Hallo Leute,
ich benötige für ein Projekt Eisenpulver-Kerne mit einer sehr speziellen
Form. Dafür bleibt mir nur das Selbstherstellen.
Ich benötige die vollen 2 Tesla Sättigungsfeldstärke von Eisen, daher
geht kein Ferrit (EisenOxid). Problem am reinen Eisenpulver ist dessen
Leitfähigkeit, selbst wenn man es mit Harz vergiest. Ich möchte
Wirbelstromverluste eher vermeiden.
Bei Wikipedia und überall findet man, dass die Eisenpartikel
untereinander isoliert sind, aber nirgends steht wie :-/
Wiki sagst:
>powders are basically constituted of micrometer-size spheres of iron>coated in a thin layer of electrical insulation
So. Und was nimmt man nun zur Isolation? Man bräuchte etwas
Nichtleitendes, was sich sehr dünn chemisch auf das Eisen ablagert und
den Partikel ansonsten unverletzt lässt.
Von der sache her sollte es quasi äquivalent zu Aluminumoxid sein, was
sich an der Oberfläche von Aluminum bildet und das Aluminium schützt.
So eie Minischicht Eisenoxid wär ja nicht schlimm, aber wie erreicht man
das? Etwas Säure mit ins Harz mischen?
Die Isolierung der Eisenpulverkerne ist wie vermutet eine dünne Schicht
auf den Partikeln. Das kann z.B. Al2O3 sein, wenn man eine Eisen
Aluminium (-Silizium) Legierung nutzt (etwa für weniger
Magnetostriktion). Die Schicht bringt man vorher auf, also etwa durch
Erhitzen in Luft oder passendem Gas.
Möglich wäre ggf. noch einen kommerziellen Kern wieder zu Pulver zu
machen (Chemisch oder ggf. auch durch erhitzen) und das Pulver neu zu
verkleben.
Wenn man wirklich 2 T braucht, müsste man wohl schon auf eine
Eisen-Cobald Legierung gehen, denn durch den Anteil Bilder / Isolierung
ist die Sättigung niedriger als beim Vollmaterial.
Naja und wenn man sich jetzt Eisenpulver bei Ebay bestellt, wie könnte
man das mit hausmitteln technisch hinbekommen, dass sich da so eine
schicht bildet?
Das ist ja das eigentliche Problem:
a) eine schicht finden, die sich ablager
b) Umsetzung
Wir verwenden Rohmaterialien der Vacuumschmelze, sowohl für die eigene
Herstellung der Kerne, als auch als Fertigprodukt. Welche Zutaten dort
genau enthalten sind, kann ich auswändig nicht sagen, aber es ist ein
Sinterwerkstoff, der bei hohen Temperaturen gebacken wird. Die einzelnen
Körner verbleiben dadurch in einem elektrischen Isolationszustand und
haben damit fast keine nennenswerten Wirbelstromverluste.
Vielleicht senden die Dir auf Anfrage etwas Demopulver als Werbeartikel,
wenn du ihnen spezifizierst, das Du brauchst.
Die Isolation ist fast nur dann wichtig, wenn der Kern echt nur z.B. mit
Epoxydharz gegossen wird, und die Eisenpartikel sich noch vorm Abbinden
ablagern können. Wichtiger wäre es, die Schwerkraft auszuschalten. Also
entweder irgendein pastöses Material und eine Art Extruder, oder eine
flüssige Komponente, aber die Gießform ständig mit z.B. 60RpM drehen
lassen.
Wer sagt übrigens, daß die Partikel vollständig elektr. isoliert sein
müssen? Es geht hier auch nur um Wirbelstromverluste, und die dürften
schon bei einer Struktur ähnlich eines Sinterfilters /Tantalkondensators
deutlich sinken.
Naja also Siterung ist als hobbyist schon etwas aufwändiger. ich muss 40
Toroids herstellen, die außen Da=38mm, Di=12mm, Dicke=4mm. Zusätzlich
muss der Kern entlang eines Durchmessers mit einem 3mm-Loch durchbohrt
werden.
Ich die Löcher werden Sensoren eingeschoben. Bei der Selbstherstellung
würde ich die Sensoren einfach direkt mit eingiesen.
Grob überschlagen wären das 1,5kg - ich denke nicht, dass man das als
Sample so leicht bekommt :-(
Ich habe indessen auch mal meinen Studentenstatus ausgenutzt und
ieee.xplore durchsucht und herausgefunden, das die Pulverpartikel gerne
mit MgO isoliert werden. Wie man das aufbringt weiß ich aber noch nicht.
Und ob es mit Epoxy als bindemittel überhaupt nötig ist, ist auch noch
ne Frage... es gibt für selbst hergestellte Kerne kaum
Erfahrungsberichte.
Nachtrag: die Frequenzen werden 50kHz nicht überschreiten.
Die Kerne werden evtl in Sättigung getrieben. Aber immer nur von 0 bis
+2T.. nicht von "-2T" zu "+2T". Ich hoffe man weiß, was mit dem
vorzeichen gemeint ist.
Ein 3 mm Loch bei 4 mm Höhe wird sehr Instabil. Vor allem geht der Kern
dann genau da in die Sättigung, weil der Querschnitt da recht klein ist.
Da stellt sich die Frage ob man nicht bei etwas geänderter Geometrie
nicht auch mit Ferrite klar kommen würde. Ggf. könnte man die Löcher
auch in fertige Kerne bohren - so ausgefallen ist die Form noch nicht.
Bei 50 KHz sollten die Körner schon gegeneinander Isoliert sein. Das
muss nicht perfekt sein, aber wenigstens so dass kleine größeren gut
Leitfähigen Klumpen entstehen. Dann könnte man sich den Umstand mit
Pulver auch sparen.
Rein mit organischem Binder wird man vermutlich keine Ausreichende
Dichte bekommen, um mit der Sättigung in Richtung 2 T so kommen. Mit
reinem Eisen wird das definitiv nicht - eventuell noch mit recht teurem
Eisen-Kobalt (ca. 20 % höhere Sättigung als Massivmaterial) aber
vermutlich auch da nicht.
Die Kommerziellen Kerne werden unter hohem Druck verpresst, so dass man
eine höhere Dichte bekommt. Selbst das ist nicht so einfach - ich habe
das mal vergeblich versucht - allerdings mit relativ schlecht geeignetem
sehr harten und feinem Pulver. Auch mit Expoxi als Bilder ging es nicht.
Das gab nur eine relativ geringe Dichten und damit wenig Sättigung und
eine geringe Permeabilität (etwa 10 wenn ich mich richtig erinnere).
Eisenschnupfer schrieb:> Naja also Siterung ist als hobbyist schon etwas aufwändiger. ich muss 40> Toroids herstellen, die außen Da=38mm, Di=12mm, Dicke=4mm.
Frag doch mal bei SMP (www.smp.de), was es kosten würde, solche Kerne
dort zu bestellen. Evtl. ist das günstiger als du denkst.
Vielleicht bekommst du dort auch das Rohmaterial, wenn du tatsächlich
selber damit experimentieren möchtest.
Ein Anruf kostet nicht viel, auf der Homepage findest du bei Kontakt die
Telefonnummer von Herrn Schauer, der ist der richtige Ansprechpartner.
Huuii Lurchi hat damit also Erfahrung, find ich gut :-) Die Aussage
"µr=10" kommt mir auch aus einem anderen Forenbeitrag bekannt vor, den
ich bei Goooohgle gefunden habe. das wäre eeetwas entäuschend ;-)
Das Magnetfeld wird entlang des Radius (Radiusses?) verlaufen, sodass
die Borhung die Sättigung nicht so schlimm beeinflusst. Das wird Teil
einer Spulenabschirmung einer mehrlagigen Zylinderspule. Um die Spule
außen rum, reicht drumgewickeltes müMetall, aber die Seitenwand leidet
halt unter wirbelströmen und ist daher komplexer.
Dass es mechanisch nicht stabil wird ist akzeptabel. Ich hätte auch kein
Problem damit, die Kerne mit einer GFK-Hülle zu versehen; die Kerne
müssen auch keine große mechanische Belastung aushalten.
Ein kommerzieller Hersteller wird mich nackig machen, ich glaube das
läge weit außerhalb des DIY-Budgets, auch wenn es eventuell die korrekte
Lösung wäre. Schon die Einrichtungskosten übersteigen doch die
Materialkostes bei Ebay.
