효율성을 위한 나노결정질 코어와 비정질 코어 비교

재료 구조: 유리질 대 나노결정질

비정질 합금은 원자가 결정 격자를 형성할 시간이 없을 정도로 용융된 금속 리본이 너무 빨리 급속히 응고되어 생성됩니다. 그 결과 결정립 경계가 없는 유리질의 무질서한 구조가 탄생합니다. 나노결정질 물질은 동일한 비정질 리본에서 시작하지만 일반적으로 어닐링을 통해 제어된 결정화를 거치며, 이는 직경이 불과 몇 나노미터에 불과한 매우 많은 수의 작은 입자의 핵을 생성합니다. 따라서 주요 차이점은 구조적입니다. 비정질 물질에서는 완전히 무질서하고 나노결정질 물질에서는 미세하게 정렬되어 있습니다. 제어된 결정화는 또한 일관된 자기 성능을 위한 전제 조건인 다공성-이 없는 조밀한 재료를 생성합니다.

주요 자기 특성 비교

재산	비정질 코어	나노결정핵
포화 자속 밀도(Bs)	약 1.5-1.6T	약 1.2-1.5T
초기 투자율	높음(수천~수만)	매우 높음(최대 약 100,000 이상)
보자력(Hc)	낮음, 약 1-3A/m	매우 낮음, 1A/m 미만
고주파에서의 코어 손실	매우 낮음	50kHz 이상에서 비정질보다 낮음
퀴리 온도	약 400C	약 400-450C
리본 두께	약 20-30 마이크로미터	약 15~30 마이크로미터

이는 상업용 철- 기반 등급의 일반적인 재료 범위입니다. 정확한 값은 합금 구성과 열처리에 따라 달라지므로 설계 계산에는 특정 등급의 데이터시트를 사용해야 합니다.

손실 성능 및 온도 동작

두 재료 모두 실리콘 강철보다 코어 손실이 훨씬 낮기 때문에{0}}고효율 변압기 및 초크에 사용됩니다. 비정질 코어는 포화 자속 밀도가 더 높기 때문에 동일한 전력 및 주파수에서 더 작은 코어 단면-을 허용합니다. 나노결정질 코어는 더 높은 투자율과 더 낮은 보자력을 갖고 있어 히스테리시스 손실이 낮고 턴당 인덕턴스가 더 높습니다. 50kHz 이상의 스위칭 주파수에서 나노결정질 재료는 일반적으로 두 재료 중 가장 낮은 손실을 보이는 반면, 비정질 재료는 라인 주파수와 낮은 킬로헤르츠 범위에서 매력적인 상태를 유지합니다. 두 재료 모두 넓은 온도 범위에서 작동하며 투자율과 손실은 전력 전자 분야에서 지속적으로 사용하기에 충분히 안정적입니다.

응용 분야: 변압기, 초크 및 변류기

공통{0}}모드 초크: 두 재료 모두 공통{1}모드 잡음을 억제하는 데 필요한 높은 투자율을 제공하며, 나노결정질은 가장 작은 패키지에서 가장 높은 인덕턴스를 제공합니다.

배전 변압기: 비정질 코어는 무{0}}배전 변압기의 무부하 손실을 기존 방향성 강철에 비해 약 60-80% 줄여줍니다. 이는 비정질 배전 변압기 프로그램의 기초입니다.

변류기 및 에너지 계측기: 두 재료 모두 매우 낮은 손실, 정밀한 선형성 및 낮은 위상 오류로 인해 DC 바이어스 조건을 포함한 계측 애플리케이션에 이상적입니다.

잔류 전류 회로 차단기: 높은 투자율과 온도 및 주파수 전반에 걸친 안정적인 특성은 이러한 안전-중요 장치의 감도 요구 사항과 일치합니다.

재생 에너지 및 전기 자동차 충전: 소형의 저손실 코어는-인버터, 충전기 및 DC/DC 컨버터에서 고효율 전력 변환을 지원합니다.-

치수 사양

비정질 리본과 나노결정 리본 모두 일반적으로 토로이달 코어로 공급됩니다. 표 1에는 유효 단면적(Ae) 및 유효 자기 경로 길이(Ie)와 함께 대표적인 크기가 나열되어 있습니다.

아이디(mm)	외경(mm)	ht(mm)	Ae (mm2)	즉 (mm)	최대 DC 과전류(A)
14	19	6.5	11.86	51.81	20
14	20	10	29.68	52.29	40
16	21	10	24.85	57.41	60
16	23	8	20.44	61.23	60
17	22	10	24.86	60.59	60
18	24	9	34.78	60.89	70
19	25	10	39.42	62.31	80
20	28	10	45.76	73.88	90
21	28	10	50.39	77.45	100
23	32	10	44.56	74.56	120

두 재료 중에서 선택하는 방법

높은 피크 자속을 전달해야 하는 변압기와 같이 포화로 인해 설계가 제한되는 경우 B가 더 높은 비정질 코어는 더 작은 단면적을 허용합니다.-

설계가 고주파 손실로 인해 제한되는 경우(예: 100kHz PFC 초크) 일반적으로 나노결정질 코어가 손실 및 투자율 측면에서 승리합니다.

설계에 턴당 최대 인덕턴스가 필요한 경우 나노결정질 소재의 투자율이 높을수록 턴 수와 권선 저항이 줄어듭니다.

라인 주파수에서 재료비가 가장 낮은 것이 우선순위라면 비정질 리본이 배전 변압기에 대해 확립되고 보다 경제적인 선택입니다.

자주 묻는 질문

비정질 재료와 나노결정질 재료의 차이점은 무엇입니까?

비정질 물질은 급속한 응고에 의해 생성된 무질서하고 유리질의 원자 구조를 가지고 있습니다. 나노결정질 물질은 비정질 리본으로 시작한 후 어닐링을 통해 수 나노미터 크기의 입자로 결정화되어 투과성을 향상시키고 고주파수에서 손실을 낮춥니다.

어느 코어의 포화 자속 밀도가 더 높습니까?

비정질 코어는 일반적인 Bs가 약 1.5-1.6T인 반면, 나노결정질 재료는 약 1.2-1.5T입니다. 이는 코어가 포화되지 않고 높은 플럭스를 전달해야 하는 경우 중요합니다.

고주파수 초크에 나노결정질 코어가 선호되는 이유는 무엇인가요?-

매우 높은 투자율과 매우 낮은 보자력은 50kHz 이상 범위에서 가장 낮은 코어 손실을 제공하므로 더 작은 코어와 더 낮은 온도 상승이 가능합니다.

변류기에 비정질 코어를 사용할 수 있습니까?

예. 비정질 코어의 낮은 손실, 높은 선형성 및 작은 위상 오류는 DC 바이어스를 포함하여 변류기 및 에너지 계량에 매우 적합합니다.

배전 변압기에서 비정질 코어가 얼마나 많은 손실을 줄일 수 있습니까?

비정질 배전 변압기는 일반적으로 무부하 손실을 기존의 방향성-규소강 코어에 비해 약 60-80% 줄입니다. 이는 에너지 절약 그리드 프로그램에 사용되는 주요 동인입니다.

이 코어는 실외 및 고온 작동에-적합합니까?

예. 퀴리 온도는 약 400-450C이며 코어는 넓은 주변 범위에서 안정적으로 작동합니다. 보호 코팅은 습기와 부식으로부터 리본을 보호합니다.