Magnetkern des Magnetrings
Der Magnetring besteht aus einem Magnetspulchen und einer Kunststoffhülle oder isolierenden Lackierung. Das Magnetspulchen dient dazu, die magnetische Induktion des Elektromagneten zu erhöhen, während die Kunststoffhülle oder die isolierende Lackierung den Magnetspulchen schützt, vor Feuchtigkeit und die Isolierung verbessert.
Magnetringe werden hauptsächlich nach dem verwendeten Magnetschicht unterteilt in Ferrit-Magnetringe, Eisenpulver-Kern-Magnetringe, Eisen-Silizium-Aluminium-Magnetringe und amorphe Magnetringe.
1. Ferrit-Magnetring
Ferrit ist ein Material, das durch die Verbindung von hochmagnetischem Material mit einem oder mehreren Metallen wie Magnesium, Zink oder Nickel bei einer hohen Temperatur von 2000 °C durch Brennen hergestellt wird. Im niederfrequenten Bereich weist der Magnetkern einen sehr geringen induktiven Widerstand auf und beeinträchtigt somit nicht die Übertragung nutzbarer Signale in Datenleitungen oder Signalleitungen. Im Hochfrequenzbereich, ab etwa 10 MHz, nimmt der Widerstand zu, während der induktive Anteil weiterhin sehr gering bleibt, während der resistive Anteil jedoch stark zunimmt, wodurch ein Tiefpassfilter entsteht.
Ferrit-Magnetringe umfassen hauptsächlich Nickel-Zink-Ferrit- und Mangan-Zink-Ferrit-Magnetringe, die nach der magnetischen Permeabilität in nieder- und hochpermeable Magnetringe unterteilt werden.
Die magnetische Permeabilität von Magnesium-Mangan-Eisenoxid-Magnetringmaterialien liegt in der Regel über 1000 und wird daher als hochpermeable Magnetringe bezeichnet. Aufgrund ihrer hohen magnetischen Permeabilität werden Magnesium-Mangan-Eisenoxid-Magnetringe üblicherweise zur Herstellung von Gemeinschaftsmodus-Induktivitäten eingesetzt, um die niederfrequente Gemeinschaftsmodus-Leitungsstörung an den Stromversorgungsanschlüssen zu unterdrücken.
Die magnetische Permeabilität von Nickel-Zink-Eisenoxid liegt zwischen 100 und 1000 und wird als niedrigpermeabildes Ringmaterial bezeichnet. Es wird üblicherweise für verschiedene Kabel wie Stromversorgungskabel, HDMI-Kabel, USB-Kabel und andere Kabel eingesetzt.
2. Magnetringe mit Eisenpulverkern
Eisenpulverkern-Magnetringe bestehen aus kohlenstoffbasiertem ferromagnetischem Pulver und Harz-kohlenstoffbasiertem ferromagnetischem Pulver und weisen eine sehr niedrige magnetische Permeabilität auf. Zwischen dem Magnetpulver und dem Isolationsmaterial befindet sich ein Luftspalt, wodurch die magnetische Permeabilität in der Regel zwischen 20 und 100 liegt. Aufgrund der geringen magnetischen Permeabilität von Eisenpulverkern-Magnetringen tritt bei starken Differenzmoden-Stromkreisen nur schwer Sättigung auf, weshalb diese häufig zur Herstellung von Differenzmoden-Induktivitäten verwendet werden. Die Filterfrequenzbereiche von Eisenpulverkern sind sehr niedrig und eignen sich hauptsächlich zur Unterdrückung von Differenzmoden-Störungen, die über Stromversorgungsleitungen übertragen werden.
3. Eisen-Silizium-Aluminium-Magnetring
Der Eisen-Silizium-Aluminium-Magnetring ist einer der am häufigsten verwendeten Magnetringe. Er besteht aus Aluminium, Silizium und Eisen und weist eine sehr hohe BMAX-Wert auf (durchschnittlich maximale magnetische Flussdichte in der Querschnittsfläche des Magnetschirms). Seine magnetischen Verluste liegen deutlich unter denen von Eisenpulverkernen. Aufgrund des hohen magnetischen Flusses, geringer Hysterese und niedrigen Geräuschpegels eignet er sich als kostengünstiges Energiespeichermaterial ohne thermische Alterung. Er kann daher Ersatz für Eisenpulverkerne darstellen und zeigt bei hohen Temperaturen eine äußerst stabile Leistung.
Das Hauptmerkmal von Eisen-Silizium-Aluminium-Magnetkernen ist der geringere Verlust im Vergleich zu Eisenpulverkernen, eine gute DC-Querstrom-Eigenschaft sowie ein Preis zwischen dem von Eisenpulverkernen und Eisen-Nickel-Kernen. Eisen-Silizium-Aluminium-Magnetkern besitzt hervorragende magnetische Eigenschaften, geringe Leistungsverbrauch, hohe Flussdichte und zeichnet sich durch hohe Zuverlässigkeit aus, einschließlich Hitzebeständigkeit, Feuchtigkeitstoleranz und Schwingungsdämpfung.
Ein breites Leitfähigkeitsbereich ist die optimale Wahl für gemeinsame-Modus-Induktoren im Ausgangsstrom von Schaltnetzteilen, PFC-Induktoren und Resonanzinduktoren und bietet ein hohes Preis-Leistungs-Verhältnis.
4. Amorpher magnetischer Ring
Ein amorpher magnetischer Ring ist eine magnetische ringförmige Bauelemente, die aus einem amorphen Material hergestellt wird und üblicherweise aus einer Metalllegierung mit hoher magnetischer Permeabilität besteht. Es handelt sich um eine besondere Art von Material mit einzigartigen magnetischen und elektrischen Eigenschaften, das im Vergleich zu herkömmlichen kristallinen magnetischen Materialien eine höhere Sättigungsmagnetisierung, geringere Hystereseverluste sowie einen breiteren Frequenzbereich aufweist.
Je nach Material, das für amorphe magnetische Ringe verwendet wird, lassen sich diese in eisenbasierte und kobaltbasierte amorphe Materialien unterteilen. Nach der Form des verwendeten Materials können sie in Stahl- und Pulverformige magnetische Ringe eingeteilt werden. Amorphe Legierungen, auch als Metallglas bezeichnet, sind spezielle, komplex zusammengesetzte Materialien im amorphen Zustand, die aus mehreren Metallen bestehen. Bei der Herstellung von amorphen magnetischen Ringen werden Pulver verschiedener Metalle im Vakuum geschmolzen, gleichmäßig vermischt und anschließend schnell abgekühlt, um ein amorphes Legierungsmaterial zu erhalten. Dieses amorphe Legierungsmaterial wird dann zu magnetischen Ringen oder -streifen mit bestimmten Abmessungen wie Länge, Breite und Materialzusammensetzung geformt.
Die Hülle von amorphen magnetischen Ringen ist in der Regel aus Kunststoff und weist im Vergleich zu Ferritmaterialien eine höhere magnetische Permeabilität auf. Amorphe magnetische Ringe werden üblicherweise zur Herstellung von Gemeinschaftsmodus-Induktivitäten eingesetzt, um niedrigfrequente leitende Gemeinschaftsmodus-Störungen zu unterdrücken.
