Übersicht weichmagnetische Kernmaterialien

  

Eisenpulver-Kerne - High-Flux-Kerne - MPP-Kerne -  Sendus- Kool-Kerne - Ferrit-Kerne

                        

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Über Eisenpulver-Kerne

Eisenpulvermaterialien bestehen aus verschiedenen hochwertigen Eisen-Silizium bzw. Eisen-Carbonyl-Legierungen, die unter hohem Druck kalt gepreßt werden. Bei diesem Fertigungsvorgang erhält man einen verteilten Luftspalt innerhalb der Kernstruktur. Die Werkstoffe verbinden ein sehr gutes Preis-Leistungsverhältnis mit exzellenten technischen Eigenschaften. Eine große Auswahl an unterschiedlichen Materialvarianten bietet die Möglichkeit, für Hochfrequenzanwendungen sowie für den Leistungsbereich eine optimale Lösung zu finden.

Eisenpulver mit sehr hoher Reinheit und kleinster Partikelgröße (meist Karbonyleisenpulver) wird mit Isolationsmittel und Binder vermischt und bei hohen Drücken in gehärtete Werkzeuge gepresst. Nach einer Härtung des Binders ist der Kern fertig. Es erfolgt kein Sintern, die Partikel sollen keine Kurzschlüsse untereinander erhalten. Ein nachfolgender Entgratungs- und Beschichtungsprozess schließt die Fertigung ab. Man unterscheidet die drei Gruppen:

  • hohe Permeabilitäten (60-100), Anwendung bis ca. 75 kHz
  • mittlere Permeabilitäten (20-50) Anwendung von 50 kHz - 2 MHz
  • niedrige Permeabilitäten (7-20) Anwendung von 2 MHz - 500 MHz

Ein Eisenpulverkern hat ein typ. Dichte von 5 - 7 g/cm3. Der Temperaturkoeffizient der Permeabilität liegt je nach Typ zwischen 100 und 1000 ppm/°C. Standard-Eisenpulverkerne können zwischen -65 °C und + 75 °C eingesetzt werden. Sonderausführungen sollen zeitlich begrenzt bis +200 °C Anwendungstemperatur einsetzbar sein.

Bitte beachten: Abgabe MMP, High-Flux und Kool Mµ-Kerne, diese Kerne sind keine Standards und können nur als Verbund von 50 Stück, geliefert werden. Für nicht lagermäßige Kerne ist eine Vorlaufzeit von 8-16 Wochen notiert und hängt von der Produktverfügbarkeit, ab. Bitte fragen Sie an.

 

 

 

Kennlinie Eisenpulver-Kerne

 Eisenpulver-Kerne für Leistungsanwendungen und Hochfrequenzen

Eigenschaften:

*    Sättigungsinduktion bis 1.4 Teslar

*    Sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis

*    Leistungsmaterialien:

ü 13 Permebilitäten 10 – 100 µ

*    Kerngrößen von 4 mm – 165 mm

ü Große Auswahl an Kernformen

*    HF-Materialien bis 700 MHz

*    Hohe Güte

*    13 Permeabilitäten 1 - 42µ

*    Große Auswahl an Größe und Form

Anwendungen:

*    PFC Drosseln

*    Speicherdrosseln

*    Filterdrosseln

 

   

Lieferbare Ferritformen

                  

         Ringkern                       Perle                    Stab               Doppellochkern

            

     E-Kerne                Klappferrite Rundkabel     Klappferrite      Schalen-Kern

                                                                                 für Flachband

    

Über Ferrite

                                                       

Ferrite sind elektrisch schlecht oder nicht leitende ferrimagnetische keramische Werkstoffe aus dem Eisenoxid Hämatit (Fe2O3), seltener aus Magnetit (Fe3O4) und aus weiteren Metalloxiden. Ferrite leiten im nicht gesättigten Fall den magnetischen Fluss sehr gut und haben eine hohe magnetische Leitfähigkeit (Permeabilität). Diese Werkstoffe weisen somit Im Regelfall einen kleinen magnetischen Widerstand auf.

Bei Ferrite handelt es sich um weichmagnetische Sinter-Werkstoffe. Sie bestehen aus einer Mischung von Metalloxyden und Metallcarbonaten, eingebettet in den Grundstoff Fe2O3. Das Pressen und Sintern des Materials erlaubt auf sehr wirtschaftliche Weise die Herstellung der unterschiedlichsten Formen für jeden Anwendungsfall. Durch den nachfolgenden Glühprozeß in verschiedenen Atmosphären erhalten die ´Ferrite die notwendige Härte sowie ihre hervorragenden magnetsichen Eigenschaften.

Diese Kerne sind in den unterschiedlichsten Kernvarianten vom Ringkern bis zu diversen Formkernen und Planar-E--Kernen lieferbar.

   

Hintergrundwissen

 

Eigenschaften:

Man unterscheidet weichmagnetische und hartmagnetische Ferrite. Weichmagnetische Ferrite (Einsatz in der Elektrotechnik/Elektronik als Transformator- und Spulenkerne) werden durch Zusatz von Nickel, Zink oder Mangan- Verbindungen hergestellt und zeichnen sich durch möglichst geringe Koerzitivfeldstärke aus. Hartmagnetische Ferrite (Einsatz als Dauermagnetwerkstoff) enthalten zusätzlich zum Eisenoxid Barium und Strontium. Im magnetisierten Zustand sollen sie ein möglichst großes Dauermagnetfeld behalten können (Remanenz).

Ob ein magnetischer Werkstoff eher weich- oder hartmagnetisch ist, lässt sich anhand seiner Hysteresekurve ermitteln. Für weichmagnetische Ferrite wird eine möglichst leichte (Um-)Magnetisierbarkeit angestrebt, was einer schmalen Hysteresekurve entspricht. Bei hartmagnetischen Ferriten ist dagegen eine möglichst hohe  Koerzitivfeldstärke gefordert.

Ferrite sind wie alle keramischen Werkstoffe recht hart und spröde und daher bruchgefährdet.

Herstellung:

Ferrite werden meist in einem Sinterprozess hergestellt.

Hartmagnetische Ferrite werden durch eine chemische Reaktion, die Kalzination, aus den Ausgangstoffen Eisen(III)-oxid und Barium- bzw. Strontiumcarbonat hergestellt. Dieser Prozess wird veraltet als „Vorsintern“ bezeichnet. Anschließend muss das Reaktionsprodukt möglichst fein aufgemahlen (Einbereichsteilchen, Weiss-Bezirke, Korngröße 1 bis 2 µm), zu Presslingen geformt, getrocknet und gesintert werden. Die Formung der Presslinge kann in einem äußeren Magnetfeld erfolgen, wobei die Körner (möglichst Einbereichsteilchen) so in eine Vorzugsorientierung gebracht werden (Anisotropie).

Bei kleinen, geometrisch einfachen Formen kann ebenfalls das sogenannte „Trockenpressen“ zur Formung von Werkstücken eingesetzt werden; hierbei ist die starke Tendenz zur (Re-)Agglomeration kleinster Teilchen (1 bis 2 µm) die Ursache für meist schlechtere magnetische Kennwerte gegenüber den „nass“ gepressten Teilen. Direkt aus den Ausgangstoffen geformte Presskörper können zwar konzertiert kalziniert und gesintert werden, die magnetischen Kennwerte von auf diesem Wege hergestellten Produkten sind aber sehr schlecht.

Weichmagnetische Ferrite werden ebenfalls vorgesintert (Bildungsreaktion), aufgemahlen und gepresst. Jedoch findet die anschließende Sinterung in speziell angepassten Atmosphären (z. B. Sauerstoffmangel) statt. Die chemische Zusammensetzung und vor allem die Struktur von Vorsinterprodukt und Sinterprodukt unterscheiden sich stark.

Anwendungsgebiete:

Anwendung finden Magnetwerkstoffe auf Ferritbasis vor allem in der Elektrotechnik. Da sie kaum elektrisch leitfähig sind und daher nahezu keine Wirbelstromverluste auftreten, sind sie als Kernmaterial für Spulen und Transformatoren auch für höchste Frequenzen geeignet.

Weichmagnetische Ferrite:

Entstördrosseln

  • Magnetköpfe in Tonbandgeräten (Löschkopf), Videorecordern, Computer-Festplatten und Diskettenlaufwerken
  • Zur Abdichtung von Mikrowellengeräten (Ferrit absorbiert die aus dem Garraum austretenden elektromagnetischen Wellen und verhindert so die Emission nach außen)
  • Stealth-Technik zur Tarnung (Ferrit absorbiert Radar-Wellen)

Je nach Anwendung werden verschiedenste Bauformen hergestellt:

Ringkerne, Stabkerne, sog. bobbin-Kerne, Topfkerne, E- und U-Kerne (in Kombination mit gleichartigen oder mit I-Kernen). Die Buchstaben-Kennzeichnung erfolgt dabei in Anlehnung an die Form.

 

Kennlinie Ferrit

     Tabelle Ferrite für Leistungsanwendung

Eigenschaften:

*    Geringe Kernverluste über großen Temperaturbereich

*    Nutzbar bis 3 MHz

*      Curie-Temperatur bis 250 ̊C

*      Sättigungsinduktion 450-500 mT

*    MnTn-Ferrite

*    Große Auswahl an Formen und Größe wie E-, ETD-, EFD oder Ringkerne

*    E-Kerne mit Luftspalt lieferbar

Anwendungen:

*    Gentaktwandler

*    Flußwandler

*    Sperrwandler

*    Speicherdrosseln

*    PFC-Drosseln

                                             

Ferrit für Filter- und HF-Anwendungen

   Tabelle Ferrit für Filter- und HF-Anwendungen

   

Eigenschaften:

*    HF-Materialien mit 100-2300 µ

*    NiZn und MnZn-Ferrite

*    Geringe Verluste/hohes Q

*    Definierte Temperaturabhängigkeit

*    Große Auswahl in Form und Größe wie Stab-, Rohr-, oder Ringkerne

Anwendungen:

*    Strompensierte Drosseln

*    Filterdrosseln

*    Dämpfungsperlen

*    Stromwandler

 

Ferritkern als Speicher

   

Der sogenannte Kernspeicher wurde 1949 als eine Form der magnetischen Datenspeicherung erfunden. Diese Erfindung ersetzte zum Teil die Williamsröhre und wurde erst vor wenigen Jahrzehnten durch den Halbleiterspeicher abgelöst. Kernspeicher nutzten hartmagnetische, d.h. magnetisierbare Ferrit-Ringkerne.

Alle anderen Ferritkerne bestehen aus weichmagnetischem Ferrit, d.h. aus Ferrit, der möglichst keine Dauermagneteigenschaften aufweist.

Kennlinie Ferrit mit hoher Permeabilität

   Tabelle mit Hoher Permeabilität

 

Eigenschaften:

 

*    Extrem hohe Permeabilität bis 15.000 µ

*    MnZn-Ferrite

*    Geringe Verspannungsempfindlichkeit

*    Permeabilität stabil bis zu hohen Frequenzen

*    Große Auswahl in Form und Größe wie E-, ETD-, EFD-oder Ringkerne

 

Anwendungen:

*    Stromkompensierte Drosseln

*    Stromwandler

*    Breitband-Übertrager

*    Delay Lines

 

 

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