1K107 nanokristályos toroid mag transzformátorokhoz és induktorokhoz

Mi az 1K107 nanokristályos toroid mag

Az 1K107 egy nagy -permeabilitású vas-alapú nanokristályos lágy mágneses ötvözet, amelyet úgy állítanak elő, hogy az olvadt ötvözetet gyorsan vékony szalaggá szilárdítják, majd lágyítják, így néhány nanométeres finomszemcsés szerkezetet alkotnak. A szalag zárt toroid alakúra van feltekerve, így egy folyamatos mágneses körrel, légrés nélkül és szivárgási fluxussal rendelkező mag jön létre. Ezek a magok nagy permeabilitást és alacsony magveszteséget egyesítenek közepes és magas frekvenciákon, így előnyben részesítik őket a nagy-frekvenciás transzformátorok, induktorok, áramérzékelők és közös módú fojtótekercsek számára, ahol a szilíciumacél és a ferrit nem felel meg egyszerre minden követelménynek.

Tipikus mágneses tulajdonságok

Magas kezdeti permeabilitás, jellemzően 80 000 tartományba esik a nagy -permeabilitási fokozatok esetén, ami csökkenti az adott induktivitáshoz szükséges fordulatok számát.

A telítési fluxussűrűség körülbelül 1,2 T, nagyobb, mint a ferrité, ami kisebb keresztmetszeteket tesz lehetővé ugyanazon teljesítmény mellett.

Alacsony magveszteség a kHz-MHz tartományban a vékony szalag és a finom szemcsés szerkezet miatt.

Magas Curie hőmérséklet 570 C körül, stabil mágneses viselkedést biztosít széles működési tartományban, jellemzően -40 C és +150 C között.

Alacsony magnetostrikció optimalizált fokozatokban, ami csökkenti a hallható zajt.

Az ötvözetrendszer és az izzítási eljárás a vas-alapú nanokristályos anyagok általános keretét követi, és a hazai minőségi jelölésekre, például az 1K107-re hivatkozik a GB/T 19345 sorozat az amorf és nanokristályos ötvözetekre vonatkozóan.

Összehasonlítás a szilikon acél magokkal

Az 50/60 Hz-es teljesítménytranszformátorok szabványa a szilíciumacél magok, de veszteségük a frekvenciával meredeken növekszik. Magas-frekvenciás környezetben a hiszterézis és az örvényáram veszteségei meredeken megnövekednek, ami túlmelegedést és rossz hatékonyságot okoz. A nanokristályos toroid magok kHz-től MHz-ig stabilan működnek, sokkal kisebb veszteséggel, zárt mágneses áramkörük pedig kiküszöböli az összeillesztett szilíciumacél magok légrésveszteségét. Ugyanezen energiaigény mellett a nanokristályos mag lényegesen kisebb és könnyebb, ami számít a szerver tápegységeiben, a beépített töltőkben és a kompakt inverterekben.

Összehasonlítás a ferrit magokkal

Alacsony költségük és nagy ellenállásuk miatt a ferritmagok dominálnak a nagy-frekvenciás mágnesekben, de alacsony a telítési fluxussűrűségük, jellemzően 0,3-0,5 T, és permeabilitása a hőmérséklet és a frekvencia növekedésével gyorsan csökken. A nanokristályos magok többszörösen nagyobb telítési fluxussűrűséget és nagyobb permeabilitást biztosítanak, így kevesebb fordulattal és kisebb maggal ugyanaz az induktivitás érhető el. A kompromisszum a magasabb anyagköltség, ami indokolt ott, ahol a méret, a hatékonyság és a hőmérséklet-stabilitás kritikus. A közös módú fojtótekercseknél a nanokristályos magok laposabb impedanciagörbét biztosítanak széles frekvenciasávban, mint a ferrit.

Alkalmazások

Nagy-frekvenciás transzformátorok kapcsoló-üzemmódú tápegységekben és DC-DC átalakítók.

Közös módú fojtótekercsek EMC-szűréshez ipari hajtásokban, szoláris inverterekben és elektromos töltőkészülékekben.

Nagy pontosságot és alacsony fázishibát igénylő áramváltók és maradékáram-érzékelők.

PFC induktorok és kimeneti fojtótekercsek a teljesítményelektronikában.

Jel- és impulzustranszformátorok az adatkommunikációban és műszerezésben.

Kiválasztási és tervezési szempontok

Először határozza meg a működési frekvenciát; a fokozat és a mag mérete a veszteségkeretből következik az adott gyakorisággal.

Az induktorok kialakításánál ellenőrizze a maximális DC előfeszítő áramot: a mag nem telítődhet a csúcsáramnál, és az induktivitásesésnek az alkalmazási határon belül kell maradnia.

Figyelembe kell venni a tekercselési ablakot: a toroid magokhoz vagy toroid tekercselő gépre vagy kézi tekercselésre van szükség, ami nagy gyártási mennyiség esetén befolyásolja a költségeket.

Vegyük fontolóra a védőházat: sok szállító kínál tokos magokat rögzített ablakmérettel, ami leegyszerűsíti a felszerelést és a tekercselést.

Ellenőrizze az alkalmazás hőmérsékleti tartományát a magminőséghez képest, mivel a permeabilitás hőmérséklet feletti stabilitása minőségenként változik.

Reprezentatív magméretek

A következő táblázat a tipikus toroid magokat sorolja fel magméretekkel, védődoboz-méretekkel, effektív keresztmetszeti területtel-, mágneses úthosszal és a maximális egyenáram-túláram-osztállyal.

Magméret (mm)	Doboz mérete (mm)	Ae (mm2)	Mágneses út Ie (mm)	Max DC túláram (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

További méretek és egyedi méretek állnak rendelkezésre; az effektív területet és úthosszat mindig a pontos lejtőhöz kell megerősíteni, mivel ezek közvetlenül határozzák meg a fordulatszámítást.

Gyakran Ismételt Kérdések

Mit jelent az 1K107 fokozat megjelölése?

Az 1K107 egy vas-alapú nanokristályos ötvözetet azonosít, amely nagy kezdeti permeabilitással rendelkezik, az amorf és nanokristályos lágymágneses anyagokra szabványosított osztályok családjában. A fajlagos veszteség és permeabilitás értékeket az egyes tételeknél a malomtanúsítvány igazolja.

Egy nanokristályos toroid mag helyettesítheti közvetlenül a szilíciumacél magot?

Az 50/60 Hz-es teljesítménytranszformátorok esetében a szilíciumacél továbbra is a gazdaságos szabvány. Nanokristályos magok helyettesítik a szilíciumacélt, ahol a frekvencia magasabb, a méretnek kisebbnek kell lennie, vagy szűkös a veszteség-költségvetés, például a nagy-frekvenciás transzformátorokban és az EMC-fojtókban.

Miért számít a toroid alak a teljesítmény szempontjából?

A toroid zárt mágneses áramkört alkot légrés nélkül, így nincs résveszteség és szinte nincs külső szivárgási mező. Ez javítja a hatékonyságot, csökkenti az elektromágneses interferenciát, és érzéketlenné teszi a magot a szerelési helyzetre.

Miben különbözik a toroid mag a csupasz magtól?

A tokos mag egy védőházba van zárva, rögzített ablakkal, amely védi a szalag széleit, leegyszerűsíti a tekercselést és egyenletes szerelési méreteket biztosít. A burkolat kis mértékben csökkenti a használható ablakfelületet, ezért a méretezésnél a doboz méreteit kell használni.

Milyen hőmérsékleti tartományban működhetnek ezek a magok?

Az anyag magas Curie-hőmérséklete mellett a jellemző üzemi hőmérséklet -40 C és +150 C közötti, a permeabilitás fokozatos változásával a tartományon belül. Autóipari és kültéri alkalmazásoknál ez a stabilitás szükségtelenné teszi a hőmérséklet-kompenzáló áramköröket.

A nanokristályos magok zajosabbak, mint a ferritmagok?

A magnetostrikció határozza meg a hallható zajt, és az optimalizált nanokristályos minőségek nagyon alacsony magnetostrikcióval rendelkeznek, így a zaj a gyakorlatban a ferrithez hasonlítható vagy alacsonyabb. A toroid alak emellett elkerüli a légrés{1}}zúgását, amely jellemző a réses ferrit induktorokra.