Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
Les noyaux en permalloy peuvent ressembler à un "menu secret" en magnétisme : ils ne conviennent pas à toutes les tâches, mais ils sont magiques pour les signaux de faible niveau, les bruits ultra-faibles et les instruments exigeants, lorsque rien d'autre n'est à la hauteur. Ce guide résume ce qui compte dans le laboratoire et sur la ligne : où le permalloy brille, comment il se compare aux ferrites, aux aciers au silicium et aux alliages nanocristallins, et comment spécifier et obtenir des noyaux qui atteignent réellement les chiffres après le traitement thermique et l'assemblage.
Le Permalloy, à la base, est un alliage nickel-fer à magnétisme doux. Le grade le plus connu pour les transformateurs est la variante 80% Ni (souvent appelée HyMu 80, Moly Permalloy, ou ASTM A753 Alloy 4), appréciée pour sa perméabilité initiale et maximale extrêmement élevée et sa très faible coercivité - des caractéristiques qui vous permettent de déplacer le flux avec de minuscules forces de magnétisation et une distorsion minimale.
L'attrait du Permalloy est simple : à de faibles forces de magnétisation (pensez à l'audio, aux capteurs, à l'instrumentation), rien ne couple le flux aussi doucement. La contrepartie est une densité de flux à saturation plus faible que celle des aciers et la nécessité d'un traitement thermique et d'une manipulation minutieux. En pratique, les concepteurs choisissent le Ni 80% lorsqu'ils ont besoin d'un courant d'excitation extrêmement faible, d'une distorsion ultra-faible pour les petits signaux et d'un "chant" de magnétostriction minimal.
Les chiffres ci-dessous sont représentatifs de grades largement utilisés après un recuit à l'hydrogène approprié. Confirmez toujours avec les fiches techniques des fournisseurs et votre épaisseur de laminage spécifique ainsi que le chemin de traitement thermique.
| Matériau de base | Perméabilité relative typique (initiale/max) | Densité du flux de saturation (T) | Résistivité (μΩ-cm) | Zone de confort de la fréquence typique | Notes et utilisations courantes |
|---|---|---|---|---|---|
| Permalloy 80 (HyMu 80, A753 Alloy 4) | 80 000 à >350 000 | ~0.6-0.8 | ~47-60 | DC à ~10-20 kHz (stratifié/enroulé) | μ ultra-élevé, Hc ultra-faible ; sensible aux contraintes ; laminations et tores audio/instrumentaux. |
| High Perm 49 (≈48-49% Ni, A753 Alloy 2) | 8 000-150 000 (en fonction de la qualité/du traitement thermique) | ~1.5-1.6 | ~45-50 | 50/60 Hz à faible kHz | Bsat beaucoup plus élevé que le 80% Ni ; un choix solide lorsque vous avez besoin d'un μ élevé et d'une marge de saturation. |
| Acier au silicium à grains orientés (CRGO) | Jusqu'à ~30 000 (orientation/grade) | ~1.7-2.0 | ~45-50 | Alimentation 50/60 Hz | Le cheval de bataille des transformateurs de puissance ; les pertes ne sont pas aussi faibles que celles du permalliage pour les champs H minuscules. |
| Ferrites MnZn/NiZn | ~1 500-10 000 (matériel) | ~0.3-0.5 | ~10^6 | 10 kHz à MHz | Résistivité très élevée ; idéal pour les SMPS/magnétiques à haute fréquence ; pas pour l'audio à très bas niveau à 50/60 Hz. |
| Nanocristaux à base de fer | >20 000 à 20 kHz ; très élevé en ondes kilométriques | ~1.2-1.25 | ~90-130 | 50 Hz à ~100 kHz | μ et Bsat élevés ; convaincant pour les selfs/filtres CM et certains transformateurs HF ; les pertes augmentent au-dessus de ~100 kHz par rapport à la ferrite. |
Sources du tableau : HyMu 80 et Alloy 49 de Carpenter et MuShield ; gammes de perméabilité classique/Bsat de Lee's Electronic Transformers ; gammes de ferrite et de nanocristaux des fiches techniques des fournisseurs et des notes d'application. Reportez-vous toujours à la fiche technique de votre fournisseur pour connaître la qualité et l'épaisseur spécifiques que vous utiliserez.
Voici la vérité qui dérange : on n'"achète" pas une perméabilité élevée - on la crée avec le bon recuit et on peut la détruire avec une manipulation imprudente. Le HyMu 80 et les alliages apparentés nécessitent un recuit à l'hydrogène (point de rosée généralement inférieur à environ -40 °C) à environ 1100-1180 °C pendant quelques heures, suivi d'un refroidissement contrôlé. Cette étape permet de réduire les tensions, de faire croître les grains et de libérer les vendeurs de perméabilité. Après le recuit final, le pliage, le poinçonnage ou même un coup ferme peuvent dégrader le μ ; de nombreux ateliers effectuent le "recuit de perfection" à la toute dernière étape, et emballent les pièces pour éviter les contraintes et la magnétisation parasite pendant le transport.
Le comportement mécanique et magnétoélastique du Permalloy aide également à garder les transformateurs silencieux : la magnétostriction autour de 80-82% Ni est proche de zéro, ce qui réduit le bruit induit par la déformation et aide les conceptions à très faible ronflement. La magnétostriction exacte dépend de la composition précise et même d'un alliage mineur ; les travaux publiés situent le "zéro λ" autour de ~81,5% Ni.
Les pertes par courants de Foucault augmentent en fonction du carré de l'épaisseur de la stratification et de la fréquence. Si vous divisez par deux l'épaisseur de la stratification, vous pouvez diviser par quatre la composante de perte par courants de Foucault (toutes choses égales par ailleurs). C'est la raison pour laquelle les tôles en permalliage de qualité audio ont souvent une épaisseur de 0,1 à 0,2 mm et que les tores enroulés sur ruban donnent de si bons résultats à de faibles densités de flux. Utilisez la forme proportionnelle simple Pe ∝ f^2-B^2-t^2 pour les études commerciales de premier ordre, puis validez avec les données de perte de noyau de votre fournisseur.
Vous obtiendrez de meilleures pièces, plus rapidement, si votre bon de commande ressemble à un plan d'essai. Indiquez l'alliage, la forme du produit, le traitement thermique et les chiffres que vous mesurerez réellement à la réception.
Si vous avez besoin d'exemples de pièces "réelles", regardez les unités audio à petits signaux construites sur des tôles Ni 80-85% : leur linéarité à large bande à des niveaux de millivolts montre ce que le matériau peut faire lorsque le flux reste faible et que le recuit est correct.
Dans l'audio de bas niveau (disons un step-up de 600 Ω à 15 kΩ), un toroïde 80% Ni core lam stack ou tape-wound vous permet d'utiliser des oscillations de flux de milligauss à faible gauss avec une contribution d'hystérésis négligeable, produisant une extension propre des basses fréquences à des tailles saines. Gardez la densité de flux de pointe conservatrice - de l'ordre de quelques centaines de mT au maximum pour la marge de manœuvre - et évitez la polarisation en courant continu, à moins que vous n'écartiez le noyau (ce qui sacrifie le μ). Pour les transformateurs de puissance/instrument où le flux est plus élevé, le High Perm 49 offre la marge de manœuvre nécessaire pour maintenir la distorsion à un niveau bas avant la saturation.
Les noyaux nanocristallins sont remarquables pour les selfs en mode commun et certains magnétiques de puissance grâce à leur μ élevé et leur Bsat de ~1,25 T, mais au-delà de ~100 kHz, leurs pertes par effet de Foucault augmentent par rapport à celles des ferrites. Les ferrites dominent à haute fréquence précisément pour cette raison. Rien de tout cela ne les rend meilleurs ou moins bons que les permalliages - cela signifie simplement que vous devez choisir l'outil qui correspond à la fréquence, à l'oscillation du flux et aux niveaux de signal qui vous intéressent.
Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
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