Dławikowe i transformatorowe rdzenie nanokrystaliczne
Mirosław Łukiewski

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~0,1 W/kg/50Hz, duża przenikalność magnetyczna µ~500 000 oraz bliski zeru współczynnik magnetostrykcji λ~0,1x10–6 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 nieprzekraczającej 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~140°C).

W ofercie Fluxcom znajdują się rdzenie nanokrystaliczne w wykonaniu toroidalnym, owalnym i wieloszczelinowym. Oprócz rdzeni katalogowych dostarczamy rdzenie o wymiarach niestandardowych, odpowiednich 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.

Publikacja realizowana w ramach projektu TECHMATSTRATEG1/347200/11/NCBR/201


FLUXCOM JEE
e-mail: mlukiewski@fluxcom.pl
www.fluxcom.pl