Materiali magnetici

Permeabilità

Permeabilita 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:

(L/(4*π*N^2))*(Le/Ae)*10^10

Permeabilita complessa

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

Permeabilita reale

μ′

Permeabilita immaginaria

μ′′

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

Scelta del materiale

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)).

Altri parametri importanti del materiale sono la temperatura di Curie che determina la massima potenza applicabile e la resistivita e l'isteresi che determinano la frequenza di utilizzo.

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 #. Per districarsi si possono usare tabelle di equivalenza come questa.

• #31 - µ 1500 adatto a partire da 0,5MHz, ma alte perdite e scarsa tenuta in potenza. sconsigliato.
• #43 - µ 800 ok tra 3 e 50 MHz, media permeabilità, facilmente reperibile come materiale radiantistico in ogni forma e dimensione.
• #52 - µ 250 facilmente reperibile all'interno degli alimentatori switching ATX per PC, ha permeabilità bassa. Il piu comune, blu e verde, e' il T106-52 (Al=95)
• #73 - µ 2500 bassa tenuta in potenza
• #77 - µ 2000 poco diffuso, e' ok tra 0,5 e 15 MHz
• #78 - µ 2300 idem con patate
• N67, N87 - µ 2100, max 490 mT, 25-500kHz, piu' o meno equivalenti al #77. consigliati solo al di sotto di 1MHz.
• N49 - µ 1500, max 490 mT, 300-1000kHz
• N59 o PC200 - µ 800, max 480 mT, 700-4000kHz

Materiale	µi	(Tan(δ)/µi)/freq	Bs	Tc	Frequenza	Note
#31	1500	20/0,1		130	Pensato per soppressione disturbi, alte perdite.
#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).

Riferimenti

• https://product.tdk.com/info/en/catalog/datasheets/ferrite_summary_en.pdf