I componenti magnetici vengono utilizzati da decenni in diversi dispositivi elettronici di potenza. Sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni. Per implementare i componenti magnetici progettati, è essenziale avere una buona conoscenza dei materiali magnetici e associati la tecnologia.
Nell'articolo precedente, abbiamo appreso gli aspetti di base dei materiali magnetici, inclusa la loro classificazione, i materiali del nucleo e le forme. Continua a leggere per saperne di più sulle varie dimensioni dei nuclei, l'assemblaggio del nucleo, la scelta dei componenti e le applicazioni dei materiali magnetici.
Dimensioni principali
Il nucleo magnetico è un design specifico di materiale magnetico in una forma particolare che possiede un'elevata permeabilità magnetica. Viene impiegato per confinare e guidare i campi magnetici in dispositivi elettrici, elettromeccanici e magnetici.
Il nucleo è tipicamente costituito da un materiale ferromagnetico come il ferro o da composti ferrimagnetici come le ferriti. L'idea alla base dell'utilizzo di materiale ad alta permeabilità per questo scopo è quella di poter avere le linee del campo magnetico concentrate nel materiale del nucleo.
La dimensione del nucleo varia per diverse applicazioni in base alla potenza o al livello di energia del materiale del nucleo. Sono disponibili diverse dimensioni standard in pronta consegna per soddisfare le esigenze e anche la possibilità di personalizzare le dimensioni per applicazioni specializzate.
La dimensione della bobina dipende dalla dimensione del nucleo e deve essere scelta di conseguenza. Le schede tecniche fornite dal produttore sono utili per rivedere le dimensioni standard del nucleo magnetico e di altri componenti correlati.
Assemblea principale
L'intero gruppo nucleo comprende un formatore bobina, un nucleo e l'hardware di montaggio [1]. Tipicamente, il nucleo magnetico è diviso in due metà. Vengono come coppie abbinate che devono essere assemblate e utilizzate solo come coppia.
Le schede tecniche del produttore forniscono preziose informazioni sulle esigenze dei cicli di temperatura e sui detergenti per facilitare le prestazioni ottimali. I nuclei di ferrite sono più comunemente utilizzati a causa della loro elevata permeabilità e dell'ampia gamma di opzioni accessibili per diversi livelli di potenza e applicazioni.
La distanza standard che consente valori precisi di induttanza e dimensione meccanica standard è un enorme vantaggio poiché a loro volta consentono le giuste opzioni per la formatrice di bobine e l'hardware di assemblaggio. La disponibilità di una gamma completa di forme del nucleo comunemente utilizzate come i nuclei E e I planari standard aiuta a facilitare la prototipazione rapida.
Scelta dei componenti
La selezione delle forme del nucleo in ferrite dipende da molti fattori. Ciascuna forma presenta alcuni vantaggi chiave rispetto alle altre in base all'applicazione in questione [2]. Nella maggior parte degli scenari, non esiste una scelta perfetta e la decisione è un compromesso che tiene conto dei must-have. Insieme ai nuclei, è altrettanto cruciale ordinare gli accessori pertinenti per gli stessi, come i formatori di bobine e l'hardware di montaggio [3].
Un altro aspetto da tenere a mente durante la progettazione e la realizzazione del nucleo magnetico è l'aspetto del traferro. I nuclei con un traferro sono utili per gli induttori e le loro applicazioni. Le varianti di questo tipo si basano sulla differenza delle lunghezze del traferro. D'altra parte, il nucleo senza traferro viene impiegato nelle applicazioni basate su trasformatori.
Nell'articolo precedente, abbiamo discusso i dettagli riguardanti la classificazione standard dei materiali magnetici. In termini di scelta del materiale basata su applicazioni specifiche nei componenti e caratteristiche prestazionali chiave, i materiali magnetici possono essere confrontati come nella Tabella I [4]. Questi confronti sono utili durante il processo di selezione e si può fare riferimento alle schede tecniche per ottenere queste preziose informazioni per altri materiali magnetici presi in considerazione.
| Materiali | Ferrite dura (HF) | AlNiCo (AN) | SmCo (SC) | NdFeB (ND) |
| Forza adesiva | Buone | Medio | Forte | Molto forte |
| Temperatura massima di lavoro (in gradi C) | 200 | 450 | 200 | 80 |
| Resistenza alla corrosione | Molto Buone | Molto Buone | Buone | povero |
| lavorabilità | Non possibile | Taglio o molatura del diamante | Non possibile | Non possibile |
| Capacità di smagnetizzazione | Moderare | Facile |
Estremamente difficile | Difficile |
| Prezzo | Basso | Alta | Molto alto |
Moderare |
Tabella I: Confronto tra diversi materiali magnetici
Applicazioni del materiale magnetico
I materiali magnetici trovano una moltitudine di applicazioni nella nostra vita quotidiana che vanno dalla generazione di elettricità all'utilizzo dell'elettricità. Questi includono motori elettrici, trasformatori e generatori. Svolgono anche un ruolo chiave nella ricarica e nell'archiviazione delle apparecchiature in vari aspetti della tecnologia di archiviazione dei dati, inclusi dischi rigidi e cassette audio. Sono anche impiegati in telefoni, lettori CD, televisione, altoparlanti e videoregistratori.
Figura 1: Esempi di applicazioni di materiali magnetici
In termini di classificazione standard dei materiali magnetici, i materiali ferromagnetici sono utilizzati principalmente nei magneti permanenti e nelle applicazioni di memorizzazione dei dati. I materiali ferrimagnetici sono impiegati nella realizzazione di induttori, trasformatori e relativi componenti magnetici.
I materiali superparamagnetici vengono utilizzati nella creazione di nastri di registrazione per varie applicazioni audio e video. Alcuni esempi di applicazioni di componenti con materiali magnetici sono mostrati nella Figura 1.