Inżynierowie energoelektronicy zmagający się z wyzwaniem zrównoważenia wielkości i wydajności zasilaczy impulsowych, systemów zasilania bezprzerwowego i stacji ładowania pojazdów elektrycznych mogą znaleźć rozwiązanie w rdzeniach nanokrystalicznych. Te zaawansowane komponenty magnetyczne oferowane przez Magnetics Inc. na nowo definiują możliwości projektowania w zastosowaniach wymagających wysokiej częstotliwości dzięki swoim wyjątkowym właściwościom magnetycznym.

Rdzenie nanokrystaliczne firmy Magnetics zostały zaprojektowane specjalnie dla przekładników prądowych, dławików współbieżnych (CMC) i wzmacniaczy magnetycznych (MagAmp). Rdzenie te charakteryzują się doskonałymi właściwościami, w tym wysoką przepuszczalnością, niskimi stratami mocy i wysoką gęstością strumienia nasycenia, umożliwiając mniejsze rozmiary komponentów przy większej obciążalności prądowej. Dzięki gęstości strumienia nasycenia wynoszącej 1,25 T i szerokiemu zakresowi temperatur roboczych, dławiki trybu wspólnego z rdzeniem nanokrystalicznym utrzymują stabilną pracę nawet w warunkach wysokiej temperatury i braku równowagi prądowej.

W porównaniu z tradycyjnymi rdzeniami ferrytowymi, rdzenie nanokrystaliczne oferują znaczące ulepszenia:

• Szerszy zakres temperatur i wyższa impedancja wysokiej częstotliwości:Materiał zachowuje stabilne właściwości magnetyczne w szerszych wahaniach temperatury, wykazując jednocześnie zwiększoną impedancję przy wysokich częstotliwościach – co ma kluczowe znaczenie dla tłumienia hałasu.
• Zwiększona rezystancja:Wysoka rezystywność zmniejsza straty prądu wirowego, poprawiając ogólną wydajność komponentów.
• Wyjątkowa charakterystyka częstotliwościowa i wydajność:Stała wydajność w szerokim zakresie częstotliwości zapewnia optymalną wydajność operacyjną.

Te zalety sprawiają, że rdzenie nanokrystaliczne szczególnie nadają się do:

• Zasilacze impulsowe (SMPS) zapewniające lepszą wydajność i mniejsze rozmiary
• Zasilacze bezprzerwowe (UPS) zapewniające stabilną pracę podczas przerw w dostawie prądu
• Falowniki fotowoltaiczne zwiększające efektywność konwersji energii
• Przemienniki częstotliwości do precyzyjnego sterowania silnikiem
• Filtry EMC do skutecznego tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych
• Ładowarki pojazdów elektrycznych umożliwiające szybkie i wydajne ładowanie

Aby dostosować się do różnych zastosowań, firma Magnetics oferuje rdzenie nanokrystaliczne w różnych konfiguracjach, w tym konstrukcje toroidalne, z rdzeniem ciętym, szczelinowym i segmentowym. Rdzenie mogą być opcjonalnie umieszczone w trwałych obudowach wykonanych z poliestru (o temperaturze znamionowej <+130°C) lub poliestru Rynite® (o temperaturze znamionowej <+155°C), dzięki czemu nadają się do zastosowań z uzwojeniami o dużych średnicach.

Wyjątkowa wydajność rdzeni nanokrystalicznych w zastosowaniach wysokich częstotliwości wynika z ich unikalnej mikrostruktury. Technologia szybkiego krzepnięcia pozwala uzyskać stopy metali o strukturze ziaren w skali nano, które zapewniają doskonałe właściwości miękkiego magnesu. Ta mikrostruktura zapewnia trzy kluczowe zalety:

• Wysoka przepuszczalność:Struktura nanokrystaliczna eliminuje przeszkody na granicach ziaren w ruchu domeny magnetycznej, umożliwiając łatwiejszą koncentrację i wzmocnienie strumienia.
• Niska koercja:Wyeliminowanie anizotropowych pól magnetycznych w strukturze nanokrystalicznej zmniejsza koercję, zmniejszając w ten sposób straty histerezy.
• Wysoka gęstość strumienia nasycenia:Materiał wytrzymuje silniejsze pola magnetyczne bez nasycenia, co zwiększa zdolność przenoszenia mocy.

Jako krytyczne komponenty do tłumienia zakłóceń w trybie wspólnym w SMPS i przemiennikach częstotliwości, dławiki w trybie wspólnym z rdzeniem nanokrystalicznym oferują wyraźne korzyści:

• Kompaktowy rozmiar:Wysoka przepuszczalność pozwala osiągnąć wymaganą indukcyjność przy mniejszej liczbie uzwojeń, zmniejszając rozmiar elementu.
• Większa impedancja:Zwiększona impedancja wysokiej częstotliwości skuteczniej tłumi zakłócenia w trybie wspólnym.
• Poprawiona stabilność termiczna:Niezależne od temperatury właściwości magnetyczne zapewniają stałą wydajność w środowiskach o wysokiej temperaturze.

W miarę postępu technologii energoelektroniki, wymagającej wyższej wydajności komponentów magnetycznych, rdzenie nanokrystaliczne będą odgrywać coraz ważniejszą rolę w zastosowaniach wymagających wysokiej częstotliwości, wysokiej wydajności i kompaktowych zastosowań związanych z zasilaniem i filtrowaniem. Przyszły rozwój będzie prawdopodobnie skupiał się na:

• Zwiększanie gęstości strumienia nasycenia poprzez optymalizację materiałów i procesów
• Redukcja strat poprzez udoskonalenie mikrostruktury
• Opracowywanie nowych materiałów nanokrystalicznych o ulepszonej przepuszczalności, mniejszych stratach i lepszej stabilności termicznej

Rdzenie nanokrystaliczne stanowią znaczący postęp w technologii komponentów magnetycznych, oferując inżynierom elektronikom rozwiązania o wysokiej wydajności dla coraz bardziej wymagających zastosowań. Ich doskonałe właściwości i wszechstronne konfiguracje pozycjonują je jako elementy transformacyjne w nowoczesnych systemach konwersji i kondycjonowania mocy.