MPP-Kerne

 

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Hintergrundwissen

Pulverkerne:

(Pulververbundwerkstoffe) sind Pulvermetallurgisch hergestellte ferromagnetische Kernwerkstoffe. Sie sind eine Alternative zu massiven weichmagnetischen Metall und Ferritstoffen. Aus Pulverwerkstoffen werden Kerne in unterschiedlichsten Formen für Drosseln sowie Formteile für Elektromotoren und andere elektromagnetische Anwendung hergestellt.

Bei der Herstellung werden ferromagnetische Pulverteilchen zusammen mit Bindemittel vermischt. Der am weitesten verbreitete Weg ist das Pressen in eine metallische Form. Der Herstellungsweg bewirkt durch die Isolation der einzelnen Metallpulverteilchen eine deutliche Reduktion der Wirbelströme gegenüber Massivmaterial und damit der Wirbelstromverluste. Die Isolation der Teilchen führt dabei zu einer inneren Scherung der Magnetisierungskurve und zu entsprechend geringeren Permeabilitäten. Hierbei spricht man auch von einem verteilten Luftspalt.

Als alternatives Herstellverfahren gibt es noch die Gusstechnik, welche nur selten Anwendung findet. Hier ist der effektive Füllgrad an magnetischem Material deutlich geringer.

Gegenüber kristallinen, amorphen und nanokristallinen Legierungen sind die erreichbaren Permeabilitäten gering und die Koerzitivfeldstärken relativ hoch. Die mechanische Empfindlichkeit gegen Stöße ist ähnlich wie bei Ferrit.

Pulverkerne werden überall dort eingesetzt, wo es bei Frequenzen deutlich über der Netzfrequenz nicht allzu sehr auf die geringe Masse ankommt und/oder wo hohe magnetische Gleichfelder überlagert sind.

 

Eigenschaften von Pulverkernen:

Um einen allgemeinen Vergleich zu anderen Magnetwerkstoffen zu ermöglichen, hier einige Eigenschaften für die gesamte Werkstofffamilie der Pulververbundwerkstoffe:

  • Koerzitivfeldstärke: Hc = 0,1 - 1 A/m
  • Sättigungspolarisation: Js = 0,5 - 1,9 T
  • Permeabilität (Kleinsignalaussteuerung): μ = 5 - 250
  • Spez. Elektrischer Widerstand: 1 - 10E6 Ω•cm

Bei den Pulverwerkstoffen unterscheidet man:

  • Eisenpulverkerne (Reineisen)
  • MPP-Kerne (von engl. Moly Permalloy Powder; 81% Nickel + 17% Eisen + 2% Molybdän)
  • „High Flux“ - Pulver-Kerne (50% Nickel + 50% Eisen)
  • Sendust-Kerne (85% Eisen + 9.5% Silicium + 5.5% Aluminium)

 

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MPP-Hintergrundwissen

MPP-Kerne (von engl. Moly Permalloy Powder;

81% Nickel + 17% Eisen + 2% Molybdän)

MPP-Kerne

Pulver der Legierung 79-81% Nickel, 17% Eisen, 2-4% Molybdän werden ebenso mit einem hochtemperaturfesten Binder/Isolator beschichtet und in einem Werkzeug in Form gepresst. Nach dem Entgraten wird ein Glühprozess angeschlossen. Ein nachfolgender Entgratungs- und Beschichtungsprozess schließt die Fertigung ab.

Die erreichbaren Permeabilitäten liegen bei 14 - 350. Der am meisten genutzte Permeabilitätsbereich liegt bei 60 - 173. Sättigungswerte von Bs = 0,75 T werden erreicht. Der Temperaturkoeffizient der Permeabilität liegt je nach Typ zwischen 25 und 180 ppm/°C.

Kernformen

Folgende Standardformen sind am Markt erhältlich: Ringkerne (häufigste Form, meist isolierstoffumhüllt), E-Kerne, EF-Kerne, EM-Kerne, U-Kerne, Topfkerne, Garnrollenkerne, Stäbe.

Aus diesen Pulverwerkstoffen werden beispielsweise Ringkerne mit einem Außendurchmesser von ca. 4 – 78,9 mm hergestellt. Durch die notwendigen Presskräfte gibt es unabhängig von der Kernform Volumenbeschränkungen, die bei etwa 350 cm3 liegen.

Anwendungen

Kerne aus Pulververbundwerkstoffe werden bevorzugt für Anwendungen gewählt, bei denen sich die Permeabilität mit hohen DC-Aussteuerungen nicht verändern darf. Durch die relativ hohen elektrischen Widerstand bieten sie Vorteile bei Leistungsanwendungen mit hohen Frequenzen. Bevorzugt werden u.a. Entstördrosseln, Speicherdrosseln und PFC-Drosseln mit diesen Kernen aufgebaut, weniger geeignet sind sie für Transformatoren und Übertrager-Anwendungen.

Kennlinie MPP-Kerne

  

Für Bauelemente mit hohen technischen Anforderungen bieten diese Werkstoffe die ideale Basis. Durch extrem niedrige Verluste und sehr hohe Aussteuerbarkeit lassen sich selbst für hohe Ströme sehr kleine Bauformen realisieren. Dabei bietet auch hier das weiche Sättigungsverhalten der Pulverkerne einen großen Vorteil gegenüber den Luftspaltkernen. Neben den bekannten Ringkernabmessungen sind speziell für Kool Mµ-Werkstoffe ab sofort auch E-Kerne lieferbar.

 

Eigenschaften MPP-Kerne

*    Legierung aus ca. 80% Nickel, 20% Eisen

*    Sehr niedrige Eisenverluste

*    Hohe Gleichstromaussteuerbarkeit

*    Sättigungsinduktion um 0,7 Teslar

*    Gute Temperaturstabilität

*    10 verschiedene Permeabilitäten 14….550µ

*    29 Kerngrößen von OD 4.19.78.9 mm (Außen)

Anwendungen

*    Speicherdrosseln

*    Drosseln mit hoher Güte

*    Drosseln mit hohem Stromrippel

*    Sperrwandler

 

 

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