Les composants magnétiques sont utilisés dans plusieurs appareils électroniques de puissance depuis des décennies. Ils sont utilisés dans une large gamme d'applications. Afin de mettre en œuvre les composants magnétiques conçus, il est essentiel d'avoir une bonne compréhension des matériaux magnétiques et des sans souci.
Dans l'article précédent, nous avons découvert les aspects de base des matériaux magnétiques, y compris leur classification, les matériaux de base et les formes. Lisez la suite pour en savoir plus sur les différentes tailles de noyau, l'assemblage du noyau, le choix des composants et les applications des matériaux magnétiques.
Tailles de base
Le noyau magnétique est une conception spécifique de matériau magnétique dans une forme particulière qui possède une perméabilité magnétique élevée. Il est utilisé pour confiner et guider les champs magnétiques dans les dispositifs électriques, électromécaniques et magnétiques.
Le noyau est typiquement constitué d'un matériau ferromagnétique comme le fer ou de composés ferrimagnétiques tels que les ferrites. L'idée derrière l'utilisation d'un matériau à haute perméabilité à cette fin est de pouvoir concentrer les lignes de champ magnétique dans le matériau du noyau.
La taille du noyau varie pour différentes applications en fonction de la puissance ou du niveau d'énergie du matériau du noyau. Il existe plusieurs tailles standard disponibles dans le commerce pour répondre aux besoins, et également pour personnaliser les tailles pour des applications spécialisées.
La taille du formateur de bobine dépend de la taille du noyau et doit être choisie en conséquence. Les fiches techniques fournies par le fabricant sont utiles pour passer en revue les tailles standard du noyau magnétique et d'autres composants associés.
Assemblage de base
L'ensemble de noyau entier comprend un formateur de bobine, un noyau et le matériel de montage [1]. En règle générale, le noyau magnétique est divisé en deux moitiés. Ils se présentent sous forme de paires assorties qui doivent être assemblées et utilisées uniquement par paire.
Les fiches techniques du fabricant fournissent des informations précieuses concernant les besoins en cyclage de température et les agents de nettoyage pour faciliter des performances optimales. Les noyaux en ferrite sont les plus couramment utilisés en raison de leur perméabilité élevée et du large éventail d'options accessibles pour différents niveaux de puissance et applications.
L'espacement standard qui permet des valeurs précises d'inductance et de dimension mécanique standard est un énorme avantage car ils permettent à leur tour les bonnes options pour le formeur de bobine et le matériel d'assemblage. La disponibilité d'une gamme complète de formes de noyau couramment utilisées, telles que les noyaux planaires E et I standard, facilite le prototypage rapide.
Choix des composants
Le choix des formes de noyau de ferrite dépend de nombreux facteurs. Chaque forme présente certains avantages clés par rapport à l'autre en fonction de l'application en question [2]. Dans la plupart des scénarios, il n'y a pas de choix parfait et la décision est un compromis tenant compte des incontournables. En plus des noyaux, il est tout aussi crucial de commander des accessoires appropriés pour les mêmes éléments de forme de bobine et le matériel de montage [3].
Un autre aspect à garder à l'esprit lors de la conception et de la mise en œuvre du noyau magnétique est l'aspect de l'entrefer. Les noyaux avec un entrefer sont utiles pour les inducteurs et leurs applications. Les variantes de ce type sont basées sur la différence des longueurs d'entrefer. D'autre part, le noyau sans entrefer est utilisé dans les applications basées sur des transformateurs.
Dans l'article précédent, nous avons discuté des détails concernant la classification standard des matériaux magnétiques. En ce qui concerne le choix du matériau en fonction des applications spécifiques des composants et des principales caractéristiques de performance, les matériaux magnétiques peuvent être comparés comme dans le tableau I [4]. Ces comparaisons sont utiles pendant le processus de sélection et les fiches techniques peuvent être référencées pour obtenir ces informations précieuses pour d'autres matériaux magnétiques à l'étude.
| Matières | Ferrite dure (HF) | AlNiCo (AN) | SmCo (SC) | NdFeB (ND) |
| adhésif force | Bon | Moyenne | Fort | Très fort |
| Température de fonctionnement maximale (en degrés C) | 200 | 450 | 200 | 80 |
| Résistance à la corrosion | très bon | très bon | Bon | Mauvais |
| Usinabilité | Pas possible | Découpe ou meulage au diamant | Pas possible | Pas possible |
| Capacité de démagnétisation | Modérés | Entretien |
Extrêmement difficile | Difficile |
| Prix | Faible | Haute | Très élevé |
Modérés |
Tableau I: Comparaison entre différents matériaux magnétiques
Applications du matériau magnétique
Les matériaux magnétiques trouvent une multitude d'applications dans notre vie quotidienne allant de la production d'électricité à l'utilisation de l'électricité. Il s'agit notamment des moteurs électriques, des transformateurs et des générateurs. Ils jouent également un rôle clé dans la charge et le stockage des équipements dans diverses facettes de la technologie de stockage de données, notamment les disques durs et les cassettes audio. Ils travaillent également dans les téléphones, les lecteurs de CD, la télévision, les haut-parleurs et les magnétoscopes.
Figure 1: Exemples d'applications de matériaux magnétiques
En termes de classification standard des matériaux magnétiques, les matériaux ferromagnétiques sont principalement utilisés dans les aimants permanents et les applications de stockage de données. Les matériaux ferrimagnétiques sont utilisés dans la mise en œuvre d'inducteurs, de transformateurs et de composants magnétiques associés.
Les matériaux superparamagnétiques sont utilisés dans la création de bandes d'enregistrement pour diverses applications audio et vidéo. Quelques exemples d'applications de composants avec des matériaux magnétiques sont présentés dans la figure 1.