DE4017323A1 - Ferritkern fuer getaktete stromversorgungseinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ferritkern insbesondere für Speicherdrosseln und/oder Speichertransformatoren für ge­ taktete Stromversorgungseinrichtungen.

Ein Einsatzgebiet für Ferritkerne ist die Stromversor­ gungstechnik. Dabei werden Ferritkerne insbesondere für Speicherdrosseln oder Speichertransformatoren bei getak­ teten Stromversorgungseinrichtungen verwendet.

In dem Aufsatz "Ferrite für moderne Technologien" in Sie­ mens Components 27, 1989, Heft 3, Seiten 94 bis 97, von Dr. Erich Röß, ist beschrieben, wie mit Hilfe eines Luft­ spalts die magnetischen Eigenschaften eines Ferritkerns einstellbar sind. So sind durch einen Luftspalt Indukti­ vitätsverläufe erzeugbar, die bei kleiner Aussteuerung, d. h. bei kleinen Strömen, hohe Induktivitätswerte und bei hoher Aussteuerung niedrige Induktivitätswerte aufwei­ sen. Dies kann beispielsweise durch einen gestuften Luft­ spalt erreicht werden. Durch das Einbringen eines Stufen­ luftspalts beispielsweise bei einem Ferritringkern, ent­ steht ein Induktivitätsverlauf, der sich aus dem Indukti­ vitätsverlauf eines ersten Ringkernes ohne Luftspalt und dem eines zweiten Ringkernes mit Luftspalt zusammen­ setzt. Das Einbringen eines Stufenluftspalts mit einer definierten Tiefe erfordert jedoch eine hohe Präzision bei der Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ferrit­ kern der eingangs genannten Art anzugeben, der auf einfa­ che und kostengünstige Weise herstellbar ist und dessen Induktivitätsverlauf insbesondere die Eigenschaften eines Ferritringkerns mit Stufenluftspalt aufweist.

Diese Aufgabe wird bei einem Ferritkern der eingangs ge­ nannten Art dadurch gelöst, daß der Ferritkern als min­ destens einen Luftspalt aufweisender Mehrfachlochkern, insbesondere als Doppellochkern, ausgebildet ist.

Der Luftspalt eines so ausgebildeten Ferritkerns kann im Gegensatz zu einem beispielsweise als Ringkern ausgebil­ deten Ferritkerns seitlich eingesägt oder eingeschnitten werden, ohne daß dies eine besondere Präzision erfor­ dert. Dabei wird insbesondere bei einem Doppellochkern mit einem durchgehenden Luftspalt der gleiche Induktivi­ tätsverlauf erreicht, wie bei einem Ringkern mit Stufen­ luftspalt, ohne daß das Einbringen eines Stufenluftspal­ tes mit einer präzise definierten Tiefe notwendig ist. Bei einem solchen Induktivitätsverlauf kann die Sättigung des Ferritkerns beispielsweise zu höheren Magnetisie­ rungsströmen hin verschoben werden.

Durch das Einbringen von weiteren Luftspalten, die auch einen Reststeg aufweisen können, d. h. als Stufenluftspalt ausgebildet sein können, kann der Induktivitätsverlauf des Ferritkerns gezielt beeinflußt werden.

Dadurch, daß mindestens ein Luftspalt eine Einlage aus permanentmagnetischem Material aufweist, wird beispiels­ weise bei hohen Magnetisierungsströmen ein Maximum der Induktivität erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines als Doppellochkern ausgebildeten Ferritkerns.

Fig. 2 zeigt den Verlauf der Induktivität verschiedener Ferritkerne als Funktion ihres Magnetisierungsstroms.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungbeispiel eines als Doppellochkern ausgebildeten Ferritkerns 1. Der Doppel­ lochkern 1 weist einen Luftspalt 2 auf, der auf einfache Weise durch Einsägen oder Einfräsen in den Doppellochkern eingebracht werden kann. Der Luftspalt kann auch auf an­ dere Weise, beispielsweise bereits bei der Herstellung des Ferritkerns, vor der Sinterung beispielsweise einge­ preßt werden. Im Gegensatz zur Herstellung eines Stufen­ luftspalts ist es bei dem in der Fig. 1 dargestellten durchgehenden Luftspalt lediglich erforderlich, den Luft­ spalt seitlich durchgehend einzuschneiden. Dies hat zur Folge, daß ein so ausgebildeter Doppellochkern einfach und kostengünstig, insbesondere bei hohen Stückzahlen, gefertigt werden kann. Ist um den Doppellochkern 1 eine Wicklung 3 in bekannter Weise angeordnet, so ergibt sich für den Doppellochkern 1 ein Induktivitätsverlauf, der sich aus einem Induktivitätsverlauf eines Ringkerns 1a ohne Luftspalt und dem Induktivitätsverlauf eines Ring­ kerns 1b mit durchgehenden Luftspalt zusammensetzt. Das Gesamtverhalten des Induktivitätsverlaufs des Doppelloch­ kerns mit Luftspalt entspricht somit einem Ringkern mit Stufenluftspalt, ohne daß das aufwendige Herstellungsver­ fahren bzw. die Präzision bei der Herstellung eines Stu­ fenluftspalts notwendig wird. Als weiterer Vorteil gegen­ über einem Ringkern mit Stufenluftspalt bietet der Dop­ pellochkern 1 bei kleiner Grundfläche einen verhältnis­ mäßig großen Querschnitt, was eine geringe Windungszahl erforderlich macht. Beim Einsatz eines in der Fig. 1 dar­ gestellten Doppellochkerns bei einer getakteten Stromver­ sorgungseinrichtung kann durch Aufstecken einer einfachen Abschirmkappe eine wirksame Abschirmung benachbarter Bau­ teile realisiert werden. Durch das Einbringen weiterer Luftspalte in den Doppellochkern 1 kann der Induktivi­ tätsverlauf des Doppellochkerns gezielt beeinflußt wer­ den. Eine Möglichkeit zur Veränderung des Induktivitäts­ verlaufs besteht auch darin, den Luftspalt 2 mit einem permanentmagnetischen Material auszufüllen. Dadurch wird bei einem solchen mit Wicklungen versehenen Doppelloch­ kern das Induktivitätsmaximum, beispielsweise zu höheren Magnetisierungsströmen hin, verschoben.

Fig. 2 zeigt die prinzipiellen Verläufe 4, 5, 6, 7 der Induktivität L verschiedener als Doppellochkerne ausge­ bildeter Ferritkerne als Funktion ihres Magnetisierungs­ stroms I. Die Kurve 4 zeigt als Vergleichskurve den In­ duktivitätsverlauf eines Doppellochkerns ohne Luftspalt. Der Induktivitätsverlauf 4 entspricht dabei dem eines als Einfachlochkern (Ringkern) ausgebildeten Ferritkerns, d. h., der Induktivitätsverlauf 4 eines Doppellochkerns ohne Luftspalt zeigt bei niedrigen Magnetisierungsströ­ men I eine hohe Induktivität L, die aber bei steigendem Magnetisierungsstrom wegen der Sättigung des Spulenkerns stark abnimmt. Die Kurve 5 zeigt den Induktivitätsverlauf eines Doppellochkerns entsprechend dem in der Fig. 1 dar­ gestellten Ausführungsbeispiel, d. h., eine Kernhälfte weist einen Luftspalt auf. Dabei bleibt die Induktivität nach einem Maximum bei geringen Magnetisierungsströmen I über einen weiten Bereich konstant und zeigt erst bei hö­ heren Magnetisierungsströmen I ein Abfallen der Indukti­ vität, d. h., die Sättigung ist im Vergleich zur Kurve 4 zu höheren Magnetisierungsströmen I hin verschoben. Dies entspricht dem Induktivitätsverlauf eines als Ringkern ausgebildeten Ferritkerns mit Stufenluftspalt. Die Kur­ ve 6 zeigt den Induktivitätsverlauf eines Doppelloch­ kerns, bei dem beide Kernhälften 1a, 1b (Fig. 1) jeweils einen Luftspalt aufweisen. Dies entspricht dem Induktivi­ tätsverlauf eines Ferritkerns mit durchgehendem Luft­ spalt. Die Kurve 7 zeigt den Induktivitätsverlauf eines Doppellochkerns, bei dem eine Kernhälfte (Fig. 1) einen Luftspalt aufweist, in welchen eine Einlage aus permant­ magnetischem Material eingebracht ist. Ein solcher Induk­ tivitätsverlauf 1 weist bei hohen Magnetisierungsströ­ men I ein Maximum der Induktivität L auf. Die Kombination Luftspalt und permanentmagnetische Einlage ermöglicht so­ mit eine hohe Induktivität L einer Speicherdrossel oder eines Transformators bei hohen Magnetisierungsströmen I.

Claims (3)

1. Ferritkern insbesondere für Speicherdrosseln und/oder Speichertransformatoren für getaktete Stromversorgungs­ einrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritkern (1) als mindestens einen Luftspalt (2) aufweisender Mehrfachlochkern, insbesondere als Doppel­ lochkern, ausgebildet ist.

2. Ferritkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (2) senkrecht zur Lochachse des Ferrit­ kerns (1) eingebracht ist.

3. Ferritkern nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Luftspalt (2) eine Einlage aus perma­ nentmagnetischem Material aufweist.