Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
Los núcleos de Permalloy pueden parecer un poco como un "menú secreto" en magnetismo: no son adecuados para todos los trabajos, pero son mágicos para señales de bajo nivel, ruido ultrabajo e instrumentación exigente cuando nada más está a la altura. Esta guía destila lo que importa en el laboratorio y en la línea: dónde brilla la aleación permanente, cómo se compara con las ferritas, los aceros al silicio y las aleaciones nanocristalinas, y cómo especificar y obtener núcleos que realmente alcancen los números después del tratamiento térmico y el montaje.
En esencia, Permalloy es una aleación de níquel-hierro de magnetismo blando. La calidad más conocida para transformadores es la variante 80% Ni (a menudo denominada HyMu 80, Moly Permalloy o ASTM A753 Alloy 4), apreciada por su permeabilidad inicial y máxima extremadamente altas y su coercividad muy baja, atributos que permiten mover el flujo con fuerzas de magnetización mínimas y una distorsión mínima.
El atractivo de Permalloy es simple: a bajas fuerzas de magnetización (por ejemplo, audio, sensores, instrumentación), nada acopla el flujo con tanta suavidad. La contrapartida es una densidad de flujo de saturación inferior a la de los aceros y la necesidad de un tratamiento térmico y una manipulación cuidadosos. En la práctica, los diseñadores eligen el Ni 80% cuando necesitan una corriente de excitación muy pequeña, una distorsión muy baja con señales pequeñas y una magnetostricción mínima.
Las cifras que figuran a continuación son representativas de las calidades más utilizadas tras un recocido con hidrógeno adecuado. Confirme siempre con las hojas de datos del proveedor y con su espesor de laminación y ruta de tratamiento térmico específicos.
| Material del núcleo | Permeabilidad relativa típica (inicial/máxima) | Densidad de flujo de saturación (T) | Resistividad (μΩ-cm) | Zona de confort de frecuencia típica | Notas y usos comunes |
|---|---|---|---|---|---|
| Permalloy 80 (HyMu 80, A753 Aleación 4) | 80.000 a >350.000 | ~0.6-0.8 | ~47-60 | DC a ~10-20 kHz (laminado/bobinado con cinta) | Ultra-alta μ, ultra-baja Hc; sensible a la tensión; laminaciones y toroides de audio/instrumentación. |
| Alta Perm 49 (≈48-49% Ni, A753 Aleación 2) | 8.000-150.000 (en función del grado/tratamiento térmico) | ~1.5-1.6 | ~45-50 | 50/60 Hz a baja frecuencia | Bsat mucho más alto que el 80% Ni; una elección sólida cuando se necesita μ alto y espacio libre de saturación. |
| Acero al silicio de grano orientado (CRGO) | Hasta ~30.000 (orientación/grado) | ~1.7-2.0 | ~45-50 | Potencia 50/60 Hz | Es el caballo de batalla de los transformadores de potencia; no tiene tan bajas pérdidas en campos H pequeños como la aleación permanente. |
| Ferritas de MnZn/NiZn | ~1.500-10.000 (material) | ~0.3-0.5 | ~10^6 | 10 kHz a MHz | Resistividad muy alta; ideal para SMPS/magnéticos de alta frecuencia; no para audio de nivel ultrabajo a 50/60 Hz. |
| Nanocristalino a base de Fe | >20.000 a 20 kHz; muy alto en LF | ~1.2-1.25 | ~90-130 | 50 Hz a ~100 kHz | Elevados μ y Bsat; convincente para choques/filtros CM y algunos transformadores HF; las pérdidas aumentan por encima de ~100 kHz frente a la ferrita. |
Fuentes de la tabla: HyMu 80 y Alloy 49 de Carpenter y MuShield; rangos clásicos de permeabilidad/Bsat de Lee's Electronic Transformers; rangos de ferrita y nanocristalinos de las hojas de datos y notas de aplicación de los proveedores. Consulte siempre la hoja de datos de su proveedor para conocer el grado y espesor específicos que va a utilizar.
Esta es la incómoda verdad: la alta permeabilidad no se "compra", se crea con el recocido adecuado y se puede destruir con una manipulación descuidada. HyMu 80 y las aleaciones relacionadas requieren un recocido con hidrógeno (punto de rocío normalmente por debajo de -40 °C) a unos 1100-1180 °C durante unas horas, seguido de un enfriamiento controlado. Este paso alivia la tensión, hace crecer los granos y desbloquea la cotización de los vendedores de permeabilidad. Tras el recocido final, la flexión, el punzonado o incluso un golpe fuerte pueden degradar la μ; muchos talleres realizan el "recocido de perfección" como último paso y embalan las piezas para evitar tensiones y magnetización parásita durante el transporte.
El comportamiento mecánico y magnetoelástico de la Permalloy también contribuye a que los transformadores sean silenciosos: la magnetostricción alrededor de 80-82% Ni cruza cerca de cero, lo que reduce el ruido inducido por la deformación y ayuda con los diseños de zumbido ultrabajo. La magnetostricción exacta depende de la composición precisa e incluso de una aleación menor; los trabajos publicados sitúan el "cero λ" cerca de ~81,5% Ni.
Las pérdidas por corrientes de Foucault aumentan con el cuadrado del grosor del laminado y la frecuencia. Si se reduce a la mitad el grosor del laminado, se puede reducir a la cuarta parte el componente de pérdida por corrientes de Foucault (en igualdad de condiciones). Esta es la razón por la que las láminas de aleación permanente para audio suelen tener un grosor de entre 0,1 y 0,2 mm, y por la que los toroides enrollados en cinta funcionan tan bien a bajas densidades de flujo. Utilice la forma proporcional simple Pe ∝ f^2-B^2-t^2 para los estudios comerciales de primer orden y, a continuación, valídela con los datos de pérdida en el núcleo de su proveedor.
Conseguirá piezas mejores y más rápidas si su pedido parece un plan de pruebas. Incluya la aleación, la forma del producto, el tratamiento térmico y los números que realmente medirá en el momento de la recepción.
Cuando necesite ejemplos de piezas "reales", fíjese en las unidades de audio de pequeña señal construidas con laminados de Ni 80-85%: su linealidad de banda ancha a niveles de milivoltios demuestra lo que puede hacer el material cuando el flujo se mantiene pequeño y el recocido es el adecuado.
En audio de bajo nivel (por ejemplo, un paso de 600 Ω a 15 kΩ), un toroidal 80% con núcleo de Ni o bobinado con cinta le permite realizar oscilaciones de flujo de miligauss a bajo gauss con una contribución de histéresis insignificante, lo que proporciona una extensión de baja frecuencia limpia a tamaños razonables. Mantenga una densidad de flujo de pico conservadora, del orden de unos pocos cientos de mT como máximo para el margen, y evite la polarización de CC a menos que separe el núcleo (lo que sacrifica μ). Para transformadores de potencia/instrumentos en los que el flujo es mayor, High Perm 49 ofrece el margen necesario para mantener baja la distorsión antes de la saturación.
Los núcleos nanocristalinos son excelentes para choques de modo común y algunos imanes de potencia gracias a su elevada μ y ~1,25 T Bsat, pero por encima de ~100 kHz sus pérdidas por parásitos aumentan en comparación con las ferritas. Las ferritas dominan a alta frecuencia precisamente por esta razón. Nada de esto las hace mejores o peores que la aleación permanente, simplemente significa que debe elegir la herramienta que se adapte a la frecuencia, la oscilación de flujo y los niveles de señal que le interesan.
Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
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