1K107 Nanocrystalline Toroidal Core for Transformers and Inductors

Τι είναι ένας Νανοκρυσταλλικός Τοροειδής Πυρήνας 1K107

Το 1K107 είναι ένα υψηλής{2}}ποιότητας διαπερατότητας από νανοκρυσταλλικό μαλακό μαγνητικό κράμα με βάση τον σίδηρο-, που παράγεται με ταχεία στερεοποίηση λιωμένου κράματος σε λεπτή ταινία και στη συνέχεια ανόπτησή του για να σχηματίσει μια δομή λεπτών κόκκων λίγων νανομέτρων. Η κορδέλα τυλίγεται σε κλειστό δακτυλιοειδές σχήμα, παράγοντας έναν πυρήνα με συνεχές μαγνητικό κύκλωμα, χωρίς διάκενο αέρα και χωρίς ροή διαρροής. Αυτοί οι πυρήνες συνδυάζουν υψηλή διαπερατότητα με χαμηλή απώλεια πυρήνα σε μεσαίες και υψηλές συχνότητες, γεγονός που τους καθιστά μια προτιμώμενη λύση για μετασχηματιστές υψηλής-συχνότητας, επαγωγείς, αισθητήρες ρεύματος και τσοκ κοινής λειτουργίας όπου ο χάλυβας πυριτίου και ο φερρίτης δεν μπορούν να ικανοποιήσουν όλες τις απαιτήσεις ταυτόχρονα.

Τυπικές μαγνητικές ιδιότητες

Υψηλή αρχική διαπερατότητα, συνήθως στην περιοχή των 80.000 για υψηλές-βαθμίδες διαπερατότητας, η οποία μειώνει τον αριθμό των στροφών που απαιτούνται για μια δεδομένη αυτεπαγωγή.

Πυκνότητα ροής κορεσμού περίπου 1,2 Τ, υψηλότερη από τον φερρίτη, επιτρέποντας μικρότερες διατομές- για την ίδια ισχύ.

Χαμηλή απώλεια πυρήνα στο εύρος kHz έως MHz, λόγω της λεπτής κορδέλας και της δομής των λεπτών κόκκων.

Υψηλή θερμοκρασία Κιουρί περίπου 570 C, παρέχοντας σταθερή μαγνητική συμπεριφορά σε ένα ευρύ φάσμα λειτουργίας, συνήθως -40 C έως +150 C.

Χαμηλή μαγνητοσυστολή σε βελτιστοποιημένες ποιότητες, που μειώνει τον ηχητικό θόρυβο.

Το σύστημα κράματος και η διαδικασία ανόπτησης ακολουθούν το γενικό πλαίσιο των νανοκρυσταλλικών υλικών με βάση-σίδηρο και οι ονομασίες οικιακής ποιότητας όπως το 1K107 αναφέρονται στη σειρά GB/T 19345 για άμορφα και νανοκρυσταλλικά κράματα.

Σύγκριση με πυρήνες από χάλυβα πυριτίου

Οι πυρήνες από χάλυβα πυριτίου είναι το πρότυπο για μετασχηματιστές ισχύος 50/60 Hz, αλλά η απώλειά τους αυξάνεται απότομα με τη συχνότητα. Σε περιβάλλον υψηλής-συχνότητας, η υστέρηση και οι απώλειες δινορευμάτων αυξάνονται απότομα, προκαλώντας υπερθέρμανση και χαμηλή απόδοση. Οι νανοκρυσταλλικοί δακτυλιοειδείς πυρήνες λειτουργούν σταθερά από την περιοχή kHz έως και τα MHz, με πολύ μικρότερες απώλειες και το κλειστό μαγνητικό κύκλωμά τους εξαλείφει τις απώλειες{5}}του κενού αέρα των ματισμένων πυρήνων από χάλυβα πυριτίου. Για την ίδια απαίτηση ισχύος, ο νανοκρυσταλλικός πυρήνας είναι σημαντικά μικρότερος και ελαφρύτερος, κάτι που έχει σημασία στα τροφοδοτικά διακομιστή, στους φορτιστές και στους συμπαγείς μετατροπείς.

Σύγκριση με πυρήνες φερρίτη

Οι πυρήνες φερρίτη κυριαρχούν στα μαγνητικά υψηλής-συχνότητας λόγω του χαμηλού κόστους και της υψηλής ειδικής αντίστασής τους, αλλά έχουν χαμηλή πυκνότητα ροής κορεσμού, συνήθως 0,3 έως 0,5 Τ, και διαπερατότητα που πέφτει γρήγορα με τη θερμοκρασία και τη συχνότητα. Οι νανοκρυσταλλικοί πυρήνες παρέχουν πολλές φορές υψηλότερη πυκνότητα ροής κορεσμού και υψηλότερη διαπερατότητα, επομένως η ίδια αυτεπαγωγή μπορεί να επιτευχθεί με λιγότερες στροφές και μικρότερο πυρήνα. Το αντίτιμο-είναι υψηλότερο κόστος υλικού, το οποίο δικαιολογείται όταν το μέγεθος, η απόδοση και η σταθερότητα της θερμοκρασίας είναι κρίσιμα. Στα τσοκ κοινής λειτουργίας, οι νανοκρυσταλλικοί πυρήνες παρέχουν επίσης μια πιο επίπεδη καμπύλη σύνθετης αντίστασης σε μια ευρεία ζώνη συχνοτήτων από τον φερρίτη.

Εφαρμογές

Μετασχηματιστές υψηλής

Τσοκ κοινής λειτουργίας για φιλτράρισμα EMC σε βιομηχανικούς δίσκους, ηλιακούς μετατροπείς και φορτιστές EV.

Μετασχηματιστές ρεύματος και αισθητήρες υπολειπόμενου ρεύματος που απαιτούν υψηλή ακρίβεια και χαμηλό σφάλμα φάσης.

Επαγωγείς PFC και τσοκ εξόδου στα ηλεκτρονικά ισχύος.

Μετασχηματιστές σημάτων και παλμών στην επικοινωνία δεδομένων και τα όργανα.

Θέματα επιλογής και σχεδιασμού

Καθορίστε πρώτα τη συχνότητα λειτουργίας. ο βαθμός και το μέγεθος του πυρήνα προκύπτουν από τον προϋπολογισμό ζημιών σε αυτή τη συχνότητα.

Για σχέδια επαγωγέων, ελέγξτε το μέγιστο ρεύμα πόλωσης συνεχούς ρεύματος: ο πυρήνας δεν πρέπει να κορεστεί στο ρεύμα αιχμής και η πτώση της επαγωγής πρέπει να παραμείνει εντός του ορίου εφαρμογής.

Λάβετε υπόψη το παράθυρο περιέλιξης: οι δακτυλιοειδείς πυρήνες απαιτούν είτε μηχανή περιέλιξης δακτυλίου είτε χειροκίνητη περιέλιξη, γεγονός που επηρεάζει το κόστος για μεγάλους όγκους παραγωγής.

Σκεφτείτε το προστατευτικό περίβλημα: πολλοί προμηθευτές προσφέρουν πυρήνες με θήκη με σταθερό μέγεθος παραθύρου, το οποίο απλοποιεί την τοποθέτηση και την περιέλιξη.

Επαληθεύστε το εύρος θερμοκρασίας της εφαρμογής σε σχέση με τον βαθμό πυρήνα, καθώς η σταθερότητα της διαπερατότητας έναντι της θερμοκρασίας ποικίλλει μεταξύ των βαθμών.

Αντιπροσωπευτικά μεγέθη πυρήνα

Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει τυπικούς σπειροειδείς πυρήνες με περίβλημα με διαστάσεις πυρήνα, διαστάσεις προστατευτικού κιβωτίου, πραγματική-διατομή, μήκος μαγνητικής διαδρομής και τη μέγιστη τάξη υπερέντασης συνεχούς ρεύματος.

Μέγεθος πυρήνα (mm)	Μέγεθος κουτιού (mm)	Ae (mm2)	Μαγνητική διαδρομή, δηλαδή (mm)	Μέγιστο υπερένταση DC (A)
14 x 19 x 6.5	12 x 22 x 8	11.86	51.81	20
14 x 20 x 10	12 x 22.3 x 11.4	29.68	52.29	40
16 x 21 x 10	15 x 24 x 12.3	24.85	57.41	60
18 x 25 x 10	16.4 x 25.9 x 12.3	37.97	64.56	70
20 x 28 x 10	18.5 x 29 x 12.3	45.76	73.88	90
21 x 28 x 10	18.3 x 30 x 12.3	50.39	77.45	100
22 x 32 x 10	20.5 x 33.4 x 12.3	43.58	73.43	120

Διατίθενται επιπλέον μεγέθη και προσαρμοσμένες διαστάσεις. η πραγματική περιοχή και το μήκος διαδρομής θα πρέπει πάντα να επιβεβαιώνονται για τον ακριβή βαθμό, καθώς καθορίζουν απευθείας τον υπολογισμό των στροφών.

Συχνές Ερωτήσεις

Τι σημαίνει ο χαρακτηρισμός βαθμού 1K107;

Το 1K107 προσδιορίζει ένα νανοκρυσταλλικό κράμα-με βάση σίδηρο με υψηλή αρχική διαπερατότητα, στην οικογένεια των τύπων που έχουν τυποποιηθεί για άμορφα και νανοκρυσταλλικά μαλακά μαγνητικά υλικά. Οι συγκεκριμένες τιμές απώλειας και διαπερατότητας επιβεβαιώνονται από το πιστοποιητικό μύλου για κάθε παρτίδα.

Μπορεί ένας νανοκρυσταλλικός σπειροειδής πυρήνας να αντικαταστήσει απευθείας έναν πυρήνα από χάλυβα πυριτίου;

Για μετασχηματιστές ισχύος 50/60 Hz, ο χάλυβας πυριτίου παραμένει το οικονομικό πρότυπο. Οι νανοκρυσταλλικοί πυρήνες αντικαθιστούν τον χάλυβα πυριτίου όπου η συχνότητα είναι υψηλότερη, το μέγεθος πρέπει να είναι μικρότερο ή ο προϋπολογισμός απώλειας είναι περιορισμένος, όπως σε μετασχηματιστές υψηλής-συχνότητας και τσοκ EMC.

Γιατί το σπειροειδές σχήμα έχει σημασία για την απόδοση;

Ένας δακτύλιος σχηματίζει ένα κλειστό μαγνητικό κύκλωμα χωρίς διάκενο αέρα, επομένως δεν υπάρχει απώλεια διακένου και σχεδόν κανένα εξωτερικό πεδίο διαρροής. Αυτό βελτιώνει την απόδοση, μειώνει τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και καθιστά τον πυρήνα μη ευαίσθητο στη θέση τοποθέτησης.

Πώς διαφέρει ένας σπειροειδής πυρήνας με θήκη από έναν γυμνό πυρήνα;

Ένας πυρήνας με περίβλημα είναι εγκλωβισμένος σε ένα προστατευτικό περίβλημα με ένα σταθερό παράθυρο, το οποίο προστατεύει τις άκρες της ταινίας, απλοποιεί την περιέλιξη και παρέχει σταθερές διαστάσεις τοποθέτησης. Το περίβλημα μειώνει ελαφρώς τη χρησιμοποιήσιμη επιφάνεια του παραθύρου, επομένως το μέγεθος πρέπει να χρησιμοποιεί τις διαστάσεις του κουτιού.

Σε ποιο εύρος θερμοκρασίας μπορούν να λειτουργήσουν αυτοί οι πυρήνες;

Με την υψηλή θερμοκρασία Curie του υλικού, η τυπική θερμοκρασία λειτουργίας είναι -40 C έως +150 C, με σταδιακή αλλαγή της διαπερατότητας στο εύρος. Για εφαρμογές αυτοκινήτου και εξωτερικού χώρου, αυτή η σταθερότητα αφαιρεί την ανάγκη για κυκλώματα αντιστάθμισης θερμοκρασίας.

Οι νανοκρυσταλλικοί πυρήνες είναι πιο θορυβώδεις από τους πυρήνες φερρίτη;

Η μαγνητοσυστολή καθορίζει τον ηχητικό θόρυβο και οι βελτιστοποιημένες νανοκρυσταλλικές ποιότητες έχουν πολύ χαμηλή μαγνητοσυστολή, επομένως ο θόρυβος είναι συγκρίσιμος ή χαμηλότερος από τον φερρίτη στην πράξη. Το δακτυλιοειδές σχήμα αποφεύγει επίσης το βουητό με διάκενο αέρα που είναι χαρακτηριστικό των επαγωγέων φερρίτη με διάκενο.