne kan gjøres kortere i den grad sintringstemperaturen økes.

Som allerede bemerket tilfredsstiller magnetkjernen den fordring som ved forholdet mellom Id og Im = 0,61 er den ovennevnte størrelse q maksimalt 0,15. I forhold til de kjente kjerner oppfyller magnetkjernen ifølge oppfinnelsen strengere krav med hensyn til hysteresissløyfens rektangulære form, idet fremgangsmåtens varighet er vesentlig forkortet..

Det skal bemerkes at det allerede er foreslått en fremgangsmåte til fremstilling av ringformede magnetkjerner med en ytre diameter på maksimalt 4 mm, som særlig er beregnet på anvendelse som såkalte lagringskjerner i elektroniske regnemaskiner, og som består av et ferromagnetisk materiale på basis av oksyder av jern, mangan og kobber, idet magnetkjernen som sintres i en oksygenholdig gassatmosfære ved opphetning til en temperatur på mellom 1150 og 1350° C avkjøles på den måte at i det minste innenfor temperaturområdet fra 700° C til værelsestemperatur skjer avkjølingen i en gassatmosfære med et lavere oksygeninnhold enn gassatmosfæren for sintringen. I mot-setning hertil har fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen den fordel at der ikke kreves noen endring av gassatmosfæren.

Eksempel.

En blanding av kobberoksyd CuO, mangankarbonat MnC03, sinkoksyd ZnO og jernoksyd Fe2Os ble fire timer malt i en kulemølle i vann og deretter foropp-hetet en time i luft. Etter avkjølingen ble reaksjonsproduktet malt i vann i en kule-mølle i 16 timer og deretter tørket, hvoretter det malte produkt ble tilsatt en liten mengde av et organisk bindemiddel. Deretter ble ringen med en ytre diameter på ca. 2,5 mm og en indre diameter på ca. 1,7 mm presset. Ringen ble opphetet y2 time i luft, hvoretter den ble avkjølt i en ovn til en bestemt temperatur. Deretter ble ringen tatt ut av ovnen og avkjølet til værelsestemperatur hurtigst mulig, dvs. i løpet av noen minutter.

Den således fremstilte magnetkjerne ble forsynt med en primær- og en sekun-dærvikling og prøvet med pulser med en form som vist skjematisk i fig. 2, idet der mellom de hele pulser var åtte forstyrrel-sespulser. Disse pulser oppstod ved utlad-ning av en kondensator over en induktivi-tet og en motstand til jord. Forholdet mellom støypulsene og de hele strømpulser var hele tiden 0,61. Verdien av den samlede strøm ble deretter variert inntil en mini-malverdi av den ovenfor beskrevne kvotient q ble nådd.

Etterfølgende tabell angir fremstil-lingsmåten og egenskapene for disse rin-ger, dvs. sammensetningen av utgangsblan-dingen, forhåndsopphetningstemperaturen, opphetningstemperaturen, den temperatur til hvilken de avkjøles i ovn, økningstiden for strømpulsen (t,.), minimalverdien av kvotienten q (som er lik forholdet mellom de fluksendringer som ligger til grunn for dvz og rvl), verdien av den samlede strøm, ved hvilken minimalverdien av q opptrer, koblingstiden (Ts) (varigheten av spennin-gen i sekundærviklingen ved 10 pst. av maksimalverdien) og videre verdiene av uVl, rVl og dVz, dvs. maksimalverdiene av uvl, rvl og dvz.

Til sammenligning er der i tabellen oppført en magnetkjerne som er avkjølet i ovn fra sintringstemperaturen til værel-sestemperaturen, og hvor således ikke temperaturområdet fra minst 700° C til værelsestemperatur ble utført hurtigst mulig.

Av tabellen fremgår at verdien av strømmen ved hvilken minimalverdien av q opptrer er lavere for magnetkjerner som inneholder sink enn for andre magnetkjerner.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av en ringformet magnetkjerne med en ytre diameter på maksimalt 4 mm, særlig for anvendelse som lagringskjerner i elektroniske regnemaskiner, hvilke kjerner består av et ferromagnetisk materiale på basis av oksyder av jern, mangan, kobber og sink, idet blandingen har følgende sammensetning. 30—55 mol % Fe2Oa 30—65 mol% MnO, 0—15 mol % CuO, 0—15 mol % ZnO,

   hvor oksydene kan være erstattet med for-bindelser som ved opphetning går over i disse oksyder og opphetes på forhånd til en temperatur på mellom 500 og 1000° C, og det således tilveiebragte reåksjonspro-dukt finmales og formes til en ring med eller uten bindemiddel, hvoretter ringen sintres i en oksygenholdig gassatmosfære ved opphetning til mellom 1150 og 1350° C, karakterisert ved at det sintrede legeme avkjøles på den måte at idet minste temperaturområdet mellom 700° C og værelsestemperatur og maksimalt temperaturområdet mellom 1050° C og værelsestemperatur gjennomløpes hurtigst mulig, men ikke så hurtig at der dannes riss og/eller brudd i legemet.