Körnermaterialien

Körnermaterialien bezeichnet in der Elektrotechnik Materialien, die als Kerne in magnetischen Bauelementen dienen, wie Transformatoren, Spulen oder Motoren. Der Begriff wird häufig ebenso als Kernmaterialien verwendet; in vielen Texten begegnet man jedoch der Form Kernmaterialien. Ihre primäre Aufgabe ist es, das magnetische Feld zu konzentrieren und damit den elektromagnetischen Effekt effizient zu gestalten.

Typen und Beispiele gehören zu den Weichmagnetwerkstoffen. Siliziumstahl, sowohl kornorientiert als auch nicht orientiert, wird in Leistungstransformatoren und Motoren eingesetzt. Ferrite, etwa MnZn- oder NiZn-Typen, finden Anwendung in Hochfrequenzbauteilen und Spannungswandlern. Weiterhin gibt es amorphe Metalle (Metallband), die geringe Verlustleistungen bei hohen Frequenzen ermöglichen, sowie nanokristalline Legierungen wie Finemet oder Vitrovac, die gute Kombinationen aus hoher Permeabilität und niedrigen Verlusten bieten.

Wichtige Eigenschaften umfassen hohe magnetische Permeabilität, geringe Koerzitivkraft bzw. Hystereseverlust, geringe Wirbelstromverluste und eine geeignete Saturationsflussdichte. Mechanische Festigkeit, thermische Stabilität und Verarbeitungseigenschaften (Schneiden, Walzen, Wärmebehandlung) beeinflussen die Wahl des Materials ebenso wie die Betriebsfrequenz, Temperaturbereich und Kühlung.

Anwendungen liegen in Transformatorenkernen, Spulen- und Induktivitätsbauteilen sowie Motoren in Netz- und Leistungselektronik. Die Materialauswahl erfolgt nach Frequenz, Leistung, Raum- und Kühlungsanforderungen, Kosten sowie Herstellprozessen. Umweltfaktoren wie Temperaturstabilität und Alterungserscheinungen spielen ebenfalls eine Rolle, insbesondere bei Langzeitbetrieb und hohem Dauerlastbetrieb.

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