1K107 υψηλής-διαπερατότητας Fe-Βασισμένοι νανοκρυσταλλικοί πυρήνες μπλοκ: Ιδιότητες και εφαρμογές

Τι είναι ένας νανοκρυσταλλικός πυρήνας με βάση το 1K107 Fe-;

Το 1K107 είναι ένας χαρακτηρισμός ποιότητας για ένα νανοκρυσταλλικό κράμα υψηλής-διαπερατότητας βασισμένο σε Fe-. Το υλικό παράγεται με ταχεία απόσβεση λιωμένου κράματος σε μια κορδέλα πάχους περίπου 25 μm, η οποία στη συνέχεια τυλίγεται ή στοιβάζεται και ανόπτεται κάτω από ένα μαγνητικό πεδίο για να αναπτύξει μια λεπτή δομή κρυσταλλιτών νανοκλίμακας ενσωματωμένους σε μια άμορφη μήτρα. Αυτή η μικροδομή συνδυάζει μια μαγνητική επαγωγή υψηλού κορεσμού περίπου 1,25 Τ με υψηλή διαπερατότητα, χαμηλή καταναγκασμό και πολύ χαμηλή απώλεια πυρήνα σε υψηλές συχνότητες, καθιστώντας το 1K107 κατάλληλο για μαγνητικά εξαρτήματα που λειτουργούν μεταξύ περίπου 20 kHz και 30 kHz και άνω.

Κατασκευή Block Core

Ένας πυρήνας μπλοκ (που ονομάζεται επίσης πυρήνας στοιβαγμένων μπλοκ) δημιουργείται με στοίβαξη τμημάτων νανοκρυσταλλικής κορδέλας ή με ισοπέδωση και πίεση τυλιγμένων κορδελών σε σχήμα ορθογώνιου μπλοκ, έτσι ώστε η μαγνητική διαδρομή να έχει μεγαλύτερη αποτελεσματική διατομή-από ένα μεμονωμένο δακτύλιο. Στη συνέχεια, η φόρμα μπλοκ συναρμολογείται με το απαιτούμενο διάκενο αέρα ή αφήνεται χωρίς κενό ανάλογα με την εφαρμογή. Επειδή η ανοπτημένη κορδέλα είναι εύθραυστη και ευαίσθητη στη μηχανική καταπόνηση, ο πυρήνας είναι συνήθως ενθυλακωμένος ή σφιγμένος με απαλή κατανομή πίεσης και ο συντελεστής στοίβαξης (ο λόγος της αποτελεσματικής περιοχής μαγνητικού χάλυβα προς τη γεωμετρική διατομή-) είναι συνήθως πάνω από 0,75 για αυτήν την κατηγορία υλικού.

Βασικές μαγνητικές και φυσικές ιδιότητες του 1K107

Ο συνδυασμός υψηλής επαγωγής κορεσμού και χαμηλής απώλειας σημαίνει ότι ένας πυρήνας 1K107 μπορεί να χειριστεί υψηλότερη πυκνότητα ροής από τον φερρίτη στην ίδια συχνότητα, κάτι που μεταφράζεται σε μικρότερη διατομή-πυρήνα για μια δεδομένη απόδοση ισχύος.

Σύγκριση με άλλα υλικά πυρήνα

Σε σύγκριση με τον φερρίτη, το 1K107 προσφέρει περίπου διπλάσια πυκνότητα ροής κορεσμού, γεγονός που μειώνει τον αριθμό στροφών ή το μέγεθος του πυρήνα σε μετασχηματιστές υψηλής-συχνότητας. Σε σύγκριση με την άμορφη κορδέλα, το νανοκρυσταλλικό κράμα παρέχει υψηλότερη διαπερατότητα και χαμηλότερη απώλεια πυρήνα στην περιοχή 20 kHz έως 100 kHz, αν και το κόστος υλικού είναι υψηλότερο. Σε σύγκριση με τον χάλυβα πυριτίου προσανατολισμένου σε κόκκους, το νανοκρυσταλλικό υλικό έχει πολύ μικρότερη απώλεια σε υψηλή συχνότητα, αλλά χαμηλότερη επαγωγή κορεσμού (περίπου 1,25 T έναντι 1,7 T έως 2,0 T) και χαμηλότερο συντελεστή στοίβαξης, επομένως ο χάλυβας πυριτίου παραμένει η επιλογή για μετασχηματιστές ισχύος γραμμής{11}συχνότητας.

Τυπικές Εφαρμογές

Μετασχηματιστές ισχύος υψηλής

Επαγωγείς φίλτρων εξόδου και τσοκ φίλτρων EMI ηλιακών μετατροπέων.

Τσοκ διόρθωσης συντελεστή ισχύος (PFC) σε βιομηχανικά και τηλεπικοινωνιακά τροφοδοτικά.

Συνήθεις-τσοκ και μετασχηματιστές ρεύματος για μέτρηση ακριβείας.

Μαγνητικοί ενισχυτές και μετασχηματιστές παλμών όπου απαιτείται υψηλή διαπερατότητα και γρήγορη απόκριση.

Θέματα σχεδιασμού και χειρισμού

Επειδή η ανοπτημένη νανοκρυσταλλική ταινία είναι εύθραυστη, οι πυρήνες των μπλοκ πρέπει να χρησιμοποιούνται με προσοχή: αποφύγετε αιχμηρές κρούσεις, μην υπερβαίνετε τη συνιστώμενη πίεση σύσφιξης και χρησιμοποιήστε προστατευτική θήκη όπου υπάρχουν κραδασμοί. Η αποτελεσματική περιοχή που χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς σχεδιασμού πρέπει να περιλαμβάνει τον συντελεστή στοίβαξης. Σε εφαρμογές υψηλής-συχνότητας, η διάταξη περιέλιξης θα πρέπει να ελαχιστοποιεί τις απώλειες επαγωγής διαρροής και εγγύτητας-και η απώλεια πυρήνα θα πρέπει να αξιολογείται στην πραγματική πυκνότητα και συχνότητα ροής λειτουργίας, όχι στην κατάσταση δοκιμής υλικού, επειδή η απώλεια αυξάνεται απότομα και με τα δύο.

FAQ

Μπορεί ένας πυρήνας μπλοκ 1K107 να αντικαταστήσει έναν πυρήνα φερρίτη στον ίδιο μετασχηματιστή;

Συχνά ναι, με επανασχεδιασμό. Η υψηλότερη επαγωγή κορεσμού επιτρέπει μικρότερο πυρήνα ή λιγότερες στροφές, αλλά το τύλιγμα πρέπει να-βελτιστοποιηθεί εκ νέου επειδή αλλάζει η απώλεια πυρήνα και το ισοζύγιο απώλειας χαλκού.

Ποιο είναι το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας;

Το υλικό είναι σταθερό μέχρι τη θερμοκρασία Curie περίπου 560 μοιρών, πολύ πάνω από οποιαδήποτε πρακτική θερμοκρασία μετασχηματιστή. Το πρακτικό όριο καθορίζεται από το μονωτικό υλικό περιέλιξης και το υλικό ενθυλάκωσης, συνήθως από 120 μοίρες έως 180 μοίρες.

Γιατί ο συντελεστής στοίβαξης είναι χαμηλότερος από αυτόν του χάλυβα πυριτίου;

Η επιφάνεια της κορδέλας και η διαδικασία συναρμολόγησης του μπλοκ αφήνουν μικρούς χώρους αέρα μεταξύ των στρωμάτων. Το 0,75 έως το 0,85 είναι ένα ρεαλιστικό εύρος για νανοκρυσταλλικά μπλοκ, επομένως ο σχεδιαστής πρέπει να χρησιμοποιήσει την ενεργή περιοχή στους υπολογισμούς ροής.

Είναι η απώλεια πυρήνα μικρότερη από το άμορφο κράμα στα 20 kHz;

Σε γενικές γραμμές, ναι για την ίδια πυκνότητα ροής, γι' αυτό το νανοκρυσταλλικό προτιμάται για μετατροπή ισχύος υψηλής-συχνότητας, ενώ το άμορφο παραμένει ανταγωνιστικό σε χαμηλότερες συχνότητες και για μεγαλύτερους πυρήνες.

Χρειάζεται ο πυρήνας διάκενο αέρα για εφαρμογές τσοκ PFC;

Για ένα τσοκ που φέρει πόλωση DC, απαιτείται συνήθως ένα κατανεμημένο ή διακριτό διάκενο αέρα για την αποφυγή κορεσμού. η υψηλή διαπερατότητα του 1K107 κατά τα άλλα κορεστεί κάτω από ένα μικρό ρεύμα συνεχούς ρεύματος.

Συνοπτικά, οι νανοκρυσταλλικοί πυρήνες μπλοκ βασισμένοι σε 1K107 Fe- παρέχουν υψηλή διαπερατότητα, υψηλή επαγωγή κορεσμού και χαμηλή απώλεια υψηλής-συχνότητας, γεγονός που τους καθιστά ισχυρό υποψήφιο για μετασχηματιστές 20 kHz έως 30 kHz, φίλτρα μετατροπέα και τσοκ PFC, υπό τον όρο ότι ο παράγοντας σχεδίασης και η μηχανική διάταξη στοίβαξης υπολογίζονται.