Aggiunta di un gap a un core per un induttore

Sto progettando un induttore per un convertitore boost e non riesco a trovare esattamente ciò di cui ho bisogno per questo progetto. Ho trovato una dimensione / forma del nucleo che sembra funzionare, tranne per il fatto che posso ottenere il nucleo solo nel materiale che voglio ( N49 ) in un nucleo non bloccato (s = 0 nell'immagine seguente). Eseguendo i calcoli per questo core, sembra che con il valore elencato, saturerò il core prima di raggiungere la mia corrente di progettazione target. Tuttavia, il nucleo è abbastanza grande che se potessi ridurre la A L avrei un progetto praticabile. Quindi penso di voler aggiungere un vuoto al nucleo preesistente.$A_L$$A_L$

Come posso aggiungere un gap al core senza compromettere le prestazioni? Ho escogitato alcuni metodi elencati di seguito, ma non sono sicuro di cosa sia il "migliore".

• Posizionare una pellicola sottile (ad es. Nastro Kapton) come materiale vuoto sia sul montante interno che sulle gambe esterne. Facile, ma la bobina dovrebbe essere centrata sullo spazio (giusto?) E non sarà centrata sulle gambe esterne.
• Leviga con attenzione uno dei pali centrali. Sono preoccupato per essere in grado di stimare il conteggio turn richiesto come la dimensione gap determina l'effettivo . Inoltre, non sono sicuro di quanto sia importante che i due pali centrali siano planari quando c'è un divario.$A_L$
• Sto facendo qualcosa di "strano" e c'è una buona ragione per cui non riesco a trovare quello che sto cercando.

Per lo sfondo, sto cercando di creare un induttore di accumulo di energia per un convertitore boost che funziona a frequenze più alte (500 kHz), corrente più alta (> 12A) e induttanza più elevata (> 200µH).

Ho sempre inserito spessori di carta o plastica o altro materiale e non ho mai avuto problemi, ma questo è sempre stato su piccole tirature di produzione. Anche ottenere la dimensione del gap è abbastanza semplice. La formula di base è: -

$\mu_e = \dfrac{\mu_i}{1+\dfrac{G\cdot\mu_i}{l_e}}$

$l_e$$\mu_i$$\mu_e$

So che vuoi usare il materiale N49 ma puoi ottenere indizi perfettamente validi sul divario N49 se guardi la tabella per il materiale N41: -

Quindi, per una lunghezza effettiva di 70 mm, la permeabilità di N41 (1890) con uno spazio di 1 mm diventa 67,5, cioè abbastanza vicino al numero citato di 70. In effetti è praticamente lo spazio che definisce la permeabilità ora. Ad esempio, se hai avuto un materiale con una permeabilità di (diciamo) 1000 e hai fatto la matematica con il gap di 1mm, la nuova permeabilità risulta a 65.4.

Non dimenticare che uno spazio di 1 mm sull'arto centrale del nucleo si traduce in uno spazio di 0,5 mm tutto intorno.

$^2$

$\mu H$$\mu$$^2$

Per quanto riguarda la levigatura della ferrite, è molto facile da fare, ma è un po 'complicato misurare quanto hai levigato. L'ho fatto una volta e non ho avuto altri problemi oltre a essere un po 'complicato, ma puoi togliere la ferrite con carta vetrata di qualità abbastanza fine abbastanza facilmente a mano.

Basta inserire materiale di spessore non magnetico tra i nuclei. Di conseguenza, si otterrà un po 'più di perdita di EMI dai lati (frange di flusso). Aggiungerai due spazi vuoti, quindi dovresti utilizzare un materiale più sottile rispetto a uno spazio sul palo centrale. Questo è comunemente fatto durante la prototipazione di trasformatori flyback, infatti è possibile acquistare una speciale colla "distanziale" per incollare insieme i nuclei. Nel tuo caso, suggerisco di procurarti un kit di vari spessori di fogli di spessore in plastica usati per scopi di ingegneria meccanica e usare la solita clip a molla per trattenere i nuclei.

È abbastanza facile calcolare il traferro richiesto per l'Al desiderato. Vedi, ad esempio, il Manuale di progettazione di trasformatori e induttori , Col. McLyman 1-18 ~ 1-23.

Macinare la ferrite non è particolarmente facile da ottenere, anche su una fresatrice, almeno questa è la mia esperienza.

A parte la buona risposta di @ Spehro, i cuscinetti diamantati tipo 3M o 3M a grana elevata (1000 per una velocità maggiore, finitura a rugosità più elevata, 2000 per levigatura intermedia, 4000 per levigatura preliminare, 16000 per finitura ultra-liscia) sono una cosa rigida Ho usato il decollo di almeno 10um +/- 2um da metalli e pietre nella prototipazione di macchine e nella modifica di angoli di anime di metallo compresso. Sono riuscito a montarne alcuni rotondi sui mandrini da utilizzare con il trapano da banco da 1 a 10krmp.

Solo per aggiungere un po 'al mix di idee.

Puoi ottenere Kapton, PTFE, PP, PE, Mica e Formica in fogli di molti spessori diversi e in questi giorni in posti bazillion, quindi lo shimming non dovrebbe essere un problema. Anche se consiglierei di non usare Mica o Formica, dal momento che sono più difficili da ottenere in questi giorni e un dolore per arrivare alle dimensioni senza fare schegge taglienti dappertutto.

MODIFICARE:

Presta attenzione alla morbidezza del materiale, però. Alcune materie plastiche più morbide possono facilmente comprimere abbastanza da modificare i tuoi gap matematici sotto la forza elastica del nucleo.

L'ultima idea che ho è, lo so, sto facendo di nuovo fan-boying, chiedendo a Wurth se eseguono il gaping personalizzato su campioni negli Stati Uniti. E poi, naturalmente, vedi se hanno un nucleo che puoi campionare che si adatterebbe al conto.

Nel mio paese i numeri non sono mai abbastanza alti da giustificare la rettifica superficiale. Anche la maggior parte delle persone con quel tipo di abilità sono andate via. La rettifica superficiale è qualcosa di difficile da cambiare se sbagli. Esiste la possibilità di hot spot extra vicino la superficie appena macinata.Ora quando si esegue lo shim si hanno effettivamente due spazi vuoti e più spazi vuoti meno perdite extra dai campi sfrangiati. Quando si macina si ha solo uno spazio vuoto quindi i campi sfrangiati saranno peggiori di uno spessore.Se si prototipa con un shim e vai alla produzione con una grinta le maggiori perdite potrebbero metterti nei guai. Maggiore è il gap totale e maggiore è la frequenza, più è probabile che ci saranno problemi con perdite extra.Piccole lacune sembrano essere adeguatamente coperte dal core produttori.Le cose sensibili sono fili litz che non sono i benvenuti dal punto di vista della produzione e che tengono il filo lontano dalle frange marginali. Ricorda alla radio del prosciutto che vuoi una bobina Q alta. ZL4TIY.

Questo è molto vicino a quello che sto cercando. In una vita passata, ho lavorato per Pulse Engineering, costruendo campioni di trasformatori di impulsi e linee di ritardo. Era abbastanza comune usare nuclei (pot) vuoti che ho sigillato con silicone RTV prima di invasare. Se l'epossidico penetrasse all'interno del nucleo, quasi invariabilmente si spezzerebbe la ferrite.