Miniaturisierungspotential: Stromkompensierte Drosseln mit nanokristallinen Kernen

Drosseln mit Kernen aus nanokristallinem Material erfreuen sich steigender Beliebtheit. Umgangssprachlich werden diese auch 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) in der Regel eine Dicke von ca. 20µm aufweist und aus den Materialien Eisen, Silicium, Bor, Niob und einen kleinen Anteil Kupfer gefertigt werden. Diese Bänder werden mit Hilfe der Rascherstarrungstechnologie in einem amorphen Zustand hergestellt. Anschließend folgt eine weitere Behandlung mit hohen Temperaturen und/oder starken magnetischen Feldern in einer kontrollierten Umgebung, um die späteren Eigenschaften zu parametrisieren. Im Vergleich zu den Ferriten stechen die hohen Permeabilität und die Sättigungseigenschaften hervor. Bei gleicher Baugröße kann der nanokristalline Kern eine wesentlich höhere Permeabilität wie ein Ferritkern erreichen. Das bietet die Möglichkeit Drosseln im Volumen um ca. 60-70% zu reduzieren, im Gewicht noch mehr. Mit einer Sättigung von B_sat ≈ 1,25T bietet der nanokristalline Kern bei geschlossenem magnetischem Weg eine spätere Sättigung im Vergleich zu einem Ferritkern (B_sat ≈ 0,5T).

Die Anwendung nanokristalliner Kerne ist besonders im Leistungsbereich, dort wo mit höheren Störströmen zu rechnen ist, interessant. Im Vergleich zu Drosseln mit Ferritkernen fällt eine weitere Besonderheit auf: Die Resonanzfrequenz, also der Punkt ab dem die Drosseln zunehmend kapazitiv wirkt, liegt bei einer wesentlich höheren Frequenz. So kann eine sehr breitbandige Filtereigenschaft erzielt werden. Die Kerne lassen sich in Ihren Parametern vielfältig aufbauen. Zwischenzeitlich befinden sich mehr Anbieter nanokristalliner Kerne im Markt und die Kosten sind bei den Standardmaterialien gesunken, so dass im direkten Vergleich mit Drosseln aus Ferriten sich das Kosten-Nutzen Verhalten erheblich verbessert hat. Im Zusammenhang mit der Miniaturisierung sind nanokristalline Drosseln auch bei Leitungs- und Netzfilter interessant.

Ein besonderes Feature des Herstellers Tech Power Electronics Group ist die Ausführung der Drosseln in SMD-Bauweise. So lassen sich Miniaturisierungspotentiale mit einer einfacheren Bestückung vereinen.

Hauptmerkmale

• Induktivitätsbereich L_N: 1,3 bis 48mH
• Nennspannung U_N: 250V_AC
• Spannungsfestigkeit: 1.500V_AC
• Strombelastbarkeit I_N: bis 50A (L_N ±40%, ΔT max. 60°C)
• SMD und bedrahtete Ausführungen (liegend und stehend)
• Jeweils drei Bauformen (ca. 18 x 30 bis 29 x 55, in mm, H x D)
• Betriebstemperatur -40°C bis 130°C (Umgebungstemperatur -40°C bis 70°C)
• Entspricht IEC60938-2 (VDE565-2-1)
• Kunststoffummantelung/Lack des Kernes entspricht den Anforderungen UL94 V-0
• Applikationsoptimierte Varianten möglich

Anwendungsgebiet

• Gleichtaktentstörung (common mode interference suppression) in Leistungs- und Netzanwendungen
• Umrichter
• Zwischenkreise
• Stromversorgungen
• Stromwandler mit hoher Genauigkeit

Anwendernutzen

• Miniaturisierung bzw. Leistungssteigerung um den Faktor 2 bis 3 im Vergleich zu herkömmlichen Drosseln mit Ferritkernen
• Verbessertes Frequenzverhalten aufgrund einer geringen Anzahl von Windungen
• Stabile Induktivität über Temperatur

Download als pdf (Kurzfassung)

Katalog Common Mode Chokes Tech Power Electronics Group
(Hinweis: die im Katalog als "Common Mode Chokes - SMD" bezeichneten Drosseln sind mit nanokristallinen Kernen ausgestattet)

Außerhalb des obigen Spektrums gibt es die Möglichkeiten applikationsoptimierter Varianten und Neuentwicklungen.

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