Nowoczesne elementy indukcyjne wytwarzane na potrzeby energoelektroniki budowane są w oparciu o niskostratne materiały nanokrystaliczne. Rdzenie z materiałów nanokrystalicznych dzięki wysokiej indukcji nasycenia stanowią doskonałe uzupełnienie rdzeni ferrytowych i proszkowych stosowanych w zakresie średnich częstotliwości. Technologia produkcji rdzeni nanokrystalicznych pozwala na wytwarzanie zarówno rdzeni transformatorowych jak i rdzeni przecinanych, wieloszczelinowych stosowanych w dławikach indukcyjnych.
Magnetyki nanokrystaliczne. W 1988 roku japońska firma wprowadziła na rynek przełomowy materiał nanokrystaliczny o optymalnym składzie chemicznym Fe-Cu-Nb-Si-B. Materiał okazał się doskonałym magnetykiem stosowanym w zakresie średnich częstotliwości. Wysoka indukcja nasycenia Bs~1,2T, niewielka stratność p~0,1W/kg/50Hz, duża przenikalność magnetyczna µ~500 000 oraz bliski zeru współczynnik magnetostrykcji λ~0,1×10-6 to bardzo dobre parametry, które zdecydowały o licznych zastosowaniach i popularności stopu. Do dziś trwają badania nad materiałami nanokrystalicznymi głównie w kierunku poprawy ich charakterystyk wysokoczęstotliwościowych i wysokotemperaturowych [1]. Powstają stopy magnetyczne dedykowane do konkretnych zastosowań. Obecnie dobrze rozpoznane i znajdujące liczne zastosowania są trzy podstawowe grupy stopów nanokrystalicznych: (Fe-Nb-Cu-Si-B), (Fe-Zr-Cu-B) oraz (Fe-Co-Zr-Cu-B). Dwie pierwsze grupy stopów można stosować w temperaturze nie przekraczającej 230°C, zaś stopy trzeciej grupy zachowują dobre właściwości magnetyczne w temperaturze do 550°C [2].
Niewielka przenikalność magnetyczna µ~50-120 proszkowych rdzeni dławikowych może powodować rozproszenie strumienia np. do ferromagnetycznej obudowy i zmianę indukcyjności dławika. Efekt ten nie występuje w rdzeniach nanokrystalicznych o dużej przenikalności magnetycznej. Prawie zerowy współczynnik magnetostrykcji materiałów nanokrystalicznych eliminuje pole akustyczne rdzenia w zakresie częstotliwości słyszalnych.
Do pozytywnych cech materiałów nanokrystalicznych należy zaliczyć dużą stabilność temperaturową i częstotliwościową przenikalności magnetycznej. Przekłada się to bezpośrednio na niezmienność parametrów użytkowych dławików i transformatorów. Zależność przenikalności magnetycznej od temperatury jest wadą niektórych ferrytów (Tmax~140OC).
W ofercie Fluxcom znajdują się rdzenie nanokrystaliczne w wykonaniu toroidalnym typu TN, owalnym typu 2CN, 3CN i wieloszczelinowym typu 2CND, 3CND. Oprócz rdzeni katalogowych dostarczmy rdzenie o wymiarach niestandardowych, dostosowanych do projektu. Zapewniamy wsparcie techniczne podczas doboru odpowiedniego materiału magnetycznego do aplikacji. Na życzenie wykonujemy projekty elementów prototypowych, a w razie potrzeby dostarczamy dokumentację techniczną z opisem technologicznym.
Literatura
[1]. Innowacyjne Materiały do zastosowań w energooszczędnych i proekologicznych urządzeniach elektrycznych. IMN-Gliwice 2015 Kierownik: A. Kolano-Burian, Projekt POIG.01.03.01-00-058/08
[2]. Kulik T., Ferenc J. Stopy magnetycznie miękkie o strukturze nanokrystalicznej, Inżynieria Materiałowa, Vol.26, SIGMA-NOT 2005.
PARAMETRY MATERIAŁU RDZENIA NANOKRYSTALICZNEGO:
| Indukcja nasycenia | Bs = 1,15 – 1,25 T |
| Remanencja | Br = 0,8 – 1 T |
| Pole koercji | Hc = 1 – 1,5 A/m |
| Przenikalność magnetyczna | µmax ≤ 300 000–500 000 |
| Straty mocy w rdzeniu | Ps = 0.04 W/kg (f = 50 Hz, B = 1.1 T) |
| Magnetostrykcja nasycenia | λs = 0,5 x 10-6 |
WARUNKI PRACY:
| Częstotliwość | fp ≤ 300 kHz |
| Temperatura pracy rdzenia | Tp ≤ 200°C |
ZASTOSOWANIE:
- transformatory impulsowe
- elementy indukcyjne – dławiki średniej częstotliwości