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Nuclei nanocristallini e nuclei amorfi nei trasformatori
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Nuclei nanocristallini e nuclei amorfi nei trasformatori
L'avvento dei nuclei nanocristallini e dei nuclei amorfi ha fornito materiali ideali per trasformatori a media e alta frequenza. Con lo sviluppo industriale, la frequenza operativa degli alimentatori è aumentata fino a 20kHz e la potenza in uscita supera i 30kW. I materiali tradizionali per nuclei, come le lamiere di acciaio al silicio, presentano perdite elevate e non sono in grado di soddisfare le esigenze dei nuovi requisiti negli alimentatori.
I nuclei amorfi e nanocristallini a base di ferro hanno un significativo valore applicativo nei trasformatori ad alta potenza e alta frequenza grazie alla loro elevata induzione magnetica di saturazione, alta permeabilità, basse perdite, buona stabilità termica e processi produttivi ecologici.
Nuclei Nanocristallini
I materiali nanocristallini sono composti principalmente da ferro, cromo, rame, silicio e boro. Questi specifici componenti della lega vengono prodotti in uno stato amorfo utilizzando la tecnologia di tempra rapida, seguita da un trattamento termico per ottenere grani cristallini di dimensioni nanometriche.
I nuclei nanocristallini mostrano eccellenti proprietà magnetiche e stabilità termica, particolarmente adatti per sostituire le ferriti nei trasformatori con frequenze inferiori alla gamma da 20kHz a 50kHz.
La resistività dei materiali nanocristallini è di 90μΩ.cm (dopo il trattamento termico). Grazie alla loro nanostruttura, combinano i vantaggi dell'acciaio al silicio, della permalloy e della ferrite.
I materiali magnetici nanocristallini ordinari a base di ferro hanno uno spessore di circa 30 μm. A causa della loro fragilità e sensibilità allo stress, le loro proprietà magnetiche possono essere significativamente ridotte se sottoposti a forze esterne durante la lavorazione e l'uso. Pertanto, i nuclei nanocristallini vengono generalmente prodotti in forma di anello o ferro di cavallo e alloggiati in custodie protettive. Le prestazioni di dissipazione del calore dei nuclei nanocristallini sono influenzate dal materiale della custodia protettiva.
Nuovi tipi di nuclei nanocristallini sono stati utilizzati nei trasformatori. Lo spessore dei materiali nanocristallini è di soli 24 μm. Dopo il trattamento termico, i nuclei solidificati presentano vantaggi significativi rispetto ai nuclei dei trasformatori tradizionali:
※ I nuovi nuclei nanocristallini, avvolti con pellicola isolante, raggiungono la resistenza necessaria per l'avvolgimento e possono essere avvolti direttamente in trasformatori.
※ I nuclei nanocristallini trattati eliminano l'involucro protettivo, consentendo un maggiore spazio di dissipazione del calore e una migliore sicurezza operativa del trasformatore.
※ Questo design riduce l'impatto del materiale dell'involucro protettivo sui nuclei nanocristallini e consente di risparmiare tempo nella progettazione strutturale e nella formatura dell'involucro protettivo.
※ Il design per i nuclei nanocristallini può essere più flessibile, offrendo varie forme come nuclei toroidali, rettangolari e a C, fornendo più opzioni per la progettazione del trasformatore e i successivi processi di avvolgimento.
Nuclei Amorfi
I materiali amorfi vengono prodotti utilizzando la tecnologia di tempra ultrarapida, con una velocità di raffreddamento di circa un milione di gradi al secondo. Questa tecnologia solidifica l'acciaio fuso in nastri di lega con uno spessore di 30 micrometri in un unico passaggio. A causa del rapido raffreddamento, il metallo non ha il tempo di cristallizzare, risultando in assenza di grani o bordi di grano nella lega, formando così quella che è nota come lega amorfa.
I metalli amorfi hanno una microstruttura unica che differisce dai metalli convenzionali. La loro composizione e struttura disordinata conferiscono loro molte proprietà uniche, come eccellente magnetismo, resistenza alla corrosione, resistenza all'usura, elevata resistenza, durezza, tenacità, alta resistività e alti coefficienti di accoppiamento elettromeccanico.
I componenti principali dei nuclei amorfi a base di ferro sono ferro, silicio e boro. Con un contenuto di silicio fino al 5,3% e la struttura unica dello stato amorfo, la loro resistività è di 130 μΩ·cm, che è il doppio di quella dei lamierini al silicio (47 μΩ·cm).
Lo spessore dei materiali amorfi a base di ferro utilizzati nei nuclei amorfi è di circa 30 nm, molto più sottile di quanto possano ottenere i lamierini di acciaio al silicio. Di conseguenza, le loro perdite per correnti parassite sono basse durante il funzionamento ad alta frequenza e, nell'intervallo di frequenza da 400 Hz a 10 kHz, le loro perdite sono solo da 1/3 a 1/7 di quelle dei lamierini di acciaio al silicio. Inoltre, la permeabilità dei nuclei amorfi a base di ferro è molto superiore a quella dei nuclei tradizionali.
Grazie a questi vantaggi, i nuclei amorfi riducono il peso del trasformatore di oltre il 50% e abbassano l'aumento di temperatura del 50%.
Dopo anni di sviluppo, oltre a essere utilizzati nei trasformatori ad alta frequenza, i nuclei amorfi e nanocristallini sono stati ampiamente applicati nei trasformatori di corrente, negli alimentatori a commutazione e nei dispositivi di compatibilità elettromagnetica.
Fornitore di nuclei amorfi e nanocristallini: Leimai
In Leimai, siamo entusiasti di essere tra i primi partecipanti ai vostri nuovi progetti. Speriamo di mettere in primo piano le nostre conoscenze ed esperienze partecipando attivamente ai vostri progetti futuri.
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