DE3424017C2

DE3424017C2 -

Info

Publication number: DE3424017C2
Application number: DE19843424017
Authority: DE
Inventors: Valentin Dipl.-Ing. 8391 Erlau De Tanach
Original assignee: VOGT ELECTRONIC AG 8391 OBERNZELL DE
Current assignee: VOGT ELECTRONIC AG 8391 OBERNZELL DE
Priority date: 1984-06-29
Filing date: 1984-06-29
Publication date: 1989-01-12
Also published as: DE3424017A1

Description

Die Erfindung betrifft ein hochaussteuerbares polykristallines Zink-Eisenferrit mit überwiegendem Anteil Eisenoxid, hohem Anteil Zinkoxid sowie mit Kobaltoxid.

Es ist aus der DE-OS 20 11 331 zwar ein Ferrit mit folgender Zusammensetzung bekannt:

70-78 Gew.-%Eisenoxid 8-16 Gew.-%Zinkoxid 6-12 Gew.-%Nickeloxid 0,5-2 Gew.-%Kobaltoxid 1-5 Gew.-%Manganoxid 0,3-3,5 Gew.-%Magnesiumoxid 0,-1,5 Gew.-%Chromoxid

Dieses Ferrit ist aber ein ausgesprochenes Hochfrequenzferrit für Hochfrequenztransformatoren mit hoher Güte bei Frequenzen von 1 bis 60 MHz, während das erfindungsgemäße Ferrit speziell für die Transformation von Leistungen bei Frequenzen von ca. 10-100 kHz konzipiert ist.

Die Anforderungen an Transformatoren für die Schaltnetzteile erfordern wegen der hohen zu verarbeitenden Frequenzen generell Ferrite.

Die bisher gebräuchlichen Ferrite weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie bei relativ geringen magnetischen Feldstärken bereits in die Sättigung gehen, so daß die vorhandene hohe Anfangspermeabilität in den meisten Fällen nicht genutzt werden kann.

Um diesen Nachteil auszugleichen, hat man insbesondere bei den meist verwendeten E-Kernen einen Luftspalt vorgesehen, der zwar die Grenzen der Sättigung nach höheren magnetischen Feldstärken hin verschiebt, gleichzeitig aber die effektive Permeabilität erniedrigt.

Da sich nun aus magnetischen Gründen (Streufeld etc.) für Transformatoren für Schaltnetzteile (Frequenzbereich ca. 10-100 kHz) die Form eines Ringkerns anbietet, dessen wirtschaftliche Bewicklung in der Zwischenzeit als gelöst betrachtet werden kann, eine Einarbeitung eines Luftspaltes aber praktisch nicht durchführbar ist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, nach einem Werkstoff zu suchen, der die obengeschilderten Nachteile nicht aufweist, d. h. ein hochaussteuerbares Ferrit mit niedriger Permeabilität für Kerne ohne Luftspalt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Der erfindungsgemäße Werkstoff basiert auf dem Zink-Eisen-Ferrit- System. Bekanntlich erreichen die Werkstoffe dieses Systems die höchsten Sättigungsinduktionen unter den Ferritwerkstoffen, und zwar bis 650 mT bei Raumtemperatur. Normalerweise besitzen Werkstoffe dieses Systems nicht die gewünschte hohe Aussteuerbarkeit, der Sättigungszustand tritt schon bei niedrigen magnetischen Feldstärken ein. Überraschenderweise konnte nun gefunden werden, daß durch geeignete Zusatzstoffe in entsprechender Dosierung, wie in dem Beispiel näher angegeben, das Erreichen der hohen Sättigungs induktion auf höhere magnetische Feldstärken verschoben werden konnte.

Der Zusatz von CoO stellt die gewünschte Anfangspermeabilität zwischen 50 und 100 ein und bestimmt den Verlauf der Temperaturkurve der Anfangspermeabilität. Dadurch bleibt der T _k bei den üblichen Arbeitstemperaturen niedrig.

Al₂O₃ bewirkt die innere Scherung zur Erhöhung der magnetischen Sättigungsfeldstärke, SiO₂ und/oder CaO erhöhen den spezifischen Widerstand des Werkstoffes. BaO und/oder MgO erzielen ähnliche Wirkungen.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels näher erläutert.

Beispiel

Es wird eine Ausgangsmischung bestehend aus folgenden Stoffen zusammengesetzt:

Fe₂O₃75 Gew.-% ZnO23 Gew.-% CoO1 Gew.-% Al₂O₃0,5 Gew.-% SiO₂0,1 Gew.-% CaO0,4 Gew.-%

Die Mischung wird 10 Stunden naß gemahlen, der Schlicker getrocknet, entsprechend granuliert und in Ringkernform gepreßt. Der Ringkern, an dem die magnetischen Eigenschaften bestimmt werden, hat einen Außendurchmesser von 20 mm, einen Innendurchmesser von 10 mm und eine Höhe von 10 mm. Die gepreßten Ringe werden bei einer Temperatur von 1300°C 6 Stunden gesintert. Die Atmosphäre im Ofen enthält in den letzten 3 Stunden der Haltezeit und während der Abkühlung im Maximum 0,01 Vol-% O₂.

Die gesinterten Kerne haben folgende magnetischen Eigenschaften:

Anfangspermeabilität m _i= 70 Magnetische Induktion B= 500 mT bei einer magnetischen Feldstärke von 8000 A/m und 25°C Magnetische Induktion B= 400 mT bei einer magnetischen Feldstärke von 2000 A/m und 100°C Remanenz B _r= 80 mT Koerzitivfeldstärke H _c= 150 A/m Max. magn. Feldstärke H _o 2000 A/m (wo die reversible Permeabilität 80% von der Anfangspermeabilität beträgt Curie-Temperatur T _c= ca. 400°C

Claims

1. Hochaussteuerbares polykristallines Zink-Eisenferrit mit überwiegendem Anteil Eisenoxid, hohem Anteil Zinkoxid sowie mit Kobaltoxid, dadurch gekennzeichnet, daß es der folgenden Zusammensetzung entspricht: Fe₂O₃= 65-95 Gew.-%, ZnO= 5-35 Gew.-%, CoO= 0,1-5 Gew.-%, Al₂O₃= 0,1-6 Gew.-%, SiO₂= 0-2 Gew.-% und/oder CaO= 0-3 Gew.-% und/oder BaO= 0,1-5 Gew.-% und/oder MgO= 0,1-5 Gew.-%.

2. Verfahren zur Herstellung eines Ferrits gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensstufen:

a) Mischung der Rohstoffe nach den angegebenen Zusammensetzungen
b) Vorglühung der gemischten Rohstoffe bei Temperaturen zwischen 800-1100°C
c) Mahlung des vorgeglühten Pulvers
d) Formgebung des gemahlenen Pulvers
e) Sinterung der geformten Rohlinge bei Temperaturen zwischen 1100 und 1400°C, wobei die Atmosphäre im Ofen so eingestellt wird, daß eine quasi vollständige Umwandlung des Eisenoxidüberschusses in Magnetit stattfindet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen b) und c) entfallen.