Agregar un espacio a un núcleo para un inductor

Estoy en el proceso de diseñar un inductor para un convertidor de impulso, y me cuesta encontrar exactamente lo que necesito para este proyecto. He encontrado un tamaño / forma de núcleo que parece funcionar, excepto que solo puedo obtener el núcleo en el material que quiero ( N49 ) en un núcleo sin huecos (s = 0 en la imagen a continuación). Al ejecutar los cálculos para este núcleo, parece que con el valor enumerado, saturaré el núcleo antes de alcanzar mi objetivo de diseño actual. Sin embargo, el núcleo es lo suficientemente grande como para que si pudiera disminuir el A L tendría un diseño viable. Así que creo que quiero agregar una brecha al núcleo preexistente.$A_L$$A_L$

¿Cómo puedo agregar una brecha al núcleo sin comprometer el rendimiento? He ideado algunos de los métodos enumerados a continuación, pero no estoy seguro de cuál es el "mejor".

• Coloque una película delgada (por ejemplo, cinta Kapton) como material de separación tanto en el poste interno como en las patas externas. Fácil, pero se supone que la bobina está centrada en el espacio (¿verdad?) Y no estará centrada en las patas exteriores.
• Lije con cuidado uno de los postes centrales. Me preocupa poder estimar el conteo de turnos requerido ya que el tamaño del espacio determina la efectiva . Además, no estoy seguro de cuán crítico es que los dos postes centrales sean planos cuando hay una brecha.$A_L$
• Estoy haciendo algo "extraño" y hay una buena razón por la que no puedo encontrar lo que estoy buscando.

Para el fondo, estoy tratando de hacer un inductor de almacenamiento de energía para un convertidor de refuerzo que funcione a frecuencias más altas (500 kHz), corriente más alta (> 12A) e inductancia más alta (> 200 µH).

Siempre he puesto cuñas de papel o plástico u otro material y nunca he tenido problemas, pero esto siempre ha sido en pequeñas series de producción. Obtener la dimensión gap también es bastante simple. La fórmula básica es: -

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

$l_e$$\mu_i$$\mu_e$

Sé que desea utilizar material N49, pero puede obtener pistas perfectamente buenas sobre la separación N49 si mira la tabla para el material N41:

Entonces, para una longitud efectiva de 70 mm, la permeabilidad de N41 (1890) con un espacio de 1 mm se convierte en 67.5, es decir, bastante cerca del número citado de 70. De hecho, es más o menos el espacio que define la permeabilidad ahora. Por ejemplo, si tenía un material con una permeabilidad de (digamos) 1000 e hizo los cálculos con el espacio de 1 mm, la nueva permeabilidad sale a 65.4.

No olvide que un espacio de 1 mm en la extremidad central del núcleo se traduce en un espacio de 0,5 mm en todas partes.

$^2$

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

En cuanto al lijado de ferrita, es muy fácil de hacer, pero un poco complicado medir hasta qué punto ha lijado. Lo he hecho una vez y no tuve ningún problema, aparte de ser un poco complicado, pero puedes quitar la ferrita con papel de lija de grado razonablemente fácil con la mano.

Simplemente inserte material de cuña no magnético entre los núcleos. La consecuencia es que obtendrá un poco más de fugas de EMI por los lados (franjas de flujo). Agregará dos espacios, por lo que debe usar material de cuña más delgado que con un espacio en el poste central. Esto se hace comúnmente cuando se realizan prototipos de transformadores de retorno, de hecho, puede comprar pegamento especial 'espaciador' para unir los núcleos. En su caso, sugiero adquirir un kit de varios espesores de láminas de plástico para el uso de ingeniería mecánica y usar el clip de resorte habitual para sujetar los núcleos.

Es bastante fácil calcular el espacio de aire requerido para el Al deseado. Ver, por ejemplo, Transformer and Inductor Design Handbook , Col. McLyman 1-18 ~ 1-23.

La molienda de ferrita no es particularmente fácil de hacer, incluso en una fresadora, al menos esa es mi experiencia.

Además de la buena respuesta de @ Spehro, las almohadillas de diamante tipo 3M o 3M con gran grano (1000 para mayor velocidad, mayor acabado de rugosidad, 2000 para suavizado intermedio, 4000 para suavizado preliminar, 16000 para acabado ultra suave) en una superficie rígida. Solía ​​sacar tan poco como 10um +/- 2um de metales y piedras en prototipos de máquinas y ajustes de esquinas de núcleos de metal comprimido. Me las arreglé para montar algunos redondos en husillos para usar con el taladro de banco de 1 a 10 krmp.

Solo para agregar algo a la mezcla de ideas.

Puede obtener Kapton, PTFE, PP, PE, Mica y Formica en láminas en muchos espesores diferentes y en estos días en miles de millones de lugares, por lo que calzar no debería ser un problema. Aunque aconsejaría no usar Mica o Formica, ya que son más difíciles de conseguir en estos días y es difícil llegar a su tamaño sin hacer fragmentos afilados en todo el lugar.

EDITAR:

Sin embargo, preste atención a la suavidad del material. Algunos plásticos más blandos se pueden comprimir fácilmente lo suficiente como para modificar sus huecos matemáticos bajo la fuerza elástica del núcleo.

La última idea que tengo es, lo sé, estoy volviéndome fanático, preguntando a Wurth si hacen brechas personalizadas en muestras en los EE. UU. Y luego, por supuesto, vea si tienen un núcleo que pueda probar que se ajuste a la factura.

En mi país, los números simplemente no son lo suficientemente altos como para justificar el rectificado de superficie. También la mayoría de las personas con ese tipo de habilidades se han ido. El rectificado de superficie es algo difícil de cambiar si se equivoca. Existe la posibilidad de puntos de núcleo adicionales cerca la superficie recién molida. Ahora, cuando calzas, efectivamente tienes dos huecos y cuantos más huecos, menos pérdidas adicionales de los campos de franjas. Cuando mueles solo tienes un espacio, por lo que tus campos de franjas serán peores que una cuña. calce y vaya a la producción con una rutina, las mayores pérdidas podrían meterlo en problemas. Cuanto mayor sea la brecha total y mayor sea la frecuencia, es más probable que haya problemas con pérdidas adicionales. Las brechas pequeñas parecen estar cubiertas adecuadamente por el núcleo fabricantes.Las cosas sensatas son el alambre litz que no es bienvenido desde el punto de vista de la producción y que mantiene el cable alejado de los campos alejados. Recuerde de la radioafición que desea una bobina Q alta. ZL4TIY.

Esto está muy cerca de lo que estoy buscando. En una vida pasada, trabajé para Pulse Engineering, construyendo muestras de transformadores de pulso y líneas de retardo. Era bastante común usar núcleos con huecos (ollas) que sellé con Silicone RTV antes de colocar en macetas. Si el epóxico entrara en el núcleo, casi invariablemente rompería la ferrita.