Núcleo C nanocristalino cortado de alta permeabilidad

¿Qué es un núcleo C nanocristalino cortado?

Un núcleo de C nanocristalino cortado es un núcleo magnético en forma de C-producido a partir de una cinta de aleación nanocristalina a base de hierro-. La cinta se enrolla en un anillo toroidal o rectangular, se recoce para desarrollar la estructura de grano nanocristalino fino, se impregna y luego se corta en dos mitades C. Las superficies de contacto se rectifican para que las dos mitades se vuelvan a ensamblar en un circuito magnético cerrado con un espacio de aire mínimo y controlado. El resultado es un núcleo de alta-permeabilidad que se puede ensamblar alrededor de un devanado o bobina, lo que lo convierte en la opción práctica para transformadores e inductores que deben enrollarse en una bobina formada.

Ruta de fabricación

El proceso comienza con una rápida solidificación de la aleación fundida en una cinta delgada, típicamente de 20 a 30 micrones de espesor. El anillo enrollado se recoce bajo un campo magnético controlado para hacer crecer la estructura nanocristalina y establecer la forma de bucle B-H deseada, desde bucles cuadrados de alta-permeabilidad hasta bucles lineales de baja-remanencia. Después del recocido, el anillo se impregna al vacío con resina para que pueda mecanizarse sin deslaminarse, luego se corta y se rectifica hasta las dimensiones finales del núcleo. Las superficies del terreno son las interfaces que transportan el flujo-, por lo que su planitud y acabado superficial afectan directamente la permeabilidad efectiva del núcleo ensamblado.

Propiedades magnéticas

Alta densidad de flujo de saturación, alrededor de 1,2 T, aproximadamente dos o tres veces la de la ferrita, lo que permite secciones transversales-más pequeñas para la misma potencia.

Alta permeabilidad, lo que proporciona una corriente magnetizante baja y menos vueltas para una inductancia determinada.

Pérdida de núcleo muy baja en frecuencias medias y altas, particularmente en el rango de conmutación de 20 a 30 kHz utilizado por muchos convertidores de potencia.

Baja magnetoestricción en grados optimizados, lo que mantiene bajo el ruido audible.

Alta temperatura Curie, alrededor de 570 C, que proporciona un rendimiento estable en un amplio rango de temperaturas.

Nanocristalino versus amorfo versus ferrita y acero al silicio

Material	Saturación (T)	Permeabilidad típica	Pérdida del núcleo a alta frecuencia	Uso típico
Nanocristalino	1.2	20,000-80,000	muy bajo	Transformadores, bobinas y transformadores de corriente de alta-frecuencia
Amorfo	1.5-1.6	5,000-20,000	Bajo	Transformadores de distribución, chokes.
Ferrito	0.3-0.5	1,000-15,000	Muy bajo pero se satura temprano	Magnético de baja-potencia y alta-frecuencia
Acero al silicio	1.7-2.0	1,000-10,000	Alto por encima de 1 kHz	Transformadores de potencia 50/60 Hz

Los núcleos nanocristalinos son una mejora con respecto a los núcleos amorfos en densidad de flujo de saturación, permeabilidad y pérdida a alta frecuencia, y superan a la ferrita en densidad de potencia y estabilidad de temperatura. El acero al silicio sigue siendo la opción económica a la frecuencia de la línea, pero su pérdida aumenta marcadamente una vez que la frecuencia de operación excede aproximadamente 1 kHz.

Aplicaciones

Transformadores de potencia en convertidores CC-CC, convertidores de soldadura y convertidores de calentamiento inductivo.

Transformadores de salida de audio de alta-fidelidad donde la linealidad y el ancho de banda son importantes.

Choques PFC e inductores de filtro en fuentes de alimentación y variadores.

Transformadores de corriente y núcleos de medición que requieren alta precisión y bajo error de fase.

Transformadores de aislamiento en inversores renovables y sistemas de carga de vehículos eléctricos.

Efecto del corte y el espacio de aire

Las dos mitades C se ensamblan con las caras rectificadas en contacto, pero siempre queda un pequeño espacio de aire efectivo debido a la rugosidad de la superficie. Esta brecha reduce la permeabilidad efectiva del núcleo ensamblado en comparación con el anillo sin cortar, lo que a menudo es deseable: aplana el bucle B-H, mejora la linealidad y aumenta la capacidad de polarización de CC para el funcionamiento del inductor. Para aplicaciones de transformadores, se debe minimizar la separación, de modo que las caras de tierra sean pares coincidentes y no se deben mezclar entre núcleos.

Dimensiones representativas

La tabla enumera las compilaciones de núcleos C-de corte estándar con dimensiones de ancho de ventana, altura de núcleo, ancho de núcleo y longitud de núcleo; Las tolerancias se muestran según el estándar del fabricante.

un (mm)	segundo (mm)	c (mm)	re (mm)	mi (mm)	f(mm)
9 +/-0.5	10	32.8	15 +/-0.5	28 +/-1	50.8 +/-1.25
11 +/-0.5	13	30	20 +/-0.5	35 +/-1	52 +/-2
11 +/-0.8	13	50	30 +/-0.5	35 +/-1	72 +/-2
13 +/-0.8	15	56	35 +/-0.5	41 +/-1	82 +/-2
16 +/-0.8	20	70	40 +/-0.5	52 +/-1	102 +/-3
19 +/-1	25	83	50 +/-1	63 +/-1	121 +/-3
22 +/-1	35	85	65 +/-1	79 +/-1	129 +/-4
25 +/-1	40	85	85 +/-1.5	90 +/-1	135 +/-4
33 +/-1	40	105	85 +/-1.5	106 +/-1	171 +/-5

Se fabrican tamaños adicionales bajo pedido; las tolerancias dimensionales y la calidad de la superficie del suelo se acuerdan con el proveedor para la aplicación específica.

Notas de selección

Indique si la aplicación es para transformador o inductor; El servicio del transformador necesita mitades coincidentes y con espacios-minimizados, mientras que el servicio del inductor puede especificar un espacio deliberado.

Confirmar la frecuencia de operación y el presupuesto de pérdidas; esto selecciona el grado y la sección-transversal.

Verifique el esquema de bobinado: los núcleos C se enrollan en una bobina o forma, luego se ensamblan las dos mitades y se unen o sujetan.

Para los transformadores de corriente, solicite el grado de remanencia-bajo y el cálculo de giros/precisión a partir de los datos centrales.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se corta el núcleo en dos mitades C?

El corte permite ensamblar el núcleo alrededor de una bobina pre-bobinada, lo que simplifica el bobinado y el aislamiento en comparación con un toroide cerrado. Las caras de contacto a tierra restauran el circuito magnético cuando las mitades se unen.

¿El corte reduce la permeabilidad del núcleo?

Sí. El entrehierro efectivo en las caras del suelo reduce la permeabilidad ensamblada por debajo de la del anillo sin cortar. Esto se controla mediante la planitud de las superficies de tierra y, para el funcionamiento del transformador, las mitades se suministran en pares emparejados para mantener el espacio lo más pequeño y uniforme posible.

¿Pueden los núcleos C nanocristalinos reemplazar a los núcleos de ferrita de alta frecuencia?

En muchos casos sí. La mayor densidad de flujo de saturación y permeabilidad permiten un núcleo más pequeño para la misma potencia, y la pérdida es comparable a frecuencias de conmutación típicas. El coste del material es mayor, por lo que la decisión se basa en los requisitos de densidad de potencia, eficiencia y temperatura.

¿Cuál es la diferencia entre un núcleo C nanocristalino y uno amorfo?

Ambas son aleaciones magnéticas blandas basadas en cintas-, pero el material nanocristalino tiene una estructura de grano cristalino fino después del recocido, lo que proporciona mayor permeabilidad, mayor densidad de flujo de saturación y menor pérdida a alta frecuencia que el material amorfo. Por lo tanto, los núcleos C nanocristalinos son los preferidos para las aplicaciones de instrumentos y convertidores más exigentes.

¿Cómo se sujeta el núcleo después del montaje?

Las dos mitades normalmente se ensamblan sobre la bobina y se aseguran con bandas de acero o inoxidable, o con un dispositivo de sujeción que aplica presión controlada a las caras coincidentes. Una presión excesiva distorsiona el núcleo, mientras que una presión insuficiente aumenta la separación efectiva.

¿Qué tallas hay disponibles más allá de la tabla estándar?

Las construcciones personalizadas se producen bajo pedido, con la ventana, el ancho y la longitud total establecidos por los requisitos de bobinado y montaje. La sección transversal mínima-práctica está limitada por el ancho de la cinta y el manejo de núcleos delgados, lo que el proveedor confirma durante la revisión del diseño.