Nanokrystaliczny rdzeń C o wysokiej przepuszczalności

Co to jest cięty nanokrystaliczny rdzeń C

Cięty nanokrystaliczny rdzeń C to rdzeń magnetyczny w kształcie C-wytworzony z taśmy ze stopu nanokrystalicznego na bazie żelaza-. Wstęga jest nawijana w toroidalny lub prostokątny pierścień, wyżarzana w celu uzyskania drobnej struktury nanokrystalicznego ziarna, impregnowana, a następnie cięta na dwie połowy C. Współpracujące powierzchnie są szlifowane na płasko, dzięki czemu obie połówki ponownie łączą się w zamknięty obwód magnetyczny z kontrolowaną, minimalną szczeliną powietrzną. Rezultatem jest rdzeń o wysokiej-przepuszczalności, który można zamontować wokół uzwojenia lub szpulki, co czyni go praktycznym wyborem w przypadku transformatorów i cewek indukcyjnych, które muszą być nawinięte na uformowaną cewkę.

Trasa produkcyjna

Proces rozpoczyna się od szybkiego zestalenia stopionego stopu w cienką wstęgę, zwykle o grubości od 20 do 30 mikronów. Nawinięty pierścień jest wyżarzany w kontrolowanym polu magnetycznym w celu wyhodowania struktury nanokrystalicznej i ustawienia pożądanego kształtu pętli B-H, od kwadratowych pętli o wysokiej-przepuszczalności do liniowych pętli o niskiej-remanencji. Po wyżarzeniu pierścień jest impregnowany próżniowo żywicą, dzięki czemu można go obrabiać bez rozwarstwiania, a następnie ciąć i szlifować do ostatecznych wymiarów rdzenia. Szlifowane powierzchnie stanowią granicę-przenoszenia strumienia, więc ich płaskość i wykończenie powierzchni bezpośrednio wpływają na efektywną przepuszczalność zmontowanego rdzenia.

Właściwości magnetyczne

Wysoka gęstość strumienia nasycenia, około 1,2 T, mniej więcej dwa do trzech razy większa niż w przypadku ferrytu, co pozwala-na mniejsze przekroje poprzeczne przy tej samej mocy.

Wysoka przepuszczalność, zapewniająca niski prąd magnesowania i mniej zwojów dla danej indukcyjności.

Bardzo niskie straty w rdzeniu przy średnich i wysokich częstotliwościach, szczególnie w zakresie przełączania od 20 do 30 kHz używanym przez wiele konwerterów mocy.

Niska magnetostrykcja w zoptymalizowanych gatunkach, co zapewnia niski poziom słyszalnego hałasu.

Wysoka temperatura Curie, około 570 C, zapewniająca stabilną pracę w szerokim zakresie temperatur.

Nanokrystaliczna kontra amorficzna kontra ferryt i stal krzemowa

Tworzywo	Nasycenie (T)	Typowa przepuszczalność	Utrata rdzenia przy wysokiej częstotliwości	Typowe zastosowanie
Nanokrystaliczny	1.2	20,000-80,000	Bardzo niski	Transformatory-wysokiej częstotliwości, dławiki, przekładniki prądowe
Amorficzny	1.5-1.6	5,000-20,000	Niski	Transformatory rozdzielcze, dławiki
Ferryt	0.3-0.5	1,000-15,000	Bardzo niskie, ale szybko się nasyca	Magnesy o niskiej-mocy i wysokiej-częstotliwości
Stal krzemowa	1.7-2.0	1,000-10,000	Wysoko powyżej 1 kHz	Transformatory mocy 50/60 Hz

Rdzenie nanokrystaliczne stanowią ulepszenie w stosunku do rdzeni amorficznych pod względem gęstości strumienia nasycenia, przepuszczalności i strat przy wysokich częstotliwościach, a także przewyższają ferryt pod względem gęstości mocy i stabilności temperatury. Stal krzemowa pozostaje ekonomicznym wyborem przy częstotliwości sieciowej, ale jej straty gwałtownie rosną, gdy częstotliwość robocza przekracza około 1 kHz.

Aplikacje

Transformatory mocy w przetwornicach DC-DC, przetwornicach spawalniczych i indukcyjnych przetwornicach grzewczych.

Transformatory wyjściowe-audio o wysokiej wierności, w których liczy się liniowość i przepustowość.

Dławiki PFC i cewki filtrujące w zasilaczach i napędach.

Przekładniki prądowe i rdzenie pomiarowe wymagające dużej dokładności i niskiego błędu fazowego.

Transformatory izolacyjne w falownikach odnawialnych i systemach ładowania pojazdów elektrycznych.

Wpływ cięcia i szczeliny powietrznej

Dwie połówki C są montowane tak, aby stykały się ze sobą szlifowane powierzchnie, ale zawsze pozostaje niewielka efektywna szczelina powietrzna ze względu na chropowatość powierzchni. Ta szczelina zmniejsza efektywną przepuszczalność zmontowanego rdzenia w porównaniu z nienaciętym pierścieniem, co jest często pożądane: spłaszcza pętlę B-H, poprawia liniowość i zwiększa zdolność polaryzacji prądu stałego przy pracy cewki indukcyjnej. W przypadku zastosowań transformatorowych odstęp musi być zminimalizowany, tak aby powierzchnie uziemienia tworzyły dopasowane pary i nie można ich mieszać między rdzeniami.

Wymiary reprezentatywne

W tabeli wymieniono konstrukcje rdzenia C-o standardowym cięciu z szerokością okna, wysokością rdzenia, szerokością rdzenia i długością rdzenia; tolerancje podano zgodnie z normą producenta.

a (mm)	b (mm)	c (mm)	d (mm)	mi (mm)	fa (mm)
9 +/-0.5	10	32.8	15 +/-0.5	28 +/-1	50.8 +/-1.25
11 +/-0.5	13	30	20 +/-0.5	35 +/-1	52 +/-2
11 +/-0.8	13	50	30 +/-0.5	35 +/-1	72 +/-2
13 +/-0.8	15	56	35 +/-0.5	41 +/-1	82 +/-2
16 +/-0.8	20	70	40 +/-0.5	52 +/-1	102 +/-3
19 +/-1	25	83	50 +/-1	63 +/-1	121 +/-3
22 +/-1	35	85	65 +/-1	79 +/-1	129 +/-4
25 +/-1	40	85	85 +/-1.5	90 +/-1	135 +/-4
33 +/-1	40	105	85 +/-1.5	106 +/-1	171 +/-5

Dodatkowe rozmiary produkowane są na zamówienie; tolerancje wymiarowe i jakość szlifowanej powierzchni są uzgadniane z dostawcą dla konkretnego zastosowania.

Uwagi dotyczące wyboru

Określ, czy wniosek dotyczy transformatora czy cewki indukcyjnej; obciążenie transformatora wymaga dopasowanych,{0}}zminimalizowanych połówek, podczas gdy obciążenie cewki indukcyjnej może wymagać celowej przerwy.

Potwierdź częstotliwość operacyjną i budżet strat; wybiera to klasę i-przekrój poprzeczny.

Sprawdź schemat uzwojenia: rdzenie C są nawinięte na szpulkę lub formę, następnie dwie połówki są składane i opasywane lub zaciskane.

W przypadku przekładników prądowych poproś o ocenę niskiej-remanencji i obliczenie obrotów/dokładności na podstawie danych rdzenia.

Często zadawane pytania

Dlaczego rdzeń jest przecięty na dwie połowy C?

Cięcie umożliwia złożenie rdzenia wokół-wcześniej nawiniętej szpulki, co upraszcza nawijanie i izolację w porównaniu z zamkniętym toroidem. Powierzchnie współpracujące z ziemią przywracają obwód magnetyczny, gdy połówki są zaciśnięte razem.

Czy nacięcie zmniejsza przepuszczalność rdzenia?

Tak. Efektywna szczelina powietrzna na powierzchniach podłoża zmniejsza przepuszczalność zmontowaną poniżej przepuszczalności nieprzyciętego pierścienia. Jest to kontrolowane przez płaskość szlifowanych powierzchni, a do zastosowań transformatorowych połówki są dostarczane jako dopasowane pary, aby zachować możliwie małą i jednolitą szczelinę.

Czy nanokrystaliczne rdzenie C mogą zastąpić rdzenie ferrytowe przy wysokiej częstotliwości?

W wielu przypadkach tak. Wyższa gęstość strumienia nasycenia i przepuszczalność pozwalają na mniejszy rdzeń przy tej samej mocy, a straty są porównywalne przy typowych częstotliwościach przełączania. Koszt materiału jest wyższy, dlatego decyzja opiera się na wymaganiach dotyczących gęstości mocy, wydajności i temperatury.

Jaka jest różnica między nanokrystalicznym a amorficznym rdzeniem C?

Obydwa są miękkimi stopami magnetycznymi na bazie wstęgi, ale materiał nanokrystaliczny po wyżarzaniu ma drobnokrystaliczną strukturę ziaren, co zapewnia wyższą przepuszczalność, wyższą gęstość strumienia nasycenia i mniejsze straty przy wysokiej częstotliwości niż materiał amorficzny. Dlatego też nanokrystaliczne rdzenie C są preferowane w najbardziej wymagających zastosowaniach w konwerterach i instrumentach.

W jaki sposób rdzeń jest mocowany po montażu?

Dwie połówki są zwykle montowane na szpulce i zabezpieczane opaskami ze stali lub stali nierdzewnej albo za pomocą uchwytu zaciskowego, który wywiera kontrolowany nacisk na współpracujące powierzchnie. Nadmierne ciśnienie zniekształca rdzeń, natomiast niedostateczne ciśnienie zwiększa efektywną szczelinę.

Jakie rozmiary są dostępne poza standardowym stołem?

Konstrukcje niestandardowe są produkowane na zamówienie, a okno, szerokość i długość całkowita są ustalane na podstawie wymagań dotyczących uzwojenia i montażu. Minimalny praktyczny przekrój poprzeczny-jest ograniczony szerokością taśmy i możliwością stosowania cienkich rdzeni, co dostawca potwierdza podczas przeglądu projektu.