Wat is een magnetische kern en wat is zijn functie?

Een magnetische kern is een sleutelcomponent dat wordt gebruikt in elektrische en elektronische apparaten om magnetische velden te verbeteren en te leiden. Het is meestal gemaakt van ferromagnetische materialen, zoals ijzer, ferriet, siliciumstaal, amorfe legeringen of nanokristallijne metalen. Deze materialen hebben een hoge magnetische permeabiliteit, wat betekent dat ze magnetische krachtlijnen (magnetische flux) er gemakkelijk doorheen kunnen gaan.
Magnetische kernen worden aangetroffen in een breed scala aan apparaten, waaronder transformatoren, inductoren, smoorspoelen, elektromagneten, elektrische motoren en generatoren. Hun belangrijkste doel is om magnetische velden te concentreren, de efficiëntie te verhogen en de energieverliezen in elektromagnetische systemen te verminderen.

Functies van een magnetische kern
1. Concentreren van magnetische flux
De meest fundamentele functie van een magnetische kern is om de magnetische flux te concentreren en te leiden die wordt gecreëerd door een draadspoel. Wanneer een elektrische stroom door een draadspoel gaat, genereert deze een magnetisch veld. Een magnetische kern die in de spoel wordt geplaatst, dient als een lage reluctantiepad voor dit magnetische veld, waardoor de magnetische flux meer gefocust en krachtiger kan zijn.

2. Toenemende inductie
Magnetische kernen verhogen de inductie van een spoel door de magnetische flux voor een gegeven stroom te vergroten. Hierdoor kan de spoel meer energie opslaan in zijn magnetische veld, wat vooral belangrijk is in componenten zoals inductoren en transformatoren. Hogere inductie leidt tot betere energieopslag en verbeterde filtering- of energieoverdrachtmogelijkheden.

3. Verbetering van de efficiëntie
Magnetische kernen helpen om energieverliezen te minimaliseren. In transformatoren en inductoren vermindert een correct gekozen magnetische kern de lekflux en richt hij het magnetische veld waar het meest nodig is. Het helpt ook om elektromagnetische interferentie (EMI) te verminderen, waardoor het apparaat stabieler en efficiënter wordt.

4. Regelende magnetische verzadiging
Elk magnetisch kernmateriaal heeft een verzadigingspunt, waar het niet langer meer magnetische flux kan dragen. Goed ontwerp omvat het kiezen van een kernmateriaal met de juiste verzadigingskenmerken om degradatie van prestaties te voorkomen. Kernen laten betere controle toe over hoe magnetische verzadiging in een systeem optreedt.

5. Miniaturisatie inschakelen
Door de magnetische efficiëntie van een apparaat te vergroten, laten magnetische kernen componenten kleiner en lichter zijn en toch dezelfde prestaties behalen. Dit is van cruciaal belang in de moderne elektronica, waar de ruimte beperkt is en de prestatie -eisen hoog zijn.

Materialen die worden gebruikt voor magnetische kernen
Ferriet: gebruikt voor hoogfrequente toepassingen; heeft lage wervingsstroomverliezen.
Siliconenstaal: gebruikelijk in vermogenstransformatoren; Biedt een hoge magnetische permeabiliteit en lage hysteresisverlies.
Amorf metaal: uitstekend voor energiebesparende transformatoren als gevolg van lage kernverlies.
Nanokristallijn: biedt superieure prestaties in hoogfrequente toepassingen met zeer lage verliezen.

Toepassingen van magnetische kernen
Transformers: voor spanningsconversie en isolatie.
Inductoren: voor energieopslag en filteren in voedingen.
Motoren en generatoren: om magnetische velden te kanaliseren en het koppel of het vermogen te verbeteren.
Elektromagneten: voor het genereren van sterke, controleerbare magnetische velden.