Materiali magnetici

Permeabilità

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′′

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)).

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.

Geometria

The effective path-length is roughly equal to the average circumference of the ring, i.e.: le ≈ π (D + d) / 2

The effective path area is: Ae ≈ h (D - d) / 2

Scelta del materiale

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.

Ferriti

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).
#43	800	250/1		130		facilmente reperibile come materiale radiantistico in ogni forma e dimensione.
#73	2500					bassa tenuta in potenza
#77	2000			200
N87	2100		490 mT	210	25-500kHz
N59 o PC200	800		480 mT	210	70-4000kHz
N49	1500		490 mT	210	300-1000kHz

Polvere di ferro

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

Riferimenti

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