DE4214376A1 - Magnetisches material fuer leistungsuebertragerkerne - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Mate­ rial für Leistungsübertragerkerne nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist beispielsweise aus Proc. Apec 1992 IEEE, Seiten 674 bis 683 bekannt, daß das Material für Kerne von bei hoher Frequenz zu betreibenden Leistungsübertragern mit hohem Wirkungsgrad eine geringe Permeabilität und eine geringe elektrische Verlustleistung besitzen muß. In der genannten Druckschrift wird hinsichtlich der Permeabilität ausge­ führt, daß entweder ein Material, das die geringe Permea­ bilität von Hause aus besitzt oder ein Material mit hoher Permeabilität verwendet werden kann, wobei in letzterem Fall gesonderte Maßnahme getroffen werden müssen, um die Permeabilität des Übertragerkerns herabzusetzen. In der Druckschrift wird die Verwendung eines Materials, das die geringe Permeabilität von Hause aus besitzt, gegenüber einem Material mit hoher Permeabilität und besonderen Maßnahmen zur Herabsetzung der Permeabilität verworfen. Konsequenterweise enthält daher die Druckschrift zur erstgenannten Möglichkeit der Verwendung eines Materials, das die geringe Permeabilität von Hause aus besitzt, keinerlei Hinweise auf die Art und die Realisierung eines solchen Materials.

Hinsichtlich der Realisierung von Leistungsübertragerker­ nen mit ferromagnetischem Material hoher Permeabilität als Ausgangsmaterial und besonderen Maßnahmen zur Herabsetzung der Permeabilität ist gemäß der genannten Druckschrift eine Segmentierung des aus ferromagnetischem Material hoher Permeabilität bestehenden Kerns durch Luftspalte vor­ gesehen. Eine solche bekannte Möglichkeit ist in Fig. 3 in Form eines Ringkerns veranschaulicht. Ein solcher Ringkern 30 setzt sich aus einer Vielzahl von Kreissegmenten 31 aus Ferrit - im Beispiel acht Segmente - zusammen, welche durch Luftspalte 32 voneinander getrennt sind. Die Ferrit-Kreis­ segmente 31 werden im Bereich der Luftspalte 32 beispiels­ weise durch einen geeigneten Kleber zusammengehalten.

Eine derartige Ausführungsform ist jedoch insofern nach­ teilig, als sich an den Luftspalten 32 Randstreufelder ausbilden, welche in (in Fig. 3 nicht dargestellten) Wicklungen eines Übertragers Wirbelströme induzieren und damit die elektrischen Verluste erhöhen. Hinsichtlich derartiger Randstreufelder und ihrer Auswirkungen in Übertragern wird beispielsweise auf IEE Proc.-B, Vol. 138, Nr. 2, März 1991, Seiten 51 bis 58 hingewiesen. Von einer näheren Erläuterung derartiger Randstreufelder wird daher hier abgesehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetisches Material der in Rede stehenden Art mit mini­ maler Verlustleistung anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem magnetischen Material der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch das Merkmal des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Übertragerkern in Form eines Ringkerns aus einem erfindungsgemäßen magnetischen Material;

Fig. 2 einen Übertragerkern in Form zweier E-Kern­ hälften aus erfindungsgemäßem magnetischen Material;

Fig. 3 den bereits erläuterten bekannten Ringkern.

Das erfindungsgemäße magnetische Material wird durch eine homogene Ferrit/Kunststoff-Zusammensetzung gebildet. Durch Wahl des Mischungsverhältnisses von Ferrit und Kunststoff kann damit eine gewünschte niedrige Permeabilität für den Kern eines bei hohen Frequenzen zu betreibenden Leistungs­ übertragers eingestellt werden. Die Permeabilität wird da­ bei um so geringer, je höher der Anteil des Kunststoffes in der homogenen Zusammensetzung aus Ferrit und Kunststoff ist.

Gleichzeitig trägt eine derartige homogene Zusammensetzung von Ferrit und Kunststoff als Material für einen Kern eines bei hohen Frequenzen zu betreibenden Leistungsüber­ tragers auch zur Herabsetzung der elektrischen Verluste (Volumenverluste) bei. Ferrite sind bekanntlich poly­ kristalline Materialien, das heißt es liegt ein Kristall­ gefüge mit bestimmten Korngrößen vor. An den Korngrenzen bilden sich elektrische Übergangswiderstände, welche einen Stromfluß im Ferrit und damit eine Verlustleistung hervor­ rufen. Aufgrund des im Ferrit-Material homogen verteilten Kunststoffes, der einen elektrischen Isolator darstellt, ergibt sich eine Leitfähigkeitsreduzierung und damit eine Herabsetzung der elektrischen Verlustleistung (Volumenver­ luste). Da Verluste nur im Ferrit entstehen können, sind die Volumenverluste in einer Kunststoff/Ferrit-Mischung auch deshalb kleiner, weil das scheinbare Volumen größer ist.

Als Ferrit für eine erfindungsgemäße Materialzusammen­ setzung kommen beispielsweise Nickel/Zink-Ferrite oder Mangan/Zink-Ferrite in Betracht.

Als Kunststoffe sind Duroplaste, Thermoplaste oder Epoxid­ harze verwendbar.

In Fig. 1 ist für einen Ringkern 10 die homogene Zusam­ mensetzung aus Ferrit und Kunststoff durch Punktieren des Kernkörpers angedeutet.

Fig. 2 zeigt entsprechende Verhältnisse für einen aus zwei E-Kernhälften 20-1 und 20-2 zusammengesetzten Kern 20, wobei die Trennlinie zwischen den beiden E-Kernhälf­ ten gestrichelt angedeutet ist. Die beiden E-Kernhälften 20-1 und 20-2 bilden einen Wickelraum 21 für (hier nicht dargestellte) Leistungsübertragerwicklungen.

Für Kerne aus erfindungsgemäßem magnetischen Material können selbstverständlich auch weitere Maßnahmen zur Reduzierung der durch Streufelder, insbesondere Randstreu­ felder hervorgerufene Verluste zur Anwendung kommen. Dabei kann es sich zum Beispiel um sogenannte "Polsterungen" aus Kunststoff, zum Beispiel Teflon handeln, die zwischen den Wicklungen und dem Kernmaterial liegen. In Fig. 1 können derartige Polsterungen, beispielsweise sowohl auf der Außenseite als auch auf der Innenseite des Ringkerns 10 vorgesehen sein. Entsprechendes gilt für den Kern 20 nach Fig. 2, bei dem die Polsterung beispielsweise auf der Innenfläche des Wickelraums 21 aufliegt.

Claims (3)

1. Magnetisches Material für Leistungsübertragerkerne mit geringer Permeabilität und geringer Verlustleistung, gekennzeichnet durch eine homogene Zusammensetzung aus Ferrit und Kunststoff.

2. Magnetisches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ferrit-Material ein Nickel/Zink-Ferrit oder ein Mangan/Zink-Ferrit Verwendung findet.

3. Magnetisches Material nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff Duroplaste, Thermoplaste oder Epoxid­ harze Verwendung finden.