RUS ENG

НАМ 20 ЛЕТ!

ГРУППА AMT&C - ФИНАЛИСТ РЕЙТИНГА «ТЕХНОУСПЕХ»


 

 


Применение магнитомягких материалов



1. Основные магнитные величины и характеристики магнитных материалов.

 

Любой проводник, через который протекает электрический ток, создаёт вокруг себя магнитное поле. Магнитное поле в вакууме (внешнее магнитное поле) характеризуется напряженностью магнитного поля Н, измеряемой в системе единиц СИ в Ампер-витках/метр, а в системе СГС в Эрстедах (1 А/м » 0,125 Э). В качестве характеристики поля также вводится величина, именуемая магнитодвижущей силой, и имеющая размерность Н ´ единицу длины (Ампер-виток в СИ и Гильберт в СГС). Для описания магнитного поля в материале вводится величина, называемая плотностью магнитного потока, или индукцией В (единица измерения Гаусс (Гс) в СГС и Тесла (Т) в СИ, 1 Т = 10000 Гс). В вакууме в системе СГС В = Н. Магнитный поток Ф, представляющий собой произведение B ´ S, где S – площадь, измеряется в системе СИ в Веберах (Вб), а в системе СГС в Максвеллах (1 Вб = 108 Максвеллов). В катушке с сердечником из магнитного материала поток магнитного поля можно представить как сумму:

 

Фполн = Фкатушки + Фсердечника,

 

где Фкатушки – поток, создаваемый самой катушкой, а Фсердечника – поток, создаваемый материалом сердечника.

 

Магнитный материал может находиться в магниторазупорядоченном и магнитоупорядоченном состояниях. В последнем случае магнитные моменты атомов, составляющих магнитный материал, ориентированы в определённом направлении, а в первом случае они совершают хаотические движения под действием тепловой энергии. Температура магнитного упорядочения ферромагнетиков (материалов, у которых магнитные моменты атомов упорядочены коллинеарно) носит название температуры Кюри (ТС). Выше температуры Кюри ферромагнетик находится в магниторазупорядоченном состоянии. В отсутствие внешнего магнитного поля ферромагнитный материал находится в размагниченном состоянии (если не принято специальных мер для сохранения намагниченного состояния, как это имеет место в постоянных магнитах), даже при температуре ниже точки Кюри. Причина заключается в том, что образец создает вокруг себя собственное поле (это поле называется размагничивающим), в результате чего полная энергия системы (магнитный момент образца + поле образца) увеличивается. Стремясь минимизировать свою энергию, образец разбивается на отдельные области (домены), намагниченные внутри до насыщения. Магнитные моменты доменов ориентированы таким образом, что полный магнитный момент образца равен нулю. При помещении магнитного материала во внешнее магнитное поле происходит перестройка доменной структуры, в результате чего у образца возникает магнитный момент, возрастающий при увеличении внешнего магнитного поля. Магнитный момент, отнесенный к единице объёма, носит название намагниченности М (в системе СГС измеряется в Гауссах, в системе СИ в Тесла, как и плотность магнитного потока). В системе СГС поле Н, индукция В и намагниченность М связаны следующим соотношением:

 

.

 

Магнитная проницаемость c является характеристикой магнитного материала и определяется как приращение магнитной индукции, отнесённое к приращению напряженности магнитного поля. Таким образом, магнитная проницаемость служит мерой чувствительности магнитного материала к воздействию внешнего магнитного поля. Различают относительную и абсолютную магнитную проницаемости. Относительная магнитная проницаемость измеряется в безразмерных величинах относительно проницаемости вакуума. Проницаемость вакуума в единицах СГС и СИ различна: она равна единице в СГС и 4p´10-7 в СИ. Относительная проницаемость жестких магнитных материалов как правило несколько выше единицы, а проницаемость магнитомягких материалов может достигать нескольких сотен тысяч единиц (суперпермаллой). Магнитная проницаемость зависит от поля и может сильно изменяться с увеличением поля – на начальном участке кривой начального намагничивания она максимальна, а затем уменьшается.

 

На рис. 1 приведены типичные кривые намагничивания размагниченного ферромагнитного материала. Кривая 0АВ является начальной кривой намагничивания. При увеличении магнитного поля от нуля до т-ки А сначала происходит перестройка доменной структуры (обратимое смещение доменных стенок, необратимое смещение доменных стенок, вращение намагниченности доменов) до тех пор пока образец не перейдет в однодоменное состояние и не начнутся процессы подавления внешним полем разориентации магнитных моментов атомов, возникающей в результате теплового движения (такое намагничивание носит название парапроцесса). На рис. 1 парапроцесс начинается от точки А и продолжается при дальнейшем росте внешнего поля. Начиная с некоторого значения поля намагниченность практически перестаёт изменяться, а магнитная проницаемость материала приближается к значению проницаемости в вакууме. Такое состояние называется состоянием насыщения материала (т-ка В на рис. 1). Поле, соответствующее состоянию насыщения, называется полем насыщения, а намагниченность или индукция – намагниченностью насыщения или индукцией насыщения, соответственно. Если теперь начать уменьшать магнитное поле (размагничивать образец), то индукция образца не будет изменяться по прежней (начальной) кривой намагничивания. Ход кривой размагничивания показан на рис. 1 стрелками. Теперь при уменьшении поля до нуля намагниченность образца в общем случае не будет равна нулю. Величина намагниченности (индукции), которую образец сохраняет при уменьшении внешнего намагничивающего поля до нуля после достижения полного насыщения, называется остаточной намагниченностью (индукцией) Mr (Br). Теперь, чтобы уменьшить намагниченность образца до нуля необходимо приложить внешнее поле величиной Hc в обратном направлении. Величина Hc называется коэрцитивной силой. При дальнейшем увеличении поля по абсолютной величине, намагниченность начнёт опять возрастать и опять достигнет значения намагниченности насыщения, правда, противоположного знака. Уменьшение внешнего поля по абсолютной величине повторит ход кривой намагничивания, в результате чего образуется замкнутая кривая - петля гистерезиса (см. рис. 1). Такое «запаздывание» намагниченности относительно поля носит название полевого гистерезиса, который характерен для магнитотвёрдых (магнитожёстских) материалов. Дальнейшее увеличение и уменьшение внешнего поля будет вызывать движение по петле гистерезиса. Чтобы вернуться в начальное состояние образца, его необходимо размагнитить, что осуществляется циклическим изменением магнитного поля с постепенным уменьшением его амплитуды до нуля. Ещё один способ размагнитить образец – нагреть его выше температуры магнитного упорядочения (точки Кюри у ферромагнетиков). Магнитное состояние при этом будет разрушено.


 

Изображение петли гистерезиса


Рис. 1. Петля гистерезиса.

 






В зависимости от того, учтено при построении петли гистерезиса размагничивающее поле, создаваемое самим образцом, или нет (это определяется условиями измерения петли гистерезиса), различают нормальную и внутреннюю петли гистерезиса – см. рис. 2. Как можно видеть из рис. 2, величина остаточной индукции в обеих петлях одинакова, однако коэрцитивная сила будет различной. «Внутренняя» коэрцитивная сила образца (она обозначается Hci) больше по величине, чем «нормальная» коэрцитивная сила.

 

Изображение нормальной и внутренней петлей гистерезса


Рис. 2. Нормальная и внутренняя петли гистерезиса.

 

Следующей характеристикой магнитного материала (она используется для магнитожёстских материалов) является энергетическое произведение ВН. Таким образом, данная величина определяется как магнитная индукция материала, умноженная на величину магнитного поля, необходимого для достижения этого значения индукции. Данное произведение в системе СИ имеет размерность Джоуль/м3, в в СГС - Гаусс´Эрстед (1 Дж/м3 = 125,63 ГсЭ). Для магнитных материалов используется величина, именуемая максимальное энергетическое произведение. Чем выше максимальное энергетическое произведение, тем лучше постоянный магнит.

 

В магнитомягких материалах гистерезис мал. Ширина петли гистерезиса (площадь, ограниченная петлёй) определяет энергию, необходимую для перемагинчивания материала. Поскольку магнитомягкие материалы используются в качестве сердечников катушек индуктивности и трансформаторов, через которые текут переменные токи, то потери в сердечниках должны быть сведены к минимуму для увеличения эффективности устройства. Поэтому петля гистерезиса магнитомягких материалов должна быть как можно более узкой. Необходимо отметить, что потери в сердечнике складываются не только из потерь на перемагничивание (гистерезисных потерь), но и потерь на токи Фуко (вихревые токи), индуцируемые переменными магнитными полями в проводящих материалах. Эффективный сердечник, таким образом, должен иметь как можно меньшую проводимость. Энергия в сердечнике рассеивается в виде тепла. Потери в сердечнике измеряются в системе СИ в Ваттах ( 1 Вт = 1 Дж/сек).

 


 

2. Основные типы магнитомягких материалов.

 

2.1. Магнитомягкие ферриты.

 

Магнитомягкие ферриты получают из окислов железа, добываемых в качестве полезных ископаемых. К окислам добавляются различные металлы (никель, марганец, цинк). Затем смеси прессуются в нужные формы и спекаются для формирования собственно ферритов. Завершает процесс окончательная шлифовка и покрытие изделия.

 

Марганец-цинковый феррит имеет высокую проницаемость и низкие потери на вихревые токи. Никель-цинковые ферриты имеют более низкую проницаемость и очень низкие потери на вихревые токи. Диапазон частот, в котором используются магнитомягкие ферриты лежит от 10 кГц до 1 ГГц и выше. Ферриты характеризуются низкой индукцией насыщения (от 2500 до 4000 Гс), но могут формироваться в виде изделий с различными видами зазоров. Благодаря низким потерям на высоких частотах, ферриты широко используются в сердечниках трансформаторах преобразователей напряжения, катушках индуктивности фильтров, высокочастотных трансформаторах, магнитных антеннах и других радиотехнических устройствах. Вместе с тем, магнитные свойства ферритов достаточно сильно зависят от температурах.



2.2. Пластины из магнитомягких материалов (Scrapless Laminationsand Shearings)

 

Scrapless Laminations обычно имеют форму E-E, U-I и E-I. Они получаются штамповкой из тонких листов магнитного материала (обычно Si-Fe, Ni-Fe или Co-Fe). Затем с помощью специальных приспособлений из пластин формируются сердечники для трансформаторов. Преимуществом Scrapless Laminations является то, что при больших объемах производства можно получать качественные сердечники с высокой проницаемостью для применений в области низких частот.

 

Shearings представляют собой полоски из тонких листов, полученные рубкой. Иногда они имеют форму полос, соединённых под углом 45 градусов, а иногда имеют отверстия под болт. Используемый материал почти всегда - Si-Fe. Shearings складываются таким образом, чтобы получить формы U-I и E-I. Преимуществом данного метода является то, что можно получить сердечники большого размера. Scrapless Laminations и Shearings из Si-Fe обычно используются для сердечников трансформаторов, работающих при частотах около 60 Гц.

 

2.3. Материалы на основе порошкового железа

 

Сердечники из порошкового железа изготавливаются из частиц железа чистотой 99+ %. Существуют различные порошки железа – начиная от довольно грязного и дешевого губчатого железа и кончая дорогими карбонильными порошками высокой чистоты. Порошки смешиваются со связующей компонентой и прессуются в формах при высоком давлении для получения нужных изделий. После прессования изделие вулканизируется, но отжиг не производится. Процедура выполняется таким образом, чтобы отдельные частицы не сплавлялись и между ними не возникал электрический контакт. Технологический процесс получения материалов на основе порошкового железа показан на рис. 3. Необходимо отметить, что порошковые сердечники не являются спечёнными материалами. Т.к. между частицами существуют зазоры, то такой сердечник представляет собой так называемую систему с распределённым зазором. Хотя материал частиц имеет высокую проницаемость, эффективная проницаемость самого порошкового сердечника может иметь максимальную величину 90. Порошковые сердечники делятся по проницаемости на три категории – с высокой проницаемостью, со средней проницаемостью и с низкой проницаемостью. Сердечники с высокой проницаемостью (от 60 до 90) используются в фильтрах и в диапазоне частот до 75 кГц. Сердечники со средней проницаемостью (от 20 до 50) используются в радиочастотных трансформаторах и различных катушках индуктивности в диапазоне частот от 50 кГц до 2 МГц. Они могут обеспечивать магнитный поток большей величины без достижения насыщения, чем ферритовые материалы. Сердечники с низкой магнитной проницаемостью (от 7 до 20) используются исключительно в области радиочастот. Типичные применения этих материалов – радиочастотные трансформаторы и сердечники катушек индуктивности для диапазона частот от 2 до 500 МГц. В некоторых радарных системах порошковые сердечники используются при частотах до 1 ГГц. Хорошие характеристики по магнитному потоку, низкие потери и высокая температурная стабильность обеспечивают широкое применение порошковых сердечников в устройствах радиосвязи. Высокая гибкость технологии порошковых сердечников позволяет получать изделия различной формы.

 

Схема получения магнитных материалов из порошкового железа

 

Рис. 3. Технологический процесс получения материалов на основе порошкового железа. Raw materials – исходные материалы, mixer - смеситель, mix with insulation – смешение с изолирующей компонентой, shovel onto trays for baking to dry – сушка и термообработка на поддонах, press at 30-35 TSI – прессование под давлением, cure - вулканизация, deburr radius to remove sharp edges – удаление острых фасок, paint and cure –покраска и вулканизация, final test – заключительный контроль.

 



Недостатками порошковых магнитных материалов являются:

1. ограниченная величина магнитной проницаемости;

2. относительно высокие потери;

3. изменение величины проницаемости с изменением магнитного потока.


Преимуществами порошковых магнитных материалов является:

1. низкая стоимость на единицу запасаемой энергии;

2. высокая плотность энергии на единицу объёма;

3. температурная стабильность;

4. возможность получения изделий различной формы.

 

Т.к. порошковые магнитные материалы используются в качестве сердечников катушек индуктивности, то при электрическом тестировании измеряется величина проницаемости. При дополнительном тестировании определяются характеристики насыщения (тестирование при смещении постоянного тока) и тестирование потерь (Q тест).

 

2.4. МРР (Molybdenum Permalloy Powder) материалы

 

Другим примером порошкового магнитного материала, производимого компанией Arnold является МРР (Molybdenum Permalloy Powder) материал, получаемый прессованием порошка из 81 % никеля, 2 % молибдена и 17 % железа. Arnold производит собственный МРР порошок из подвергаемых контролю исходных материалов, из которых выплавляются слитки, которые затем прокатываются в хрупкие листы. Полученные листы размалываются порошок. Перед прессованием в порошок добавляется изолятор, а после прессования МРР сердечники подвергаются отжигу с целью снятия напряжений. Технологический процесс изображен на рис. 4.

 

Величина проницаемости МРР лежит в интервале от 14 до 350. Для того, чтобы получить такую низкую проницаемость из материала с высокой проницаемостью необходимо создать существенный распределённый зазор в материале. Из-за большой величины распределённого зазора и скошенности петли гистерезиса сердечники из МРР материала особо стабильны по отношению к изменению величины плотности потока, температуры и постоянного тока. Такие сердечники обычно используются в катушках индуктивности и в устройствах с накоплением энергии. МРР сердечники с низкой проницаемостью используются в области низких частот (ниже 500 кГц). С ростом величины восприимчивости ухудшается температурная стабильность материала. Наиболее популярные марки материала имеют проницаемость от 60 до 173 – в этом диапазоне преимущества материала проявляются наиболее отчетливо.

 

Преимуществом МРР материалов является то, что величина их восприимчивости практически не изменяется даже при потоке в материале величиной до 3500 Гс. Выше этого предела проницаемость начинает уменьшаться. В других порошковых материалах проницаемость сильно зависит от величины магнитного потока, что вызывает общую нестабильность устройств, в которых используются такие материалы.

 

Технологический процесс производства МРР

Рис. 4. Технологический процесс производства МРР. Mix raw materials – cмесь исходных материалов, melt and cast into billets – плавление и отливка заготовок, hot roll into sheets – горячая прокатка для получения листа, mill shits into powder – перемалывание листов в порошок, anneal powder – отжиг порошка, powder soldered by particle size – сортировка порошка по размеру зерна, powder particle insulated with high-temperature dielectric film – изоляция частиц с помощью высокотемпературной диэлектрической плёнки, cores pressed from powder – прессование сердечников из порошка, sharp edges and broken – снятие фасок, cores are annealed – отжиг сердечников, cores are acid etched – травление сердечников в кислоте, paint and cure – покраска и вулканизация, final inspection and packaging – заключительный контроль и упаковка.

 



 

Недостатки МРР:

1. более высокая, по сравнению с материалами на основе порошкового железа, стоимость производства, т.к. в этих материалах используется дорогой магнитный порошок и керамический изолятор;

2. необходимость использования высоких давлений при прессовании ограничивает допустимые формы изделий только тороидом.


Преимущества МРР:

1. очень высокая температурная стабильность;

2. высокая запасаемая энергия на единицу объёма;

3. возможность получения марок материалов с небольшим шагом по проницаемости;

4. наиболее низкие среди порошковых материалов потери;

5. стабильность по отношению к изменению величины магнитного потока через материал;

6. наиболее низкий коэффициент магнитострикции среди всех порошковых материалов.

 

Тестирование МРР материалов в основном заключается в измерении проницаемости. Дополнительным этапом тестирования может являться сортировка материала по значению проницаемости. Измерение потерь, насыщения и изменения свойств с температурой выполняется обычным образом.

 

Данные по МРР сердечникам находятся в каталоге Magnetic Powder Cores. Изделия маркируются кодом «A-xxxyyy-2». Часть «ххх» служит для обозначения размера и проницаемости данного сердечника, а «ууу» является числом AL, в миллигенри на 1000 витков. Число AL является просто индуктивностью катушки, состоящей из данного количества витков и намотанной на данный сердечник. Это число отражает не только свойства материала, из которого выполнен сердечник, но и размеры сердечника. AL обычно измеряется в миилигенри на 1000 витков или в микрогенри на 100 витков.

 

2.5. HI-FLUX материалы

 

Материалы HI-FLUX являются разновидностью материалов МРР и отличаются составом магнитной компоненты: 50 % никеля + 50 % железа вместо 81 % Ni + 2 % Mo + 17 % Fe в МРР. Технологический процесс практически идентичен используемому при производстве МРР. Сердечники HI-FLUX производятся диаметром до 132 мм и с проницаемостью от 14 до 160 и могут работать с потоками магнитного поля до 6500 Гс, в отличие от МРР, которые рассчитаны на максимальный поток до 3500 Гс. HI-FLUX материалы характеризуются худшей, чем МРР, стабильностью, поскольку в них имеет место менее распределённый зазор для получения уменьшенной восприимчивости. Потери в этих материалах также выше, чем в МРР. Из-за более высокой индукции насыщения и энергетических характеристик, HI-FLUX материалы используются в качестве сердечников трансформаторов строчной развёртки и катушек для накопления энергии. Особенно эти материалы подходят для катушек индуктивности сетевых фильтров, т.к. в области низких частот потери незначительны, большая индукция насыщения играет важную роль. Стоимость HI-FLUX материалов примерно такая же, как и МРР материалов.

 

Недостатки HI-FLUX материалов:

1. более высокие потери, чем в МРР материалах;

2. более высокая, чем у материалов на основе порошка из железа, стоимость производства;

3. необходимость использования высоких давлений, что ограничивает возможные формы изделий тороидами.


Достоинства HI-FLUX материалов:

1. температурная стабильность;

2. высокая запасаемая энергия на единицу объёма;

3. возможность получения марок материалов с небольшим шагом по проницаемости;

4. более высокая, чем у МРР, Bmax;

5. проницаемость может достигать 160 против менее чем 100 у материалов на основе порошка железа.

 

Электрическое тестирование HI-FLUX аналогично тестированию МРР. Изделия из HI-FLUX маркируются кодом «HF-xxxyyy-2». Число «ххх» служит для обозначения отношения внешнего диаметра сердечника к его внутреннему диаметру, а «ууу» является проницаемостью материала. Данные по HI-FLUX сердечникам находятся в каталоге Magnetic Powder Cores.

 





2.6. SUPER-MSS материалы

 

SUPER-MSS является другой разновидностью МРР. Этот материал представляет собой композицию из железа-кремния-алюминия, изготовленную способом, аналогичным способу получения МРР. Магнитная компонента, используемая в SUPER-MSS, представляет собой улучшенный «сендаст».

 

Сердечники из данного материала могут иметь проницаемости 26, 60, 75, 90 и 125. Для SUPER-MSS характерны низкие потери по сравнению с материалом из порошкового железа, низкая стоимость по сравнению с МРР и HI-FLUX и очень низкая магнитострикция. Благодаря низкой магнитострикции сердечники из этого материала дают очень низкий уровень шума при использовании в цепях переменного тока, что делает их популярными для использования в сетевых фильтрах. Потери в этом материале несколько выше, чем в МРР, несколько ниже, чем в HI-FLUX и существенно ниже, чем в материалах с порошковым железом. Как и другие порошковые сердечники, сердечники SUPER-MSS имеют низкую проницаемость и поэтому хорошо подходят для применения в индукционных устройствах, предназначенных для накопления энергии.

 

Недостатки материалов с SUPER-MSS:

1. ограниченный диапазон проницаемостей по сравнению с МРР;

2. более высокие потери, чем в МРР;

3. из данного материала можно изготавливать только сердечники тороидальной формы.


Преимущества материалов с SUPER-MSS

1. существенно меньшие потери, чем в материалах с порошковым железом;

2. возможность накопления энергии с низкой стоимостью;

3. высокая запасаемая энергия на единицу объёма;

4. температурная стабильность;

5. низкая магнитострикция и шум.

 

Тестирование аналогично используемому в HI-FLUX. Данные по SUPER-MSS сердечникам находятся в каталоге Magnetic Powder Cores.

 

2.7. Тороидальные ленточные сердечники

 

Данные сердечники имеют форму тороида и изготавливаются из ленты. Лента в данном случае представляет собой тонкий лист нужной ширины из магнитного сплава на основе железа.

 

Список используемых в качестве ленточных сердечников материалов включает следующие сплавы:

1. Deltamax (50%Ni /50%Fe)

2. 4750 (47%Ni/53%Fe)

3. 4-79 Mo-Permalloy (80%Ni /4%Mo /16%Fe)

4. Square Permalloy (80%Ni /4%Mo /16%Fe)

5. Supermalloy (80 %Ni /4%Mo /16%Fe)

6. Supermendur (49%Co /2%V /49%Fe)

7. 2V Permendur (49%Co /2%V /49%Fe)

8. Square loop iron based amorphous Namglass I (аморфныйсплав на основе железа с квадратной петлей гистерезиса)

9. Linear iron based amorphous Namglass II (линейныйаморфный сплав на основе железа)

10. Ultra-square loop cobalt based amorphous Namglass III (аморфныйсплав на основе кобальта с ультраквадратной петлей гистерезиса).

 

Процесс изготовления ленточных сердечников практически не зависит от типа материала. Во всех случаях лента из магнитного материала покрывается слоем изоляции для избежания межвиткового закорачивания и закручивается в тороид вокруг оправки, которая определяет внутренний диаметр тороида. Затем готовый сердечник отжигается для удаления внутренних механических напряжений. Для некоторых материалов отжиг производится в присутствии постоянного магнитного поля для улучшения свойств материала. После отжига сердечник помещается в защитный кожух, заполненный веществом, поглощающим механические удары и другие воздействия. Такой кожух необходим, т.к. магнитные свойства самого сердечника весьма чувствительны к механическим воздействиям, которые могут существенно их ухудшить. Технологический процесс изготовления ленточных сердечников показан на рис. 5.

 

National-Arnold Magnetics, подразделение компании Арнольд, является одним из самых крупных в мире производителей ленточных сердечников. Рассмотрим материалы, применяемые в ленточных сердечниках.

 





2.7.1. Deltamax

 

Deltamax является материалом с квадратной петлёй гистерезиса, что означает равенство остаточной индукции Br и индукции насыщения Bsat. Такая петля гистерезиса необходима для сердечников трансформаторов для некоторых специфических целей, таких как MAG AMPS и инвертирующие трансформаторы (Inverter Transformes).

 

Стоимость исходных материалов высока. Технологический процесс получения ленточных материалов также дорог, так что конечная стоимость изделий достаточно высока. Применяются ленточные материалы в основном в промышленности и военной технике. Ленты Deltamax выпускаются толщиной 4, 2, 1 и ½ mil (mil – одна тысячная дюйма, 1 дюйм = 2,54 см).

 

Недостатками Deltamax являются:

1. необходимость осторожного обращения с материалами;

2. более высокие потери, чем в пермаллоевых материалах;

3. дороговизна;

4. ограниченный диапазон рабочих частот из-за высоких потерь.


Преимущества Deltamax:

1. высокая квадратичность петли гистерезиса;

2. индукция насыщения величиной около 15000 Гс.

 

Принципиальная схема изготовления ленточных сердечников

 

Рис. 5. Технологический процесс изготовления ленточных сердечников. Thick material is rolled to thickness – прокатка исходного материала для получения нужной толщины, slit material to width – резка материала для получения ленты заданной ширины, insulate coating applied – нанесение изолирующего покрытия, material spirally wound onto mandrell – навивка материала на оправку, cores are annealed - отжиг, pre-case test – предварительный контроль, put cores into cases with damping medium – установка сердечников в корпуса с демпфирующим составом, final test – окончательный контроль, vacuum impregnate cores – вакуумная пропитка, cores are cut – резка сердечников, strip cores and check dimentions – контроль размера, temperature stabilize cores – температурная стабилизация сердечников.

 

Тестирование Deltamax производится по стандартной CCFR процедуре (constant current /flux reset – постоянный ток/сброс (переустановка) поля). Этот метод позволяет исследовать материалы с квадратной петлей гистерезиса и определить основные параметры материала.

 





2.7.2. 4750

 

4750 металлургически аналогичен Deltamax. Однако материал 4750, в отличие от Deltamax, имеет закруглённую петлю гистерезиса и более высокую максимальную проницаемость. 4750 также является дорогостоящим материалом и также используется в достаточно специфических областях, в частности, в силовых и токовых трансформаторах. Лента 4750 выпускается толщиной 4, 2 и 1 mil.

 

Недостатками 4750 являются:

1. для обеспечения максимально возможных свойств необходимо использовать защитный кожух;

2. более высокие потери, чем у пермаллоевых материалов;

3. дороговизна;

4. ограниченный диапазон рабочих частот из-за высоких потерь.


Преимущества 4750:

1. высокая проницаемость;

2. индукция насыщения около 15000 Гс.

 

Поскольку основным параметром данного материала является проницаемость, тестирование в основном касается этой характеристики. Также обычно указывается величина начальной проницаемости.

 

2.7.3. 4-79 Mo-Permalloy

 

4-79 Mo-Permalloy, более известный как пермаллой, является материалом с очень большой проницаемостью, низкими потерями и закруглённой петлей гистерезиса. Также как и другие ленточные материалы, пермаллой применяется в специфических областях, в частности, в сердечниках токовых и высокочастотных трансформаторов. Ленты 4-79 Mo-Permalloy выпускаются толщиной 4, 2, 1 и ½ mil.

 

Недостатками 4-79 Mo-Permalloy являются:

1. для обеспечения наилучших свойств необходимо использование защитного кожуха;

2. дороговизна;

3. низкое значение Bmax.


Преимущества 4-79 Mo-Permalloy:

1. высокая проницаемость;

2. низкие потери;

3. низкая коэрцитивная сила.

 

Т.к. основным преимуществом материала является высокая проницаемость, то в основном тестируется этот параметр. Также обычно указывается значение начальной проницаемости.

 

2.7.4. Square Permalloy («квадратный» пермаллой)

 

Square Permalloy («квадратный» пермаллой) является модификацией обычного пермаллоя, в котором с помощью отжига получена квадратная петля гистерезиса. Хотя квадратичность петли гистерезиса у этого материала ниже, чем у Deltamax, она достаточна, чтобы материал мог использоваться в магнитных усилителях и инвертирующих трансформаторах, особенно в частотном диапазоне до порядка 80 кГц (в материале с толщиной 1 mil).

 

Материал используется в индустрии и военной технике. Ленты Square Permalloy выпускаются толщиной 4, 2, 1 и ½ mil.

 

Недостатками Square Permalloy являются:

1. для обеспечения максимально возможных свойств необходимо использовать защитный кожух;

2. дороговизна;

3. ограниченный диапазон рабочих частот из-за высоких потерь;

4. ограниченная Bmax (8000 Гс).


Преимущества Square Permalloy:

1. квадратная петля гистерезиса;

2. низкие потери.

 

Тестирование Square Permalloy производится по стандартной CCFR процедуре (constant current /flux reset – постоянный ток/сброс (переустановка) поля). Этот метод позволяет исследовать материалы с квадратной петлей гистерезиса и определить основные параметры материала.

 



2.7.5. Supermalloy

 

Supermalloy является ещё одной разновидностью сплава типа пермаллоя с высоким содержанием никеля. С точки зрения достижения максимальной проницаемости данный материал является наилучшим на сегодняшний день. Это свойство определяет области применения этого материала – в частности, он используется в токовых трансформаторах. Supermalloy находит применение в индустрии, военной технике и лабораторных исследованиях. Ленты Supermalloy выпускаются толщиной 4, 2, 1 и ½ mil.

 

Недостатками Supermalloy являются:

1. для обеспечения максимально возможных свойств необходимо использовать защитный кожух;

2. дороговизна;

3. ограниченная Bmax (8000 Гс).


Преимущества Supermalloy:

1. наивысшая из возможных проницаемость;

2. низкие потери;

3. очень низкая коэрцитивная сила.

 

Т.к. основным преимуществом материала является высокая проницаемость, то в основном тестируется этот параметр. Также обычно указывается значение начальной проницаемости.

 

2.7.6. Supermendur

 

Supermendur является кобальт – железным сплавом, отожжённый специальным образом под воздействием механического напряжения для получения квадратной петли гистерезиса. Его особенностью является большая величина Bmax – 23-24 кГс. Хотя петля гистерезиса этого материала менее квадратична, чем петля Deltamax, данный материал может использоваться в 400 Гц магнитных усилителях и инвертирующих трансформаторах. Так как обычно эта лента выпускается с толщиной 4 mil, то обычно рабочая частота ограничена 400 Гц. Обычно Supermendur используется в военной технике.

 

Недостатками Supermendur являются:

1. для обеспечения максимально возможных свойств необходимо использовать защитный кожух;

2. материал очень дорог;

3. ограниченный рабочий диапазон частот из-за больших потерь в материале;

4. лента выпускается толщиной только 4 mil.


Преимущества Supermendur:

1. квадратная петля гистерезиса;

2. наиболее высокая из возможных на сегодня Bmax.

 

Тестирование Supermendur производится по стандартной CCFR процедуре (constant current /flux reset – постоянный ток/сброс (переустановка) поля). Этот метод позволяет исследовать материалы с квадратной петлей гистерезиса и определить основные параметры материала.

 

2.7.7. 2V Permendur

 

2V Permendur в основном такой же сплав, что и Supermendur. Однако в отличие от Supermendur, этот материал имеет закруглённую петлю гистерезиса, а его максимальная проницаемость выше, чем у Supermendur, в то время как Bmax несколько ниже и имеет величину около 21 – 22 кГс. Материал также характеризуется весьма высокой магнитострикцией. 2V Permendur обычно применяется в промышленности и военной технике. Ленты 2V Permendur выпускаются толщиной 4 и 2 mil.

 

Недостатками 2V Permendur являются:

1. для обеспечения максимально возможных свойств необходимо использовать защитный кожух;

2. более высокие потери, чем в пермаллое;

3. материал очень дорог;

4. ограниченный рабочий диапазон частот из-за больших потерь в материале.


Преимущества 2V Permendur:

1. высокая магнитострикция;

2. насыщение порядка 21000 Гс.

 

Т.к. основным преимуществом материала является высокая проницаемость, то в основном тестируется этот параметр. Также обычно указывается значение начальной проницаемости. 2V Permendur также тестируется на Bmax и иногда на потери.

 



2.7.8. Материалы Namglass

 

Namglass I является представителем аморфных сплавов. Исходный материал имеет толщину 1 mil и разрезается до нужной ширины. Толщина аморфного материала не может быть уменьшена прокаткой. Namglass I является материалом с примерно квадратной петлей гистерезиса и находят специальное применение, в частности, в импульсных трансформаторах. Стоимость исходного материала достаточно высока, а рынки его сбыта лежат в специальных отраслях индустрии, таких как медицинская промышленность.

 

Недостатками Namglass I являются:

1. для обеспечения максимально возможных свойств необходимо использовать защитный кожух;

2. более высокие потери, чем в пермаллое;

3. материал очень дорог;

4. ограниченный рабочий диапазон частот из-за больших потерь в материале.


Преимущества Namglass I:

1. низкая магнитострикция;

2. насыщение порядка 14000 Гс.

3. высокое значение объёмного сопротивления.

 

Namglass I тестируется на Bmax и потери.

 

Namglass II является другим представителем аморфных сплавов и его состав близок к составу Namglass I. Namglass II – это материал с линейной проницаемостью, который находит применение в импульсных трансформаторах и катушках индуктивности общего назначения (Common-Mode Inductors).

 

Недостатками Namglass II являются:

1. для обеспечения максимально возможных свойств необходимо использовать защитный кожух;

2. материал очень дорог;

3. пониженная проницаемость (примерно 5000).


Преимущества Namglass II:

1. низкая магнитострикция;

2. насыщение порядка 14000 Гс.

3. высокое значение объёмного сопротивления;

4. низкие потери на высоких частотах.

 

Namglass II тестируется на Bmax, потери и проницаемость.

 

Namglass III также является аморфным сплавом. Материал характеризуется очень высокой степенью квадратичности петли гистерезиса и почти исключительно используется в высокочастотных магнитных усилителях. Его состав сильно отличается от состава рассмотренных выше материалов Namglass – он содержит кобальт. Namglass III находит применение при конструировании промышленных и военных блоков питания.

 

Недостатками Namglass III являются:

1. для обеспечения максимально возможных свойств необходимо использовать защитный кожух;

2. материал очень дорог;

3. пониженная Bmax (примерно 5500).


Преимущества Namglass III:

1. низкая магнитострикция;

2. высокая квадратичность петли гистерезиса;

3. высокое значение объёмного сопротивления;

4. наиболее низкие потери на высоких частотах;

5. наиболее низкое значение коэрцитивной силы.

 

Тестирование сердечников из Namglass III производится по стандартной CCFR процедуре (constant current /flux reset – постоянный ток/сброс (переустановка) поля). Этот метод позволяет исследовать материалы с квадратной петлей гистерезиса и определить основные параметры материала. Иногда сердечники Namglass III также тестируются также на потери.




 

 

2.8. Резаные ленточные сердечники

 

Резанные ленточные сердечники выпускаются в форме С и Е-сердечников. Метод получения резанных ленточных сердечников аналогичен методу получения тороидальных ленточных сердечников. В качестве материалов сердечников также применяются аналогичные материалы, за исключением аморфных лент, которые не выпускаются в резаном виде. Отличием процесса получения резанных ленточных сердечников является то, что эти сердечники не заключаются в защитный кожух, а пропитываются эпоксидной смолой и разрезаются пополам. Могут быть получены также трёхфазные сердечники, что не возможно в случае тороидальных сердечников. Резанные сердечники можно получать с любыми размерами. Однако существует ограничение в 2.00’’ по максимальной ширине полоски (см. рис. 5). Однако эпоксидная пропитка приводит к возникновению напряжений в хрупком материале ленты, что вызывает уменьшение проницаемости и росту потерь в материале. Как правило, в результате этого характеристики резаных ленточных сердечников обычно намного хуже, чем у защищенных кожухом тороидальных сердечников. Возрастание потерь может достигать 30 %, а уменьшение проницаемости – 50 %. Выигрыш в случае резанных сердечников заключается в том, что они могут наматываться намного проще тороидальных, а также в том, что в этих сердечниках может быть получен дополнительный зазор. Последнее означает, что такие сердечники могут использоваться не только как сердечники трансформаторов, но и как сердечники катушек индуктивности. Резанные ленточные сердечники обычно рассматриваются как альтернатива Silectron C сердечникам. По стоимости резанные ленточные сердечники сравнимы с тороидальными сердечниками (оба типа сердечников дороги).

 

Недостатками резаных ленточных сердечников являются:

1. их дороговизна;

2. более высокие потери, чем в тороидальных сердечниках;

3. меньшая проницаемость, чем у тороидильных сердечников;

4. трудности при изготовлении сердечников больших размеров из более тонкой ленты.


Преимущества резаных ленточных сердечников:

1. могут содержать дискретный зазор;

2. могут быть намотаны лентой и проволокой большого диаметра;

3. проще в намотке, чем тороидальные сердечники;

4. имеют меньшие потери, чем Silectron C сердечники;

5. резаные ленточные сердечники из Supermendur имеют наиболее высокую энергетическую ёмкость.

 

Тестирование резаных ленточных сердечников в основном сводится к определению потерь. В некоторых случаях определяется Bmax.

 

 



2.9. Катушечные ленточные сердечники

 

Особым вариантом ленточных сердечников являются катушечные ленточные сердечники, которые аналогичны стандартным тороидальным сердечникам, за исключением того, что лента наматывается не на оправку, а на катушку из нержавеющей стали. Минимально возможная толщина ленты в стандартных тороидальных сердечниках ½ mil, а в катушечных сердечниках может использоваться и лента гораздо меньшей толщины – до 1/8 mil. Процесс изготовления аналогичен процессу изготовления тороидальных сердечников, только намотка ленты осуществляется не на оправку, а на катушку. Обычно используется лента из Deltamax или пермаллоя. Технологический процесс изготовления катушечных сердечников иллюстрируется рис. 6.

 

Катушечные ленточные сердечники характеризуются очень высокими значениями проницаемости при низких значениях магнитного потока, квадратной петлей гистерезиса и очень низкой коэрцитивной силой. Первоначально они были предназначены для применения в памяти на магнитных сердечниках. В настоящее время эти материалы в основном используются в магнитометрических устройствах, включая компасы, взрыватели для боеприпасов, акустические буи и т.д. Во всех этих устройствах используется высокая проницаемость катушечных ленточных сердечников. Другая все расширяющаяся область применения данного материала – инверторные трансформаторы в бортовых DC-DC преобразователях.

 

Недостатками катушечных ленточных сердечников являются:

1. их дороговизна;

2. катушка (каркас) увеличивает габариты всего устройства;

3. необходимость обработки катушки для получения требуемого размера;

4. трудность производства.


Преимущества резаных ленточных сердечников:

1. для намотки может использоваться очень тонкая лента;

2. могут быть получены с очень маленькими внешними и внутренними размерами и высотой;

3. очень высокая проницаемость;

4. нечувствительность к ударам, т.к. лента заключена в катушку.

 

Принципиальная схема производства катушечных сердечников

 

Рис. 6. Технологический процесс изготовления катушечных сердечников. Thick material is rolled to thickness – прокатка исходного материала для получения нужной толщины, slit material to width – резка материала для получения ленты заданной ширины, insulate coating applied – нанесение изолирующего покрытия, pre-case test – предварительный контроль, put on protective sleeve – установка на защитную гильзу, paint - покраска, final test – окончательный контроль.

 

Тестирование катушечных ленточных сердечников следует специальной импульсной методике, разработанной для применения материала в системах магнитной памяти. Отчасти она аналогична стандартной CCFR процедуре и позволяет получить все важные параметры материала. Некоторые заказчики определяют специальные тесты, ориентированные на применение материала в устройствах заказчика.



 

2.10. Silectron тороидальные сердечники

 

Silectron представляет собой сплав с составом 3,25 % кремния и 96 % железа с ориентированными зернами. Одной из самых популярных форм сердечников из данного материала – тороид. Процесс изготовления сердечника из Silectron аналогичен процессу изготовления ленточного сердечника. Сердечник может быть заключён в защитный кожух или покрыт/пропитан эпоксидной смолой. Как и в случае ленточных материалов, пропитка эпоксидной смолой может ухудшить магнитные свойства материала.

 

Silectron имеет достаточно высокую проницаемость и высокую плотность потока. Применяется Silectron в сердечниках токовых трансформаторов, низкочастотных силовых трансформаторов, и в низкочастотных магнитных усилителях. Тородидальные сердечники из Silectron могут быть намотаны из ленты толщиной 11, 9, 4, 2 и 1 mil. Благодаря низкой стоимости сердечников из Silectron они находят более широкое применение, чем ленточные сердечники из других магнитных материалов, рассмотренных выше.

 

Недостатками Silectron сердечников являются:

1. высокие потери;

2. трудности при намотке.


Преимущества Silectron сердечников:

1. относительная дешевизна;

2. высокая Bmax.

 

При тестировании Silectron сердечников обычно проверяются потери. Иногда выполняется тестирование Bmax или петли гистерезиса.

 

2.10.1. Silectron сердечники С и Е формы

 

Процесс производства резаных сердечников из Silectron аналогичен процессу производству резанных ленточных сердечников. Процессы изоляции или отжига могут отличаться, но общая технология та же. Основным отличием является то, что в данном случае не действует ограничение по ширине ленты в 2,00’’. Также как и нерезаные Silectron сердечники, Silectron сердечники С-формы имеют достаточно высокую проницаемость. Сердечники без зазора применяются в низкочастотных силовых и импульсных трансформаторах. Сердечники с зазором используются в катушках индуктивности. Единственным ограничением использования этих сердечников являются потери в материале. Silectron достаточно дёшев и покрывает практически все сегменты рынка.

 

Недостатками Silectron С-сердечников являются:

1. высокие потери;

2. сниженная проницаемость;

3. уменьшение проницаемости при введении зазора в сердечник.


Преимущества Silectron С-сердечников:

1. возможность получения трёхфазных сердечников;

2. лёгкость намотки сердечников;

3. в катушках можно использовать фольги и проволоки;

4. в сердечниках могут быть введены различные зазоры;

5. относительная дешевизна;

6. высокая ёмкость по потоку.

 

Тестирование Silectron С-сердечников в основном сводится к измерению потерь материала. Silectron С-сердечники с толщиной ленты 1 и 2 mil обычно тестируются на импульсную проницаемость, но этот тест также даёт информацию о потерях в материале. Иногда выполняется также тестирование проницаемости, аналогичное выполняемому для порошковых сердечников.

 



2.10.2. Сердечники с распределённым зазором

 

Сердечники с распределённым зазором являются разновидностью Silectron С-сердечников. По форме они аналогичны С-сердечникам, но зазор распределён в этих сердечниках по длине магнитной линии. Намотка производится на специальной намоточной машине. Сердечник не пропитывается и собирается в катушке потребителем. Отжиг производится аналогично тому, как это делается для других Silectron сердечников. В данных сердечниках используется только достаточно толстая лента (9 – 12 mil). Данный тип сердечников используется почти исключительно для 60 Гц распределительных трансформаторов. Тестирование сводится к определению потерь материала.



 

 

3. Промышленное применение магнитомягких материалов

 

В общем случае выбор магнитного материала определяется взаимной конкуренцией следующих величин: плотности магнитного потока насыщения (индукции насыщения), потерь в материале и цены материала. Как правило, материалы, выпускаемые Arnold могут использоваться как в сердечниках трансформаторов, так и в сердечниках катушек индуктивности. Вместе с тем, при выборе материала необходимо различать эти две области применения и помнить, что катушки индуктивности являются накопителями энергии, а трансформаторы служат для передачи энергии.

 

Низкочастотное преобразование энергии включает следующие области (в скобках указаны сердечники, применяемые в данной области):

 

1. Распределительные трансформаторы (С и Е сердечники из Silectron, тороидальные сердечники из Silectron, С и Е сердечники из Supermendur, DG сердечники);

2. Сварочные трансформаторы (сердечники из Silectron);

3. Выпрямительные трансформаторы (С и Е сердечники из Silectron, С и Е сердечники из Supermendur).

4. Магнитные усилители и дроссели насыщения (С сердечники из Silectron, тороидальные сердечники из Silectron, ленточные тороидальные сердечники из Supermendur, ленточные тороидальныеные сердечники из Deltamax, ленточные тороидальные сердечники из Square Permalloy);

5. Импульсные трансформаторы (С сердечники из Silectron, резанные сердечники Permalloy, Supermalloy, Deltamax и Supermendur, ленточные тороидальные сердечники из Permalloy, Supermalloy, Deltamax, Namglass I, Namglass II и Supermendur, тороидальные сердечники из Silectron);

6. Конторольно-измерительная аппаратура (С сердечники из Silectron, тороидальные сердечники из Silectron, резанные сердечники Permalloy, Supermalloy и Deltamax, ленточные тороидальные сердечники из Permalloy, Supermalloy, Namglass I и Namglass II, MPP, SUPER-MSS, HI-FLUX);

7. Силовые катушки индуктивности (С сердечники из Silectron, резанные сердечники Permalloy, Supermalloy и Deltamax; MPP, SUPER-MSS, HI-FLUX);

8. Катушки индуктивности сетевых фильтров (С сердечники из Silectron, резанные сердечники Permalloy, Supermalloy и Deltamax, ленточные тороидальные сердечники Namglass I и Namglass II; MPP, SUPER-MSS, HI-FLUX).

 

Высокочастотные применения включают следующие области (в скобках указаны сердечники, применяемые в данной области):

1. Фильтры постоянного тока (MPP, SUPER-MSS, HI-FLUX, С сердечники из Silectron, резанные сердечники Permalloy, Supermalloy и Deltamax);

2. Фильтры переменного тока (MPP, SUPER-MSS, HI-FLUX, резанные сердечники Permalloy, Supermalloy и Deltamax);

3. Фильтры с высокой добротностью (МРР);

4. Магнитные усилители и дроссели насыщения (ленточные тороидальные сердечники из Square Permalloy и Namglass III);

5. Силовые трансформаторы (ленточные тороидальные сердечники из Namglass II, Permalloy и Supermalloy; резанные сердечники из Permalloy, Supermalloy и Deltamax; катушечные сердечники);

6. Строчные трансформаторы (MPP, HI-FLUX и SUPER-MSS);

7. Конторольно-измерительная аппаратура (ленточные тороидальные сердечники из Permalloy и Supermalloy, катушечные сердечники из Permalloy).


 

Промышленные применения включают следующие области (в скобках указаны сердечники, применяемые в данной области, а также устройства, где они могут использоваться):

1. Компьютеры:

высокочастотное преобразование энергии (высокочастотные применения (см. выше)),

низкочастотное преобразование энергии (всё, что перечислено в низкочастотных применениях (см. выше), за исключением сварочных трансформаторов, импульсных трансформаторов и контрольно-измерительной аппаратуры), специальные структуры из Silectron (высококачественные ламинированные детали электродвигателей)),

2. Автомобили:

высокие частоты (катушечные сердечники из Permalloy для магнитометров в компасах; MPP, HI-FLUX, SUPER-MSS и Silectron для магнитов, используемых в системах зажигания);

низкие частоты (сварочные трансформаторы);

специальные структуры из Silectron для систем вспрыска топлива

3. Системы контроля скорости вращения для двигателей / системы контроля яркости осветительных устройств:

С-сердечники для сетевых фильтров и фильтров переменного тока;

SUPER-MSS для сетевых фильтров и фильтров переменного тока;

тороидальные сердечники из Silectron для токовых трансформаторов;

ленточные тороидальные сердечники для токовых трансформаторов;

SUPER-MSS для токовых трансформаторов;

тороидальные сердечники из Silectron для магнитных усилителей;

ленточные тороидальные сердечники для магнитных усилителей.

4. Контрольно-измерительная аппаратура:

сердечники из Silectron с зазором для датчиков тока на эффекте Холла;

ленточные сердечники с зазором для датчиков тока на эффекте Холла;

катушечные сердечники из Permalloy для магнитометров;

тороидальные сердечники из Silectron для токовых трансформаторов;

ленточные тороидальные сердечники для токовых трансформаторов;

MPP, HI-FLUX, SUPER-MSS для фильтров постоянного и переменного тока;

С-сердечники из Silectron для токовых трансформаторов.

5. Электрическое оборудование:

DG сердечники для распределительных трансформаторов;

С-сердечники из Silectron для устройств регулирования коэффициента мощности;

С-сердечники и тороидальные сердечники из Silectron для токовых и потенциальных трансформаторов.

6. Медицинское оборудование:

С-сердечники для высоковольтных трансформаторов;

С-сердечники для сетевых фильтров;

MPP, HI-FLUX, SUPER-MSS для сетевых фильтров;

высокочастотные преобразователи энергии (см. высокочастотные применения);

С-сердечники для высокоэффективных 60 Гц силовых трансформаторов.

7. Сварка и другая обработка металлов:

С-сердечники для высокочастотных индукционных печей;

С-сердечники для понижающих сварочных трансформаторов;

тороидальные сердечники из Silectron для токовых трансформаторов;

тороидальные сердечники из Silectron для магнитных усилителей;

ленточные тороидальные сердечники для токовых трансформатров;

ленточные тороидальные сердечники для управления магнитными усилителями.

8. Связь:

МРР для нагрузочных катушек;

высокочастотное преобразование энергии (см. высокочастотные применения);

низкочастотное преобразование энергии (см. низкочастотные применения).

9. Военное оборудование:

высокочастотное преобразование энергии (см. высокочастотные применения);

низкочастотное преобразование энергии (см. низкочастотные применения).

10. Освещение и плазменные дисплеи:

высокочастотное преобразование энергии (см. высокочастотные применения);

низкочастотное преобразование энергии (см. низкочастотные применения).



 

3.1. Применение сердечников из MPP, HI-FLUX и SUPER-MSS




материал

рабочий диапазон частот

рабочий диапазон температур, °С

ограничения по форме/размерам


энергоёмкость

цена

преимущества/

недостки

   Силовые трансформаторы

МРР

5 – 200 кГц

-55 - 200

тороидальные сердечники с размером до 132 мм

средняя

высокая

высокая стабильность (низкая

проницаемость обычно ограничивает применение строчными трансформаторами)

HI-FLUX

5 – 200 кГц

-55 - 200

тороидальные сердечники с размером до 132 мм

средняя

высокая

высокая стабильность, большое значение индукции насыщения (низкая

проницаемость обычно ограничивает применение строчными трансформаторами)

SUPER-MSS

5 – 200 кГц

-55 - 200

тороидальные сердечники с размером до 132 мм

средняя

средняя

высокая стабильность, большое значение индукции насыщения (низкая

проницаемость обычно ограничивает применение строчными трансформаторами)

   Радиочастотные трансформаторы

МРР

1 – 2 МГц

-55 - 200

тороидальные сердечники с размером до 132 мм

низкая

высокая

высокая стабильность (низкая проницаемость, низкая добротность по сравнению с ферритовыми сердечниками)

HI-FLUX

-

-

-

-

-

(высоки потери)

SUPER-MSS

-

-

-

-

-

 

   Прецизионные трансформаторы

МРР

постоянный ток – 500 кГц

-55 - 200

Е-сердечники,

тороидальные сердечники,

чашки, объём до 500 см3

средняя

низкая

низкое значение проницаемости является чувствительным параметром там, где высокочастотный слабый сигнал накладывается на большой постоянный ток

HI-FLUX

-

-

-

-

-

(низкая проницаемость)

SUPER-MSS

-

-

-

-

-

(низкая проницаемость)

   Дроссели насыщения

МРР

-

-

-

-

-

(низкая проницаемость)

HI-FLUX

-

-

-

-

-

(низкая проницаемость)

SUPER-MSS

-

-

-

-

-

(низкая проницаемость)

   Катушки индуктивности

МРР

постоянный ток – 300 кГц

-55 - 200

тороидальные сердечники с размером до 132 мм

высокая

высокая

высокая стабильность, высокое насыщение, низкая магнитострикция, наиболее низкие потери среди порошковых материалах

HI-FLUX

постоянный ток – 100 кГц

-55 - 200

тороидальные сердечники с размером до 132 мм

очень высокая

высокая

высокая стабильность, более высокое насыщение, чем у МРР и SUPER-MSS

SUPER-MSS

постоянный ток – 300 кГц

-55 - 200

тороидальные сердечники с размером до 132 мм

высокая

средняя

высокая стабильность, высокое насыщение, низкая магнитострикция, низкие потери

   Сетевые фильтры

МРР

постоянный ток – 1 МГц

-55 - 200

тороидальные сердечники с размером до 132 мм

высокая

высокая

высокая стабильность, высокое насыщение, низкая магнитострикция, широкий диапазон значений проницаемости

HI-FLUX

постоянный ток – 300 кГц

-55 - 200

тороидальные сердечники с размером до 132 мм

очень высокая

высокая

высокая стабильность, более высокое насыщение, чем у МРР и SUPER-MSS

SUPER-MSS

постоянный ток – 1 МГц

-55 - 200

тороидальные сердечники с размером до 132 мм

высокая

средняя

высокая стабильность, высокое насыщение, низкая магнитострикция

   Катушки индуктивности для накопления энергии

МРР

постоянный ток – 300 кГц

-55 - 200

тороидальные сердечники с размером до 132 мм

высокая

высокая

высокая стабильность, высокое насыщение, низкая магнитострикция, наиболее низкие потери среди порошковых материалах

HI-FLUX

постоянный ток – 100 кГц

-55 - 200

тороидальные сердечники с размером до 132 мм

очень высокая

высокая

высокая стабильность, более высокое насыщение, чем у МРР и SUPER-MSS

SUPER-MSS

постоянный ток – 300 кГц

-55 - 200

тороидальные сердечники с размером до 132 мм

высокая

средняя

высокая стабильность, высокое насыщение, низкая магнитострикция, низкие потери

 


Страница 1 - 16 из 16
Начало | Пред. | 1 | След. | Конец По стр.

Возврат к списку статей