1K107 nanokristallin legeringsringkärna för effektiva transformatorer

 

Nanokristallina kärnförluster ökar med frekvensen, främst på grund av virvelströmmar och hysteres. Medan nanokristallina material har mycket låga kärnförluster vid lägre frekvenser, ökar förlustkomponenterna när frekvensen stiger, särskilt över 100 kHz. Det här förhållandet är ett kritiskt konstruktionsövervägande för kraftelektroniktillämpningar, och tillverkare har utvecklat specialiserade hög-högfrekventa (HF) kvaliteter av nanokristallina kärnor för att förbättra prestandan.

 

 

 

 

Faktorer som påverkar förlust av nanokristallin kärna kontra frekvens

 

Virvelströmsförluster:

Dessa är den mest betydande förlustkomponenten vid höga frekvenser och är proportionella mot kvadraten på frekvensen. Även om nanokristallina material har en mycket fin kornstruktur som minimerar virvelströmmar vid lägre frekvenser, blir de dominerande när frekvensen ökar.

 

Hysteresförluster:

Dessa förluster är också beroende av frekvens och flödestäthet, och de bidrar till den totala härdförlusten.

 

Överskjutande förluster:

Dessa är en del av kärnförlusten som uppstår från materialets unika mikrostruktur och påverkas också av frekvensen.

 

Materialegenskaper:

Själva det nanokristallina materialets elektriska ledningsförmåga spelar en avgörande roll, eftersom en högre ledningsförmåga leder till större virvelströmsförluster vid höga frekvenser.

 

Kärndesign:

Kärnans fysiska struktur, inklusive dess tjocklek och isolering, påverkar hur väl den kan motstå höga-frekvensförluster.

 

 

Nanokristallin legeringskärnprestanda vid olika frekvenser

 

Låga till medelhöga frekvenser (10−100 kHz):

Nanokristallina kärnor uppvisar överlägsen prestanda, med några av de lägsta kärnförlusterna av något magnetiskt material i detta sortiment, vilket ger utmärkt effektivitet för applikationer som strömomvandlare.

 

Höga frekvenser (över 100 kHz):

Virvelströmsförlusterna ökar exponentiellt, vilket orsakar en snabb ökning av den totala kärnförlusten. I vissa fall kan nanokristallina kärnor ha högre förluster än specialiserade ferritmaterial i detta mycket höga-frekvensområde.

 

 

Implikationer för design av nanokristallin legering med ringkärna

 

Hög-frekventa betyg:

För att mildra effekterna av höga frekvenser erbjuder tillverkare specialiserade högfrekventa (HF) nanokristallina material med lägre kärnförluster inom målområdet.

 

Prestandafaktorer:

Materialval för transformatorer innebär ofta att man använder en "prestandafaktor" som är produkten av AC flödestäthet och frekvens vid en given effektförlust.

 

Värmehantering:

Ökningen av kärnförluster vid höga frekvenser genererar mer värme, vilket kan leda till minskad effektivitet och kräver noggrann värmehantering i den övergripande designen.

 

Nanokristallin toroidal kärnaspecifikation

Magnetisk kärna storlek (mm)			Skyddslådans storlek (mm)			Effektiv-tvärsnittsarea Ae(mm2)		Magnetisk banlängd Ie(mm)		Maximal DC överströmsklass (A)
id	od	ht	ID	OD	HT
14	19	6.5	12	22	8	11.86		51.81		20
14	20	10	12	22.3	11.4	29.68		52.29		40
16	21	10	15	24	12.3	24.85		57.41		60
16	23	8	15	24	9.7	20.44		61.23		60
16	23	10	15	24	12.3	34.62		59.92		60
17	22	10	15.3	24.4	12.3	24.86		60.59		60
17	21	8	15.3	24	9.7	25.56		60.67		60
17	23	8	15.3	24.4	9.7	26.89		61.34		60
18	23	10	16.4	24.4	12.3	29.78		60.38		70
18	24	9	16.4	25	11.2	34.78		60.89		70
18	25	10	16.4	25.9	12.3	37.97		64.56		70
19	24	9	17.3	25	11.2	40.39		65.32		80
19	25	10	17.3	26	12.3	39.42		62.31		80
19	26	10	17.3	27.3	12.3	48.32		69.56		80
20	25	10	18.5	26.3	12.3	39.29		70.32		90
20	28	10	18.5	29	12.3	45.76		73.88		90
20	32	10	18.5	32.3	12.3	58.91		78.75		90
21	29	10	18.2	31.3	12.3	39.65		77.19		100
21	26	8	18.3	27.4	9.7	46.54		78.32		100
21	28	10	18.3	30	12.3	50.39		77.45		100
22	28	10	20.5	30	12.3	49.32		79.89		120
22	32	10	20.5	33.4	12.3	43.58		73.43		120
23	32	10	21.3	33.4	12.3	44.56		74.56		120