Miezuri magnetice amorfe vs nanocristaline: proprietăți și selecție

Ce sunt miezurile magnetice amorfe și nanocristaline?

Miezurile amorfe și nanocristaline sunt componente magnetice moi produse din panglică de-sticlă metalică realizată prin călirea ultra-rapidă a aliajului topit la viteze de răcire de ordinul unui milion de grade pe secundă. Panglica, de obicei de 18-30 de micrometri grosime, este înfășurată în geometrii toroidale, în formă de C-sau bloc și recoaptă într-un câmp magnetic pentru a dezvolta proprietățile magnetice finale. Avantajele lor definitorii față de ferită și oțel cu siliciu sunt permeabilitatea foarte mare combinată cu pierderea scăzută a miezului, ceea ce le face materialul preferat pentru transformatoarele de curent de precizie, bobinele de mod obișnuit și conversia puterii de înaltă frecvență.

Structura materialului: amorf vs nanocristalin

Miezuri amorfe

Într-un miez amorf, atomii sunt dispuși la întâmplare, mai degrabă decât într-o rețea cristalină. Aliajele amorfe pe bază de fier-(Fe-Si{-B cu mici adaosuri) ating o densitate a fluxului de saturație de aproximativ 1,5-1,6 T, oferă aproximativ de trei ori rezistivitatea electrică a oțelului cu siliciu și prezintă pierderi extrem de mici la putere și frecvențe medii. Structura aleatorie menține, de asemenea, pierderea de histerezis scăzută.

Miezuri nanocristaline

Miezurile nanocristaline pornesc din aceeași panglică amorfă și sunt apoi recoapte, astfel încât granule de fier la scară nanometrică de 10-20 nm să precipite în interiorul matricei amorfe, de obicei în aliaje Fe-Si-B{-Nb-Cu. Rezultatul combină permeabilitatea inițială foarte mare (de obicei zeci de mii și până la aproximativ 100.000) cu densitatea fluxului de saturație în jur de 1,2-1,25 T și pierderi de miez care rămân scăzute până la aproximativ 100 kHz.

Comparația proprietăților

Material	Permeabilitatea inițială	Densitatea fluxului de saturație	Pierderea tipică a miezului	Frecventa utilizabila	Aplicații tipice
Fe{0}}amorf	3,000-10,000	Aproximativ 1,56 T	Foarte scăzut la 50 Hz-10 kHz	Putere la frecventa medie	Miezuri transformatoare de distribuție, bobine, TC
Nanocristalin	40,000-120,000	Aproximativ 1,2 T	Foarte joasă până la aproximativ 100 kHz	10-100 kHz	Inductoare în mod comun-, TC de precizie, transformatoare HF
Ferită Mn-Zn	2,000-15,000	0.3-0.5 T	Scăzut la frecvență înaltă	100 kHz-1 MHz	Transformatoare SMPS, bobine
Oțel silicon orientat-granulelor	2.000-10.000 (eficient)	Aproximativ 2,0 T	Cel mai mic la 50/60 Hz	Frecvența puterii	Transformatoare de putere și distribuție

Valorile sunt intervale tipice din datele materiale publicate; cifrele garantate sunt date în certificatul de testare al producătorului.

De ce contează pierderea scăzută și permeabilitatea ridicată

Pierderea scăzută de histerezis provine din banda subțire și anizotropia optimizată după recoacere în câmp; pierderea redusă de curent turbionar provine din rezistivitatea ridicată și grosimea subțire a laminației. Permeabilitatea ridicată înseamnă că sunt necesare mai puține spire pentru o anumită inductanță, ceea ce micșorează miezul și reduce pierderile de cupru. Combinația permite designerilor să construiască componente magnetice mai mici, mai reci și mai eficiente decât cu ferită sau oțel siliconic în aceeași sarcină.

Ghid de aplicare

Transformatoare de curent de precizie pentru măsurare, protecție și control, unde permeabilitatea ridicată și consistența materialului strâns oferă clase de precizie precum 0,1 și 0,2S.

Sufocaturi în mod-comun și-mod normal pentru filtrarea interferențelor electromagnetice (EMI) în sursele de alimentare, unități și încărcătoare pentru vehicule.

Transformatoare de putere de-înaltă frecvență și inductori în surse de alimentare în comutație-, invertoare solare, UPS și echipamente de încălzire prin inducție.

Reactoare saturabile și întrerupătoare magnetice.

Sisteme de încărcare fără fir și senzori magnetici.

Considerații de selecție

Alegeți după frecvența de operare, permeabilitatea necesară, variația densității fluxului și orice polarizare DC. Nanocristalinul se potrivește cu precizie și sarcini de{1}}înaltă frecvență; amorfe se potrivesc sarcinilor cu putere-frecvență și-frecvență medie în care este utilă o saturație mai mare. Miezurile toroidale oferă cea mai mare permeabilitate efectivă și cel mai scăzut câmp de dispersie; nucleele tăiate C-permit un spațiu de aer controlat pentru stocarea energiei sau polarizarea DC. Specificați dimensiunile, inductanța țintă sau rotațiile, frecvența, curentul, domeniul de temperatură și acoperirea la comandă.

Întrebări frecvente

Care este diferența dintre nucleele amorfe și nanocristaline?

Miezurile amorfe au o structură atomică aleatorie, ne-cristalină, cu saturație în jur de 1,5-1,6 T și permeabilitate moderată; Miezurile nanocristaline conțin cristaliți la scară nanometrică într-o matrice amorfă, oferind o permeabilitate mult mai mare (zeci de mii până la aproximativ 100.000) și pierderi foarte mici până la aproximativ 100 kHz, la o saturație puțin mai mică de aproximativ 1,2 T.

De ce sunt folosite aceste miezuri la transformatoarele de curent?

Permeabilitatea ridicată minimizează curentul de magnetizare și eroarea raportului, astfel încât transformatorul își poate menține clasa de precizie pe o gamă largă de curent cu un miez compact.

Pot miezurile nanocristaline să tolereze polarizarea DC?

Doar până la un nivel mic de magnetizare; deoarece densitatea fluxului de saturație este de aproximativ 1,2 T, o polarizare DC semnificativă necesită un spațiu de aer sau un miez mai mare. Indicați componenta DC la comanda.

Care este intervalul de temperatură de funcționare?

Miezurile amorfe și nanocristaline pe bază de Fe{0}} tipice funcționează de la aproximativ -55 C până la +130 C fără o modificare semnificativă a proprietăților magnetice.

Aceste miezuri sunt folosite în transformatoarele de distribuție 50/60 Hz?

Miezurile amorfe sunt, deoarece pierderile lor ultra-scăzute fără-încărcare reduc consumul de energie în gol; nanocristalinul este utilizat în principal acolo unde este necesară o frecvență înaltă sau precizie, mai degrabă decât la frecvența de putere și putere mare.

Cum ar trebui să specific un nucleu?

Furnizați diametrul exterior și interior și înălțimea toroidilor sau lățimea benzii și construiți pentru nucleele C-, plus frecvența, inductanța sau spire, densitatea fluxului, polarizarea DC, intervalul de temperatură și cerințele de acoperire.