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Nanokristalline Drosseln

Von Simon Reinhardt

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Umgangssprachlich werden stromkompensierte Drosseln, welche auf der Basis von nanokristallinen Kernmaterial aufgebaut werden, als „Nanokristalline Drosseln“ bezeichnet. Was diese Drosseln besonders Interessant macht sind die Eigenschaften und flexiblen Möglichkeiten des Kernmaterials.

Das Kernmaterial besteht aus einem metallischen Wickel, dessen Folie (Bänder) meist eine Dicke von ca. 20µm aufweist. Je nach Hersteller weichen die genauen Materialzusammensetzungen voneinander ab. Die Gemeinsamkeiten sind jedoch meist die Werkstoffe Eisen, Kupfer, Niob, Silicium und Bor. Diese Bänder werden mit Hilfe der Rascherstarrungstechnologie in einem amorphen Zustand hergestellt. Die weitere Behandlung mit starker Temperatur oder/und starken magnetischen Feldern, geben den Kernen ihre späteren Eigenschaften.

Im Vergleich zu den Ferriten sind im Besonderen die hohen Permeabilität und die Sättigungseigenschaften interessant. Bei gleicher Baugröße kann der nanokristalline Kern eine 10.000fache Permeabilität wie ein Ferritkern erreichen. Das bietet die Möglichkeit wesentlich kleinere Drosseln zu bauen.

Nanokristalliner Kern

Mit einer Sättigung von Bsat≥ 1T bietet der nanokristalline Kern bei geschlossenem magnetischem Weg eine wesentlich spätere Sättigung im Vergleich zu einem Ferritkern. Dieser besitzt im Durchschnitt eine maximale Sättigung von Bsat≈ 0.5T. Das macht die Anwendung von nanokristallinen Kernen besonders im Leistungsbereich, dort ist mit höheren Störströmen zu rechnen, interessant.

Ein großes Einsatzgebiet von nanokristallinen Kernen sind EMV-Anwendungen, vorrangig zur Entstörung von Gleichtaktsignalen. Sie werden jedoch auch gerne für Stromsensoren und Transformatoren eingesetzt.

Für die Entwicklung von stromkompensierten Drosseln sind diese Kerne durch ihre vielfältigen Möglichkeiten interessant. Die Materialbeschaffung ermöglicht es sehr einfach einen Kern mit gewünschter Permeabilität zu erhalten. So lassen sich die Eigenschaften der Drossel optimal auf die Anwendung anpassen. Es können sehr breitbandige Filtereigenschaften erzielt werden.

Mit dem Markteintritt von asiatischen Kernherstellern sind die Kosten bei den Standardmaterialien gesunken. Im direkten Vergleich mit Drosseln aus Ferriten kann die Behauptung aufgestellt werden, dass sich die Kosten ähnlich verhalten. In Verbindung mit dem dem technischen Vorteil der nanokristallinen Drossel sind diese Bauelemente besonders bei EMV-Anwendungen auch wirtschaftlich interessant.

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