Typische Anwendungsszenarien nanokristalliner Legierungen

Erstellt 08.11

Typische Anwendungsszenarien nanokristalliner Legierungen

Die Anwendungsszenarien nanokristalliner Legierungen entsprechen perfekt ihren Leistungsmerkmalen und konzentrieren sich auf hochwertige Teilbereiche der Leistungselektronik, in denen andere weichmagnetische Materialien die Anforderungen an "hohe Frequenz, hohe Leistungsdichte und geringe Verluste" nicht erfüllen können. Sie sind in diesen Szenarien unersetzliche Kernmagnetmaterialien. Konkret lassen sich ihre typischen Anwendungsszenarien in drei Kategorien unterteilen:

Kernmagnetisches Material für Hochfrequenz- und Hochleistungs-Leistungselektronikgeräte: Dies ist das Anwendungsszenario mit dem größten Einsatzvolumen nanokristalliner Legierungen und zugleich der Bereich, in dem ihr Wert am bedeutendsten ist. In diesem Szenario stellt die Ausrüstung extrem hohe Anforderungen an die Hochfrequenzverluste, die Sättigungsmagnetinduktion und die Permeabilitätsstabilität des kernmagnetischen Materials – die Leistungsfähigkeit nanokristalliner Legierungen deckt diese Anforderungen perfekt ab. Aus praktischer industrieller Anwendungsperspektive sind nanokristalline Legierungen das kernmagnetische Material für die Herstellung von PFC-Drosseln, Ausgangsfilterdrosseln und Gleichtaktdrosseln in On-Board-Ladegeräten (OBCs) von New-Energy-Fahrzeugen, DC-DC-Wandlern, Photovoltaik-Wechselrichtern, Energiespeicher-Wechselrichtern (PCS) und Hochleistungs-Schaltnetzteilen. Die Betriebsfrequenzen dieser Geräte liegen genau im optimalen Leistungsbereich nanokristalliner Legierungen. In diesem Szenario können Geräte mit Kernen aus nanokristallinen Legierungen den Energieverlust erheblich reduzieren und die Gesamtenergieeffizienz verbessern, während sie gleichzeitig eine Miniaturisierung beibehalten. Beispielsweise sind in On-Board-Ladegeräten von New-Energy-Fahrzeugen Gleichtaktdrosseln mit Kernen aus nanokristallinen Legierungen etwa 40 % kleiner und weisen etwa 30 % geringere Verluste auf als Drosseln mit herkömmlichen Ferritkernen – ein Leistungsvorteil, den andere weichmagnetische Materialien zu gleichen Kosten nicht erreichen können.

Hochwertige Schaltnetzteile und Hochfrequenztransformatoren: Dies ist ein weiteres Kernanwendungsszenario für nanokristalline Legierungen. In hochwertigen Schaltnetzteilen und Hochfrequenztransformatoren, bei denen Leistungsdichte und Verlustwerte entscheidend sind, erfüllt die Leistungsfähigkeit nanokristalliner Legierungen genau diese Anforderungen. Typische Anwendungen dieser Geräteklasse umfassen Bereiche wie Hochleistungs-Serverstromversorgungen in Rechenzentren, Stromversorgungen für Kommunikationsbasisstationen, Servoantriebs-Stromversorgungen für Industrieroboter sowie Leistungsmodule für hochwertige medizinische Geräte. In diesen Szenarien müssen die Geräte typischerweise kontinuierlich bei hohen Frequenzen von mehreren hundert kHz betrieben werden, was extrem hohe Anforderungen an die Hochfrequenzverluste, die Sättigungsflussdichte und die Stabilität des Kernmaterials stellt. Die hohe Sättigungsflussdichte und die geringen Hochfrequenzverluste nanokristalliner Legierungen können die Leistungsdichte der Geräte effektiv erhöhen, die Temperaturerhöhung reduzieren und einen langfristig stabilen Betrieb gewährleisten. Darüber hinaus werden nanokristalline Legierungen in Szenarien mit hohen Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit auch zur Herstellung der Kerne von Gleichtaktdrosseln und EMV-Filterdrosseln eingesetzt – wobei ihre hohe Permeabilität und ihre geringen Verluste genutzt werden, um hochfrequente elektromagnetische Störungen zu unterdrücken und die elektromagnetische Verträglichkeit der Geräte sicherzustellen.

Kernmaterial für Präzisionsstromwandler und Sensoren: Dies ist eines der aufstrebenden Anwendungsszenarien für nanokristalline Legierungen. In Bereichen wie Smart Grids, industrieller Prüfung und Präzisionsmesstechnik müssen große Ströme oder hochmagnetische Feldsignale präzise gemessen werden, was extrem hohe Anforderungen an die Permeabilität, Linearität und Stabilität des Kernmaterials stellt – die Leistungsfähigkeit nanokristalliner Legierungen erfüllt diese Anforderungen perfekt. In diesem Szenario gewährleisten die hohe Permeabilität und die geringen Verluste nanokristalliner Legierungen die Genauigkeit und Linearität der Messsignale; während ihre hervorragende magnetische Stabilität einen langfristig stabilen Betrieb der Geräte in komplexen Umgebungen sicherstellt. Aus praktischer industrieller Anwendungsperspektive sind nanokristalline Legierungen zum Kernmaterial für einige hochwertige Präzisionsstromwandler, Messstromwandler und Mittel- und Niederfrequenz-Leistungstransformatoren geworden – die Messgenauigkeit dieser Geräte bestimmt direkt die Messgenauigkeit und den Schutzschutz des Stromversorgungssystems. Darüber hinaus werden nanokristalline Legierungen in einigen hochwertigen Luft- und Raumfahrt-Stromversorgungen mit strengen Anforderungen an Größe und Gewicht auch zur Herstellung der Kerne von Gleichtaktdrosseln und Leistungstransformatoren verwendet – wodurch Größe und Gewicht der Geräte weiter reduziert werden, während die Messgenauigkeit erhalten bleibt.

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