1K107 Yüksek-Geçirgenlikli Fe-Tabanlı Nanokristalin Blok Çekirdekler: Özellikleri ve Uygulamaları

1K107 Fe-Tabanlı Nanokristalin Çekirdek Nedir?

1K107, yüksek-geçirgenliğe sahip Fe-bazlı nanokristalin alaşım için kullanılan bir kalite tanımıdır. Malzeme, erimiş alaşımın hızla yaklaşık 25 mikron kalınlığında bir şerit halinde söndürülmesiyle üretiliyor; bu şerit daha sonra sarılıyor veya istifleniyor ve amorf bir matris içine gömülü nano ölçekli kristalitlerin ince bir yapısını geliştirmek için manyetik bir alan altında tavlanıyor. Bu mikro yapı, yaklaşık 1,25 T'lik yüksek doygunluktaki manyetik indüksiyonu yüksek geçirgenlik, düşük zorlayıcılık ve yüksek frekanslarda çok düşük çekirdek kaybıyla birleştirerek 1K107'yi yaklaşık 20 kHz ile 30 kHz ve üzeri arasında çalışan manyetik bileşenler için uygun hale getirir.

Blok Çekirdek İnşaatı

Bir blok çekirdeği (yığılmış blok çekirdeği olarak da adlandırılır), nanokristalin şerit parçalarının istiflenmesiyle veya sarılı şeritlerin düzleştirilmesi ve dikdörtgen bir blok şekline bastırılmasıyla oluşturulur, böylece manyetik yol, tek bir toroidden daha büyük bir etkin kesite-sahip olur. Blok formu daha sonra uygulamaya bağlı olarak gerekli hava boşluğu ile veya boşluksuz bırakılarak monte edilir. Tavlanmış şerit kırılgan olduğundan ve mekanik gerilime karşı duyarlı olduğundan, çekirdek genellikle yumuşak basınç dağılımıyla kapsüllenir veya sıkıştırılır ve istifleme faktörü (etkili manyetik çelik alanın geometrik kesite oranı) bu malzeme sınıfı için tipik olarak 0,75'in üzerindedir.

1K107'nin Temel Manyetik ve Fiziksel Özellikleri

Yüksek doygunluk indüksiyonu ve düşük kaybın birleşimi, 1K107 çekirdeğinin aynı frekansta ferritten daha yüksek akı yoğunluğunu işleyebileceği anlamına gelir; bu da belirli bir güç çıkışı için daha küçük bir çekirdek kesiti anlamına gelir.

Diğer Çekirdek Malzemelerle Karşılaştırma

Ferrit ile karşılaştırıldığında 1K107, doyma akısı yoğunluğunun kabaca iki katı sunar, bu da yüksek-frekans transformatörlerinde dönüş sayısını veya çekirdek boyutunu azaltır. Amorf şeritle karşılaştırıldığında nanokristalin alaşım, malzeme maliyeti daha yüksek olmasına rağmen 20 kHz ila 100 kHz aralığında daha yüksek geçirgenlik ve daha düşük çekirdek kaybı sağlar. Tanecik- yönelimli silikon çelikle karşılaştırıldığında, nanokristalin malzeme yüksek frekansta çok daha düşük kayba sahiptir, ancak daha düşük bir doygunluk indüksiyonuna (1,7 T ila 2,0 T'ye karşı yaklaşık 1,25 T) ve daha düşük bir istifleme faktörüne sahiptir, bu nedenle silikon çelik hat-frekansı güç transformatörleri için tercih olmaya devam etmektedir.

Tipik Uygulamalar

20 kHz - 30 kHz arasında çalışan anahtarlamalı- modlu güç kaynakları için yüksek-frekanslı güç transformatörleri.

Solar invertörlerin çıkış filtre indüktörleri ve EMI filtre bobinleri.

Endüstriyel ve telekomünikasyon güç kaynaklarında güç faktörü düzeltme (PFC) bobinleri.

Hassas ölçüm için ortak-mod bobinleri ve akım transformatörleri.

Yüksek geçirgenliğin ve hızlı yanıtın gerekli olduğu manyetik amplifikatörler ve darbe transformatörleri.

Tasarım ve Kullanım Hususları

Tavlanmış nanokristalin şerit kırılgan olduğundan blok çekirdekleri dikkatle kullanılmalıdır: keskin darbelerden kaçının, önerilen sıkma basıncını aşmayın ve titreşimin olduğu yerlerde koruyucu bir kılıf kullanın. Tasarım hesaplamalarında kullanılan etkin alan, istifleme faktörünü içermelidir. Yüksek-frekans uygulamalarında, sargı düzeni kaçak endüktansı ve yakınlık-etkisi kayıplarını en aza indirmelidir ve çekirdek kaybı, malzeme test koşulunda değil, gerçek çalışma akısı yoğunluğu ve frekansına göre değerlendirilmelidir çünkü kayıp her iki durumda da hızla artar.

SSS

1K107 blok çekirdeği aynı transformatördeki ferrit çekirdeğin yerini alabilir mi?

Çoğunlukla evet, yeniden tasarımla. Daha yüksek doygunluk indüksiyonu, daha küçük bir çekirdeğe veya daha az dönüşe izin verir, ancak çekirdek kaybı ve bakır kaybı dengesi değiştiği için sargının yeniden-optimize edilmesi gerekir.

Çalışma sıcaklığı aralığı nedir?

Malzeme, herhangi bir pratik transformatör sıcaklığının çok üzerinde, yaklaşık 560 derecelik Curie sıcaklığına kadar stabildir. Pratik sınır, sargı izolasyonu ve kapsülleme malzemesi tarafından, genellikle 120 derece ila 180 derece arasında belirlenir.

İstifleme faktörü neden silikon çeliğinkinden daha düşük?

Şerit yüzeyi ve blok birleştirme işlemi, katmanlar arasında küçük hava boşlukları bırakır; 0,75 ila 0,85 nanokristalin bloklar için gerçekçi bir aralıktır, dolayısıyla tasarımcının akı hesaplamalarında etkin alanı kullanması gerekir.

Çekirdek kaybı 20 kHz'de amorf alaşımdan daha mı düşük?

Genel olarak aynı akı yoğunluğu için evet; bu nedenle, yüksek-frekanslı güç dönüşümü için nanokristalin tercih edilirken amorf, daha düşük frekanslarda ve daha büyük çekirdekler için rekabetçi kalır.

PFC bobin uygulamaları için çekirdeğin hava boşluğuna ihtiyacı var mı?

DC öngerilim taşıyan bir bobin için, doymayı önlemek amacıyla normalde dağıtılmış veya ayrık bir hava boşluğu gereklidir; 1K107'nin yüksek geçirgenliği aksi takdirde küçük bir DC akımı altında doyurulur.

Özetle, 1K107 Fe-tabanlı nanokristalin blok çekirdekler, yüksek geçirgenlik, yüksek doygunluk indüksiyonu ve düşük yüksek-frekans kaybı sağlar; bu da onları, istifleme faktörü ve mekanik kullanım kısıtlamaları için tasarım hesapları sağlandığında, 20 kHz ila 30 kHz transformatörler, invertör filtreleri ve PFC bobinleri için güçlü bir aday haline getirir.