Os engenheiros de eletrônica de potência que enfrentam o desafio de equilibrar tamanho e eficiência em fontes de alimentação comutadas, sistemas de energia ininterrupta e estações de carregamento de veículos elétricos podem encontrar sua solução em núcleos nanocristalinos. Esses componentes magnéticos avançados, oferecidos pela Magnetics Inc., estão redefinindo as possibilidades de design para aplicações de alta frequência por meio de suas propriedades magnéticas excepcionais.

Os núcleos nanocristalinos da Magnetics são projetados especificamente para transformadores de corrente, bobinas de modo comum (CMC) e amplificadores magnéticos (MagAmp). Esses núcleos demonstram características superiores, incluindo alta permeabilidade, baixa perda de potência e alta densidade de fluxo de saturação, permitindo tamanhos de componentes menores com maior capacidade de tratamento de corrente. Com uma densidade de fluxo de saturação de 1,25T e uma ampla faixa de temperatura operacional, as bobinas de modo comum com núcleo nanocristalino mantêm desempenho estável mesmo sob condições de alta temperatura e desequilíbrios de corrente.

Em comparação com os núcleos de ferrite tradicionais, os núcleos nanocristalinos oferecem melhorias significativas:

• Faixa de temperatura mais ampla e impedância de alta frequência mais alta:O material mantém propriedades magnéticas estáveis ​​em variações mais amplas de temperatura, ao mesmo tempo que demonstra maior impedância em altas frequências – fundamental para a supressão de ruído.
• Resistividade aprimorada:A alta resistividade reduz as perdas por correntes parasitas, melhorando a eficiência geral do componente.
• Resposta de frequência e eficiência excepcionais:O desempenho consistente em amplas faixas de frequência garante eficiência operacional ideal.

Estas vantagens tornam os núcleos nanocristalinos particularmente adequados para:

• Fontes de alimentação comutadas (SMPS) para maior eficiência e tamanho reduzido
• Fontes de alimentação ininterruptas (UPS) garantindo operação estável durante quedas de energia
• Inversores solares que melhoram a eficiência da conversão de energia
• Inversores de frequência variável para controle preciso do motor
• Filtros EMC para supressão eficaz de interferência eletromagnética
• Carregadores de veículos elétricos que permitem um carregamento rápido e eficiente

Para acomodar diferentes aplicações, a Magnetics fornece núcleos nanocristalinos em múltiplas configurações, incluindo designs toroidais, de núcleo cortado, com fenda e segmentados. Os núcleos podem ser opcionalmente alojados em invólucros duráveis ​​feitos de poliéster (classificado para <+130°C) ou poliéster Rynite® (classificado para <+155°C), tornando-os adequados para aplicações que utilizam enrolamentos de bitola pesada.

O desempenho excepcional dos núcleos nanocristalinos em aplicações de alta frequência decorre de sua microestrutura única. A tecnologia de solidificação rápida produz ligas metálicas com estruturas de grãos em nanoescala que proporcionam propriedades magnéticas suaves superiores. Esta microestrutura oferece três vantagens principais:

• Alta permeabilidade:A estrutura nanocristalina elimina obstruções nos limites dos grãos ao movimento do domínio magnético, facilitando a concentração e o aprimoramento do fluxo.
• Baixa coercividade:O cancelamento de campos magnéticos anisotrópicos dentro da estrutura nanocristalina reduz a coercividade, diminuindo assim as perdas por histerese.
• Densidade de fluxo de alta saturação:O material resiste a campos magnéticos mais fortes sem saturação, aumentando a capacidade de manipulação de energia.

Como componentes críticos para supressão de interferência de modo comum em SMPS e inversores de frequência variável, as bobinas de modo comum com núcleo nanocristalino oferecem benefícios distintos:

• Tamanho compacto:A alta permeabilidade permite atingir a indutância necessária com menos enrolamentos, reduzindo o tamanho dos componentes.
• Maior impedância:A impedância aprimorada de alta frequência suprime com mais eficácia a interferência de modo comum.
• Estabilidade térmica melhorada:As propriedades magnéticas independentes da temperatura garantem um desempenho consistente em ambientes de alta temperatura.

À medida que a tecnologia de eletrônica de potência avança, exigindo maior desempenho dos componentes magnéticos, os núcleos nanocristalinos estão preparados para desempenhar um papel cada vez mais vital em aplicações de alta frequência, alta eficiência e energia compacta e filtragem. O desenvolvimento futuro provavelmente se concentrará em:

• Melhorando a densidade do fluxo de saturação através da otimização de materiais e processos
• Reduzindo perdas através do refinamento microestrutural
• Desenvolvimento de novos materiais nanocristalinos com melhor permeabilidade, menores perdas e melhor estabilidade térmica

Os núcleos nanocristalinos representam um avanço significativo na tecnologia de componentes magnéticos, oferecendo aos engenheiros de eletrônica de potência soluções de alto desempenho para aplicações cada vez mais exigentes. Suas características superiores e configurações versáteis os posicionam como elementos transformadores em modernos sistemas de conversão e condicionamento de energia.