Amorfiset vs nanokiteiset magneettiytimet: ominaisuudet ja valinta

Mitä ovat amorfiset ja nanokiteiset magneettiytimet?

Amorfiset ja nanokiteiset ytimet ovat pehmeitä magneettisia komponentteja, jotka on valmistettu metallista-lasinauhasta, joka on valmistettu sulan metalliseoksen ultranopealla sammutuksella miljoonan asteen sekunnissa jäähtymisnopeuksilla. Nauha, joka on tyypillisesti 18-30 mikrometriä paksu, kierretään toroidi-, C--muotoiseen tai lohkogeometriaan ja hehkutetaan magneettikentässä lopullisten magneettisten ominaisuuksien kehittämiseksi. Niiden tärkeimmät edut ferriittiin ja piiteräkseen verrattuna ovat erittäin korkea läpäisevyys yhdistettynä pieneen sydänhäviöön, mikä tekee niistä suositellun materiaalin tarkkuusvirtamuuntajiin, yleisiin -moodikuristimiin ja suurtaajuiseen tehomuunnostukseen.

Materiaalirakenne: Amorfinen vs nanokiteinen

Amorfiset ytimet

Amorfisessa ytimessä atomit on järjestetty satunnaisesti kidehilan sijaan. Rauta-pohjaiset amorfiset seokset (Fe-Si-B pienillä lisäyksillä) saavuttavat noin 1,5-1,6 T:n kyllästysvuon tiheyden, tarjoavat noin kolme kertaa piiteräkseen verrattuna sähköisen ominaisvastuskyvyn ja niiden häviö on erittäin pieni teholla ja keskitaajuuksilla. Satunnainen rakenne pitää myös hystereesihäviön alhaisena.

Nanokiteiset ytimet

Nanokiteiset ytimet alkavat samasta amorfisesta nauhasta ja hehkutetaan sitten niin, että nanomittakaavaiset 10-20 nm:n rautarakeita saostuvat amorfisen matriisin sisään, tyypillisesti Fe-Si-B-Nb-Cu-seoksissa. Tuloksena yhdistyvät erittäin korkea alkuläpäisevyys (tyypillisesti kymmeniä tuhansia ja jopa noin 100 000) kyllästysvuon tiheyteen noin 1,2-1,25 T ja ydinhäviöihin, jotka pysyvät alhaisina noin 100 kHz asti.

Kiinteistöjen vertailu

Materiaali	Alkuperäinen läpäisevyys	Kyllästysvuon tiheys	Tyypillinen ydinhäviö	Käytettävä taajuus
Fe{0}}pohjainen amorfinen	3,000-10,000	Noin 1,56 T	Erittäin alhainen 50 Hz - 10 kHz	Tehosta keskitaajuuteen	Jakelumuuntajan sydämet, kuristimet, CT:t
Nanokiteinen	40,000-120,000	Noin 1,2t	Very low up to about 100 kHz	10-100 kHz	Tavallinen-tilakuristimet, tarkkuus-CT:t, HF-muuntajat
Mn-Zn-ferriitti	2,000-15,000	0.3-0.5 T	Matala korkealla taajuudella	100 kHz - 1 MHz	SMPS-muuntajat, induktorit
Rakeinen-piiteräs	2 000–10 000 (voimassa)	About 2.0 T	Alin taajuudella 50/60 Hz	Virran taajuus	Teho- ja jakelumuuntajat

Arvot ovat tyypillisiä vaihteluväliä julkaistuista materiaalitiedoista; taatut luvut on ilmoitettu valmistajan testitodistuksessa.

Miksi pieni häviö ja korkea läpäisevyys ovat tärkeitä

Matala hystereesihäviö johtuu ohuesta nauhasta ja optimoidusta anisotropiasta kenttähehkutuksen jälkeen; alhainen pyörre{0}}virtahäviö johtuu suuresta resistiivisyydestä ja ohuesta laminoinnin paksuudesta. Korkea läpäisevyys tarkoittaa, että tietylle induktiivuudelle tarvitaan vähemmän kierroksia, mikä kutistaa ydintä ja vähentää kuparin häviötä. Yhdistelmän avulla suunnittelijat voivat rakentaa pienempiä, viileämpiä ja tehokkaampia magneettikomponentteja kuin ferriitti- tai piiteräksestä samassa tehtävässä.

Sovellusopas

Tarkkuusvirtamuuntajat mittaukseen, suojaukseen ja ohjaukseen, joissa korkea läpäisevyys ja tiivis materiaalin sakeus tarjoavat tarkkuusluokat, kuten 0,1 ja 0,2S.

Yhteisen-tilan ja normaalin-tilan kuristimet sähkömagneettisten häiriöiden (EMI) suodatukseen virtalähteissä, asemissa ja ajoneuvolatureissa.

Korkeataajuiset

Kyllästyttävät reaktorit ja magneettikytkimet.

Langattomat latausjärjestelmät ja magneettianturit.

Valintanäkökohdat

Valitse toimintataajuuden, vaaditun läpäisevyyden, vuontiheyden heilahtelun ja mahdollisen DC-poikkeaman mukaan. Nanokiteinen sopii tarkkuus- ja{1}}korkeataajuisiin tehtäviin; amorfinen sopii teho-taajuisiin ja keskitaajuisiin-tehtäviin, joissa korkeampi kylläisyys on hyödyllinen. Toroidiset ytimet antavat suurimman tehokkaan läpäisevyyden ja pienimmän hajakentän; leikatut C-ytimet mahdollistavat hallitun ilmaraon energian varastointia tai tasavirtaa varten. Ilmoita tilauksen yhteydessä mitat, tavoiteinduktanssi tai kierrokset, taajuus, virta, lämpötila-alue ja pinnoite.

Usein kysytyt kysymykset

Mitä eroa on amorfisten ja nanokiteisten ytimien välillä?

Amorfisilla ytimillä on satunnainen, ei--kiteinen atomirakenne, jossa saturaatio on noin 1,5–1,6 T ja läpäisevyys kohtalainen; Nanokiteiset ytimet sisältävät nanomittakaavaisia ​​kristalliitteja amorfisessa matriisissa, mikä antaa paljon paremman läpäisevyyden (kymmistä tuhansista noin 100 000:iin) ja erittäin alhaisen häviön noin 100 kHz:iin asti, hieman pienemmällä, noin 1,2 T:n saturaatiolla.

Miksi näitä ytimiä käytetään virtamuuntajissa?

Suuri permeabiliteetti minimoi magnetointivirran ja suhdevirheen, joten muuntaja voi säilyttää tarkkuusluokkansa laajalla virta-alueella kompaktin ytimen avulla.

Voivatko nanokiteiset ytimet sietää tasavirtaa?

Vain pieneen magnetointitasoon asti; koska saturaatiovuon tiheys on noin 1,2 T, merkittävä DC-bias vaatii ilmavälin tai suuremman ytimen. Ilmoita DC-komponentti tilauksen yhteydessä.

Mikä on käyttölämpötila-alue?

Tyypilliset Fe{0}}-pohjaiset amorfiset ja nanokiteiset ytimet toimivat noin -55 C:n ja +130 C:n välillä ilman merkittäviä muutoksia magneettisissa ominaisuuksissa.

Käytetäänkö näitä ytimiä 50/60 Hz jakelumuuntajissa?

Amorfiset ytimet ovat, koska niiden erittäin-pieni no-kuormitushäviö vähentää tyhjäkäynnin energiankulutusta; nanokiteistä käytetään pääasiassa silloin, kun vaaditaan korkeaa taajuutta tai tarkkuutta, ei tehotaajuudella ja suurella teholla.

Miten ydin pitäisi määritellä?

Anna toroidien ulko- ja sisähalkaisija ja korkeus tai nauhan leveys ja rakenne C-ytimille sekä taajuus, induktanssi tai kierrokset, vuontiheys, DC-esijännite, lämpötila-alue ja pinnoitevaatimus.