DE3040368A1

DE3040368A1 - Ferromagnetischer kern mit magnetisch gefuelltem luftspalt

Info

Publication number: DE3040368A1
Application number: DE19803040368
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 8440 Straubing Hecht
Original assignee: Vogt & Co KG GmbH
Current assignee: Vogt & Co KG GmbH
Priority date: 1980-10-25
Filing date: 1980-10-25
Publication date: 1982-05-27

Description

Ferromagnetischer Kern mit magnetisch gefülltem Luftspalt
In der Leistungselektronik bei hohen Frequenzen, wie z.B. bei Schaltnetzteilen oder Zeilentransformatoren in Fernsehempfängern, werden im allgemeinen magnetische Kerne aus hochpermeablen und hochaussteuerbaren Ferriten in U- oder E-Form eingesetzt. Aus Gründen der Sättigungsmagnetisierung dieser Kerne müssen diese einen Luftspalt in einem oder mehreren Schenkeln aufweisen. Diese Luftspalte werden in der Weise erzeugt, daß man die diesbezüglichen Schenkel entsprechend kürzer schleift oder unmagnetischen Zwischenlagen einfügt.
Nur müssen hierbei einerseits die Schleiftoleranzen sehr eng gehalten werden, damit die resultierende Induktivität in den geforderten Grenzen erreicht wird, andererseits weist das verwendete Ferritmaterial herstellungsbedingt größere Toleranzen der Permeabilität auf, so daß vor dem definierten Luftspaltschliff eine Vorsortierung nach pj-Gruppen unvermeidlich ist, woraus sich der notwendige Luftspalt errechnen läßt.
Je höher allerdings die Permeabilität des Kerns ist, desto kritischer wird die mechanische Toleranz des Luftspalts. Nimmt man als Beispiel für einen U 56-Ferritkern, wie er in Zeilentrafos verwendet wird, ein p von 2000 und einen konstanten Flußquerschnitt an, dann benötigt man zur Vermeidung der magnetischen Sättigung einen Luftspalt von 2 x 0,3 = 0,6 mm. Unter der Voraussetzung einer zulässigen Abweichung der Induktivitätstoleranz von + 5 kann man die Luftspalttoleranz wie folgt abschätzen: Die magnetische Weglänge im Ferrit von 163 mm ergibt eine äquivalente Luftstrecke von 163 dividiert durch 2000 = 81 vm, d.h. insgesamt ein äquivalenter Weg in Luft von 0,68 mm. Dieser Weg muß auf + 5% entsprechend 34 pm eingehalten werden. Dieser Wert ist in der Serienfertigung heute noch nicht zu vertretbaren Kosten einzuhalten. Verwendet man erfindungsgemäß eine Luftspalteinlage mit einer Permeabilität von p = 5, so ergibt die Vergleichsrechnung Betr.: Patentanmeldung: Ferromagnetischer Kern mit magnetisch gefülltem Luftspalt.
einen äquivalenten Weg, bezogen auf ll = 5 von 5 0,68 mm = 3,4 mm. Die zulässige Toleranzbreite von t 5% ergibt einen absoluten Weg von t 0,17 mm.
Dieser Wert kann in der Fertigung z.B. durch Pressen oder Schleifen leicht eingehalten werden.
Die Nachteile, die insbesondere bei der Großserienfertigung eintreten, werden durch die erfindungsgemäße Ausführung des Luftspalts vermieden. Die Grundidee der Erfindung ist, den Luftspalt im Ferritteil möglichst groß zu machen und ihn durch ein niederpermeables Material, wie z.B. ein oder mehrere entsprechend ausgestaltete Stücke aus einem verpreßten Eisenpulvermaterial auszufüllen, so daß sich eine fiktive mechanische Verkleinerung des Luftspalts ergibt. Diese Verkleinerung ist annähernd direkt proportional mit dem pj des Eisenpulvermaterials, d.h. umgekehrt, um diesen Faktor kann der Luftspalt im Ferritkern vergrößert werden, wobei man dann die gleiche Wirkung für die Induktivität erzielt. Vorteilhafterweise kann durch das Einbringen von Zwischenlagen aus Eisenpulvermaterial (mit Binder zu entsprechenden Formkörpern verpreßt) in alle Schenkel das Luftspaltschleifen, das einen aufwendigen separaten Arbeitsprozeß höchster Präzision erfordert, gänzlich vermieden werden.
Es ergeben sich nach der Erfindung folgende Vorteile: 1. Luftspaltschleifen unnötig, wenn Luftspalt in allen Schenkeln zulässig 2. Bei notwendigem, einschenkeligem Luftspalt größerer Abtrag an diesem Schenkel mit stark verringerter Genauigkeit 3. Höhere Genauigkeit der Induktivität (AL-Wert) 4. Wenn der Luftspalt in der(den) Spule(n) liegt, verminderter Streufluß in die Wicklung und damit Senkung der Verluste in der Spule 5. Ggf. eine Abgleichmöglichkeit der pj-Streuung im Ferritkern durch geeignete Konfiguration < dem Querschnitt des Schenkels, durch Verwendung von Ei senpulverkörpernmi t verschiedenem sii oder durch seitliches Verschieben des Eisenpulverkörpers im spulenlosen Schenkel bei der Montage, wodurch sogar die Toleranz der Spule ausgeglichen werden kann.
Betr.: Patentanmeldung:Ferromagnetischer Kern mit magnetisch gefülltem Luftspalt.
Figur 1 zeigt einen E-Kern (1) aus Ferrit (ggf. auch aus Blechen aufgebaut) mit einem relativ großen Luftspalt, der in den unteren Mittelschenkel eingeschliffen ist. Dieser Luftspalt ist durch ein quaderförmiges Stück (4) aus vorzugsweise magnetisch leitfähigem Eisenpulverwerkstoff ausgefüllt.
Figur 2 zeigt ebenfalls einen E-Kern (1) wie in Figur 1, jedoch ist der Luftspalt an allen drei Schenkeln durch Zwischenlagen (4) aus magnetisch leitfähigem, relativ niederpermeablem Eisenpulverwerkstoff in passender Konfiguration ausgefüllt.
Figur 3 zeigt einen U-Kern (2) und (3) (z.B. für Zeilentransformatoren), der einen in gleicher Weise ausgestalteten Luftspalt mit Zwischenlagen (4) aufweist.

Claims

Betr.:Patentanmeldung: Ferromagnetischer Kern mit magnetisch gefülltem Luftspalt.

P a t e n t a n s p r ü c h e Ferromagnetischer Kern mit Luftspalt, dadurch gekennzeichnet, daB der W ') Ferromagnetischer Kern mit Luftspalt, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt mit einem Einsatzstück ausgefüllt Kern das eine wesentlich kleinere Permeabilität (magnetische Leitfähigkeit) aufweist.
2.) Ferromagnetischer Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern ein EE-Kern ist.
3.) Ferromagnetischer Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern ein U-Kern ist.
4.) Ferromagnetischer Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalteinsatz verschiebbar ist.