Magneticky měkké materiály

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Magneticky měkké materiály"

Ondřej Havel
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Magneticky měkké materiály Pro DC: Nízkouhlíkaté oceli (max. 0,05 % C) Slitiny Fe-Ni (permalloye) (i pro AC) Slitina Fe Co (50 50) Permendur H s až 2,45 T Pro AC: Fe Si, Si: H c µ B s ρ křehkost Permalloye amorfní materiály FeSi NiFe CoFe Nanokrystalické materiály H c 0 µ B s křehké!!! MAP 22

Permendur H s až 2,45 T Pro AC: Fe Si, Si: H c µ B s ρ křehkost

2 Izotropní oceli pro AC magnetování za tepla válcované neorientované plechy Ztráty cca 1 2 W/kg při 1T 3 5 W/kg při 1,5 T MAP 23

3 Anizotropní oceli pro AC magnetování za studena válcované orientované plechy Ztráty cca 1 1,2 W/kg při 1,7 T Gossova textura osa snadné magnetizace shodná se směrem válcování MAP 24

4 Permalloye slitiny Fe a Ni obecně: Vysoká permeabilita, nižší sycení, kvůli vysoké permeabilitě a el. vodivosti pro AC jako velmi tenké plechy (0,05 0,3 mm) viz. později. Pozor, mg. vlastnosti velmi citlivé na mech. namáhání nutno relaxačně žíhat ve vakuu nebo redukční atmosfeře. Tvar charakteristiky lze modifikovat složením a termomagnetickým zpracováním Významné typy: 79% Ni maximální permeabilita, B S = 0,8 T vynulování anizotropie i magnetostrikce 50% Ni B S = 1,55 T, vyšší H C (cca 20A/m) 36% Ni - B S = 1,3 T, µ 4 = 2000, konstantní do 10 A/m MAP 25

namáhání nutno relaxačně žíhat ve vakuu nebo redukční atmosfeře.

5 Amorfní a nanokrystalické materiály Rychlým ochlazením (10 6 K/s) při lití na Cu válec zabráněno krystalizaci. Vyloučena magnetokrystalická anizotropie, velmi tenké pásky (20 30 µm), menší el. vodivost, proto malé ztráty, jsou použitelné do cca 100 khz. Nevadí mechanické namáhání, avšak křehké. Významné typy: Na bázi Fe: B S 1,4 T, levné, H C 4 A/m, µ i 3000 Na bázi Co: B S 0,8 T, drahé, H C 1 A/m, µ i Na bázi Ni-Fe: B S 0,8 T, H C 1 A/m, µ i Nanokrystalické materiály se vytvářejí z amorfních materiálů s dalšími příměsemi řízenou krystalizací. Tvar charakteristiky amorfních a nanokrystalických materiálů lze modifikovat termomagnetickým zpracováním (žíháním v mg. poli vhodné velikosti a směru viz. např. (později) jádra spec. MTI pro elektroměry). MAP 26

Významné typy: Na bázi Fe: B S 1,4 T, levné, H C 4 A/m, µ i 3000 Na bázi Co: B S 0,8 T, drahé, H C 1 A/m, µ i 150000 Na bázi Ni-Fe: B S 0,8 T, H C 1 A/m, µ i 100000 Nanokrystalické materiály se

6 Mg měkké ferity Fe 2 O 3 + další oxidy (zejména NiZn, MnZn, MgMnZn) Pozor, jsou to ferimagnetika (nevykompenzovaná antiferomagnetika), proto B S 0,35 T Velká rezistivita, proto vhodné i pro vysoké kmitočty. NiZn ferity (ve značení Fonox N ) MHz, nižší µ i (10 500) MnZn ferity (ve značení Fonox H ) do cca 250 khz, µ i ( ) Pozn: U mg. měkkých feritů zpravidla platí: čím větší µ, tím větší vodivost a ε r a tím větší ztráty na VF. Pozor, u skládaných obvodů vždy vzduchová mezera (δ). Vliv δ roste s permeabilitou. Výpočet a návrh obvodů s feritovými jádry nese značné prvky empirie. Specifické vlastnosti feritů jsou popisovány zvláštními parametry zejména: efektivní permeabilita 1 L l µ = e, kde 2 N S µ 0 l S = l S e e, určíme z katalogu, nebo jako C 1 dle IEC 205 viz. obr. MAP 27

měkkých feritů zpravidla platí: čím větší µ, tím větší vodivost a ε r a tím větší ztráty na VF. Pozor, u skládaných obvodů vždy vzduchová mezera (δ). Vliv δ roste s permeabilitou.

7 Pozn: Ve značení Fonox odpovídá počáteční permeabilita materiálu (toroid) číslici za písmenem 100. Z tabulky je patrný růst vlivu nulové vzduchové mezery při vyšší permeabilitě. Pozn.: U obvodů se vzduchovou mezerou je vhodné vzdálit vinutí od mezery (jinak vznikají vířivé proudy v Cu). MAP 28

Z tabulky je patrný růst vlivu nulové vzduchové mezery při vyšší

8 cívková permeabilita (u otevřených jader) µ APP = L L S JÁDREM BEZ JÁDRA A L konstanta A L L N nh z = 2 2 zpravidla se nastavuje pomocí δ (změna µ e ) Ztrátový činitel 1 tgδ = = Q µ µ lze určit z char. µ,µ f(f), nebo z frekvenční závislosti měrného ztrátového činitele MAP 29

δ (změna µ e ) Ztrátový činitel 1 tgδ = = Q µ µ lze určit z char.

9 Měrný ztrátový činitel tgδ µ i, z frekvenční závislosti lze stanovit tgδ tg δ e = µ e µ i Pozn: Závislosti v podstatě ukazují, při jaké frekvenci je vhodné přejít na materiál s nižší permeabilitou!! Př.: Jaký ztrátový činitel má materiál H22 bez vzduchové mezery na 100kHz? Z grafu tgδ /µ i f(f) pro 100 khz a materiál H22 tgδ /µ i = tgδ = = 0,044 Q = 23 MAP 30

permeabilitou!! Př.: Jaký ztrátový činitel má materiál H22 bez vzduchové mezery na 100kHz?

10 Teplotní závislost permeability α F (někdy T Kµi ) [10-6 /K], zpravidla pro C α F µ 1 i = T µ 2 i Pozn: pozor na kvadrát ve jmenovateli Příklad: Hrníček 26x16 H12, α F , T = 20 ( C), L/L =? [%] a) bez vzduchové mezery - µ e = 1020, A L = 3200 L/L = α F µ e T = 6,12 % b) δ = 4,8 mm, µ e = 13, A L = 40 L/L = α F µ e T = 0,078 % MAP 31

11 Teplotní závislost měrných ztrát (materiály Philips, Fonox) Pozn.: Minimum ztrát při rel. vysoké teplotě. Při vyšších frekvencích je minimum ploší a nastává při nižší teplotě. MAP 32

12 Ferit s perminvarovou charakteristikou (N01P a N08P Fonox) V oblasti malých polí téměř konstantní permeabilita (pouze vratné pohyby stěn, bezhysterezní chrakteristika). Po dosažení otvíracího pole (H P 120 A/m) dochází k nevratným posuvům. Železoprachové materiály lisováním směsi kovového prášju a izolační hmoty, mají distribuovanou vzduchovou mezeru, jsou odolné vůči přesycení DC polem, vhodné pro tlumivky spínaných zdrojů. Permeabilita je nízká (desítky). MAP 33

Po dosažení otvíracího pole (H P 120 A/m) dochází k nevratným posuvům.

Podobné dokumenty

Možnosti potlačení asymetrické EMI v pásmu jednotek až desítek MHz

Možnosti potlačení asymetrické EMI v pásmu jednotek až desítek MHz Jedním ze základních prvků filtrů potlačujících šíření rušení po vedeních jsou odrušovací tlumivky. V případě rušení asymetrického, jaké