DE4017323A1 - Ferritkern fuer getaktete stromversorgungseinrichtungen - Google Patents
Ferritkern fuer getaktete stromversorgungseinrichtungenInfo
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- H01F3/00—Cores, Yokes, or armatures
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- H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
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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.
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