CH345087A

CH345087A - Verfahren zur Herstellung eines Magnetkerns mit einer nahezu rechteckförmigen Hystereseschleife

Info

Publication number: CH345087A
Authority: CH
Inventors: Jacobus Esveldt Cornelis; Willem Gorter Evert
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1953-12-21
Filing date: 1954-12-20
Publication date: 1960-03-15
Also published as: BE534276A; CH347907A; ES219084A1; FR1116094A; GB759246A; NL82274C; DE977603C

Description


  Verfahren zur Herstellung eines Magnetkerns mit einer nahezu     rechteckförmigen          Hystereseschleife       Magnetkerne mit einer nahezu rechteckigen     Hy-          stereseschleife    sind für verschiedene Anwendungen  wichtig. Kerne dieser Art werden unter anderem für  sogenannte  magnetische Speicher  verwendet (siehe  beispielsweise W. N.     Papian,        Proceedings    of     the    I. R. E.,  April 1952, S. 475-478, und D. R.     Brown    und E.       Albers-Schoenberg,         Electronics ,    April<B>1953,</B> S. 146  bis 149).

   Solche magnetischen Speicher finden unter  anderem in Rechenmaschinen und automatischen  Piloten Verwendung. Eine andere Anwendung finden  diese Kerne bei magnetischen Schaltungen.  



  Das Mass, welches angibt, wie weit sich die Form  der     Hystereseschleife    der     Rechteckform    nähert, kann  verschiedenartig quantitativ zum Ausdruck gebracht  werden. Ein übliches Mass ist beispielsweise der  Quotient . Zur Erläuterung der Bedeutung des er  wähnten
EMI0001.0013  
   Quotienten wird auf     Fig.    1 verwiesen, die  eine schematische Darstellung eines Teils einer     Sätti-          gungs-Magnetisierungskurve    ist. In dieser Figur stellt       B,    die     Remanenzinduktion    dar, während Bei diejenige  Induktion darstellt, bei der sich die     Hystereseschleife     gerade schliesst.

   In der Praxis ist es häufig schwierig,  Bei mit grosser Genauigkeit zu messen. Es ergibt sich  jedoch ein annäherungsweise richtiger Wert für Bei  dadurch, dass der Mittelwert der Induktionen nach  teilweiser     Magnetisierung    bzw. teilweiser     Entmagne-          tisierung    (mit zwischenzeitlicher Sättigung) genommen  wird, wobei die beiden Induktionen bei der gleichen  Feldstärke gemessen werden, die so gewählt ist, dass  die erwähnten Induktionen um mehr als 1%, jedoch  um weniger als 3% voneinander abweichen.

   Dieses  Verfahren wurde auch bei den beim Zustandekommen  der vorliegenden Erfindung durchgeführten Messungen  angewendet; für diese Messungen fand ein ballistisches    Galvanometer Verwendung (siehe     Bozorth,         Ferro-          magnetism ,    S. 843). Wenn hier von dem Quotienten       Br    die Rede ist, wird stets angenommen, dass er an  Bei  einem ringförmigen Magnetkern mit einem konstanten  Querschnitt des     ferromagnetischen    Materials über den  ganzen Umfang des     Ringes    und mit einem Aussen  durchmesser, der höchstens das     1,6fache    des Innen  durchmessers beträgt, gemessen ist.  



  Das Mass, welches angibt, wie weit sich die Form  der     Hystereseschleife    der     Rechteckform    nähert, lässt  sich gleichfalls mittels des sogenannten   Rechteckig  keitsverhältnisses      ( Squareness        ratio )        (RS)m,,.    zum  Ausdruck bringen. Für die Bedeutung dieser Grösse  wird auf die vorstehend erwähnte Literatur verwiesen.

    Vollständigkeitshalber folgt hier eine kurze Erläute  rung unter Hinweis auf     Fig.    2, gleichfalls eine sche  matische Darstellung eines Teils einer     Magnetisie-          rungskurve,    die sich auf einen Fall bezieht, bei dem  die     Entmagnetisierung    angefangen wurde, bevor die  magnetische Sättigung erreicht war.

   Die Grösse       (Re)max    wird als  
EMI0001.0040     
  
    <B><U>B(-</U></B><U> <SEP> @ <SEP> <B>Hm)</B></U>
<tb>  B <SEP> <B>(</B>Hm<B>)</B>
<tb>  .ax
<tb>  definiert.
<tb>  Der <SEP> Quotient <SEP> B <SEP> ,
<tb>  <U>(- <SEP> a <SEP> <B>H</B></U><B>m<U>)</U></B>
<tb>  <B><I>B(Hm</I></B>)       ist eine Funktion der angelegten grössten Feldstärke       H..    Es stellt sich heraus, dass dieser Quotient für  einen bestimmten Wert von     H.,    der sich meist wenig  von der     Koerzitivkraft    He unterscheidet, einen Höchst-      wert aufweist. Dieser Höchstwert des Quotienten  wird durch das Symbol     (R8)max    angedeutet.

   Die zur  Ermittlung von     (Rs)ma"    erforderlichen Messungen von  B     (Hm)    und     B(-        nHm)    können auch wieder mit Hilfe  eines ballistischen Galvanometers durchgeführt wer  den. Als     Messobjekte    dienten auch hier ringförmige  Magnetkerne mit einem konstanten Querschnitt des  magnetischen Materials über den ganzen Umfang  des Ringes und einem Aussendurchmesser, der maximal  das     1,6fache    des Innendurchmessers beträgt.

   Bei den  Verwendungen     ferromagnetischer    Materialien mit  einer nahezu rechteckigen     Hystereseschleife    handelt  es sich meist um Wechselströme hoher Frequenz, und  es kommt somit darauf an, das Auftreten von Wirbel  strömen soweit wie möglich zu beschränken. Bei der  Verwendung     ferromagnetischer    Legierungen kann dies  bis zu einem gewissen Grade dadurch erfolgen, dass  der Magnetkern aus voneinander isolierten, sehr  dünnen Schichten des     ferromagnetischen    Materials  aufgebaut wird. Häufig ist es jedoch sehr schwierig,  aus diesen dünnen Schichten Kerne mit einer nahezu  rechteckigen     Hystereseschleife    aufzubauen.

   Es ist so  mit bei diesen hohen Frequenzen vorteilhaft und bei  noch höheren Frequenzen sogar notwendig, magnetisch  weiche,     eisen-(III)-oxydhaltige    Materialien mit     Spinell-          struktur    zu verwenden. Diese Stoffe haben nämlich  an sich bereits eine sehr geringe elektrische Leitfähig  keit.  



  Für die Verwendungsfähigkeit der in Rede stehen  den Magnetkerne für magnetische Speicher und  magnetische Schaltungen ist es weiterhin eine wesent  liche Bedingung, dass die     Koerzitivkraft    gering ist  (vorzugsweise nicht höher als 10     Oersted    und sogar  niedriger als 5     Oersted),    weil sonst die elektromagne  tischen Verluste zu hoch sind.  



  Erfindungsgemäss wurde gefunden, dass Magnet  kerne mit einer nahezu     rechteckförmigen        Hysterese-          schleife,    wobei die Bedingungen     (RB)m".    > 0,6 und  He  <  4     Oersted    erfüllt werden, dadurch erzielbar  sind, dass sie aus Mischkristallen von     Spinellstruktur     mit der Gesamtformel         Ni,Mg        (1-X)        Fe204    hergestellt werden,    wobei X = 0,2 bis 0,8 ist und die Mischkristalle  dadurch hergestellt werden, dass ein in die genannten  Mischkristalle     überführbares,        oxydische    Verbindun  gen von Nickel,

   Magnesium und Eisen im erforder-    liehen Gewichtsverhältnis enthaltendes Stoffgemisch  in einer Gasatmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt  von mehr als 50     Volumprozent    auf eine Temperatur  von 1375 bis 1475' C erhitzt wird.  



  <I>Beispiel</I>  Ein Gemisch aus     Magnesiumkarbonat,    Nickel  karbonat und Eisenoxyd wird 8 bis 10 Stunden in  reinem Alkohol oder wasserfreiem Benzol gemahlen  und darauf eine Stunde bei     900     C in Luft     vorge-          brannt.    Nach Abkühlen wird das Reaktionsprodukt  einige Zeit, beispielsweise 2 Stunden, in reinem Alko  hol gemahlen. Danach wird es zu einem Ring gepresst  und dieser Ring wird bei angenähert     1450e    C in  Sauerstoff gesintert.  



  Die nachstehende Tabelle gibt eine Übersicht der  Werte des Quotienten
EMI0002.0036  
   des     Rechteckigkeitsver-          hältnisses        (Rs)max    und der     Koerzitivkraft    He der  Magnetkerne mit einer in dem in den Rahmen der  Erfindung fallenden Bereich liegenden Zusammen  setzung.  
EMI0002.0041     
  
    <I><U>B#</U></I><U> <SEP> (</U>
<tb>  Zusammensetzung <SEP> Ra)<U>m</U>a<U>"</U> <SEP> He
<tb>  Ba<U>i</U> <SEP> (in <SEP> Oersted)
<tb>  Nio,8 <SEP> M90,2 <SEP> Fe204 <SEP> 0,65-0,70 <SEP> 0,8 <SEP> 3,0
<tb>  Nio,E <SEP> M90,4 <SEP> Fe204 <SEP> 0,70 <SEP> 0,8 <SEP> 2,95
<tb>  Nio,4 <SEP> Mgo,6 <SEP> Fe204 <SEP> 0,75 <SEP> 0,81 <SEP> 3,25
<tb>  Nio,2 <SEP> M<B>9</B>0.<B>8</B> <SEP> Fe204 <SEP> 0,65 <SEP> 0,75 <SEP> 3,75

Claims

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung eines Magnetkerns mit einer nahezu rechteckförmigen Hystereseschleife, wobei die Bedingungen (Rs)max > 0,6 und He < 4 Oer- sted erfüllt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern aus Mischkristallen von Spinellstruktur mit der Gesamtformel:

NiXMg (1-X) Fe204 hergestellt wird, wobei X = 0,2 bis 0,8 ist und die Mischkristalle dadurch hergestellt werden, dass ein in die genannten Mischkristalle überführbares, oxydische Verbindungen von Nickel, Magnesium und Eisen im erforderlichen Gewichtsverhältnis enthaltendes Stoffgemisch in einer Gasatmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 50 Volumprozent auf eine Temperatur von 1375 bis 1475e C erhitzt wird. II. Magnetkern, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I.