DE102019132543A1

DE102019132543A1 - Magnetkern aus nanokristallinem laminat für ein induktives bauelement

Info

Publication number: DE102019132543A1
Application number: DE102019132543.9A
Authority: DE
Inventors: Harald Hundt; Markus Wehring
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2021-06-02

Abstract

Es wird ein Magnetkern für ein induktives Bauelement beschrieben Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Magnetkern aus einem Laminat gebildet, das eine elektrisch isolierende Folie und eine mit der elektrisch isolierenden Folie verbundene weichmagnetische Folie aus einer nanokristallinen Legierung auf Eisenbasis aufweist. Die weichmagnetische Folie weist eine Vielzahl von separaten Bruchstücken auf. Das induktive Bauelement wird durch Anordnen von mindestens einer Wicklung mit mindestens einer Windung um den Magnetkern gebildet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft das Gebiet induktiven Bauelemente und insbesondere ein neuartiges induktives Bauelement mit einem Magnetkern aus nanokristallinem Laminat.
HINTERGRUND
Induktive Bauelemente wie beispielsweise Transformatoren, Drosseln und ähnliches mit Ringkernen sind weit verbreitet und werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet. Als Werkstoffe für Ringkerne können ferromagnetische Metalllegierungen, meist in Form von Blech/Folie (z.B. Ringbandkerne) oder gebundenem Pulver (Pulverkerne) eingesetzt werden. Alternativ können oxidkeramische ferrimagnetische Werkstoffe (Ferrite) eingesetzt (Ferritkerne). Die erwähnten ferromagnetische Metalllegierungen können im Wesentlichen in die drei Gruppen „kristallin“, „nanokristallin“ oder „amorph“ unterteilt werden. Amorphe und nanokristalline Legierungen werden in der Regel in einem Prozess hergestellt, der als Rascherstarrung (rapid solidification) bezeichnet wird. In einem Rascherstarrungsprozess wird durch eine abrupte Abkühlung des flüssigen Metalls die Ausbildung von kristallinen Strukturen verhindert. Eine besondere Rolle spielen dabei nanokristalline Legierungen auf Eisenbasis.
Die in der Publikation Y. Yoshizawa, et al., „Common mode choke cores using the new Fe -based alloys composed of ultrafine grain structure", in: Journal of Applied Physics Bd. 64, Nr. 10, 1988, beschriebene Drossel verwendet eine solche nanokristalline Legierung. Nanokristalline eisenbasierte Legierungen wurden später für verschiedene Anwendungen eingesetzt und haben auf Grund ihrer Eigenschaften (z.B. gut einstellbare Permeabilität, geringe Verluste auch bis zu höheren Frequenzen, geringe Temperaturabhängigkeit, geringe Magnetostriktion, höhere Sättigungsinduktion als amorphe Legierungen, etc.) eine gewisse Bedeutung erlangt. Die relativen Permeabilitäten können durch Glühbehandlungen in einem Magnetfeld auf kleiner 5000 eingestellt werden. Mit einer Wärmebehandlung unter Zugspannung können eisenbasierte nanokristalline Legierungen mit noch kleineren Permeabilitäten (z.B. 1000-3500), allerdings erhöhten Verlusten, erzeugt werden. Für Anwendungen wie z.B. Speicherdrosseln oder Transformatoren wären jedoch Magnetkerne mit noch kleinerer Permeabilität (z.B. kleiner als 500) wünschenswert. Für derartige Anwendungen werden heutzutage häufig Pulverkerne oder Ferritkerne mit Luftspalt eingesetzt. Gegenüber Ferriten hätten nanokristalline (zu Ringbandkernen gewickelte) Bänder auf Eisenbasis eine höhere Sättigungsinduktion, während Ferritkerne häufig höhere Verluste zur Folge haben.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein induktives Bauelement zur Verfügung zu stellen, das einen Magnetkern mit vergleichsweise kleiner Permeabilität (kleiner als dies mit herkömmlichen nanokristallinen Ringbandkernen möglich ist) und kleinen Verlusten aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die oben genannte Aufgabe wird durch einen Magnetkern gemäß Anspruch 1, einem induktiven Bauelement gemäß Patentanspruch 14 und einem Verfahren gemäß Anspruch 16 gelöst. Verschiedene Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Es wird ein Magnetkern für ein induktives Bauelement beschrieben Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Magnetkern aus einem Laminat gebildet, das eine elektrisch isolierende Folie und eine mit der elektrisch isolierenden Folie verbundene weichmagnetische Folie aus einer nanokristallinen Legierung auf Eisenbasis aufweist. Die weichmagnetische Folie weist eine Vielzahl von separaten Bruchstücken auf. Das induktive Bauelement wird durch Anordnen von mindestens einer Wicklung mit mindestens einer Windung um den Magnetkern gebildet.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetkerns bzw. eines induktiven Bauelements beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren das Bereitstellen eines weichmagnetischen Bandes aus einer amorphen Legierung auf Eisenbasis; das Wärmebehandeln des Bandes, wodurch die Legierung nanokristallin wird; das Bereitstellen eines Bandes aus elektrisch isolierendem Material; das Verbinden des weichmagnetischen, nanokristallinen Bandes mit dem elektrisch isolierenden Band mittels Klebstoff zu einem Laminat; und das Brechen des weichmagnetischen, nanokristallinen Bandes in eine Vielzahl von Bruchstücken durch lokales Ausüben von Druck auf das Laminat; und das Aufwickeln des Laminats zu einem ringförmigen Magnetkern oder das Stapeln von mehreren Laminat-Lagen zu einem Magnetkern.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Ausführungsbeispiele sind nicht nur auf die dargestellten Aspekte beschränkt. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die den Ausführungsbeispielen zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen. In den Abbildungen zeigt:

1 illustriert schematisch ein Laminat aus weichmagnetischem Band und einer isolierenden Folie.
2 illustriert einen Ringbandkern für ein induktives Bauelement, der durch Aufwickeln des Laminats aus 1 hergestellt wurde.
3 illustriert einen Ringkern für ein induktives Bauelement, der durch Stapeln gestanzter Laminatlagen hergestellt wurde.
4 illustriert einen sechseckigen Magnetkern für ein induktives Bauelement, der durch Stapeln gestanzter Laminatlagen hergestellt wurde.
5 illustriert verschiedene Varianten des Laminats aus 1, bei dem das weichmagnetische Band jeweils auf verschiedene Weise durch Brechen strukturiert wurde.
6 illustriert eine Rollenanordnung zur Herstellung des Laminats mit gebrochenem weichmagnetischen nanokristallinen Bandmaterial.
7 und 8 zeigen zwei Ausführungsbeispiele induktiver Bauelemente mit Magnetkern aus nanokristallinem Material auf Eisenbasis mit vergleichsweise niedriger relativer Permeabilität.
9 illustriert eine Widerstandsmessung an einem gebrochenen Band (Diagramm a) und einem nicht gebrochenen Band (Diagramm b).
10 illustriert in einem Diagramm (Widerstand über Abstand) die zu 9, Diagramm a, gehörigen Messwerte.
11 illustriert in einem Diagramm die Verluste induktiver Bauelemente mit Ringkernen aus unterschiedlichem Material.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die wünschenswerten magnetischen Eigenschaften von nanokristallinen eisenbasierten Legierungen können auch für Anwendungen genutzt werden, in denen Magnetkerne mit kleiner Permeabilität benötigt werden. Um die Wirbelströme klein zu halten, kann ein weichmagnetisches Band aus nanokristallinem Material auf eine Kunststofffolie aufgebracht, das weichmagnetisches Band in eine Vielzahl von Bruchstücken gebrochen und anschließend zu einem Ringbandkern gewickelt werden. Durch eine Kombination von Laminieren und Brechen des weichmagnetischen Bandes wird die effektive Permeabilität des Materials aufgrund der durch das Brechen entstehenden Luftspalte (zwischen den Bruchstücken des Bandes) signifikant reduziert. Andererseits werden die Wirbelströme und die damit verbundenen Verluste durch die isolierende Wirkung der Kunststofffolie reduziert. Die Dicke des Bandes liegt dabei im Bereich von 10 Mikrometern und einigen 10 Mikrometern. Aus der Publikation DE 10 2013 103 268 B4 ist eine Abschirmfolie für ein Gerät mit Komponenten zum kabellosen Laden, die mit einem ähnlichen Prozess hergestellt wird. Derartige Abschirmfolien werden jedoch nicht zu Magnetkernen weiterverarbeitet.
1 illustriert schematisch ein Laminat 4 aus einer elektrisch isolierenden Folie 1 (Kunststofffolie), auf die eine weichmagnetischen Folie 2 aus einer nanokristallinen eisenbasierten Legierung aufgeklebt ist (Klebeschicht 3). Die weichmagnetische Folie 2 wird üblicherweise in Form eines Bandes verarbeitet. Das Laminat 4 kann entweder zu einem Ringbandkern aufgewickelt werden oder es wird gestapelt und der Kern wird ausgestanzt. Alternativ werden die Stanzteile aus einer Laminat-Lage zu einem Magnetkern gestapelt. 2 ist eine Querschnittsdarstellung eines Ringbandkerns und 3 Magnetkerns, der aus einer Vielzahl von gestapelten Laminat-Lagen (gestanzten Scheiben) besteht. Beide Kerne sind runde Ringkerne. Es versteht sich, dass auch Kerne mit ovaler oder anderer Form durch Aufwickeln des Laminats hergestellt werden können. 4 zeigt einen Magnetkern mit sechseckiger Form in Draufsicht und Querschnitt. Man kann sehen, dass durch Stapeln von gestanzten Scheiben aus dem erwähnten Laminat eine sehr vielfältige Formgebung für den Magnetkern ermöglicht. Die Dicke t_R des weichmagnetischen Bands 2 liegt im Bereich von rund 2 - 50 µm, insbesondere im Bereich von 10 - 25 µm (siehe 1-3). Die Dicke t_P der Kunststofffolie liegt im Bereich von 0,5 - 100 µm. Das Laminat 4 kann eine erste Anzahl n von Laminat-Lagen aufweist, die aus einer Vielzahl von Bruchstücken des weichmagnetischen, nanokristallinen Bandes bestehen. Das Laminat 4 kann weiter eine zweite Anzahl m von Laminat-Lagen aufweisen, die aus nicht gebrochenem weichmagnetischen, nanokristallinen Band bestehen. Die zweite Anzahl m kann null sein. Die Laminat-Lagen mit Bruchstücken und die Laminat-Lagen mit nicht gebrochenem Band können sich abwechseln. Das Einstellen der Parameter n und m kann die Permeabilität auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Des Weiteren kann die Sättigungsfestigkeit beeinflusst werden. Etwas genauer betrachtet, führen abwechselnd angeordnete gebrochene und nicht gebrochene Laminat-Lagen zu einer Superposition zweier Hystereseschleifen. Man erhält einen „Mischkern“, der abhängig vom Querschnitt der jeweiligen Laminat-Lagen anteilig beide Charakteristika aufweist.
Gemäß den hier beschriebenen Beispielen kann die weichmagnetische Folie 2 aus einer Legierung bestehen, die durch Fe_{100-a-b-c-x-y-z} CU_aM_bT_cSi_xByZ_z charakterisiert ist und bis zu 0,5 Atom-% Verunreinigungen aufweisen kann. Dabei ist „M“ eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe Nb, Mo und Ta, „T“ eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe V, Cr, Co und Ni und „Z“ eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe C, P und Ge. Des Weiteren gilt: 0,5 Atom-% ≤ a ≤ 1,5 Atom-%, 2 Atom-% ≤ b ≤ 4 Atom-%, 0 Atom-% ≤ c ≤ 5 Atom-%, 12 Atom-% ≤ x ≤ 18 Atom-%, 5 Atom-% ≤ y ≤ 12 Atom%, 0 Atom-% ≤ z ≤ 2 Atom-%. Eine derartige Legierung ist beispielsweise unter dem Namen VITROPERM^® kommerziell erhältlich. Ein weiteres Beispiel ist Fe_73,8 Cu₁Nb₃Si_15,6B_6,6. Die Kunststofffolie 2 kann aus einem Thermoplast bestehen, beispielsweise einem Kunststoff aus der Familie der Polyester wie z.B. Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC), Polyethylennaphthalat (PEN), sowie Polyetheretherketon (PEEK), Polyimid (PI), Polyphenylensulfid (PPS), und Polytetrafluorethylen (PTFE auch Teflon genannt). Alternativ kann die Kunststofffolie auch aus einem Duroplast bestehen. Nach der Herstellung kann der (gewickelte oder aus mehreren Laminat-Lagen gestapelte) Magnetkern mit einer Polymermasse beschichtet werden. Beispielsweise wird der Magnetkern in einem Tränkharz, einem Tauchlack oder einer härtbaren Vergussmasse mittels Tränkung so verklebt und fixiert, dass die Lagen des Laminates sowie die Bruchstücke der weichmagnetischen Folie stabilisiert werden und die elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Magnetkerns sich im Laufe der Zeit nur geringfügig ändern.
Wie erwähnt wird das weichmagnetische Band 2 nach dem Aufkleben auf die Kunststofffolie 1 in eine Vielzahl kleiner Bruchstücke gebrochen, wodurch zwischen den einzelnen Bruchstücken kleine Spalte entstehen, was einerseits die Permeabilität des resultierenden Magnetkerns reduziert und andererseits die Wirbelströme und die damit verbundenen Verluste in dem fertigen induktiven Bauelement verringert. Die Bruchstücke haben in der Ebene des weichmagnetischen Bandes eine mittlere Fläche im Bereich von 0,1 mm² bis 6 mm². 5 zeigt die Draufsicht verschiedener Varianten von Laminaten, bei denen das weichmagnetische Band auf unterschiedliche Weise durch Brechen strukturiert wurde. Diagramm (a) der 5 zeigt ein Laminat, bei dem punktförmige Belastungen wie sie beispielsweise durch Bearbeitung mit einer Stachelwalze entstehen zu einem Brechen des weichmagnetischen Bandes geführt haben. Diagramm (b) der 5 zeigt ein Laminat, das durch Aufdrücken eines Bauteils (Stempels) mit quadratischer/rechteckiger Struktur auf das Laminat in Teile gebrochen und dadurch in regelmäßig angeordnete Bruchstücke strukturiert wurde. Diagramm (c) der 5 zeigt ein Laminat, dem ein Bauteil mit ungeordnetem Höhenprofil aufgedrückt wurde, um eine „chaotische“ Bruchstück-Struktur zu bilden. Diagramm (c) der 5 zeigt ein Laminat, dem ein Bauteil mit einer klingenartigen Struktur aufgedrückt wurde, um regelmäßige Bruchstücke zu erhalten, die in Bandrichtung orientiert sind. Es versteht sich, dass 5 nur einige wenige Beispiele zeigt und auch andere Methoden zur Strukturierung des auf der Kunststofffolie 1 aufgeklebten weichmagnetischen Bandes 2 verwendet werden können und auch mehrere Techniken kombiniert werden können.
6 illustriert schematisch ein Beispiel einer Vorrichtung zur Herstellung des oben beschriebenen Laminats mittels eines Rollensystems. Dabei wird weichmagnetisches Band 2 von einer ersten Rolle 10 und Kunststofffolie 1 von einer zweiten Rolle 11 abgewickelt, wobei die Kunststofffolie 1 mit Klebstoff 3 beschichtet wird. Kunststofffolie 1 und weichmagnetisches Band 2 werden gemeinsam und übereinander liegend durch ein erstes Walzenpaar (Walzen 12 und 13) und ein zweites Walzenpaar (Walzen 14 und 15) hindurchgeführt, wobei die Walzen der Walzenpaare jeweils aufeinander drücken. Die Walze 12 des ersten Walzenpaars weist eine Oberflächenstruktur auf, die geeignet ist, das weichmagnetische Band 2 in viele kleine Bruchstücke zu brechen, wodurch das Band 2 strukturiert wird wie es oben in Bezug auf 5 erläutert wurde. Das fertige Laminat 4 (Verbund aus Kunststofffolie - gebrochenes/strukturiertes weichmagnetisches Band) wird auf die Rolle 16 aufgewickelt und kann in einem nachfolgenden Prozess beispielsweise zu einem Ringbandkern weiter verarbeitet werden.
7 illustriert ein Beispiel eines induktiven Bauelements, welches aus einem Ringkern 4 und einer Wicklung 5 aus einer Vielzahl von Windungen besteht. Der Ringbandkern kann beispielsweise durch aufwickeln des Laminats 4 (vgl. 2) hergestellt werden. 8 illustriert ein weiteres Beispiel eines induktiven Bauelements, welches aus Laminat 4 besteht, das um einen Leiter herum gewickelt ist. Der Leiter repräsentiert eine Wicklung 5 mit einer Windung (Windungszahl N=1).
Die Kunststofffolie sowie die Klebeschicht sollten (im Vergleich zum weichmagnetischen Band) möglichst dünn sein, um einem hohen Füllfaktor des resultierenden Magnetkerns zu erreichen. Der Füllfaktor ist das Verhältnis des magnetisch wirksamen Volumens eines Magnetkerns zu dem Gesamtvolumen (Metall, Kunststoff und Klebstoff) Die Breiten der Kunststofffolie und des weichmagnetischen Bandes müssen aufeinander abgestimmt sein. Sinnvollerweise sind Kunststofffolie 1 und weichmagnetisches Band 2 ungefähr gleich breit, damit sich keine gebrochenen Bandsplitter von der Kunststofffolie 1 lösen können. In manchen Ausführungsbeispielen ist die Kunststofffolie 1 etwas breiter als das weichmagnetische Band 2, um Probleme der Bandführung zu vermeiden und Toleranzen bei der Ausrichtung zwischen Folie und Band auszugleichen. Das weichmagnetische Band 2 ist dabei möglichst mittig auf der Kunststofffolie 1 aufgebracht.
Wie erwähnt führt das Brechen der weichmagnetischen, nanokristallinen Folie zu kleinen Spalten zwischen den Bruchstücken. Diese Spalte verringern einerseits die Wirbelströme und andererseits die (relative) Permeabilität. Durch Messung quantifizieren lässt sich dieser Effekt durch eine Widerstandsmessung, bei welcher der elektrische Widerstand der gebrochenen Folie zwischen zwei in einem bestimmten Abstand angeordneten Messpunkten gemessen wird. 9, Diagramm a, illustriert die Messung, wobei der Widerstand immer zwischen zwei gegenüber liegenden Messpunkten auf einem Kreis eines bestimmten Durchmessers ermittelt wird. Beispielsweise liegen die Messpunkte auf der gestrichelten Linie B die für die Abstände 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4, mm, 5, mm, 10 mm und 20 mm gemessenen Widerstände von 13 Ω, 31 Ω, 500 Ω, 1,2 kΩ, 3,5 kΩ, 10 kΩ bzw. 18,3 kΩ. Die konzentrischen Kreise symbolisieren die genannten Abstände. Bein einem Abstand von 60 mm (Breite des nanokristallinen Bandes) lag der Widerstand bei über 20 kΩ. Bei einer Vergleichsmessung mit einem ungebrochenen Band (vgl. 9, Diagramm b) lag der Widerstand bei einem Abstand von 60 mm (Kreis mit 60 mm Durchmesser) bei 0,8 Ω. Diese Messergebnisse sind in 10 dargestellt.
11 illustriert die Verluste für induktive Bauelementen mit Magnetkernen aus unterschiedlichem Material, nämlich einem Ringbandkern aus laminiertem und gebrochenem VITROPERM^® mit drei unterschiedlichen relativen Permeabilitäten (µ_r=400, µ_r=1000 und µ_r=3500), einem Ringbandkern aus nicht gebrochenem VITROPERM^® und einen Ferritkern. 11 zeigt, dass induktive Bauelemente mit Kernen aus laminiertem Material geringere Verlustleistungen aufweisen. Die Verlustleistung Pv pro Volumen (in mW/cm³) in Relation zur magnetischen Flussdichte B bei einer Frequenz von 10 kHz zeigt insbesondere bei hohen Flussdichten niedrigere Verluste für induktive Bauelemente mit Magnetkernen aus gebrochenem weichmagnetischem, nanokristallinen Bandmaterial. Die Verluste sind des Weiteren abhängig von der (geometrischen) Struktur der Bruchstücke und der effektiven (relativen) Permeabilität. Diese kann im Bereich von ca. 10 - 2000 liegen und hängt von der Größe und der Struktur der Bruchstücke ab. Die Verluste bei vergleichsweise hohen Flussdichten sind relevante Parameter für Speicherdrosseln oder Transformatoren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013103268 B4 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Y. Yoshizawa, et al., „Common mode choke cores using the new Fe -based alloys composed of ultrafine grain structure“, in: Journal of Applied Physics Bd. 64, Nr. 10, 1988 [0003]

Claims

Ein Magnetkern, der aus einem Laminat (4) gebildet ist, das eine elektrisch isolierende Folie (1) und eine mit der elektrisch isolierenden Folie (1) verbundene weichmagnetische Folie (2) aus einer nanokristallinen Legierung auf Eisenbasis aufweist, wobei die weichmagnetische Folie (2) eine Vielzahl von separaten Bruchstücken aufweist.
Der Magnetkern gemäß Anspruch 1, wobei der Magnetkern ein Ringbandkern ist, der durch Aufwickeln des Laminats (4) gebildet ist.
Der Magnetkern gemäß Anspruch 1, wobei der Magnetkern eine Vielzahl gestapelter Schichten aus Laminat (4) aufweist.
Der Magnetkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Laminat (4) eine erste Anzahl von Laminat-Lagen aufweist, die aus einer Vielzahl von Bruchstücken des weichmagnetischen, nanokristallinen Bandes bestehen, und eine zweite Anzahl von Laminat-Lagen aufweist, die aus nicht gebrochenem weichmagnetischen, nanokristallinen Band bestehen.
Der Magnetkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das weichmagnetische Band eine Dicke von 2 µm bis 50 µm, insbesondere 10-25 µm aufweist.
Der Magnetkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die weichmagnetische Folie aus einer Legierung besteht, die durch Fe_{100-a-b-c-x-y-z} Cu_aM_bT_cSi_xB_yZ_z charakterisiert ist und bis zu 0,5 Atom-% Verunreinigungen aufweisen kann, wobei M eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe Nb, Mo und Ta, T eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe V, Cr, Co und Ni und Z eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe C, P und Ge repräsentiert und 0,5 Atom-% ≤ a ≤ 1,5 Atom-%, 2 Atom-% ≤ b ≤ 4 Atom-%, 0 Atom-% ≤ c ≤ 5 Atom-%, 12 Atom-% ≤ x ≤ 18 Atom-%, 5 Atom-% ≤ y ≤ 12 Atom%, 0 Atom-% ≤ z ≤ 2 Atom-% ist.
Der Magnetkern gemäß Anspruch 6, wobei die weichmagnetische Folie aus Fe_73,8 Cu₁Nh₃Si_15,6B_6,6 besteht.
Der Magnetkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die elektrisch isolierende Folie (1) eine Kunststofffolie ist, mit der die weichmagnetische Folie mittels eines Klebstoffs (3) verbunden ist, und wobei der Klebstoff (3) die Bruchstücke der weichmagnetischen Folie elektrisch gegeneinander isoliert.
Der Magnetkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die elektrisch isolierende Folie (1) aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem der folgenden Kunststoffe PET, Polyester, PI, PC, PEN, PEEK, PPS, und PTFE, besteht, und eine Dicke hat, die im Bereich von 0,5 bis 100 µm liegt.
Der Magnetkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Bruchstücke in der Ebene der weichmagnetischen Folie eine mittlere Fläche im Bereich von 0,1 - 6 mm² haben.
Der Magnetkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Magnetkern eine effektive relative Permeabilität im Bereich von 10 - 2000 aufweist.
Der Magnetkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Magnetkern außen mit einer Polymermasse beschichtet ist.
Der Magnetkern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die weichmagnetische Folie ein weichmagnetisches Band ist und der Magnetkern ein Ringbandkern ist, der durch Aufwickeln des weichmagnetischen Bandes hergestellt ist, und wobei die Größe der Bruchstücke entlang der Länge des weichmagnetischen Bandes so variiert, dass durch das Aufwickeln des weichmagnetischen Bandes der Ringbandkern eine vom Radius abhängige Permeabilität aufweist.
Ein induktives Bauelement, das folgendes aufweist: einen Magnetkern, der aus einem Laminat (4) gebildet ist, und eine Wicklung (5) mit mindestens einer Windung, wobei das Laminat (4) eine elektrisch isolierende Folie (1) und eine mit der elektrisch isolierenden Folie (1) verbundene weichmagnetische Folie (2) aus einer nanokristallinen Legierung auf Eisenbasis aufweist und wobei die weichmagnetische Folie (2) eine Vielzahl von separaten Bruchstücken aufweist.
Das induktive Bauelement, wobei die Wicklung aus einem stabförmigen Leiter besteht, um den das Laminat (4) gewickelt ist.
Ein Verfahren, das folgendes aufweist: Bereitstellen eines weichmagnetischen Bandes aus einer amorphen Legierung auf Eisenbasis; Wärmebehandeln des Bandes (2), wodurch die Legierung eine nanokristallin wird, Bereitstellen eines Bandes (1) aus elektrisch isolierendem Material; Verbinden des weichmagnetischen, nanokristallinen Bandes (2) mit dem elektrisch isolierenden Band (1) mittels Klebstoff (3) zu einem Laminat (4); Brechen des weichmagnetischen, nanokristallinen Bandes (2) in eine Vielzahl von Bruchstücken durch lokales Ausüben von Druck auf das Laminat; und Aufwickeln des Laminats (4) zu einem ringförmigen Magnetkern oder Stapeln von mehreren Laminat-Lagen zu einem Magnetkern.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16, das weiter aufweist: Bewickeln des Magnetkerns mit einer Wicklung (5), die mindestens eine Windung aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei für das Verbinden des weichmagnetischen, nanokristallinen Bandes (2) mit dem elektrisch isolierenden Band (1) die Bänder zwischen zwei Walzen (12, 13) eines Walzenenpaars hindurchgeführt werden, die aufeinandergedrückt werden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei für das Brechen des weichmagnetischen, nanokristallinen Bandes (2) eine der zwei Walzen des Walzenpaars eine Oberfläche aufweist, die so strukturiert ist, dass lokal verschiedene Kräfte auf das Laminat (4) ausgeübt werden, wodurch das weichmagnetische, nanokristalline Band (2) in eine Vielzahl von Bruchstücken gebrochen wird.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei in einem Walzprozess der Klebstoff (3) zwischen die Bruchstücke des weichmagnetischen, nanokristallinen Bandes (2) eindringt, wodurch der Klebstoff (3) eine elektrische Isolation bildet, die die einzelnen Bruchstücke voneinander elektrisch isoliert.