MPP-Kerne
Pulverkerne – Überblick
Pulverkerne (Pulververbundwerkstoffe) sind pulvermetallurgisch hergestellte ferromagnetische Kernwerkstoffe. Sie stellen eine Alternative zu massiven weichmagnetischen Metallen und Ferriten dar. Sie werden vor allem für Drosseln, Elektromotoren und weitere elektromagnetische Anwendungen eingesetzt.
Herstellung
Bei der Herstellung werden ferromagnetische Pulverpartikel mit einem Bindemittel vermischt. Das gebräuchlichste Verfahren ist das Pressen des Gemischs in eine metallische Form.
Durch die elektrische Isolation der einzelnen Pulverteilchen entstehen deutlich geringere Wirbelströme als bei massivem Metall. Dadurch sinken die Wirbelstromverluste erheblich. Gleichzeitig bewirkt die Isolation eine Verringerung der magnetischen Permeabilität. Dieser Effekt wird als verteilter Luftspalt bezeichnet.
Ein alternatives Herstellungsverfahren ist die Gusstechnik, die jedoch nur selten verwendet wird. Dabei ist der Anteil des magnetisch wirksamen Materials (Füllgrad) geringer.
Eigenschaften
Im Vergleich zu kristallinen, amorphen und nanokristallinen Werkstoffen besitzen Pulverkerne:
- geringere Permeabilität,
- höhere Koerzitivfeldstärke,
- eine mechanische Stoßempfindlichkeit ähnlich wie Ferrite.
Sie eignen sich besonders für Anwendungen:
- bei Frequenzen deutlich oberhalb der Netzfrequenz (50/60 Hz),
- bei überlagerten hohen magnetischen Gleichfeldern,
- wenn eine geringe Masse nicht die höchste Priorität besitzt.
Typische Kennwerte
Eigenschaft Typischer Bereich Koerzitivfeldstärke (Hc) 0,1–1 A/m Sättigungspolarisation (Js) 0,5–1,9 T Permeabilität (μ, Kleinsignalaussteuerung) 5–250 Spezifischer elektrischer Widerstand 1–10⁶ Ω·cm Arten von Pulverkernen
- Eisenpulverkerne
- Bestehen aus Reineisen.
- Kostengünstig und weit verbreitet.
- MPP-Kerne (Moly Permalloy Powder)
- Zusammensetzung:
- 81 % Nickel
- 17 % Eisen
- 2 % Molybdän
- Geringe Kernverluste und hohe Stabilität.
- Zusammensetzung:
- High-Flux-Pulverkerne
- Zusammensetzung:
- 50 % Nickel
- 50 % Eisen
- Hohe Sättigungsflussdichte und gute Gleichstromüberlagerung.
- Zusammensetzung:
- Sendust-Kerne
- Zusammensetzung:
- 85 % Eisen
- 9,5 % Silizium
- 5,5 % Aluminium
- Niedrige Kernverluste und gute Eigenschaften bei höheren Frequenzen.
- Zusammensetzung:
Vorteile
- Geringe Wirbelstromverluste
- Verteilter Luftspalt verhindert schnelle Sättigung
- Gute Eignung für Gleichstromüberlagerung
- Für höhere Frequenzen geeignet
- Vielfältige Formgebung möglich
Nachteile
- Geringere Permeabilität als Ferrite oder nanokristalline Werkstoffe
- Höhere Koerzitivfeldstärke
- Mechanisch spröde bzw. stoßempfindlich
- Höhere Verluste als Ferrite bei sehr hohen Frequenzen
Pulverkerne – Überblick
Pulverkerne (Pulververbundwerkstoffe) sind pulvermetallurgisch hergestellte ferromagnetische Kernwerkstoffe. Sie stellen eine Alternative zu massiven weichmagnetischen Metallen und Ferriten dar. Sie werden vor allem für Drosseln, Elektromotoren und weitere elektromagnetische Anwendungen eingesetzt.
Herstellung
Bei der Herstellung werden ferromagnetische Pulverpartikel mit einem Bindemittel vermischt. Das gebräuchlichste Verfahren ist das Pressen des Gemischs in eine metallische Form.
Durch die elektrische Isolation der einzelnen Pulverteilchen entstehen deutlich geringere Wirbelströme als bei massivem Metall. Dadurch sinken die Wirbelstromverluste erheblich. Gleichzeitig bewirkt die Isolation eine Verringerung der magnetischen Permeabilität. Dieser Effekt wird als verteilter Luftspalt bezeichnet.
Ein alternatives Herstellungsverfahren ist die Gusstechnik, die jedoch nur selten verwendet wird. Dabei ist der Anteil des magnetisch wirksamen Materials (Füllgrad) geringer.
Eigenschaften
Im Vergleich zu kristallinen, amorphen und nanokristallinen Werkstoffen besitzen Pulverkerne:
- geringere Permeabilität,
- höhere Koerzitivfeldstärke,
- eine mechanische Stoßempfindlichkeit ähnlich wie Ferrite.
Sie eignen sich besonders für Anwendungen:
- bei Frequenzen deutlich oberhalb der Netzfrequenz (50/60 Hz),
- bei überlagerten hohen magnetischen Gleichfeldern,
- wenn eine geringe Masse nicht die höchste Priorität besitzt.
Typische Kennwerte
Eigenschaft Typischer Bereich Koerzitivfeldstärke (Hc) 0,1–1 A/m Sättigungspolarisation (Js) 0,5–1,9 T Permeabilität (μ, Kleinsignalaussteuerung) 5–250 Spezifischer elektrischer Widerstand 1–10⁶ Ω·cm Arten von Pulverkernen
- Eisenpulverkerne
- Bestehen aus Reineisen.
- Kostengünstig und weit verbreitet.
- MPP-Kerne (Moly Permalloy Powder)
- Zusammensetzung:
- 81 % Nickel
- 17 % Eisen
- 2 % Molybdän
- Geringe Kernverluste und hohe Stabilität.
- Zusammensetzung:
- High-Flux-Pulverkerne
- Zusammensetzung:
- 50 % Nickel
- 50 % Eisen
- Hohe Sättigungsflussdichte und gute Gleichstromüberlagerung.
- Zusammensetzung:
- Sendust-Kerne
- Zusammensetzung:
- 85 % Eisen
- 9,5 % Silizium
- 5,5 % Aluminium
- Niedrige Kernverluste und gute Eigenschaften bei höheren Frequenzen.
- Zusammensetzung:
Vorteile
- Geringe Wirbelstromverluste
- Verteilter Luftspalt verhindert schnelle Sättigung
- Gute Eignung für Gleichstromüberlagerung
- Für höhere Frequenzen geeignet
- Vielfältige Formgebung möglich
Nachteile
- Geringere Permeabilität als Ferrite oder nanokristalline Werkstoffe
- Höhere Koerzitivfeldstärke
- Mechanisch spröde bzw. stoßempfindlich
- Höhere Verluste als Ferrite bei sehr hohen Frequenzen
Pulverkerne – Überblick
Pulverkerne (Pulververbundwerkstoffe) sind pulvermetallurgisch hergestellte ferromagnetische Kernwerkstoffe. Sie stellen eine Alternative zu massiven weichmagnetischen Metallen und Ferriten dar. Sie werden vor allem für Drosseln, Elektromotoren und weitere elektromagnetische Anwendungen eingesetzt.
Herstellung
Bei der Herstellung werden ferromagnetische Pulverpartikel mit einem Bindemittel vermischt. Das gebräuchlichste Verfahren ist das Pressen des Gemischs in eine metallische Form.
Durch die elektrische Isolation der einzelnen Pulverteilchen entstehen deutlich geringere Wirbelströme als bei massivem Metall. Dadurch sinken die Wirbelstromverluste erheblich. Gleichzeitig bewirkt die Isolation eine Verringerung der magnetischen Permeabilität. Dieser Effekt wird als verteilter Luftspalt bezeichnet.
Ein alternatives Herstellungsverfahren ist die Gusstechnik, die jedoch nur selten verwendet wird. Dabei ist der Anteil des magnetisch wirksamen Materials (Füllgrad) geringer.
Eigenschaften
Im Vergleich zu kristallinen, amorphen und nanokristallinen Werkstoffen besitzen Pulverkerne:
- geringere Permeabilität,
- höhere Koerzitivfeldstärke,
- eine mechanische Stoßempfindlichkeit ähnlich wie Ferrite.
Sie eignen sich besonders für Anwendungen:
- bei Frequenzen deutlich oberhalb der Netzfrequenz (50/60 Hz),
- bei überlagerten hohen magnetischen Gleichfeldern,
- wenn eine geringe Masse nicht die höchste Priorität besitzt.
Typische Kennwerte
Eigenschaft Typischer Bereich Koerzitivfeldstärke (Hc) 0,1–1 A/m Sättigungspolarisation (Js) 0,5–1,9 T Permeabilität (μ, Kleinsignalaussteuerung) 5–250 Spezifischer elektrischer Widerstand 1–10⁶ Ω·cm Arten von Pulverkernen
- Eisenpulverkerne
- Bestehen aus Reineisen.
- Kostengünstig und weit verbreitet.
- MPP-Kerne (Moly Permalloy Powder)
- Zusammensetzung:
- 81 % Nickel
- 17 % Eisen
- 2 % Molybdän
- Geringe Kernverluste und hohe Stabilität.
- Zusammensetzung:
- High-Flux-Pulverkerne
- Zusammensetzung:
- 50 % Nickel
- 50 % Eisen
- Hohe Sättigungsflussdichte und gute Gleichstromüberlagerung.
- Zusammensetzung:
- Sendust-Kerne
- Zusammensetzung:
- 85 % Eisen
- 9,5 % Silizium
- 5,5 % Aluminium
- Niedrige Kernverluste und gute Eigenschaften bei höheren Frequenzen.
- Zusammensetzung:
Vorteile
- Geringe Wirbelstromverluste
- Verteilter Luftspalt verhindert schnelle Sättigung
- Gute Eignung für Gleichstromüberlagerung
- Für höhere Frequenzen geeignet
- Vielfältige Formgebung möglich
Nachteile
- Geringere Permeabilität als Ferrite oder nanokristalline Werkstoffe
- Höhere Koerzitivfeldstärke
- Mechanisch spröde bzw. stoßempfindlich
- Höhere Verluste als Ferrite bei sehr hohen Frequenzen