Hva er en magnetisk kjerne og hva er dens funksjon?

En magnetisk kjerne er en nøkkelkomponent som brukes i elektriske og elektroniske enheter for å forbedre og direkte magnetfelt. Det er vanligvis laget av ferromagnetiske materialer, som jern, ferritt, silisiumstål, amorfe legeringer eller nanokrystallinske metaller. Disse materialene har høy magnetisk permeabilitet, noe som betyr at de lar magnetiske kraftlinjer (magnetisk fluks) lett passere dem gjennom dem.
Magnetiske kjerner finnes i et bredt spekter av enheter, inkludert transformatorer, induktorer, choker, elektromagneter, elektriske motorer og generatorer. Hovedformålet deres er å konsentrere magnetfelt, øke effektiviteten og redusere energitap i elektromagnetiske systemer.

Funksjoner av en magnetisk kjerne
1. Konsentrerende magnetisk fluks
Den mest grunnleggende funksjonen til en magnetisk kjerne er å konsentrere og veilede magnetisk fluks skapt av en spole med ledning. Når en elektrisk strøm passerer gjennom en trådspole, genererer den et magnetfelt. En magnetisk kjerne som er plassert inne i spolen fungerer som en lav reluktivist for dette magnetfeltet, slik at magnetisk fluks kan være mer fokusert og kraftig.

2. Økende induktans
Magnetiske kjerner øker induktansen til en spole ved å øke magnetfluksen for en gitt strøm. Dette gjør at spolen kan lagre mer energi i magnetfeltet, noe som er spesielt viktig i komponenter som induktorer og transformatorer. Høyere induktans fører til bedre energilagring og forbedret filtrerings- eller energioverføringsfunksjoner.

3. Forbedring av effektiviteten
Magnetiske kjerner er med på å minimere energitap. I transformatorer og induktorer reduserer en riktig valgt magnetisk kjerne lekkasjefluks og fokuserer magnetfeltet der det trengs mest. Det hjelper også med å redusere elektromagnetisk interferens (EMI), noe som gjør enheten mer stabil og effektiv.

4. Kontrollerende magnetisk metning
Hvert magnetisk kjernemateriale har et metningspunkt, der det ikke lenger kan bære mer magnetisk fluks. God design innebærer å velge et kjernemateriale med de riktige metningsegenskapene for å forhindre ytelsesforringelse. Kjerner tillater bedre kontroll over hvordan magnetisk metning forekommer i et system.

5. Aktivering av miniatyrisering
Ved å øke den magnetiske effektiviteten til en enhet, tillater magnetiske kjerner komponenter å være mindre og lettere mens de fremdeles oppnår samme ytelse. Dette er kritisk i moderne elektronikk, der plassen er begrenset og ytelseskravene er høye.

Materialer som brukes til magnetiske kjerner
Ferrite: brukt til høyfrekvente applikasjoner; har lave virvelstrømstap.
Silisiumstål: Vanlig i krafttransformatorer; Tilbyr høy magnetisk permeabilitet og tap med lite hysterese.
Amorf metall: Utmerket for energisparende transformatorer på grunn av lite kjernetap.
Nanokrystallinsk: tilbyr overlegen ytelse i høyfrekvente applikasjoner med veldig lave tap.

Bruksområder av magnetiske kjerner
Transformatorer: For spenningskonvertering og isolasjon.
Induktorer: For energilagring og filtrering i strømforsyning.
Motorer og generatorer: For å kanalisere magnetfelt og forbedre dreiemoment eller effekt.
Elektromagneter: For å generere sterke, kontrollerbare magnetfelt.