Sendust-Kern mit hoher Induktivität. Sendust-Blockkern mit hoher Permeabilität

Die Zusammensetzung von Sendust besteht typischerweise aus 85 % Eisen, 9 % Silizium und 6 % Aluminium.Das Pulver wird zu Kernen gesintert, um Induktoren herzustellen.Sendust-Kerne haben eine hohe magnetische Permeabilität (bis zu 140 000), geringe Verluste, eine niedrige Koerzitivfeldstärke (5 A/m), eine gute Temperaturstabilität und eine Sättigungsflussdichte bis zu 1 T


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Sendust ist ein magnetisches Metallpulver, das von Hakaru Masumoto an der Tohoku Imperial University in Sendai, Japan, um 1936 als Alternative zu Permalloy in Induktoranwendungen für Telefonnetze erfunden wurde.Die Zusammensetzung von Sendust besteht typischerweise aus 85 % Eisen, 9 % Silizium und 6 % Aluminium.Das Pulver wird zu Kernen gesintert, um Induktoren herzustellen.Sendust-Kerne haben eine hohe magnetische Permeabilität (bis zu 140 000), geringe Verluste, eine niedrige Koerzitivfeldstärke (5 A/m), eine gute Temperaturstabilität und eine Sättigungsflussdichte bis zu 1 T.
Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung und kristallographischen Struktur weist Sendust gleichzeitig eine Magnetostriktion von null und eine magnetokristalline Anisotropiekonstante K1 von null auf.
Sendust ist härter als Permalloy und eignet sich daher für abrasive Verschleißanwendungen wie Magnetaufzeichnungsköpfe.

So wählen Sie aus, welche Arten von Pulverkernen mit verteilten Luftspalten für die Konstruktion von Leistungsinduktoren und Drosseln verwendet werden sollen

Einführung

Dieser Anwendungsleitfaden enthält einige allgemeine Richtlinien für die optimale Auswahl von Pulverkernmaterialien (MPP, Sendust, Kool Mu®, High Flux oder Eisenpulver) für unterschiedliche Induktor-, Drossel- und Filterdesignanforderungen.Die Wahl einer Materialart gegenüber einer anderen hängt oft von Folgendem ab:
1) Gleichstromvorspannung durch die Induktivität
2) Betriebsumgebungstemperatur und akzeptabler Temperaturanstieg.Umgebungstemperaturen von über 100 °C sind mittlerweile weit verbreitet.
3) Größenbeschränkung und Montagemethoden (Durchgangsloch oder Oberflächenmontage)
4) Kosten: Eisenpulver ist das billigste und MPP das teuerste.
5) Elektrische Stabilität des Kerns bei Temperaturänderungen
6) Verfügbarkeit des Kernmaterials.Micrometals Nr. 26 und Nr. 52 sind beispielsweise hauptsächlich ab Lager verfügbar.Die am häufigsten erhältlichen MPP-Kerne sind Materialien mit einer Permeabilität von 125 usw.

Als Ergebnis der jüngsten Fortschritte in der ferromagnetischen Technologie steht jetzt eine größere Auswahl an Kernmaterialien zur Designoptimierung zur Verfügung.Typische Materialien für Schaltnetzteile (SMPS), Induktoren, Drosseln und Filter sind MPP (Molypermalloy-Pulver), High-Flux-, Sendust- und Eisenpulverkerne.Jedes der oben genannten Power-Core-Materialien hat individuelle Eigenschaften, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind.
Die gängigen Hersteller der oben genannten Pulverkerne sind:
1) Mikrometalle für Eisenpulverkerne.Nur Micrometals-Kerne werden auf thermische Stabilität getestet und CWS verwendet in all seinen Designs nur Micrometals-Kerne.
2) Magnetics Inc, Arnold Engineering, CSC und T/T Electronics für MPP-, Sendust- (Kool Mu®) und High-Flux-Kerne
3) TDK, Tokin, Toho für Sendust-Kerne

Bei Pulverkernen wird Material mit hoher Permeabilität zu Pulver gemahlen oder zerstäubt.Die Permeabilität der Kerne hängt von der Teilchengröße und Dichte der Materialien mit hoher Permeabilität ab.Die Anpassung der Partikelgröße und Dichte dieses Materials führt zu einer unterschiedlichen Permeabilität der Kerne.Je kleiner die Partikelgröße, desto geringer die Permeabilität und bessere DC-Vorspannungseigenschaften, jedoch zu höheren Kosten.Die einzelnen Pulverpartikel sind gegeneinander isoliert, wodurch die Kerne inhärent verteilte Luftspalte zur Energiespeicherung in einem Induktor aufweisen können.

Diese verteilte Luftspalteigenschaft stellt sicher, dass die Energie gleichmäßig durch den Kern gespeichert wird.Dadurch hat der Kern eine bessere Temperaturstabilität.Gespaltene oder geschlitzte Ferrite speichern die Energie im lokalisierten Luftspalt, aber mit viel mehr Flussleckage, was lokalisierte Spaltverluste und Interferenzen verursacht.In einigen Fällen kann dieser Verlust aufgrund einer lokalisierten Lücke den Kernverlust selbst übersteigen.Aufgrund der lokalisierten Beschaffenheit des Luftspalts in einem Ferritkern mit Spalt weist dieser keine gute Temperaturstabilität auf.

Die optimale Kernauswahl besteht darin, das beste Material mit minimalen Kompromissen auszuwählen und gleichzeitig alle Designziele zu erreichen.Wenn die Kosten der Hauptfaktor sind, ist Eisenpulver die Wahl.Wenn die Temperaturstabilität das Hauptanliegen ist, ist MPP die erste Option.Die Attribute jedes Materialtyps werden kurz diskutiert.
Alle 3 Arten von Pulverkernen können online in kleinen Mengen ab Lager (sofortige Lieferung) auf der folgenden Website erworben werden: www.cwsbytemark.com.Weitere technische Daten dieser Materialien finden Sie unter www.bytemark.com

MPP (Molypermalloy-Pulverkerne)
Zusammensetzung: Mo-Ni-Fe

MPP-Kerne haben den niedrigsten Gesamtkernverlust und die beste Temperaturstabilität.Typischerweise beträgt die Induktivitätsvarianz bis zu 140 °C weniger als 1 %. MPP-Kerne sind mit Anfangspermeabilitäten (µi) von 26, 60, 125, 160, 173, 200 und 550 erhältlich. MPP bietet einen hohen spezifischen Widerstand, eine niedrige Hysterese und einen Wirbelstrom Verluste und sehr gute Induktivitätsstabilität unter DC-Vorspannung und AC-Bedingungen.Bei AC-Erregung beträgt die Induktivitätsänderung weniger als 2 % (sehr stabil) für µi=125-Kerne bei einer AC-Flussdichte von über 2000 Gauss.Es sättigt nicht leicht bei hoher DC-Magnetisierung oder DC-Vorspannung. Die Sättigungsflussdichte des MPP-Kerns beträgt ungefähr 8000 Gauss (800 mT).

Im Vergleich zu anderen Materialien sind MPP-Kerne die teuersten, aber hochwertigsten in Bezug auf Kernverlust und Stabilität.Verwenden Sie für Anwendungen mit DC-Vorspannung die folgenden Richtlinien.Um weniger als 20 % Abnahme der anfänglichen Permeabilität unter DC-Vorspannung zu erhalten: - Für µi = 60 Kerne, max.DC-Vorspannung < 50 Oersted;µi=125, max.DC-Vorspannung < 30 Oersted;µi=160, max.DC-Vorspannung <20 Oersted.

Einzigartige Funktionen

1.Niedrigster Kernverlust unter allen Pulvermaterialien.Geringer Hysteristikverlust, der zu geringer Signalverzerrung und geringem Restverlust führt.
2. Beste Temperaturstabilität.Unter 1%.
3. Die maximale Sättigungsflussdichte beträgt 8000 Gauss (0,8 Tesla)
4.Induktivitätstoleranz: + - 8%.(3 % von 500 Hz bis 200 kHz)
5.Am häufigsten verwendet in Luft- und Raumfahrt, Militär, Medizin und Hochtemperaturanwendungen.
6. Am leichtesten verfügbar im Vergleich zu High Flux und Sendust.
Anwendungen:
High-Q-Filter, Ladespulen, Resonanzkreise, RFI-Filter für Frequenzen unter 300 kHz, Transformatoren, Drosseln, Gegentaktfilter und DC-vorgespannte Ausgangsfilter.

High-Flux-Kerne
Zusammensetzung: Ni-Fe

High Flux-Kerne bestehen aus verdichtetem 50 % Nickel- und 50 % Eisenlegierungspulver.Das Grundmaterial ähnelt der regulären Nickel-Eisen-Laminierung in bandgewickelten Kernen.High-Flux-Kerne haben höhere Energiespeicherfähigkeiten und eine höhere Sättigungsflussdichte.Ihre Sättigungsflussdichte beträgt etwa 15.000 Gauss ( 1500 mT), etwa so viel wie Eisenpulverkerne.High Flux-Kerne bieten etwas geringere Kernverluste als Sendust.Der Kernverlust von High Flux ist jedoch um einiges höher als bei MPP-Kernen.High-Flux-Kerne werden am häufigsten in Anwendungen verwendet, in denen der DC-Ruhestrom hoch ist.Es ist jedoch nicht so leicht erhältlich wie MPP oder Sendust und ist in seiner Permeabilitätsauswahl oder Größenauswahl eingeschränkt.
Anwendungen:

1) In Netzrauschfiltern, bei denen die Induktivität große Wechselspannungen ohne Sättigung unterstützen muss.

2) Schaltregler-Induktivitäten, um eine große Menge an DC-Vorspannungsstrom zu verarbeiten

3) Impulstransformatoren und Flyback-Transformatoren, da ihre Restflussdichte nahe Null Gauss liegt.Mit der Sättigungsflussdichte von 15.000 Gauss ist die nutzbare Flussdichte (von 0 bis 15.000 Gauss) ideal für unipolare Antriebsanwendungen wie Impulstransformatoren und Flyback-Transformatoren geeignet.

Kool Mu® / SENDUST
Zusammensetzung: Al-Si-Fe

Sendust-Kerne sind auch als Kool Mu® von Magnetics Inc. bekannt. Sendust-Material wurde erstmals in Japan in einem Gebiet namens Sendai verwendet und wurde als „Staub“-Kern bezeichnet, daher der Name Sendust.Im Allgemeinen haben Sendust-Kerne deutlich geringere Verluste als Eisenpulverkerne, aber höhere Kernverluste als MPP-Kerne.Im Vergleich zu Eisenpulver kann der Sendust-Kernverlust nur 40 % bis 50 % des Eisenpulver-Kernverlusts betragen.Sendust-Kerne weisen auch einen sehr niedrigen Magnetostriktionskoeffizienten auf und eignen sich daher für Anwendungen, die ein geringes hörbares Rauschen erfordern.Sendust-Kerne haben eine Sättigungsflussdichte von 10.000 Gauss, was niedriger ist als die von Eisenpulver.Sendust bietet jedoch eine höhere Energiespeicherung als MPP oder Ferrite mit Lücken.

Sendust-Kerne sind mit Anfangspermeabilitäten (Ui) von 60 und 125 erhältlich. Sendust-Kerne bieten eine minimale Änderung der Permeabilität oder Induktivität (unter 3 % für ui=125) bei Wechselstromerregung.Die Temperaturstabilität ist im oberen Bereich sehr gut.Die Induktivitätsänderung beträgt weniger als 3 % von der Umgebungstemperatur bis 125 °C. Wenn jedoch die Temperatur auf 65 °C sinkt, nimmt die Induktivität um etwa 15 % für µi = 125 ab.Beachten Sie auch, dass Sendust mit steigender Temperatur eine Abnahme der Induktivität gegenüber einer Zunahme der Induktivität für alle anderen Pulvermaterialien aufweist.Dies könnte eine gute Wahl zur Temperaturkompensation sein, wenn es mit anderen Materialien in einer Verbundkernstruktur verwendet wird.

Sendust-Kerne kosten weniger als MPPs oder High-Flux-Kerne, sind aber etwas teurer als Eisenpulverkerne.Verwenden Sie für Anwendungen mit DC-Bias-Bedingungen die folgenden Richtlinien.Um unter 20 % Abnahme der anfänglichen Permeabilität unter DC-Bias-Bedingungen zu erreichen:

Bei µi= 60 Adern max.DC-Vorspannung < 40 Oersted;µi=125, max.DC-Vorspannung < 15 Oersted.

Einzigartige Funktionen

1. Geringerer Kernverlust als Eisenpulver.
2.Niedriger Magnetostriktionskoeffizient, geringes hörbares Rauschen.
3. Gute Temperaturstabilität.Unter 4 % von -15 'C bis 125 'C
4.Maximale Flussdichte: 10.000 Gauss (1,0 Tesla)
5.Induktivitätstoleranz: ±8%.
Anwendungen:
1. Schaltregler oder Leistungsinduktivitäten in SMPS
2. Fly-back- und Impulstransformatoren (Induktivitäten)
3. Inline-Rauschfilter
4.Swing Chokes
5. Phasensteuerkreise (geringes hörbares Rauschen), Lichtdimmer, Motordrehzahlsteuergeräte.
Eisenpulver
Zusammensetzung: Fe

Eisenpulver ist der kostengünstigste aller Pulverkerne.Es bietet eine kostengünstige Designalternative zu MPP-, High Flux- oder Sendust-Kernen.Sein höherer Kernverlust unter allen Pulvermaterialien kann durch die Verwendung größerer Kerne kompensiert werden.In vielen Anwendungen, bei denen Platzbedarf und höhere Temperaturerhöhung in den Eisenpulverkernen im Vergleich zu Kosteneinsparungen unbedeutend sind, bieten Eisenpulverkerne die beste Lösung.Eisenpulverkerne sind in 2 Klassen erhältlich: Carbonyleisen und wasserstoffreduziertes Eisen.Carbonyleisen hat geringere Kernverluste und zeigt einen hohen Q für HF-Anwendungen.

Eisenpulverkerne sind in Permeabilitäten von 1 bis 100 erhältlich. Die gängigen Materialien für SMPS-Anwendungen sind Nr. 26 (µi=75), Nr. 8/90 (µi=35), Nr. 52 (µi= 75) und Nr. 18 (µi= 55).Eisenpulverkerne haben eine Sättigungsflussdichte von 10.000 bis 15.000 Gauss.Eisenpulverkerne sind ziemlich temperaturstabil.Das Material Nr. 26 hat eine Temperaturstabilität von 825 ppm/C (Induktivitätsänderung von ungefähr 9 % bei einer Temperaturänderung von bis zu 125 °C). Das Material Nr. 52 hat eine Temperaturstabilität von 650 ppm/C (7 %).Das Material Nr. 18 hat 385 PPM/C (4 %) und das Material Nr. 8/90 hat 255 PPM/C (3 %).

Eisenpulverkerne sind ideal für Niederfrequenzanwendungen.Da Hysterese und Wirbelstromkernverlust höher sind, sollte die Betriebstemperatur auf unter 125 °C begrenzt werden.

Für Anwendungen mit DC-Bias-Bedingungen werden die folgenden Richtlinien empfohlen.Um unter 20 % Abnahme der anfänglichen Permeabilität unter DC-Bias-Bedingungen zu erreichen:

Für Material Nr. 26, maximale DC-Vorspannung < 20 Oersted;
Für Material Nr. 52, maximale DC-Vorspannung < 25 Oersted;
Für Material Nr. 18, maximale DC-Vorspannung < 40 Oersted;
Für Material Nr. 8/90, max. DC-Vorspannung < 80 Oersted.

Einzigartige Funktionen

1.Niedrigste Kosten.
2.Gut für Anwendungen mit niedriger Frequenz (<10OKhz).
3. Hohe maximale Flussdichte: 15.000 Gauss
4. Induktivitätstoleranz ± 10 %
Anwendungen:
1. Energiespeicherinduktivität
2. Niederfrequenz-DC-Ausgangsdrosseln
3,60 Hz EMI-Leitungsdrosseln im Differentialmodus
4.Lichtdimmer Drosseln
5. Leistungsfaktor-Korrekturdrosseln.
6. Resonanzinduktoren.
7.Pulse und Fly-backTransformers
8. Inline-Rauschfilter.Kann großen AC-Leitungsströmen ohne Sättigung standhalten.
DC-vorgespannter Induktorbetrieb.
20 % Durchlässigkeitsgrenzen

Materialien Anfangszul. max.DC-Vorspannung (Oersteds)
MPP 60
125
160
< 50
< 30
< 20
Hoher Fluss 60
125
< 45
< 22
Senden 60
125
< 40
< 15
Eisenpulver
Mischung Nr. 26
Mischung Nr. 52
Mix Nr. 18
Mischung Nr. 8/90
75
75
55
35
< 20
< 25
< 40
< 80

Unter DC-Magnetisierungsbedingungen zeigen alle Pulvermaterialien eine Verringerung der Permeabilität, wie in den Diagrammen gezeigt.Die obigen Daten gehen von einer AC-Flussdichte von 20 Gauss aus.Für Anwendungen wie Ausgangsdrosseln, bei denen die Induktoren gleichstromvorgespannt sind, muss die Magnetisierungskraft (H = 0,4 * PHI * N * l / l) berechnet und die Anzahl der Windungen erhöht werden, um die Verringerung der Permeabilität zu berücksichtigen.Wenn die berechnete Magnetisierungskraft (H) innerhalb der oben genannten maximalen DC-vorgespannten Grenzen liegt, muss der Konstrukteur die Windungen nur um maximal 20 % erhöhen.

Relative Kostenvergleichstabelle
Die relativen Kosten jedes Materials basieren auf den vorherrschenden Produktpreisen und Rohstoffkosten.Diese Zahlen sollten nur als Richtlinie verwendet werden.Im Allgemeinen ist Micrometals Eisenpulver Nr. 26 am kostengünstigsten, und MPPs sind die teuersten Materialien.
Es gibt viele Hersteller und Importeure von Eisenpulverkernen, und die meisten von ihnen weisen nicht das Qualitätsniveau auf, das von Micrometals angeboten wird.

Materialien Relative Kosten
Eisenpulver
Mischen Sie Nr. 26
Mix#52
Mischung Nr. 18
Mix#8/90
1.0
1.2
3.0
4.0
Senden 3,0 bis 5,0
Hoher Fluss 7,0 bis 10,0
MPP 8,0 bis 10,0
Hochinduktiver Sendust-Kern
Hochinduktiver Sendust-Kern

Anwendungsfeld

1. Unterbrechungsfreie Stromversorgung
2. Photovoltaik-Wechselrichter
3. Serverleistung
4. DC-Ladestapel
5. Neue Energiefahrzeuge
6. Klimaanlage

Leistungsmerkmale

· Hat einen gleichmäßig verteilten Luftspalt
·Magnetische Flussdichte mit hoher Sättigung (1,2 T)
·Geringer Verlust
· Niedriger Magnetostriktionskoeffizient
· Stabile Temperatur- und Frequenzeigenschaften

Handwerkskunst

Sendust-Kerne werden gebildet, indem dem geschmolzenen Metall eine bestimmte Menge Glasbildner zugesetzt und unter Hochtemperatur-Schmelzbedingungen schnell abgeschreckt und mit einer schmalen Keramikdüse gegossen wird.Amorphe Legierungen haben ähnliche Eigenschaften wie die Glasstruktur, wodurch sie nicht nur hervorragende mechanische Eigenschaften, physikalische Eigenschaften und chemische Eigenschaften aufweisen, sondern, was noch wichtiger ist, die neue Technologie zur Herstellung amorpher Legierungen mit dieser schnellen Abschreckmethode ist geringer als kaltgewalztes Silizium Stahlblechverfahren.6 bis 8 Prozesse können den Energieverbrauch um 60 % bis 80 % senken, was eine energiesparende, zeitsparende und effiziente metallurgische Methode ist.Darüber hinaus hat die amorphe Legierung eine niedrige Koerzitivkraft und eine hohe magnetische Permeabilität, und ihr Kernverlust ist deutlich niedriger als der von orientiertem, kaltgewalztem Siliziumstahlblech, und ihr Leerlaufverlust kann um etwa 75 % reduziert werden.Daher ist die Verwendung von amorphen Legierungen anstelle von Siliziumstahlblechen zur Herstellung von Transformatorkernen eines der wichtigsten Mittel zur Energieeinsparung und Reduzierung des Verbrauchs in heutigen Stromnetzgeräten.

Parameterkurve

Sendust-Kern mit hoher Induktivität (1)
Sendust-Kern mit hoher Induktivität (4)
Sendust-Kern mit hoher Induktivität (2)
Sendust-Kern mit hoher Induktivität (3)
Sendust-Kern mit hoher Induktivität (5)
Sendust-Kern mit hoher Induktivität (6)

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