A vasmag kulcsszerepet játszó alkatrésze sok elektromágneses eszköznek, így például az elektromágneseknek, transzformátoroknak, tekercseknek vagy induktivitásoknak, és a villamos forgógépeknek is, noha utóbbi esetben általában „vastestnek” nevezik. A vasmag elnevezése ellenére nem feltétlenül vasból készül, noha leggyakrabban ténylegesen vas anyagú.
Legfontosabb szerepe, hogy az ilyen eszközök gerjesztés igényét csökkentse, azaz az eszközben egy adott árammal vasmag alkalmazása mellett nagyobb mágneses indukciót hozhatunk létre. További fontos szerepe a mágneses fluxus vezetése, ami által árnyékolási funkciót is elláthat.
Ezeket a feladatokat akkor képes ellátni, ha olyan anyagból készül, amely permeabilitása nagy például ferrit, vas, nikkel, kobalt és egyéb ferromágneses anyagok.
Az elektromágneses eszközök működése szempontjából a vasmag következő jellemzői rendkívül fontosak: a vasmag geometriája (keresztmetszetek, hosszok) a légrés mérete (amennyiben van) a vasmag mágneses tulajdonságai főként a permeabilitás, a mágnesezési görbe hiszterézis területének nagysága, és a gazdaságosan elérhető maximális mágneses indukció a működési hőmérséklet (a mágneses tulajdonságok ugyanis hőmérsékletfüggőek) a villamos vezetőképesség (Ez utóbbi váltakozóáramú felhasználásnál fontos, hiszen ekkor a változó mágneses fluxus a vasmagban is indukál feszültséget, ami az ellenállástól függő nagyságú áramokat okoz (örvényáramok) Az örvényáramok csökkenthetők a vasmag lemezelésével, valamint nagy ohmos ellenállású anyagok használatával.
Vasmagok osztályozása Vasmag anyaga alapján:
lágyvas vas-szilícium ötvözetek ferrit porvas Egyéb, speciális anyag (permalloy, supermalloy, mu-metal)
Felépítés alapján:
vágott lemezes hajlított lemezes tömör
A vasmag alakja alapján:
Hasáb, henger CI, UI M, EI Toroid Fazékvasmag Sík, planáris Egyéb: motor/generátor/dinamó állórész/forgórész, eltérítőtekercsek, stb...
Elterjedten használt vasmagtípusok Körkeresztmetszetű egyenes rúd
Leggyakrabban ferritből vagy hasonló anyagból készül, és rádiókban használják egy tekercs induktivitásának finomhangolására. A vasmag a tekercs belsejében finoman mozgatható, és ezáltal változtatható annak induktivitása.
A nagy permeabilitású vasmag jelenléte növeli az induktivitást, de a mágneses tér a rúd két végén kilépve a levegőn keresztül záródik. A levegőn át záródó rész biztosítja, hogy az induktivitás lineáris, telítődés nem fordul elő üzemi áramoknál. Az effajta tekercseknél a rúd két végén elektromágneses sugárzás lép fel, ami elektromágneses interferenciát okoz. Ez bizonyos esetekben problémát jelent.
"I" vasmag
Négyszögkeresztmetszetű rúd, önmagában ritkán használják.
"C" vagy "U" vasmag C és U alakú vasmagok segítségével könnyen készíthető zárt vasmag egy további I, C vagy U' mag felhasználásával.
"E" vasmag Az E alakú vasmag az előzőekhez képest szimmetrikusabb megoldás a zárt mágneses kör szempontjából. Legtöbbször a tekercset a középső oszlop köré tekerik, amely keresztmetszete a szélső oszlopokénak kétszerese.
Zárt vasmag „E" és „I" vasmag felhasználásával
Vaslemezekből „E" és „I" alakú darabok kisajtolásával készül. Az „I" magot az „E" nyitott végére helyezik. A tekercset vagy tekercseket bármely oszlopra rá lehet tekerni azonban a szimmetria miatt a középsőre szokás. Ezt a fajta magot igen gyakran használják transzformátorok, autotranszformátorok és induktivitások készítésére. Induktivitások esetén néha célszerű a vasmag telítésének elkerülése érdekében egy kis légrést hagyni, ekkor általában az „E" mag középső oszlopa rövidebb, mint a két szélső.
bélyegkép|balra|200px|Induktivitás készítése két ER magból, egy műanyag csévetest és két klipsz. A csévetest tűs csatlakozókkal rendelkezik, hogy nyomtatott áramköri lemezbe lehessen forrasztani. bélyegkép|250px|Az előző ábra robbantva
Zárt vasmag „E" vasmag párból
Az „I" és „E" maghoz hasonlóan két „E" magból is készíthető zárt vasmag. Szintén az előbbiekhez hasonlóan lehetőség van légrés beépítésére.
Vágott vaslemezből készült vasmagok Napjainkban is elterjedt a melegen hengerelt szilícium-vas lemezekből készített vasmagok. Az ilyen vasmagból készült transzformátorok tápegységekben való használata visszaszorult, viszont nagy teljesítményű, több kW-os, illetve MW-os teljesítményű transzformátorok készítéséhez ma is ilyen transzformátorokat használnak.
Régebben hálózati tápegységek transzformátorait és hangfrekvenciás illesztőtranszformátorokat készítettek ezzel a technikával. Mind a lemezek, mind a vasmagok méretét szabvány határozta meg. +Vasmagtípusok jelöléseVasmagVolt szocialista országokbanNemzetköziEIEISEMMSMUI, CIUISU
EI lemezmagok szabványos adatai 354x354px +JelölésabcdeAmag(cd)Aablak(eb)PηKözepes menethosszPrimer tekercsSzekunder tekercsΔimmcm2VA%cmnp (menet/V)Sn (A/mm2)ns (menet/V)Sn (A/mm2)EI 30/1030151010510,751,03EI 38/123819,212,8126.41,541,22EI 42/144221141471,961,47EI 48/164824161682,561,925659,117,54,4201,15EI 54/185427181893,242,43106810,413,63,915,4EI 60/20603020201043157211,610,93,712EI 66/2266332222114,843,63207512,79,13,510EI 78/2678392626136,765357814,96,53,27EI 84/2884422828147,845,88508116,15,636,2EI 84/42844211,76768519,23,72,94EI 92/2392512323235,2911,73EI 92/32327,36EI 92/304630301697,36EI 92/424212,6EI 106/32106562932249,2813,44EI 106/454513EI 106/345334341811,569,54EI 106/35353512,310085223,52,63,61,15EI 106/47474715,981408723,92,72,42,8EI 130/361307035363012,621EI 130/464612,12309054,33,52,23,61,15
M lemezmagok szabványos adatai 300x300px JelölésabcdeAmag(cd)Aablak(eb)PηKözepes menethosszPrimer tekercsSzekunder tekercsΔimmcm2VA%cmnp (menet/V)Sn (A/mm2)ns (menet/V)Sn (A/mm2)M 20/520135540,250,52M 30/73020776,50,491,3M 42/154230121591,82,74609,321,64,528,11,151,25M 55/205538172010,51,84127012,211,63,813,41,12M 65/276545202612,53,45,63257714,57,53,38,21,08M 74/3274512332147,367,14508316,75,5361,06M 85/3285562913,59,287,56708417,24,32,94,61,05M 85/4545131008518,73,12,63,31,04M 102/351026834351711,911,5612087203,12,43,61,04M 102/535317181808923,82,32,32,41,03 Fazék vasmag bélyegkép|balra|150px|'RM' típusú fazék mag
Általában ferritből vagy hasonló anyagból készül. Induktivitások és kis transzformátorok készítésére használják. A fazékmag alakja kör egy belső oszloppal, és így a mag teljesen körbezárja a tekercset. Általában a vasmag két azonos félből készül. Ez a vasmagtípus eredményezi a legjobb árnyékoló hatást, és így az így készült eszközök okozzák a legkisebb elektromágneses interferenciát.
Toroid vasmag
bélyegkép|150px|Toroid vasmag
Az ilyen vasmagok alakja toroid, azaz egy fánkhoz hasonló. A tekercset vagy tekercseket erre tekerik fel a középső lyukon átfűzve. Az ideális tekercs menetei egyenletesen oszlanak el a toroid kerülete mentén. Ebben az esetben a mágneses fluxus a vasmag nélkül is főként a tekercs belsejében záródna, így ilyen konstrukcióval érhető el a legkisebb szórt fluxus. Ezáltal nagyon jó hatásfokú, kis elektromágneses interferenciával rendelkező transzformátor vagy induktivitás hozható létre. Emiatt ez a megoldás nagyon elterjedten használt hifi erősítőkben, ahol az előbbi tulajdonságok igen fontosak. Ugyanakkor a tekercs elkészítése ebben az esetben bonyolultabb, mint a több részből összerakott magok esetében, és különleges gépet igényel.
A toroid vasmagok készülhetnek lemezelt vasból vagy porvasmagból, ferritből is. A lemezelt vasból készült toroid vasmagok leginkább hálózati transzformátorok vasmagjaként használatos.
A porvasból, ferritből készült toroid vasmagok rádiófrekvenciás transzformátorokban, tekercsekben használatosak. A porvasmagos tekercsek, transzformátorok üzemi frekvenciatartományát a vasmag anyaga határozza meg. A vasmag anyagát jelölik számmal vagy színkóddal.
Néhány toroid porvasmag technikai jellemzője: +Anyagμ0Hőmérsékleti stabilitás +ppm/°CÜzemi frekvenciatartomány (MHz)KódSzínkódMegnevezésRezonáns áramkörökbenSzélessávú áramkörökbenminmaxminmax42kék/vörösHidrogénnel redukált405500,30,83szürke/uresKarbonil HP353700,218narancs/üresKarbonil GQ4352550,21402501kék/üresKarbonil C202800,15315vörös/fehérKarbonil GS6251900,1532vörös/üresKarbonil E10950,25101503007fehér/üresKarbonil TH9301254kék/fehérKarbonil J92803406sárga/üresKarbonil SF8,53534020040010fekete/üresKarbonil W61501510030075017kék/sárgaKarbonil4502020012zöld/fehérSzintetikus oxid4170302500üresFenolos alapú105035035010005szürke/üresKarbonil52801014fekete/vörösFerrit141500,3818zöld/vörösFerrit553851,319vörös/zöldFerrit55650126sárga/fehérFerrit758250,3830zöld/szürkeFerrit225651,834szürke/kékFerrit335651,435sárga/szürkeFerrit336651,138szürke/feketeFerrit859560,2740zöld/sárgaFerrit609500,3845fekete/feketeFerrit10010430,3452zöld/kékFerrit756500,59 A gyártó a különböző vasmagokhoz katalógusban megadja az 1 menetre vonatkozó induktivitást (AL), amelyből kiszámítható, hogy adott induktivitás eléréséhez hány menetet kell felcsévélni a vasmagra:
N - a szükséges menetszám L - az elérendő induktivitás (nH) AL - önindukciós együttható, katalógusadat (nH/N2) 200x200px +AL értékek különféle toroid porvasmagokhozMéretkódAnyagMéret123467810121517420ODIDHtlAV±10%±5%±10%±5%±5%±5%±10%±5%±5%±10%±5%±10%mmcmcm2cm3T5-10,70,420,161,270,640,640,30,00190,0006T7-3,51,351,30,90,60,60,31,780,890,760,420,00350,0015T10-3,21,351,150,80,50,50,242,461,120,760,560,00450,0025T12-4,8261,71,81,20,7550,750,243,181,571,270,750,010,0077T16-4,42,26,11,31,30,85,50,80,34,061,981,520,930,0150,0141T18-0,94,72,591,021,140,010,0114T20-5,22,57,62,22,31,616,510,355,082,241,781,150,0230,026T22-5,54,53,25,662,463,631,280,0520,067T25-73,4102,72,91,91,28,51,20,456,483,052,441,50,0370,055T27-3,32,72,21,51,30,457,113,843,251,710,0470,08T30-8,54,3143,63,72,51,69,31,60,67,83,843,251,840,0610,11T37-841233,22,51,591,50,499,535,213,252,310,0640,147T44-10,55,2184,24,63,31,85161,850,6511,25,824,042,680,0990,266T50-104,917,544,33,11,813,51,80,6412,77,74,833,190,1120,358T60-6,55,515,28,535,943,740,1870,699T68-11,55,719,54,75,23,22,1182,10,7517,59,44,834,230,1790,759T72-12,8369,518,37,116,64,010,3491,4T80-11,55,5184,553,22,2172,20,8520,212,66,355,140,2311,19T94-168,424,875,8202,91,0623,914,27,925,970,3622,16T106-2813,54511,613,334,55,11,926,914,511,16,490,6594,28T130-2011359,610,32541,53319,811,18,280,6985,78T157-32144211,55,333,924,114,510,11,0610,7T175-151244,527,216,511,21,3415T184-50247319,58,746,724,11811,21,8821T200-25124210,410,550,831,814131,2716,4T225-1242,510,457,235,61414,61,4220,7T300-11,477,24912,719,81,6833,4T400-1810257,216,5253,4686,4T520-2013278,220,333,15,24173
Sík vagy planáris vasmag
bélyegkép|150px|balra|Sík (planáris) 'E' vasmag
Egy sík vasmag két mágnesezhető anyagból készült lapból áll. Egyiket a tekercs alatt, másikat a tekercs felett helyezik el. Tipikusan nyomtatott áramköri tekercseléssel használják. Ez a konstrukció tömeggyártásra kiválóan alkalmas, nagy teljesítménysűrűséget tesz lehetővé kedvező költségek mellett. Árnyékolási szempontból nem annyira ideális, mint a fazék vasmag vagy a toroid vasmag'', viszont gyártása jóval olcsóbb.
bélyegkép|250px|balra|Planáris induktivitás bélyegkép|250px|balra|Robbantott ábra, amely mutatja a nyomtatott áramköri lemezen elhelyezkedő spirális tekercset
Veszteségek
A vasmagban ébredő veszteségeket nevezik az elektrotechnikában vasveszteségnek. Ez a veszteség több komponensből tevődik össze, amelyek különböző fizikai jelenségekből származnak. Két legfontosabb komponense a hiszterézisveszteség és az örvényáramú veszteség. Ezeken kívül létezik még egy a ferromágneses anyag domén falainak mozgásából adódó veszteség komponens is, amellyel azonban a mérnöki gyakorlatban általában külön nem számolnak.
Hiszterézis veszteség