Hinzufügen einer Lücke zu einem Kern für einen Induktor

Ich bin gerade dabei, einen Induktor für einen Aufwärtswandler zu entwerfen, und es fällt mir schwer, genau das zu finden, was ich für dieses Projekt benötige. Ich habe eine Kerngröße / -form gefunden , die zu funktionieren scheint, außer dass ich den Kern in dem gewünschten Material ( N49 ) nur in einem nicht lückenhaften Kern erhalten kann (s = 0 im Bild unten). Sie die Berechnungen für diesen Kern , sieht es so aus , als würde ich mit dem aufgelisteten Wert den Kern sättigen, bevor ich meinen erreiche. Der Kern ist jedoch groß genug, dass ich ein brauchbares Design hätte , wenn ich verringern könnte . Ich denke, ich möchte dem bereits vorhandenen Kern eine Lücke hinzufügen.A $A_L$$A_L$

Wie kann ich dem Kern eine Lücke hinzufügen, ohne die Leistung zu beeinträchtigen? Ich habe mir einige der unten aufgeführten Methoden ausgedacht, bin mir aber nicht sicher, was "am besten" ist.

• Legen Sie einen dünnen Film (z. B. Kapton-Klebeband) als Spaltmaterial sowohl auf den inneren Pfosten als auch auf die äußeren Beine. Einfach, aber die Spule soll auf dem Spalt zentriert sein (richtig?) Und nicht auf den Außenbeinen.
• Schleifen Sie einen der Mittelpfosten vorsichtig ab. Ich mache mir Sorgen, dass ich die erforderliche Anzahl von schätzen kann, da die die effektive . Ich bin mir auch nicht sicher, wie wichtig es ist, dass die beiden Mittelpfosten planar sind, wenn es eine Lücke gibt.$A_L$
• Ich mache etwas "Seltsames" und es gibt einen guten Grund, warum ich nicht finden kann, wonach ich suche.

Im Hintergrund versuche ich, einen Energiespeicherinduktor für einen Aufwärtswandler herzustellen, der bei höheren Frequenzen (500 kHz), höherem Strom (> 12 A) und höherer Induktivität (> 200 µH) arbeitet.

Ich habe immer Unterlegscheiben aus Papier, Kunststoff oder anderem Material eingelegt und bin nie auf Probleme gestoßen, aber dies war immer bei kleinen Produktionsmengen der Fall. Das Ermitteln der Spaltdimension ist ebenfalls recht einfach. Die Grundformel lautet: -

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

Dabei ist G die Lücke und die effektive Länge des Kerns. ist die anfängliche Permeabilität (vor dem Spalt) und ist die effektive Permeabilität (nach dem Spalt).μ i μ $l_e$$\mu_i$$\mu_e$

Ich weiß, dass Sie N49-Material verwenden möchten, aber Sie können ganz gute Hinweise auf Lücken in N49 erhalten, wenn Sie sich die Tabelle für N41-Material ansehen: -

Für eine effektive Länge von 70 mm beträgt die Permeabilität von N41 (1890) mit einem Abstand von 1 mm 67,5, dh ziemlich nahe an der angegebenen Zahl von 70. Tatsächlich ist es so ziemlich der Spalt, der jetzt die Permeabilität definiert. Wenn Sie beispielsweise ein Material mit einer Permeabilität von (sagen wir) 1000 hatten und die Berechnung mit dem Abstand von 1 mm durchgeführt haben, ergibt sich eine neue Permeabilität von 65,4.

Vergessen Sie nicht, dass ein Abstand von 1 mm am mittleren Schenkel des Kerns zu einem Rundumabstand von 0,5 mm führt.

Für N49-Material wird der neue Wert der Permeabilität für einen Spalt von 1 mm ungefähr 65 betragen. Wie wirkt sich das auf die Sättigung aus? Erstens benötigen Sie mehr Windungen, da die Induktivität um das Verhältnis 1000: 65 gesunken ist. Die Induktivität ist proportional zu (Windungen) Um die Induktivität wiederherzustellen, benötigen Sie jetzt 3,922-mal so viele Windungen wie zuvor.$^2$

Dies macht den Strom in der Primärwicklung identisch mit dem vorherigen, aber die Amperewindungen haben sich um 3,922 erhöht, und daher ist das H-Feld 3,922-mal größer, ABER, und dies ist das Wichtige, B = und, weil gesunken ist 15,38-mal (3,922 ) hat sich B effektiv um 3,922 verringert, und das Sättigungsrisiko ist viel geringer.μ $\mu H$$\mu$$^2$

In Bezug auf das Abschleifen von Ferrit ist es sehr einfach, aber etwas schwierig zu messen, wie weit Sie abgeschliffen haben. Ich habe das einmal gemacht und hatte keine anderen Probleme als ein bisschen fummelig, aber Sie können Ferrit mit einigermaßen feinem Sandpapier ganz einfach von Hand entfernen.

Legen Sie einfach nicht magnetisches Shim-Material zwischen die Kerne. Die Folge ist, dass an den Seiten etwas mehr EMI austritt (Flussmittelstreifen). Sie werden zwei Lücken hinzufügen, daher sollten Sie Shim-Material verwenden, das dünner ist als eine Lücke am Kernpfosten. Dies geschieht normalerweise beim Prototyping von Flyback-Transformatoren. Tatsächlich können Sie spezielle Abstandshalter kaufen, um die Kerne zusammenzukleben. In Ihrem Fall schlage ich vor, ein Kit mit verschiedenen Dicken von Kunststoffscheiben für den Maschinenbau zu beschaffen und die Kerne mit der üblichen Federklemme zu halten.

Es ist einfach genug, den erforderlichen Luftspalt für das gewünschte Al zu berechnen. Siehe zum Beispiel Transformer and Inductor Design Handbook , Col. McLyman 1-18 ~ 1-23.

Das Schleifen von Ferrit ist selbst auf einer Fräsmaschine nicht besonders einfach, zumindest ist das meine Erfahrung.

Abgesehen von der guten Antwort von @ Spehro sind 3M- oder 3M-ähnliche Diamantpads mit hoher Körnung (1000 für höhere Geschwindigkeit, höhere Rauheit, 2000 für Zwischenglättung, 4000 für vorläufige Glättung, 16000 für ultraglatte Oberfläche) auf einer starren Oberfläche das Richtige Ich habe bisher nur 10um +/- 2um von Metallen und Steinen beim Maschinen-Prototyping und beim Eck-Tweaking von komprimierten Metallkernen entfernt. Ich habe es geschafft, ein paar runde auf Spindeln zu montieren, um sie mit dem 1 bis 10 krmp Bankbohrer zu verwenden.

Nur um etwas zum Ideenmix hinzuzufügen.

Sie können Kapton, PTFE, PP, PE, Mica und Formica in Bögen in vielen verschiedenen Stärken und heutzutage an unzähligen Orten erhalten, daher sollte das Shimmen kein Problem sein. Obwohl ich raten würde, weder Glimmer noch Formica zu verwenden, da sie heutzutage schwieriger zu bekommen sind und es schwierig ist, die Größe zu bestimmen, ohne überall scharfe Scherben zu machen.

BEARBEITEN:

Achten Sie jedoch auf die Weichheit des Materials. Einige weichere Kunststoffe können leicht genug komprimiert werden, um Ihre Lückenmathematik unter der Federkraft des Kerns zu modifizieren.

Die letzte Idee, die ich habe, ist, ich weiß, ich bin wieder Fan-Boying und frage Wurth, ob sie in den USA benutzerdefinierte Lücken bei Samples machen. Und dann sehen Sie natürlich, ob sie einen Kern haben, den Sie probieren können, der in die Rechnung passt.

In meinem Land werden die Zahlen einfach nicht hoch genug, um das Schleifen von Oberflächen zu rechtfertigen. Auch die meisten Leute mit diesen Fähigkeiten sind gegangen. Das Schleifen von Oberflächen ist schwierig zu ändern, wenn Sie etwas falsch machen. Es besteht die Möglichkeit eines zusätzlichen Kern-Hotspots in der Nähe Die frisch geschliffene Oberfläche. Jetzt, wenn Sie shimen, haben Sie effektiv zwei Lücken und je mehr Lücken, desto weniger zusätzliche Verluste durch Randfelder. Wenn Sie schleifen, haben Sie nur eine Lücke, so dass Ihre Randfelder schlechter sind als eine Shim. Wenn Sie einen Prototyp mit einem Shim und gehen Sie mit einem Grind zur Produktion. Je höher die Verluste, desto mehr Probleme können auftreten. Je größer die Gesamtlücke ist und je höher die Frequenz ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass Probleme mit zusätzlichen Verlusten auftreten. Kleine Lücken scheinen vom Kern angemessen abgedeckt zu werden Hersteller.Sinnvolle Dinge sind Litzendraht, der aus produktionstechnischer Sicht nicht erwünscht ist und den Draht von den Randfeldern fernhält. Denken Sie vom Amateurfunk daran, dass Sie eine Spule mit hohem Q wünschen. ZL4TIY.

Dies ist sehr nah an dem, was ich suche. In einem früheren Leben arbeitete ich für Pulse Engineering und baute Proben von Impulstransformatoren und Verzögerungsleitungen. Es war durchaus üblich, lückenhafte (Topf-) Kerne zu verwenden, die ich vor dem Eintopfen mit Silikon RTV versiegelte. Wenn das Epoxid in den Kern eindringen würde, würde es fast immer den Ferrit knacken.