Nucleo ad anello magnetico nanocristallino a base Fe- 1K107: proprietà e applicazioni

Cos'è un nucleo ad anello nanocristallino a base di Fe-1K107?

1K107 è un materiale magnetico morbido nanocristallino a base di Fe-prodotto mediante solidificazione ultra-rapida di una lega di Fe-Si-B-Nb-Cu in un nastro sottile, tipicamente di 18-30 micrometri di spessore, seguita da ricottura controllata che precipita cristalliti di ferro su scala nanometrica di 10-20 nm all'interno di una matrice amorfa. Il nastro viene avvolto in un nucleo toroidale (anello) e ricotto in un campo magnetico per impostare la forma del ciclo di isteresi. Il risultato è un nucleo con permeabilità molto elevata, bassa perdita e buona stabilità termica, adatto a componenti magnetici di precisione e ad alta frequenza.. 1K107 è una designazione comune per questa famiglia di materiali; gli esatti valori magnetici garantiti sono riportati nella scheda tecnica del materiale e nel certificato di collaudo forniti con ogni lotto.

Caratteristiche magnetiche chiave

Alta permeabilità:permeabilità iniziale tipicamente nell'ordine delle decine di migliaia e fino a circa 100.000 dopo la ricottura ottimizzata, consentendo ai progettisti di raggiungere un'induttanza target con meno spire e un nucleo più piccolo.

Bassa perdita del nucleo:le perdite di isteresi e di correnti parassite-rimangono basse fino a 100 kHz e oltre, riducendo la generazione di calore e migliorando l'efficienza nelle applicazioni di commutazione-modalità e filtro.

Elevata densità di flusso di saturazione:circa 1,2-1,25 T per la lega nanocristallina - molto al di sopra della ferrite (0,3-0,5 T) - consentendo nuclei compatti con oscillazioni di flusso moderate.

Stabilità della temperatura:le proprietà magnetiche rimangono stabili da circa -55 C a +130 C.

Coerenza:Il rigoroso controllo batch-a-batch rende il materiale adatto per trasformatori di corrente con rapporto-accurato.

Perché una geometria ad anello (toroidale)?

Un nucleo toroidale non ha traferro, quindi la permeabilità effettiva è uguale alla permeabilità del materiale e il campo magnetico è confinato all'interno dell'anello. Ciò garantisce un basso campo disperso e una bassa EMI irradiata, motivo per cui i toroidi vengono utilizzati per induttanze di modo comune-e trasformatori di corrente ad alta-precisione. Il percorso magnetico chiuso mantiene inoltre bassa l'induttanza di dispersione. Il compromesso- è che l'avvolgimento deve essere eseguito con una navetta o un formatore di nucleo, quindi i toroidi sono meno convenienti dei nuclei divisi o a forma di C- quando sono necessarie molte spire o conduttori di grandi dimensioni.

Applicazioni

Trasformatori di corrente per la misurazione, la protezione e il controllo, dove l'elevata permeabilità e la compatta consistenza del materiale garantiscono classi di precisione come 0,1 e 0,2S.

Induttanze in modalità-comune e-normale per il filtraggio delle interferenze elettromagnetiche (EMI) in alimentatori, azionamenti di motori e caricabatterie per veicoli.

Trasformatori e induttori di potenza ad alta-frequenza in alimentatori a commutazione-mode, inverter solari, UPS e apparecchiature di riscaldamento a induzione.

Sistemi di ricarica wireless e sensori magnetici.

Reattori saturabili e interruttori magnetici.

Specifiche e ordinazioni

Fornire le dimensioni del nucleo (diametro esterno, diametro interno e altezza), l'induttanza o il numero di spire richiesti, la frequenza operativa e la densità del flusso, qualsiasi componente di polarizzazione CC, i requisiti di rivestimento (immersione epossidica o scatola protettiva) e l'intervallo di temperatura. I nuclei vengono forniti con un certificato di prova che riporta permeabilità, perdita del nucleo e dati B-H misurati con il metodo del campione ad anello secondo IEC 60404-6; i gradi dei materiali seguono la norma IEC 60404-8-6 per le strisce amorfe e nanocristalline.

Domande frequenti

Cosa significa 1K107?

È una designazione comune per una lega nanocristallina a base di Fe-. Diversi produttori pubblicano valori garantiti leggermente diversi, quindi controlla sempre la scheda tecnica del materiale e il certificato di prova per i dati effettivi di permeabilità, saturazione e perdita.

Perché la perdita del nucleo è così bassa alle alte frequenze?

Tre fattori si combinano: il nastro è molto sottile (18-30 micrometri), la lega ha un'elevata resistività elettrica e la struttura a grana su scala nanometrica riduce la perdita di isteresi. Insieme mantengono basse le perdite per correnti parassite e per isteresi fino a circa 100 kHz.

Questi core possono essere utilizzati a 50/60 Hz?

Sì, ad esempio nei trasformatori di corrente. Per i grandi trasformatori di distribuzione a frequenza industriale, l'acciaio amorfo o al silicio è solitamente più economico; il nanocristallino viene scelto laddove contano la precisione o l'alta frequenza.

E la polarizzazione DC?

I nuclei nanocristallini tollerano solo una piccola componente CC prima della saturazione, poiché la densità del flusso di saturazione è di circa 1,2 T. Per una polarizzazione CC significativa, utilizzare un nucleo separato (tagliato o con uno spazio distribuito) o una sezione trasversale più ampia.

Qual è l'intervallo di temperatura operativa?

Tipicamente da -55 C a +130 C, durante il quale le proprietà magnetiche rimangono stabili; confermare l'intervallo esatto nella scheda tecnica del grado scelto.

Come vengono testati i core?

Con il metodo del campione ad anello conforme alla norma IEC 60404-6, che misura la permeabilità e la perdita del nucleo su campioni toroidali nell'intervallo di frequenza di interesse; i risultati sono riportati nel certificato di prova del lotto.