1K107 Нанокристалічні блоки на основі Fe- з високою{2}}проникністю: властивості та застосування

Що таке нанокристалічне ядро ​​на основі 1K107 Fe-?

1K107 – це позначення марки нанокристалічного сплаву на основі Fe- з високою-проникністю. Матеріал виробляється шляхом швидкого загартування розплавленого сплаву в стрічку товщиною приблизно 25 мкм, яку потім намотують або складають і відпалюють під магнітним полем для створення тонкої структури нанорозмірних кристалітів, вбудованих в аморфну ​​матрицю. Ця мікроструктура поєднує високу магнітну індукцію насичення приблизно 1,25 Тл з високою проникністю, низькою коерцитивною силою та дуже низькими втратами в сердечнику на високих частотах, що робить 1K107 придатним для магнітних компонентів, які працюють приблизно від 20 кГц до 30 кГц і вище.

Конструкція ядра блоку

Блокове ядро ​​(яке також називають складеним блоковим осердям) створюється шляхом укладання сегментів нанокристалічної стрічки або сплющування та пресування намотаних стрічок у форму прямокутного блоку, щоб магнітний шлях мав більший ефективний поперечний-переріз, ніж один тороїд. Потім форму блоку збирають із необхідним повітряним зазором або залишають без нього залежно від застосування. Оскільки відпалена стрічка є крихкою та чутливою до механічних навантажень, серцевина зазвичай герметизується або затискається з м’яким розподілом тиску, а коефіцієнт укладання (відношення площі ефективної магнітної сталі до геометричного поперечного -перерізу) зазвичай перевищує 0,75 для цього класу матеріалу.

Основні магнітні та фізичні властивості 1K107

Поєднання високої індукції насичення та низьких втрат означає, що сердечник 1K107 може працювати з більшою щільністю потоку, ніж ферит, на тій самій частоті, що призводить до меншого поперечного-перерізу сердечника для заданої пропускної потужності.

Порівняння з іншими основними матеріалами

Порівняно з феритом, 1K107 пропонує приблизно вдвічі більшу щільність потоку насичення, що зменшує кількість витків або розмір сердечника у високочастотних трансформаторах. У порівнянні з аморфною стрічкою нанокристалічний сплав забезпечує вищу проникність і менші втрати в сердечнику в діапазоні від 20 кГц до 100 кГц, хоча вартість матеріалу вища. Порівняно з кремнієвою сталлю з орієнтованою зернистою структурою, нанокристалічний матеріал має значно менші втрати на високій частоті, але меншу індукцію насичення (приблизно 1,25 Тл проти 1,7 Тл до 2,0 Тл) і нижчий коефіцієнт укладання, тому кремнієва сталь залишається вибором для силових трансформаторів лінійної-частоти.

Типові застосування

Силові-високочастотні трансформатори для комутаційних джерел живлення, що працюють на частоті від 20 до 30 кГц.

Індуктори вихідного фільтра та дроселі фільтра EMI сонячних інверторів.

Дроселі корекції коефіцієнта потужності (PFC) у промислових і телекомунікаційних джерелах живлення.

Синфазні{0}}дроселі та трансформатори струму для точних вимірювань.

Магнітні підсилювачі та імпульсні трансформатори, де потрібна висока проникність і швидкий відгук.

Зауваження щодо дизайну та поводження

Оскільки відпалена нанокристалічна стрічка є крихкою, із сердечниками блоків слід поводитися обережно: уникайте різких ударів, не перевищуйте рекомендований тиск затискання та використовуйте захисний футляр, якщо присутня вібрація. Ефективна площа, яка використовується в проектних розрахунках, повинна включати коефіцієнт укладання. У високо-частотних додатках компонування обмотки має мінімізувати індуктивність витоку та -ефект близькості, а втрати в сердечнику слід оцінювати за фактичною робочою щільністю потоку та частотою, а не за умовою випробування матеріалу, оскільки втрати різко зростають з обома.

FAQ

Чи може блоковий сердечник 1K107 замінити феритовий сердечник у тому ж трансформаторі?

Часто так, з редизайном. Вища індукція насичення дозволяє використовувати менший сердечник або менше витків, але обмотку потрібно повторно -оптимізувати, оскільки змінюється баланс втрат у сердечнику та втрат у міді.

Який діапазон робочих температур?

Матеріал стабільний до температури Кюрі приблизно 560 градусів, що набагато вище будь-якої практичної температури трансформатора. Практична межа встановлюється ізоляцією обмотки та матеріалом капсуляції, як правило, від 120 градусів до 180 градусів.

Чому коефіцієнт укладання нижчий, ніж у кремнієвої сталі?

Поверхня стрічки та процес складання блоку залишають невеликі повітряні простори між шарами; Від 0,75 до 0,85 є реалістичним діапазоном для нанокристалічних блоків, тому розробник повинен використовувати ефективну площу в розрахунках потоку.

Чи втрати в сердечнику нижчі, ніж у аморфного сплаву при 20 кГц?

Загалом так для тієї самої щільності потоку, тому нанокристалічний є кращим для високо-перетворення потужності, тоді як аморфний залишається конкурентоспроможним на нижчих частотах і для більших ядер.

Чи потрібен повітряний зазор для сердечника для дроселів PFC?

Для дроселя, що несе зміщення постійного струму, зазвичай потрібен розподілений або дискретний повітряний зазор для запобігання насичення; висока проникність 1K107 інакше насичується під невеликим постійним струмом.

Підсумовуючи, нанокристалічні блочні сердечники на основі 1K107 Fe- забезпечують високу проникність, високу індукцію насичення та низькі-втрати на високих-частотах, що робить їх сильним кандидатом для трансформаторів від 20 кГц до 30 кГц, інверторних фільтрів і дроселів PFC, за умови, що конструкція враховує коефіцієнт стекування та обмеження механічного поводження.