Магнитопроводы

 Технология производства аморфной и нанокристаллической ленты  


      Магнитопроводы для трансформаторов и дросселей в частотной области от 50 Гц до 1 МГц традиционно изготавливают из электротехнической стали, ферритов, пермаллоев. Новый класс магнитопроводов на основе аморфных и нанокристалических сплавов может полностью заменить указанные выше магнитопроводы.

     Их изготавливают из аморфной ленты толщиной 20…25 мкм, полученной из сплавов на основе железа или кобальта. Принцип получения аморфной ленты состоит в разливке металлического расплава заданного химического состава на участок поверхности вращающегося бронзового диска, перемещающийся с линейной скоростью около 25 м/с. В результате резкого охлаждения со скоростью до 106Со/с металлический расплав не успевает кристаллизоваться и полученная лента имеет аморфную структуру, аналогичную структуре стекла.

    По сравнению с кристаллическим металлом аморфные сплавы в несколько раз прочнее, имеют более высокую коррозионную стойкость и лучшие электромагнитные характеристики.

    Лента навивается в кольцевые, U-образные сердечники. Технология навивки позволяет получать сердечники с диаметром от нескольких миллиметров до 1200 мм. Придание материалам специфических свойств (например, петля гистерезиса определенной формы) достигается термо или термомагнитной обработкой, в результате которой структура ленты может остаться аморфной, стать частично кристаллизованной или нанокристаллической.

      В материале с нанокристаллической структурой кристаллиты расположены по всему объему ленты и имеют диаметр 10…20 нм. Благодаря этой структурной особенности достигается высочайшая магнитная проницаемость и самая маленькая коэрцитивная сила. Наряду с этим малая толщина ленты и относительно высокое удельное сопротивление (110–120 мкОм/см) обеспечивают низкие потери на вихревые токи и прекрасные частотные характеристики магнитной проницаемости.

    Магнитопроводы из аморфных и нанокристаллических сплавов имеют значительно меньшие удельные магнитные потери по сравнению с электротехнической сталью, пермаллоями и ферритами. Они обладают высокой относительной начальной и максимальной магнитной проницаемостью и индукцией насыщения на высоких частотах.

   Благодаря уникальным свойствам, аморфные сплавы получили широкое распространение в современной радиоэлектронной аппаратуре и энергетике, прежде всего, в трансформаторах вторичных источников питания РЭА на частотах до 100 кГц, широкополосных трансформаторах устройств связи, импульсных трансформаторах с мощностью импульса до десятков МВт на частотах от 0,5 МГц и выше, измерительных трансформаторах тока и напряжения, согласующих трансформаторах, магнитных модуляторах, высокочувствительных датчиках переменного и постоянного тока, в качестве «магнитных ключей», в магнитных экранах, дросселях фильтров, насыщения, накопительных и т.д.

Таблица 1. Общие физические характеристики магнитомягких сплавов

  Сплав
  Основной компонент сплава   Fe   Fe   Co
  Характеристики
  Плотность, y, г/cм3   7.3   7.35   7.7
  Электросопротивление, p, Ом*мм2   1.25   1.20   1.35
  Термический коэффициент сопротивления (20-200 oC), 10-4/K   1.8   1.0   0.8
  Температура кристаллизации (скорость нагрева 20 K/с), oC   510   510   540
  Максимальная рабочая температура, oC   120   130   105

 

Таблица 2. Магнитные свойства (Типичные показатели)

  Сплавы   Fe   Fe   Co
  Характеристики
1   Индукция насыщения, BS, Т   >=1,5   >=1,2   >=0,4
2   Температура Кюри, ТcoС   390   605   >=160
3   Магнитострикция, x106   <24   <1   <0.2
4   Статическая коэрцитив. сила, Нс, мА/см   <=30   <=5   <=2
5   Начальная магнитная проницаемость при f=1кГц, (Н=1 мА/cм)   5000-20000   30000-125000   80000-160000
6   Потери в сердечнике, Pfe , Вт/кг, (0,2Т / 20кГц)   <=10   <=4   <=3
7   Потери в сердечнике, Pfe , Вт/кг, (0,3Т / 100кГц)   <=180   <=100   <=100

 

Таблица 3. Форма и размеры магнитопроводов (Типичные размеры)

Диаметр без контейнера (мм) Диаметр с контейнером (мм) Материал контейнера Форма
23/29*2 21.5/30.2*3.4 пластик круглая
13/18*5 11.5/19.4*6.5 пластик круглая
20/29.5*5 18.7/23.5*6.8 пластик круглая
65/75*5 60/80*10 пластик круглая
12/19*6.5 10.5/20.8*8 пластик круглая
73/83*8 70/86*13.5 пластик круглая
8.7/20.4*9.3 5.7/23.4*12.3 пластик круглая
13/20*10 11.5/22*13 пластик круглая
15/19.5*10 13/21.5*11.5 пластик круглая
18/25.5*10 17/27*12.5 пластик круглая
45/63*10 42/66*28 пластик круглая
52/59*10 47/64*15 пластик круглая
72/79*10 67/84*15 пластик круглая
90/105*10 87/108*12.5 пластик круглая
92/99*10 87/104*15 пластик круглая
112/119*10 107/124*15 пластик круглая
115/130*10 112/132*14 пластик круглая
115/155*10 110/160*40 пластик круглая
132/139*10 127/144*16 пластик круглая
36/46*12 32/50*18 пластик круглая
111/127*12 108/132*16 пластик круглая
43/63*15 38/68*20 пластик круглая
43/73*15 38/78*20 пластик круглая
45/53*15 42.8/58.2*19.6 пластик круглая
46/67*15 41/72*20 пластик круглая
70/78*15 67/87*17.8 пластик круглая
115/155*15 110/160*40 пластик круглая
120/132*15 117/135*17.8 пластик круглая
47/64*16 44/67*20 пластик круглая
36/68*20 32/72*24 пластик круглая
43/70*20 38/75*25 пластик круглая
46/68*20 41/73*25 пластик круглая
55/75*20 50/80*25 пластик круглая
65/76*20 62/82*23 пластик круглая
65/80*20 60/82*25 пластик круглая
65/85*20 60/90*25 пластик круглая
70/85*20 65/90*25 пластик круглая
75/89*20 70/95*33 пластик круглая
85/115*20 80/120*25 пластик круглая
85/120*20 80/125*25 пластик круглая
29/46*25 25/49.5*29.5 пластик круглая
37/70*25 35/75*30 пластик круглая
43/68*25 38/74*44 пластик круглая
44/72*25 39/76*29 пластик круглая
40/60*10 36.5/63.5*14 пластик круглая
45/52*25 42/66*28 пластик круглая
45/65*25 41/70*35 пластик круглая
45/68*25 40/73*30 пластик круглая
48/65*25 43/70*30 пластик круглая
48/72*25 45/75*28 пластик круглая
50/69*25 47/72*30 пластик круглая
50/75*25 47/78*28 пластик круглая
53/70*25 48/75*30 пластик круглая
60/75*25 62/83*30 пластик круглая
65/80*25 55/80*30 пластик круглая
65/76.5*25 62/83*30 пластик круглая
65/80*25 60/85*30 пластик круглая
85/108*25 80/113*30 пластик круглая
85/108*25 80/113*30 пластик круглая
85/115*25 80/120*30 пластик круглая
90/115*25 85/120*30 пластик круглая
90/120*25 85/125*30 пластик круглая
95/120*25 90/125*30 пластик круглая
120/150*25 115/155*30 пластик круглая
120/160*35 115/105*30 пластик круглая
31/55*28 27/59*33 пластик круглая
36/60*30 32/64*35 пластик круглая
42/70*30 38/75*35 пластик круглая
46/70*30 41/75*35 пластик круглая
50/72*30 47/75*33 пластик круглая
53/70*30 48/75*35 пластик круглая
80/120*30 75/125*35 пластик круглая
35/65*35 31/69*39 пластик круглая
46/66*35 43/70*40 пластик круглая
51/73*35 46/78*40 пластик круглая
65/78*35 60/83*40 пластик круглая
85/100*35 80/105*40 пластик круглая
85/105*35 80/110*40 пластик круглая
95/120*35 90/125*40 пластик круглая
41/70*40 38/74*44 пластик круглая
43/70*40 38/75*45 пластик круглая
46/62*40 42/67*48 пластик круглая
46/75*40 41/80*45 пластик круглая
49/57*40 45/62*48 пластик круглая
30*114/40*134*8 27*111/43*127*12 пластик эллиптическая
59.5*131/66*138*8 57*129/69*139*13 пластик эллиптическая
59.5*180/70*191*10 56*176/72*193*16 пластик эллиптическая
70*125/86*141*20 65*120/91*146*32 пластик эллиптическая
70*125/88*143*27 65*120/93*148*32 пластик эллиптическая
70*125/90*145*27 65*120/98*153*32 пластик эллиптическая