Che cosa sono i nuclei nanocristallini amorfi? Come si usano?

I nuclei amorfi sono un nuovo materiale che sta diventando sempre più popolare grazie alle loro prestazioni superiori rispetto ai tradizionali nuclei in ferrite e Supermalloy. Hanno una temperatura Curie più elevata, un intervallo di temperature di lavoro più ampio e un'eccellente stabilità termica. Presentano inoltre una maggiore densità del flusso magnetico di saturazione, con conseguenti perdite inferiori e maggiore permeabilità rispetto ai materiali in ferrite o Supermalloy.

Utilizzo di metallo amorfo per applicazioni dell'elettronica di potenza consente di risparmiare in termini di dimensioni, peso e costi. Il metallo amorfo è un materiale magnetico morbido che può essere modellato in qualsiasi forma e offre un efficace sostituto della ferrite e dei materiali supermalloy di nichel in molte applicazioni.

Ad esempio, un nucleo amorfo avvolto su nastro può ottenere riduzioni delle perdite a vuoto fino al 30% rispetto all'acciaio al silicio e può offrire una migliore capacità di sovraccarico producendo meno calore rispetto ad altri materiali. Sono adatti anche per amplificare induttori in cui il flusso marginale costituisce un problema.

Questi nuclei amorfi avvolti su nastro possono essere progettati con meno spazi vuoti, consentendo loro di raggiungere permeabilità inferiori al 245% e sono stabili in un ampio intervallo di temperature riducendo i problemi di compatibilità elettromagnetica. Il materiale amorfo è anche in grado di produrre meno rumore rispetto alla polvere di ferro convenzionale e ai nuclei di ferrite.

Induttanza di modo comune (CMC) con metallo amorfo nanocristallino

Questi sono costituiti da un nastro metallico amorfo che viene pressato in forme toroidali. Ciò consente al progettista di ridurre le dimensioni e la perdita di potenza rispetto alle soluzioni convenzionali pur mantenendo le prestazioni richieste per gli induttori di boost PFC ad alta frequenza.

Il metallo amorfo ha un intervallo di temperature operative molto più ampio rispetto alla ferrite, rendendolo ideale per alimentatori a commutazione e altri sistemi elettronici che richiedono alta frequenza. Sono inoltre più compatti della ferrite e possono gestire correnti maggiori senza perdita di prestazioni ad alte temperature.

Sono prodotti utilizzando un processo di ricottura altamente controllato che genera una microstruttura nanocristallina con granulometrie di 10 nm. Ciò migliora le tipiche caratteristiche amorfe, fornendo 1/5 della perdita del nucleo del metallo amorfo a base Fe e può essere configurato con una varietà di cicli di isteresi BH.

Ad esempio, l'ortogonalità di questi cicli di isteresi può essere regolata per controllare le proprietà magnetiche "forma della curva B-H". Ciò consente progetti su misura per applicazioni specifiche.

Durante la ricottura, la temperatura del forno di ricottura può essere controllata per creare la curva BH ottimale e produrre un materiale con un'eccezionale combinazione di densità del flusso magnetico saturante, elevata permeabilità e bassa magnetostrizione. Ciò si traduce in un nucleo molto robusto e ad alte prestazioni che può essere utilizzato per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui: induttori di uscita CC; Modalità differenziale nelle induttanze; Induttori di uscita SMPS; e induttanze di potenziamento PFC.

Il nucleo amorfo può essere avvolto in forme toroidali e può essere configurato per ottenere spazi più piccoli rispetto alle ferriti con nucleo E, riducendo i problemi di flusso marginale e di campo disperso. Sono adatti anche per amplificare gli induttori e possono essere configurati con una varietà di dimensioni del gap per adattarsi all'applicazione.