Magnetische Komponenten werden seit Jahrzehnten in verschiedenen leistungselektronischen Geräten eingesetzt. Sie werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Um die entworfenen magnetischen Komponenten umzusetzen, ist ein gutes Verständnis magnetischer Materialien und der damit verbundenen Elemente unerlässlich Technologie.
Im vorherigen Artikel haben wir die grundlegenden Aspekte magnetischer Materialien einschließlich ihrer Klassifizierung, Kernmaterialien und Formen kennengelernt. Lesen Sie weiter, um mehr über verschiedene Kerngrößen, Kernbaugruppen, Auswahl der Komponenten und Anwendungen magnetischer Materialien zu erfahren.
Kerngrößen
Der Magnetkern ist ein spezifisches Design eines magnetischen Materials in einer bestimmten Form, das eine hohe magnetische Permeabilität besitzt. Es wird verwendet, um die Magnetfelder in elektrischen, elektromechanischen und magnetischen Geräten einzuschränken und zu führen.
Der Kern besteht typischerweise aus einem ferromagnetischen Material wie Eisen oder aus ferrimagnetischen Verbindungen wie Ferriten. Die Idee hinter der Verwendung von Material mit hoher Permeabilität für diesen Zweck besteht darin, die Magnetfeldlinien im Kernmaterial konzentrieren zu können.
Die Größe des Kerns variiert für verschiedene Anwendungen basierend auf der Leistung oder dem Energieniveau des Kernmaterials. Es sind verschiedene Standardgrößen von der Stange erhältlich, um den Anforderungen gerecht zu werden, und es besteht auch die Möglichkeit, die Größen für spezielle Anwendungen anzupassen.
Die Größe des Spulenformers hängt von der Kerngröße ab und muss entsprechend gewählt werden. Die vom Hersteller bereitgestellten Datenblätter sind nützlich, um die Standardgrößen des Magnetkerns und anderer zugehöriger Komponenten zu überprüfen.
Kernbaugruppe
Die gesamte Kernbaugruppe besteht aus einem Spulenkörper, einem Kern und den Montageteilen [1]. Typischerweise ist der Magnetkern in zwei Hälften geteilt. Sie werden als aufeinander abgestimmte Paare geliefert, die nur zusammengebaut und als Paar verwendet werden müssen.
Herstellerdatenblätter liefern wertvolle Informationen zu Temperaturwechselanforderungen und Reinigungsmitteln, um eine optimale Leistung zu erzielen. Ferritkerne werden aufgrund ihrer hohen Permeabilität und der Vielzahl zugänglicher Optionen für verschiedene Leistungsstufen und Anwendungen am häufigsten verwendet.
Ein Standardabstand, der genaue Werte für Induktivität und mechanische Standardabmessung ermöglicht, ist ein großer Vorteil, da sie wiederum die richtigen Optionen für Spulenbildner und Montageteile ermöglichen. Die Verfügbarkeit einer vollständigen Palette häufig verwendeter Kernformen wie standardmäßiger planarer E- und I-Kerne erleichtert das schnelle Prototyping.
Auswahl der Komponenten
Die Auswahl der Ferritkernformen hängt von vielen Faktoren ab. Jede Form hat je nach Anwendung einige entscheidende Vorteile gegenüber der anderen [2]. In den meisten Szenarien gibt es keine perfekte Wahl, und die Entscheidung ist ein Kompromiss, der die Must-Haves berücksichtigt. Ebenso wichtig ist es, neben den Kernen auch das entsprechende Zubehör wie die Spulenformer und die Montageteile zu bestellen [3].
Ein weiterer Aspekt, der bei der Konstruktion und Implementierung des Magnetkerns berücksichtigt werden muss, ist der Aspekt des Luftspalts. Kerne mit einem Luftspalt sind nützlich für Induktivitäten und ihre Anwendungen. Die Varianten dieses Typs basieren auf dem Unterschied der Luftspaltlängen. Andererseits wird in transformatorbasierten Anwendungen ein Kern ohne Luftspalt verwendet.
Im vorherigen Artikel haben wir die Details bezüglich der Standardklassifizierung von magnetischen Materialien diskutiert. In Bezug auf die Materialauswahl basierend auf spezifischen Anwendungen in Bauteilen und wichtigen Leistungsmerkmalen können magnetische Materialien wie in Tabelle I [4] verglichen werden. Diese Vergleiche sind während des Auswahlprozesses nützlich, und auf die Datenblätter kann verwiesen werden, um diese wertvollen Informationen für andere betrachtete magnetische Materialien zu erhalten.
| Werkstoff | Harter Ferrit (HF) | AlNiCo (AN) | SmCo (SC) | NdFeB (ND) |
| Haftkraft | Gutes | Medium | Starke | Sehr stark |
| Maximale Arbeitstemperatur (in Grad C) | 200 | 450 | 200 | 80 |
| Korrosionsbeständigkeit | Sehr gute | Sehr gute | Gutes | schlecht |
| Bearbeitbarkeit | Nicht möglich | Diamantschneiden oder -schleifen | Nicht möglich | Nicht möglich |
| Entmagnetisierungsfähigkeit | Moderat | Einfach |
Extrem schwierig | Schwierig |
| PREISLISTE | Sneaker | High | Sehr hohe |
Moderat |
Tabelle I: Vergleich zwischen verschiedenen magnetischen Materialien
Anwendungen von magnetischem Material
Magnetische Materialien finden in unserem täglichen Leben eine Vielzahl von Anwendungen, die von der Stromerzeugung bis zur Stromnutzung reichen. Dazu gehören Elektromotoren, Transformatoren und Generatoren. Sie spielen auch eine Schlüsselrolle beim Laden und Speichern von Geräten in verschiedenen Facetten der Datenspeichertechnologie, einschließlich Festplatten und Audiokassetten. Sie werden auch in Telefonen, CD-Playern, Fernsehgeräten, Lautsprechern und Videorecordern eingesetzt.
Abbildung 1: Beispielanwendungen magnetischer Materialien
In Bezug auf die Standardklassifizierung magnetischer Materialien werden ferromagnetische Materialien hauptsächlich in Permanentmagneten und Datenspeicheranwendungen verwendet. Ferrimagnetische Materialien werden bei der Implementierung von Induktivitäten, Transformatoren und verwandten magnetischen Komponenten verwendet.
Superparamagnetische Materialien werden bei der Herstellung von Aufnahmebändern für verschiedene Audio- und Videoanwendungen verwendet. Einige Anwendungsbeispiele von Bauteilen mit magnetischen Materialien sind in Abbildung 1 dargestellt.