마그네틱 구성 요소들: 재료와 디자인의 이해
자기 부품은 전력 전자 장치에서 중요한 역할을 하며 전력의 제어, 전달 및 조절을 가능하게 합니다. 설계자는 성능을 향상시키기 위해 지속적으로 새로운 재료, 토폴로지 및 프로세스를 모색합니다. 인덕터와 트랜스포머를 효과적으로 설계하기 위해서는 자성재료의 복잡성과 관련 기술을 이해하는 것이 필수적입니다. 이번 글에서는 자성재료의 기본 원리와 분류, 핵심재료, 형상 등에 대해 알아보겠습니다.
자성 재료 및 그 분류
자성 재료는 자연적으로 자석에 끌리고 자화될 때 자석 자체가 될 수 있는 요소를 포함합니다. 영구 자석에는 페라이트, 알니코, 유연한 고무, 코발트 및 네오디뮴과 같은 희토류 자석 등 XNUMX가지 주요 유형의 영구 자석이 사용됩니다. 놀랍게도 각 유형은 서로 다른 특성을 나타냅니다.
자성재료의 분류를 이해하는 것은 매우 중요합니다. 이들은 두 가지 범주로 분류됩니다: 자기적으로 단단한 재료와 자기적으로 부드러운 재료. 자성이 강한 물질은 강한 자기장에 의해 자화될 수 있으며 자성을 무한정 유지할 수 있습니다. 대조적으로, 자성적으로 부드러운 재료는 쉽게 자화될 수 있지만 일시적으로만 가능합니다.
자기장에 대한 물질의 반응은 원자 구조에 따라 달라지며, 주로 각 원자의 짝을 이루지 않은 전자의 수에 따라 결정됩니다. 대부분의 물질은 강자성, 반자성, 상자성의 세 가지 범주 중 하나에 속합니다.
- 철, 코발트, 니켈과 같은 강자성 물질은 소수의 짝을 이루지 않은 전자를 갖고 있어 약한 순 자기장을 생성합니다.
- 반자성 물질은 외부에서 인가된 자기장을 밀어내고 자체 자기장을 생성하지 않습니다.
- 상자성 물질은 자기장에 약간의 인력을 나타내지만 일반적으로 비자성 물질로 간주됩니다.
핵심 재료
특정 구성 요소에 대한 자성 재료의 선택은 해당 구성 요소의 의도된 기능에 따라 달라집니다. 앞서 언급한 분류를 이해하면 사용 가능한 다양한 자성 재료에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 일반적으로 코어에는 높은 상대 투자율이 필요합니다.
일반적으로 영구자석에는 경질 재료가 사용되고, 인덕터 및 변압기에는 연질 재료가 사용됩니다.
핵심 모양
코어 모양의 선택은 전력 전자 부품의 설계와 선택한 코어 재료에 따라 달라집니다. 다양한 코어 모양이 기성품으로 제공되므로 결정이 어려워집니다.
표 XNUMX은 정보에 입각한 설계 결정을 내리기 위한 다양한 코어 모양과 그 특성을 비교한 것입니다.
자성 재료, 그 분류, 핵심 재료 및 코어 모양에 대한 포괄적인 이해를 통해 설계자는 전력 전자 시스템을 위한 효율적이고 기능적인 자기 부품을 만들 때 충분한 정보를 바탕으로 선택할 수 있습니다.
표 I: 다양한 코어 모양과 특성 비교
- 포트 코어: 높은 코어 비용, 낮은 권선 비용, 낮은 보빈 비용, 간단한 조립, 열 방출 불량, 우수한 차폐/차폐, 낮은 누설 자속.
- E 코어: 낮은 코어 비용, 낮은 권선 비용, 낮은 보빈 비용, 간단한 조립, 탁월한 방열, 열악한 차폐/차폐, 높은 전송 전력/단위 부피.
- EC 코어: 중간 코어 비용, 낮은 권선 비용, 중간 보빈 비용, 중간 조립, 우수한 방열, 열악한 차폐/차폐, 더 쉬운 권선을 위한 둥근 중앙 다리.
- U 코어: 높은 코어 비용, 중간 권선 비용, 높은 보빈 비용, 중간 조립, 우수한 방열, 열악한 차폐/차폐, 고전압 응용 분야에 선호됩니다.
- 토로이드(링 코어): 매우 낮은 코어 비용, 높은 열 방출, 보빈 비용 없음, 조립 없음, 우수한 차폐/차폐, 변류기에서 선호됩니다.
- RM 코어: 중간 코어 비용, 낮은 권선 비용, 중간 보빈 비용, 중간 조립, 우수한 방열, 우수한 차폐/차폐.