홈페이지 / 뉴스 / 업계 뉴스 / 나노결정질 재료: 입자 크기, 특성 및 페라이트를 능가하는 시기

나노결정질 재료: 입자 크기, 특성 및 페라이트를 능가하는 시기

콘텐츠

1 재료를 나노결정질로 만드는 요소
2 용융 합금에서 15nm 입자까지
3 부동산 현실 점검: 나노결정질과 페라이트
4 나노결정질이 그 가격을 얻는 곳
- 4.1 다음과 같은 경우에 나노결정질을 지정하십시오.
- 4.2 다음과 같은 경우에는 MnZn 페라이트를 사용하십시오.
5 예상치 못한 지정 및 소싱
6 자주 묻는 질문

20μm 나노결정질 리본은 상대 투자율을 30,000 이상으로 유지할 수 있으며 여전히 1.2T에 가까운 포화 상태를 유지합니다. 이러한 부드러움과 자속 용량의 조합으로 인해 이 재료가 공통 모드 초크, 변류기 및 소형 20kHz 전력 스테이지에서 나타나는 이유이며 페라이트가 더 저렴하고 완전히 적합한 장소에 지정되는 이유이기도 합니다.

10-20nm 일반적인 입자 크기

약 1.23T 포화 자속 밀도

18~25μm 리본 두께

다음 내용은 입자 수준에서의 용어의 의미, 리본이 생산 및 어닐링되는 방법, MnZn 전력 페라이트 및 입자 지향 실리콘강과 비교하여 숫자가 어떻게 쌓이는지, 그리고 어떤 사양 라인이 나노결정 구성 요소가 생산에서 작동하는지 아니면 벤치에서만 작동하는지를 결정합니다.

재료를 나노결정질로 만드는 요소

나노결정질 물질은 적어도 한 차원에서 입자 크기가 대략 100nm 미만인 다결정질 고체입니다. 부품에 사용되는 자성 합금의 경우 작업 범위가 더 좁습니다. 즉, 얇은 잔류 비정질 상 내부에 10-20nm 결정체가 존재합니다.

정의: 나노결정질 물질은 약 100 nm 미만의 결정으로 만들어진 고체이므로 원자의 상당 부분이 완벽한 격자 내부가 아닌 결정립 경계에 위치합니다. 10nm 입자 크기에서는 그 비율이 30%에 가깝습니다.

자기적 거동은 해당 형상에서 직접적으로 따릅니다. 입자 크기가 Fe-Si-B-Nb-Cu 합금의 강자성 교환 길이(수십 나노미터) 아래로 떨어지면 개별 입자의 무작위 방향 이방성이 많은 입자에 걸쳐 평균화됩니다. 보자력은 낮은 A/m 범위로 떨어지고 투자율은 기존 결정질 합금보다 훨씬 더 높아지는 반면, 합금은 포화 자속 밀도를 1.2T 근처로 유지합니다.

하나의 재료에 두 단계가 있습니다. 일반적인 철 기반 등급은 어닐링 후 약 70-80%의 결정질 Fe-Si이며 나머지는 비정질 상태로 유지됩니다. 결정자는 포화도를 설정하고 화학은 열 안정성을 설정합니다.
이름은 자기 무역에서 사용하는 것보다 더 넓습니다. 나노결정질 세라믹, 산화물 및 금속은 모두 제품군에 속하지만 부품 카탈로그에서 이 단어는 거의 항상 용융 회전 자기 리본을 의미합니다.
입자 크기는 구매 옵션이 아닌 프로세스 결과입니다. 공급업체는 어닐링 시간과 온도를 통해 이를 제어합니다. 이는 두 소스의 부품이 동일한 보드에서 다르게 작동하는 경우를 가장 먼저 확인하는 것입니다.

나노결정질은 비정질의 동의어가 아닙니다. 주조된 비정질 리본에는 입자가 전혀 없습니다. 나노결정을 생성하는 어닐링은 훨씬 높은 투자율, 훨씬 낮은 자기왜곡 및 더 나은 온도 안정성을 위해 약간의 포화도를 교환합니다.

용융 합금에서 15nm 입자까지

거의 모든 자성 나노결정질 물질은 빠른 응고와 제어된 결정화 어닐링을 통해 만들어집니다. 합금은 얇은 비정질 리본으로 담금질되고 코어로 감겨진 다음 열처리되어 10-15 nm 입자가 리본 전체에 석출됩니다.

용융 회전. 용융물은 수냉식 구리 휠에서 초당 약 100,000~1,000,000K의 속도로 급냉됩니다. 리본은 휠의 두께가 18-25 µm이고 완전히 비정질입니다.
굴곡. 이 단계에서 토로이드와 절단 코어가 감겨집니다. 리본은 어닐링 전에는 연성이 있고 어닐링 후에는 부서지기 쉬우므로 최종 모양이 일찍 결정됩니다.
결정화 어닐링. 500~560°C에서 30~120분 동안 유지하면 나노미터 Fe-Si 입자가 침전됩니다. 구리 클러스터는 핵을 생성하고 니오븀은 성장을 제한하므로 크기 분포가 좁은 상태로 유지됩니다.
현장 어닐링. 횡단 필드는 임피던스 스타일 초크의 히스테리시스 루프를 평탄화합니다. 세로 필드는 변류기와 포화 리액터에 사용되는 사각형 루프를 생성합니다.
함침 및 마무리. 에폭시 포팅, 다이아몬드 휠 간격 및 치수 검사. 어닐링 후 절단하는 것이 유일한 실용적인 방법입니다. 왜냐하면 어닐링된 리본은 굽힘을 견딜 수 없기 때문입니다.

어닐링은 재료가 획득되거나 손실되는 곳입니다. 30°C 오버슈트 또는 추가 시간으로 인해 입자가 30nm를 넘어설 수 있으며 데이터시트에 약속된 투자율은 조용히 절반으로 줄어듭니다.

부동산 현실 점검: 나노결정질과 페라이트

나노결정질 합금은 포화 자속 밀도 및 투자율 측면에서 승리합니다. MnZn 페라이트는 저항률, 형태 자유도 및 개당 가격 측면에서 승리합니다. 숫자에 빈도를 첨부하지 않으면 패배해도 승리하지 못합니다.

철 기반 나노결정 리본, MnZn 파워 페라이트 및 방향성 규소강의 일반적인 값. 정확한 수치는 등급과 측정 조건에 따라 다릅니다.
재산	나노결정질, Fe 기반	MnZn 파워 페라이트	방향성 규소강
입자 크기	10-20nm	5~20μm	50~200μm
25°C에서의 포화도 B	1.2-1.3T	0.39-0.53T	약 2.0T
상대 투자율, 일반	30,000-100,000	1,500-15,000	2,000-10,000
비저항	약 1.15μΩ·m	1~10Ω·m	0.4~0.5μΩ·m
퀴리 온도	약 570°C	100-240°C	약 740°C
코어 재료 두께	18~25μm ribbon	벌크, 0.5-5mm	0.23-0.35mm 시트
코어당 상대 비용	높다	낮음	중간

저항률 행은 엔지니어가 과소평가하는 행입니다. 페라이트는 사실상 절연체이므로 페라이트 코어는 인터리빙이 필요하지 않으며 거의 모든 형태로 압착될 수 있습니다. 나노결정질 리본은 금속이므로 와전류는 리본 두께와 층이 서로 얼마나 조심스럽게 절연되어 있는지에 따라 제어됩니다.

약 570°C 퀴리 온도 MnZn의 경우 100-240°C에 대해

1.15μΩ·m 저항력 절연체가 아닌 금속

0.75-0.85 상처 코어 적층 계수 페라이트 보빈보다 적은 구리 창

주파수, 자속밀도, 온도를 첨부하지 않은 철손 수치는 사양이 아닙니다. 두 공급업체를 비교하기 전에 측정 지점과 DC 바이어스 조건을 문의하세요.

비교에서 페라이트 측면을 유지하는 설계의 경우 실질적인 시작점은 손실 곡선이 헤드라인 투자율이 아닌 스위칭 주파수와 일치하는 전력 등급입니다.

Mn-Zn Power Ferrite Cores for Power Electronics

전력 전자 장치용 Mn-Zn 전력 페라이트 코어 인덕터, 변압기 및 모터에 대한 등급 및 AL 선택 테이블이 포함된 다양한 EE, EI, PQ 및 기타 Mn-Zn 전력 페라이트 코어. 제품보기 →

나노결정질이 그 가격을 얻는 곳

나노결정질은 높은 투과성, 높은 포화도, 낮은 손실이 작은 부피로 공존해야 하는 곳이면 어디든 그 가치를 발휘하며, 다른 곳에서는 거의 발생하지 않습니다.

하나의 코어가 150kHz에서 높은 임피던스를 제공하고 포화 없이 큰 라인 주파수 바이어스를 견뎌야 하는 EV 충전기, 태양광 인버터 및 모터 드라이브의 공통 모드 초크입니다.
사각 루프 어닐링이 온도에 걸쳐 비율 오류와 위상 변이를 안정적으로 유지하는 변류기 및 잔류 전류 센서.
수십 킬로와트, 10~20kHz 대역의 중간 주파수 변압기. 페라이트 코어가 너무 크거나 너무 뜨거워져 실용적이지 않습니다.
대략 80~200kHz 사이의 무선 전력 전송 코어 및 차폐판. 여기서 얇은 고투자율 층은 높이를 많이 추가하지 않고 자속 방향을 바꿉니다.

동일한 프로젝트에는 일반적으로 베어 코어가 아닌 완성된 권선 구성 요소가 필요합니다. 여기서 인증된 변압기 빌드는 리본 자체만큼 중요합니다.

Transformer Range for Power, Communication and Lighting

전력, 통신, 조명용 변압기 제품군 TV, 통신, 조명, 신에너지 변압기 및 인덕터의 카테고리 개요(완성된 권선 부품에 대한 견적 링크 포함) 제품보기 →

다음과 같은 경우에 나노결정질을 지정하십시오.

작은 설치 공간에는 1.2T의 포화가 필요합니다.
무게나 키는 바인딩 제약 조건입니다.
DC 바이어스는 높지만 신호는 선형을 유지해야 합니다.
작동 대역은 1kHz에서 약 200kHz 사이입니다.

다음과 같은 경우에는 MnZn 페라이트를 사용하십시오.

스위칭 주파수는 300kHz 이상입니다.
코어는 E, PQ 또는 보빈이 있는 냄비 모양이 필요합니다.
연간 볼륨이 크고 개당 비용이 지배적입니다.
이 부품은 적당한 플럭스 스윙에서 100kHz PFC 초크입니다.

나노결정질 초크는 동일한 인덕턴스의 페라이트 부품에 비해 3~5배의 비용이 드는 경우가 많습니다. 이러한 프리미엄은 3kW 충전기에서는 방어하기 쉽고 20W 어댑터에서는 방어하기 어렵습니다.

예상치 못한 지정 및 소싱

나노결정질 부품의 작동 여부를 결정하는 사양은 카탈로그의 헤드라인 투자율이 아니라 작동 주파수, 자속 밀도, 온도 및 DC 바이어스에서 측정된 사양입니다.

스위칭 주파수에서의 투자율. 10kHz에서 측정된 100,000 수치는 20,000 x 100kHz 아래로 떨어질 수 있습니다.
25°C가 아닌 100°C에서 포화됩니다. 이는 나노결정질 합금과 페라이트 모두 가열됨에 따라 자속 용량을 잃기 때문입니다.
DC 바이어스가 적용되고 파형이 명시된 실제 자속 스윙에서의 코어 손실.
DC 바이어스 곡선. 정격 전류의 60%로 포화되는 초크는 허용 오차가 아니라 설계 오류입니다.
갭 허용 오차 및 어닐링 방향. 플러스 또는 마이너스 0.05mm 간격은 대부분의 팀이 예상하는 것보다 인덕턴스를 더 많이 이동시킵니다.

설계가 적당한 플럭스에서 100kHz PFC 초크에 안착하더라도 파워 페라이트가 여전히 더 저렴한 답입니다. 해당 진술 뒤에 숨은 손실 행동은 다음에 대한 우리의 메모에 명시되어 있습니다. 전력 전자 분야의 MnZn 페라이트 .

동일한 비교의 페라이트 부문에서 높은 전도성 등급은 100kHz에서 나노결정질 리본 옆에 벤치에 놓을 가치가 있는 등급입니다.

Mn-Zn 고전도성 페라이트 시리즈 EE, EI, EPC 및 기타 형태의 고전도성 망간-아연 페라이트 시리즈로, 고주파 인덕터, 필터 및 변압기용 치수 및 AL 표가 있습니다. 제품보기 →

두 공급업체에 동일한 부품 지정을 요청하면 종종 두 가지 다른 어닐링을 받게 됩니다. 첫 번째 생산 실행 이후가 아니라 샘플과 함께 어닐링 프로파일, 측정 주파수 및 DC 바이어스 곡선을 요청하십시오.

병렬 벤치 테스트가 다음 단계인 경우 일치하는 페라이트 샘플과 재료 데이터를 통해 정렬할 수 있습니다. 연락처 페이지 .

자주 묻는 질문

나노결정질 재료는 비정질 금속과 동일합니까?

아니요. 비정질 금속에는 결정립이 전혀 없습니다. 나노결정질 합금은 비정질로 시작하여 어닐링되어 리본 전체에 10-15 nm 결정이 형성됩니다. 이는 포화 자속 밀도를 약간 감소시키면서 투자율을 높이고 자기 변형을 낮추는 것입니다.

나노결정질은 어떤 주파수에서 페라이트를 능가합니까?

일반적으로 약 1kHz에서 200kHz 사이이며, 1.2T의 포화도와 30,000 이상의 투자율은 훨씬 더 작은 코어를 허용합니다. 대략 300kHz 이상에서는 금속 리본의 와전류 손실이 증가하고 크기 이점이 줄어들므로 잘 선택된 MnZn 등급이 총 손실과 비용 측면에서 승리하는 경우가 많습니다.