Nuclis d'anell magnètic basat en Fe-1K107 per a transformadors i sensors electrònics

El concepte de nucli de l'anell

Un nucli d'anell magnètic és un component toroidal enrotllat d'una cinta contínua d'aliatge magnètic suau en un anell tancat. Com que el circuit magnètic és tancat i continu, el flux es guia completament a l'interior del material, donant una alta inductància per volta, baixa fuga magnètica i molt baixa sensibilitat als camps externs.

El nucli d'anell 1K107 que es descriu aquí està fet d'aliatge nanocristal·lí-de ferro, que combina l'alta saturació dels materials basats en ferro- amb les pèrdues molt baixes d'estructures nanocristal·lines. Els nuclis d'anell d'aquest tipus són la solució estàndard per a transformadors de corrent de precisió, bobines de mode-comú i transformadors d'alta-freqüència en equips electrònics.

Propietats del material de 1K107

L'aliatge es produeix per solidificació ràpida en una cinta de 18 a 22 micres de gruix, seguida d'un recuit que forma una estructura nanocristal·lina. El material resultant té una permeabilitat inicial de 60.000 a 80.000, una densitat de flux de saturació d'aproximadament 1,25 T, una coercivitat per sota d'1 A/m i una temperatura de Curie d'uns 570 graus centígrads.

Aquestes propietats es tradueixen directament en el rendiment dels components: un transformador de corrent enrotllat en un anell 1K107 necessita moltes menys girs per a una classe de precisió determinada, i una bobina en mode comú-aconsegueix una alta impedància en un volum petit amb una deriva de temperatura insignificant.

Ruta de fabricació

El procés de fabricació comença amb tallar la cinta recuita a l'amplada requerida, seguit d'enrotllar la cinta sobre un mandril per formar l'anell. A continuació, l'anell de la ferida es recuita en un camp magnètic per desenvolupar la major permeabilitat possible i la superfície es recobreix amb una capa aïllant.

Depenent de l'aplicació, l'anell es pot subministrar nu, en una carcassa protectora de plàstic o amb un espai d'aire a terra per a aplicacions de corrent continu-polaritzada. Cada nucli es prova per a la permeabilitat i la pèrdua del nucli sobre una base de mostra, i les toleràncies dimensionals es verifiquen amb el dibuix.

Aplicacions electròniques típiques

Les principals aplicacions són transformadors de corrent de precisió per a relés de mesura i protecció d'energia, bobines de mode-comú per al filtratge de compatibilitat electromagnètica, transformadors d'impulsos i accionament de porta per a electrònica de potència i transformadors d'alta-freqüència per a convertidors de CC-CC.

En aplicacions de mesura, l'alta permeabilitat del nucli redueix el corrent d'excitació, la qual cosa millora la relació i la precisió de fase del transformador de corrent a corrents primaris baixes. En el filtratge EMC, l'alta impedància de l'asfixia suprimeix el soroll en mode-comú en un ampli rang de freqüències.

Dades de selecció i comanda

En demanar un nucli d'anell 1K107, el client especifica el diàmetre exterior, el diàmetre interior i l'alçada de l'anell, la classe de permeabilitat objectiu i si el nucli necessita un estoig o un buit d'aire. El proveïdor confirma l'àrea de la secció transversal efectiva-i la longitud del camí magnètic, que el dissenyador necessita per calcular el nombre de voltes.

Per a la producció en volum, els valors de permeabilitat i pèrdua es controlen dins dels límits de classe declarats i es pot emetre un certificat de prova per a cada lot.

Preguntes freqüents

P: Quina diferència hi ha entre un nucli d'anell i un nucli toroidal?
R: Els dos termes descriuen la mateixa geometria. Un nucli d'anell és un component toroidal amb una secció transversal circular-i una finestra rodona, enrotllat a partir d'una cinta contínua. Alguns proveïdors utilitzen anell per a nuclis de precisió petits i toroidal per a nuclis de potència més grans, però el principi magnètic és idèntic.

P: Per què la fuita d'un nucli d'anell és tan baixa?
R: L'anell tancat guia el flux completament dins del material i el bobinatge es distribueix uniformement per tota la circumferència. Com que no hi ha espai d'aire ni espai lliure entre el nucli i el bobinat, la inductància de fuita i el camp radiat es minimitzen.

P: Es pot utilitzar el nucli de l'anell amb polarització de CC?
R: L'anell tancat estàndard no té espai d'aire, de manera que es satura ràpidament amb corrent continu. Per a aplicacions de corrent continu-polaritzada, com ara inductors de filtre, l'anell es pot tallar per introduir un espai d'aire controlat, o es pot seleccionar un material amb menor permeabilitat per reduir la densitat de flux al corrent de treball.

P: Quina precisió es pot aconseguir en els transformadors de corrent?
R: Amb un anell 1K107 d'alta{0}}permeabilitat i un bobinatge acurat, els transformadors de corrent poden complir les classes de precisió 0,1 i 0,2 per a aplicacions de mesura. El corrent d'excitació del nucli s'ha de mantenir baix, que és exactament el que proporciona l'alta permeabilitat del material.

P: Els nuclis es subministren amb dades de prova?
A: Sí. Cada lot de producció es prova per a la permeabilitat, la pèrdua del nucli i les dimensions. Es pot emetre un certificat amb el número de lot, els valors mesurats i els límits de classe declarats del material.