Como microfissuras em separadores magnéticos ultra finos "comem" produzem a montagem: cadeia causal implícita de curvar estresse a ressonância detonando

Na inspecção entrante do receptor de carga sem fio, um separador magnético nanocristalino de espessura de 0,08 mm pode ser completamente qualificado: a permeabilidade magnética real cumpre as especificações, a tolerância da espessura está dentro de ± 3 μm e não há dano visível à aparência. Mas quando é montado na parte de trás da bobina, após vários passos de dobramento da montagem de módulos e da montagem de máquinas inteiras, a frequência de ressonância do final receptor pode ter se desviado do valor projetado, a eficiência de carga pode diminuir, e algumas unidades podem mesmo não vibrar normalmente.

O problema não está nos materiais entrantes, mas nas "quebrações invisíveis" durante o processo de montagem.

Como o estresse dobrado muda a permeabilidade magnética: o estado de quebra é uma variável

A flexibilidade dos separadores magnéticos nanocristalinos vem do processo de demagnetização. A faixa contínua de nanocristalina é dividida em pequenos fragmentos isoladores mutuamente, e as lacunas entre os fragmentos absorvem tensão de dobramento. Macroscopicamente, a folha pode aderir a superfícies curvas sem quebrar. Mas os próprios fragmentos ainda são ligas nanocristalinas, que são mecânicamente muito fracas. Quando o estresse de dobramento é aplicado ao separador magnético, o estado de crack dentro dos fragmentos vai mudar - microcracks existentes podem se propagar, e o comprimento de gap entre fragmentos também pode mudar devido à deformação da camada adesiva.

A consequência direta dessa mudança é o desvio da parte real da permeabilidade magnética μ '. A lacuna entre fragmentos é a "lacuna de ar" do circuito magnético, e qualquer mudança no comprimento da lacuna alterará a resistência magnética efetiva, mudando assim μ '. Há uma afirmação clara na literatura de patente sobre isso: o estresse externo causa mudanças no comprimento da lacuna entre fragmentos, a fraqueza das ligas nanocristalinas faz com que o estado de crack mude com a dobra, e μ 'também muda em consequência. O desvio de μ "não diminui unidirecionalmente - dependendo da direção do estresse e da orientação do fragmento, μ" pode aumentar ou diminuir, e essa incerteza é precisamente a dificuldade de controle do rendimento.

Derivando de μ para a ressonância detonando: a localização da perda de rendimento

O receptor de carga sem fio opera num circuito de ressonância LC com uma frequência de ressonância de f=1/(2 π√ LC). O μ 'do separador magnético participa diretamente na indução L da bobina receptora, e o desvio de μ' é equivalente ao desvio de L, fazendo com que a frequência resonante se desloce em consequência.

Após a frequência resonante se desviar do valor definido da IC, a eficiência da transmissão do sistema diminui. A compensação ligeira só pode se manifestar como velocidade de carga mais lenta ou um aumento ligeiramente maior da temperatura, e os engenheiros podem não atribuir imediatamente ao separador magnético durante os testes funcionais; Quando a compensação é grande, o extremo receptor pode não ser capaz de vibrar normalmente em condições específicas de alinhamento ou carga das bobinas. O problema com este tipo de fracasso é que ele não é visível durante a inspecção entrante e pode não ser óbvio após montagem estática. Ele só é exposto após sofrer dobramento de montagem e estresse de montagem geral, e a peça magnética já foi encapsulada dentro do módulo, tornando o custo de reparação extremamente alto.

Improvement space for material end: fracture strain and annealing process

De uma perspectiva material, há espaço para melhoria na fraqueza de dobramento dos separadores magnéticos nanocristalinos. A tensão relativa da fratura das cassetes compostas nanocristalinas/amorfos baseadas em Co pode atingir mais do que o dobro das cassetes tradicionais de Nanoperm baseadas em Fe. Uma tensão de fratura maior significa que sob o mesmo raio de dobramento, a probabilidade de novas quebrações formarem-se dentro dos fragmentos é menor, e a estabilidade de μ 'sob estresse de montagem é melhor.

O processo de anelação também afeta a rigidez de dobramento. Pesquisas sobre ligações nanocristalinas baseadas em Fe mostram que anelação rápida (520 ° C, 3-30 segundos) pode alcançar propriedades magnéticas suaves de Bs 1,82 T e Hc 6,2 A/m, mantendo tensão de fratura em aproximadamente 1,04%. No entanto, o tempo prolongado de anelação pode exacerbar o gradiente do elemento na interface amorfa/cristalina, suprimir a formação de bandas de corte e aumentar a fraqueza macroscópica. Isso significa que a precisão do controle da janela do processo de anelação do fornecedor de material determina diretamente o rendimento de separadores magnéticos ultra finos sob estresse de montagem.

Resposta no final do processo: nenhum caminho magnético quebrado e controle do estresse da camada adesiva

Além da composição material e tratamento térmico, o processo estrutural do separador magnético também está mudando o limite da estabilidade de dobramento. A estrutura de dupla camada magnética não fragmentada é um caminho para o desenvolvimento ultra fino nos últimos anos: ela não depende da absorção de tensão pelas lacunas entre fragmentos, mas reduz a espessura global reduzindo o número de camadas nanocristalinas, e reduz estruturalmente as mudanças de lacuna causadas pelo deslizamento relativo entre fragmentos durante a dobração. A estabilidade de dobramento desses esquemas depende da tensão de fratura da própria faixa nanocristalina e do método de restrição da camada adesiva na faixa, em vez da variação aleatória das lacunas de fragmentos.

O método de preenchimento das lacunas em fragmentos é outra variável chave para o esquema que preserva a estrutura magnética fragmentada. Se as lacunas entre os fragmentos estiverem completamente preenchidas com uma camada de cola, a viscosidade e a força de extrusão curadora da camada de cola gerarão estresse nos fragmentos, causando deformação, mudança de orientação, expansão das lacunas e diminuição da permeabilidade magnética. Encher pelo menos parte da lacuna com ar, ou estabelecer um revestimento de isolamento entre a camada adesiva e a camada magnética, pode reduzir o estresse da camada adesiva nos fragmentos, tornando o desvio de μ mais controlável após dobramento e ciclo térmico.

Quadro para avaliar fornecedores baseado no estresse de montagem e na coerência dos lotes

Para a seleção de separadores magnéticos ultra finos, depender exclusivamente da permeabilidade magnética entrante e da tolerância à espessura já não é suficiente para prever o rendimento da montagem. As três dimensões seguintes dos dados refletem melhor a disponibilidade de materiais sob estresse de montagem real.