DE8028553U1 - Ferromagnetischer kern mit magnetisch gefuelltem luftspalt - Google Patents

Description

V ι- Vogt GmbH & Co KG, Erlautal 7,"8891^rIaUKiW PaSsaö Ferromagnetischer Kern mit magnetisch gefülltem Luftspalt

In der Leistungselektronik bei hohen Frequenzen, wie z.B. bei Schaltnetzteilen oder Zellentransformatoren in Fernsehempfängern, werden im allge- ''.) meinen magnetische Kerne aus hochpermeablen und hochaussteuerbaren Ferriten in U- oder Ε-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. tig

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 ^-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 μ von 2000 und einen konstanten Flußquerschnitt an, dann benötigt man zur Vermeidung der magnetischen Sättigung einen Luftspalt von 2 χ 0,3 = 0,6 mm. Unter der Voraussetzung einer zulässigen Abweichung der Induktivitätstoleranz von ± 5% kann man die Luftspalttoleranz vie folgt abschätzen:

Die magnetische Weglänge im Ferrit von 163 mm ergibt eine äquivalente Luftstrecke von 163 dividiert durch 2000 « 81 μΐη, d.h. insgesamt ein äquivalenter Weg in Luft von 0,68 mm. Dieser Weg muß auf ± 5% entsprechend 34 ym eingehalten werden. Dieser Wert ist in der Serienfertigung heute noch nicht zu vertretbaren Kosten einzuhalten. Verwendet man erfindungsgemäß eine Luftspalteinlage mit einer Permeabilität von μ = 5, so ergibt die Vergleichsrechnung '

Vogt GmbH & Co KG, Erlautal 7, 8391 ErIau über Passau $ Betr.: Patentanmeldung: Ferromagnetischer Kern mit magnetisch gefülltem Luftspalt. |

einen äquivalenten Weg, bezogen auf μ = 5 von 5 · 0,68 mm = 3,4 mm. Die zu- |

lässige Toleranzbreite von ± 5% ergibt einen absoluten Weg von ± 0,17 mm. §

Dieser Wert kann in der Fertigung z.B. durch Pressen oder Schleifen leicht ;;

eingehalten werden. I

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 U₁- des
Eisenpulvermaterials, d.h. umgekehrt, um diesen Faktor kann der Luftspalt im | Ferritkern vergrößert werden, wobei man dann die gleiche Wirkung für die i 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, einschenke!igem Luftspalt größerer Abtrag an diesem ;_; Schenkel mit stark verringerter Genauigkeit ??

3. Höhere Genauigkeit der Induktivität (A_L~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 μ,ί-Streuung im Ferritkern durch ge- ρ;

eignete Konfiguration <_ dem Querschnitt des Schenkels, durch Verwendung § von Eisenpulverkörpern mit verschiedenem μ.· oder durch seitliches Ver- & schieben des Eisenpulverkörpers int spulenlosen Schenkel bei der Montage, :? wodurch sogar die Toleranz der Spule ausgeglichen werden kann. >.

Vogt GmbH & Co KG, Erlautal 7,*839i"Erlau"übfcr Passäu " 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 Mittel schenkel 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 l_s 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 (4)

\ till·! Ill till • ■ ■ I I I I 1111 ···· ·· I 111 I • · I · III Il I Vogt GmbH & Co KG, Erlautal 7,' Betr.:Patentanmeldung: Ferromagnetischer Kern mit magnetisch gefülltem Luftspalt. n*nsprüche

1.) Ferromagnetischer Kern mit Luftspalt, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt mit einem Einsatzstück ausgefüllt ist, 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.