Os núcleos da liga chamada Sendust são materiais magnéticos macios fabricados majoritariamente por metalurgia do pó, assim como os núcleos de pó de ferro, porém a composição e as propriedades do Sendust são distintas, ver produtos. Esta liga é composta de 85% de ferro, 9% de silício e 6% de alumínio em peso e foi desenvolvida pelo japonês H. Masumoto em 1936, na Universidade Imperial Tohoku, em Sendai. Deriva daí o nome Sendust: Sen de Sendai e dust, do inglês, “pó”.
Os valores de permeabilidade da liga Sendust assim que fundida são bem expressivos atingindo uma permeabilidade inicial de cerca de 35.000 µ0 e máxima de 162.000 µ0 (a permeabilidade inicial do ferro eletrolítico é cerca de 140µ0). Como é possível observar nos gráficos da figura 1, valores tão altos são obtidos apenas em uma faixa restrita de composição. A hipótese física é de que a anisotropia cristalina e magnetostricção se aproximam de zero na composição da liga Sendust.
Figura 1 – Permeabilidade relativa inicial (esquerda) e máxima (direita) em função da composição para o sistema ternário Fe-Si-Al. Adaptado de: Heck, C. Magnetic Materials and their Applications. Ed. Butterworth, Londres, 1974.
A liga é mecanicamente frágil, sendo a compactação do pó a forma mais conveniente para conformação de núcleos. Embora o material apresente uma permeabilidade inicial alta, devido à forma como é processado, a permeabilidade inicial dos núcleos Sendust comerciais vai de 60 a 125, com variação inferior a 3% em aplicações AC. Por ser um núcleo de pó há a formação de gap distribuído, o que confere uma enorme capacidade de armazenamento de energia.
Na produção de núcleos Sendust não é utilizado ligante orgânico, logo não há problemas relacionados a envelhecimento térmico. Os núcleos podem permanecer em uma temperatura de trabalho até 200°C por longos períodos sem comprometimento das propriedades do material. Outra característica do Sendust é que a sua permeabilidade diminui à medida que a temperatura aumenta para valores acima da temperatura ambiente, diferentemente de outros materiais magnéticos macios.
As perdas dos núcleos Sendust são de 40% a 50% menores se comparadas as dos núcleos de pó de ferro e também exibem um coeficiente de magnetostricção menor, sendo indicados para aplicações onde se requer baixo ruído e aplicações de média e alta frequência. Contudo, a densidade de fluxo se saturação fica em torno de 1,0T, inferior à maioria dos núcleos de pó de ferro.
Figura 2 – Curva de histerese magnética para a liga Sendust com permeabilidade inicial 125. Adaptado de: McLyman, W.T. Transformer and Inductor Design Handbook. 3rd ed.
Embora o Sendust ofereça desempenho superior, é um pouco mais caro que a maioria dos núcleos de pó de ferro. Assim se recomenda o uso de núcleos Sendust para frequências acima de 100kHz, quando os núcleos de pó de ferro tornam-se muito grandes ou geram calor excessivo devido às altas perdas de núcleo, especificação. Mas na comparação entre o Sendust e núcleos especiais de pó de ferro (carbonila), o Sendust ganha em custo e desempenho. A tabela abaixo compara diversos materiais.
Materiais | Permeabilidade | Bsat (T) | Perdas | Temperatura de Curie (°C) | Estabilidade Térmica | Custo Relativo | |
Núcleos
de Pó |
Sendust | 26 a 125 | 1,0 | Baixa | 500 | Bom | Médio |
Fe-Si | 26 a 90 | 1,6 | Média | 700 | Muito Bom | Médio | |
Pó de Ferro | 10 a 100 | 1,1 | Alta | 770 | Ruim | Baixo | |
Laminado | Aço Silício | Maior que 10.000 | 1,8 | Alta | 740 | Bom | Baixo |
Amorfo | 1,5 | Baixa | 400 | Bom | Alto | ||
Maciço | Ferrite Mn-Zn | 3.000 | 0,45 | Baixa | 100 a 300 | Ruim | Baixo |
Tabela 1 – Comparativo entre diversos tipos de materiais magnéticos macios empregados em núcleos. Adaptado de: Beres, R.; Wang, X.; Blaabjerg, F.; Bak, C. L.; Matsumori, H.; Shimizu, T. Evaluation of Core Loss in Magnetic Materials Employed in Utility Grid AC Filters, 2016 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), pp. 3051-3057, Mar 2016.
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