Materiali magnetici: Difference between revisions

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== Permeabilità ==
== Permeabilità '''µ''' ==


Combinando la permeabilità del materiale e le dimensioni fisiche del nucleo si ottiene il '''fattore di induttanza''', indicato con '''AL''', spesso direttamente indicato dai produttori. Conoscendo AL e il valore di induttanza richiesto, si puo ottenere il numero di spire necessarie tramite la formula <code>1000⋅sqrt(μH/(AL⋅1000))</code>.
<code>µ = B/H</code>
 
=== Permeabilità relativa ===
 
rappresenta il rapporto fra la permeabilità del mezzo e quella del vuoto
 
 
I materiali in cui la permeabilità relativa è minore di uno si dicono «diamagnetici», quelli in cui tale permeabilità è superiore a 1 si dicono «paramagnetici»,
quelli infine m cui la permeabilità è di gran lunga superiore all'unità e dipende dalla densità di flusso si dicono ferromagnetici.


=== Permeabilita iniziale ===
=== Permeabilità iniziale ===


la permeabilita iniziale μi indica la facilita con cui il materiale si magnetizza se immerso in un campo magnetico.
La permeabilita iniziale μi indica la facilita con cui il materiale si magnetizza se immerso in un campo magnetico.
e' calcolata a basso flusso (< 10 gauss) e frequenza come:
e' calcolata a basso flusso (< 10 gauss) e frequenza come:


μi = B/( μ0*H)
<code>μi = B/( μ0*H)</code>


=== Permeabilita complessa ===
=== Permeabilità complessa ===


La permeabilita' complessa descrive il comportamento del materiale al variare di frequenza, temperatura e densita di flusso
La permeabilità complessa descrive il comportamento del materiale al variare di frequenza, temperatura e densità di flusso


==== Permeabilita reale ====
==== Permeabilità reale ====


μ′
μ′


==== Permeabilita immaginaria ====
==== Permeabilità immaginaria ====


μ′′
μ′′
== Forza magnetomotrice '''F''' ==
<code>F = N*I</code>
* Unità MKS: ampere*spire
* Unità CGS: gilbert
== Campo di forze magnetizzante '''H''' ==
* Unità MKS: ampere-spire/metro
* Unità CGS: oersted (gilbert/cm)
In un toroide di raggio r:
<code>H = (N*I)/(2*π*r)</code>
== densità di flusso '''B''' ==
<code>B = µ*H</code>
* Unità MKS: tesla, T oppure weber/metro²
* Unità CGS: gauss
Nell'aria risulta µ = 1, B = H.
== Geometria del nucleo ==
=== Lunghezza del percorso ===
<code>Le ≈ π (D + d) / 2</code>
=== Area effettiva ===
<code>Ae ≈ h (D - d) / 2</code>
=== Forme ===
<ref>https://www.vkham.com/Info/ferro/xref_size_toroid.html</ref>
== Fattore di induttanza ==
<code>Al = nH/N²</code>
Combinando la permeabilità del materiale e le dimensioni fisiche del nucleo si ottiene il '''fattore di induttanza''', indicato con '''AL''', spesso direttamente indicato dai produttori. Conoscendo AL e il valore di induttanza richiesto, si puo ottenere il numero di spire necessarie tramite la formula <code>1000⋅sqrt(μH/(AL⋅1000))</code>.
<code>L=(μ×N2×A)/(2πr)</code>​


== Perdita nel materiale ==
== Perdita nel materiale ==
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Il nucleo va dimensionato in modo da non raggiungere mai questa temperatura.
Il nucleo va dimensionato in modo da non raggiungere mai questa temperatura.


== Scelta del materiale ==
== Materiali esistenti ==


Purtroppo la denominazione dei materiali ferromagnetici non e' standardizzata. Spesso viene usato come riferimento il numero usato dal produttore Fair-Rite, qui di seguito indicato da #.
Purtroppo la denominazione dei materiali ferromagnetici non e' standardizzata.
Per districarsi si possono usare tabelle di equivalenza come [[:File:Ferrite material cross reference chart.pdf|questa]].
Per districarsi si possono usare tabelle di equivalenza come [[:File:Ferrite material cross reference chart.pdf|questa]].


* #73 - µ 2500 bassa tenuta in potenza
=== Ferriti ===
* #77 - µ 2000 poco diffuso, e' ok tra 0,5 e 15 MHz
* #78 - µ 2300 idem con patate
 
{| style="color:green; background-color:#ffffcc;" cellpadding="10" cellspacing="0" border="1"
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!Materiale
!Materiale
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!Note
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|[http://www.fair-rite.com/31-material-data-sheet/ #31]||1500||20/0,1|| ||130|| ||Pensato per soppressione disturbi, alte perdite.
|[http://www.fair-rite.com/31-material-data-sheet/ Fair-Rite #31]||1500||20/0,1|| ||130|| ||Pensato per soppressione disturbi, alte perdite.
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|[http://www.fair-rite.com/52-material-data-sheet/ Fair-Rite #52]||250||45/1|| ||250|| ||facilmente reperibile all'interno degli alimentatori switching ATX per PC. Il nucleo piu comune, blu e verde, e' il T106-52 (Al=95).
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=== Polveri metalliche ===
 
Fe, Fe-Si, Fe-Ni, Fe-Si-Al
 
{| style="color:green; background-color:#ffffcc;" cellpadding="10" cellspacing="0" border="1"
!Materiale
!µi
!(Tan(δ)/µi)/freq
!Bs
!T<sub>c</sub>
!Frequenza
!Note
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|[https://en.tdk.eu/download/528856/3b92e843b256e2c9a52f80895b0b97b6/pdf-n49.pdf N49]||1500|| ||490 mT||210||300-1000kHz||
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== Calcolatori ==
* https://www.changpuak.ch/electronics/amidon_toroid_calculator.php
* https://coil32.net/online-calculators/ferrite-torroid-calculator.html
* https://coil32.net/online-calculators/determine-toroid-core-permeability.html
* https://toroids.info/
* https://fair-rite.com/toroid-permeability-calculator/


== Riferimenti ==
== Riferimenti ==


* https://product.tdk.com/info/en/catalog/datasheets/ferrite_summary_en.pdf
* https://product.tdk.com/info/en/catalog/datasheets/ferrite_summary_en.pdf
* [https://www.iw2fnd.it/sites/default/files/docs/Ferrite_Scelta_0.pdf LA SCELTA DELLA FERRITE By iw2fnd Lucio www.iw2fnd.it]
* https://www.cieri.net/Documenti/Elettronica-articoli/Magnetismo%20e%20misure%20magnetiche.pdf

Latest revision as of 11:27, 27 June 2025

Permeabilità µ

µ = B/H

Permeabilità relativa

rappresenta il rapporto fra la permeabilità del mezzo e quella del vuoto


I materiali in cui la permeabilità relativa è minore di uno si dicono «diamagnetici», quelli in cui tale permeabilità è superiore a 1 si dicono «paramagnetici», quelli infine m cui la permeabilità è di gran lunga superiore all'unità e dipende dalla densità di flusso si dicono ferromagnetici.

Permeabilità iniziale

La permeabilita iniziale μi indica la facilita con cui il materiale si magnetizza se immerso in un campo magnetico. e' calcolata a basso flusso (< 10 gauss) e frequenza come:

μi = B/( μ0*H)

Permeabilità complessa

La permeabilità complessa descrive il comportamento del materiale al variare di frequenza, temperatura e densità di flusso

Permeabilità reale

μ′

Permeabilità immaginaria

μ′′

Forza magnetomotrice F

F = N*I

  • Unità MKS: ampere*spire
  • Unità CGS: gilbert

Campo di forze magnetizzante H

  • Unità MKS: ampere-spire/metro
  • Unità CGS: oersted (gilbert/cm)

In un toroide di raggio r:

H = (N*I)/(2*π*r)

densità di flusso B

B = µ*H

  • Unità MKS: tesla, T oppure weber/metro²
  • Unità CGS: gauss

Nell'aria risulta µ = 1, B = H.

Geometria del nucleo

Lunghezza del percorso

Le ≈ π (D + d) / 2

Area effettiva

Ae ≈ h (D - d) / 2

Forme

[1]

Fattore di induttanza

Al = nH/N²

Combinando la permeabilità del materiale e le dimensioni fisiche del nucleo si ottiene il fattore di induttanza, indicato con AL, spesso direttamente indicato dai produttori. Conoscendo AL e il valore di induttanza richiesto, si puo ottenere il numero di spire necessarie tramite la formula 1000⋅sqrt(μH/(AL⋅1000)).

L=(μ×N2×A)/(2πr)​

Perdita nel materiale

La tangente di perdita μ′′/μ′ (espressa spesso come Tan(δ)) e' il rapporto tra l'energia accumalata e l'energia persa nell'induttore. Essa e' il reciproco del fattore di qualita' Q.

Spesso viene espressa come fattore di perdita (Tan(δ)/μi).

Flusso di saturazione

Per contenere le perdite dovute all'isteresi, la densita di flusso non deve superare i limiti dettati dal materiale usato.

Il numero minimo di spire degli avvolgimenti e' pari a: volt/(π ⋅ f ⋅ Bsat ⋅ sez)

Dove:

  • f - frequenza in hertz
  • Bsat - limite di saturazione in Tesla
  • Sez - sezione magnetica in m^2

Temperatura di Curie

E' la temperatura oltre la quale si verifica un cambiamento permanente delle caratteristiche del materiale magnetico, che passa da un comportamento ferromagnetico a paramagnetico.

Il nucleo va dimensionato in modo da non raggiungere mai questa temperatura.

Materiali esistenti

Purtroppo la denominazione dei materiali ferromagnetici non e' standardizzata. Per districarsi si possono usare tabelle di equivalenza come questa.

Ferriti

Materiale µi (Tan(δ)/µi)/freq Bs Tc Frequenza Note
Fair-Rite #31 1500 20/0,1 130 Pensato per soppressione disturbi, alte perdite.
Fair-Rite #52 250 45/1 250 facilmente reperibile all'interno degli alimentatori switching ATX per PC. Il nucleo piu comune, blu e verde, e' il T106-52 (Al=95).
Fair-Rite #43 800 250/1 130 facilmente reperibile come materiale radiantistico in ogni forma e dimensione.
Fair-Rite #73 2500 bassa tenuta in potenza
Fair-Rite #77 2000 200
TDK N87 2100 490 mT 210 25-500kHz
TDK N59 o PC200 800 480 mT 210 70-4000kHz
TDK N49 1500 490 mT 210 300-1000kHz

Polveri metalliche

Fe, Fe-Si, Fe-Ni, Fe-Si-Al

Materiale µi (Tan(δ)/µi)/freq Bs Tc Frequenza Note
2P40 40 1500/0,1 950 160
2P50 50 1500/0,1 1000 160
2P65 65 1000/0,1 1150 160

Calcolatori

Riferimenti

  1. ↑ https://www.vkham.com/Info/ferro/xref_size_toroid.html
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