filo Litz
storia
Nella prima metà del secolo scorso la gamma dei fili litz disponibile era conseguenza del livello tecnologico, ad esempio nel 1923 la prima trasmissione radio a frequenza media fu possibile grazie a fili litz contenuti nelle bobine. Nel 1940 i fili litz vennero usati per sistemi diagnostici ad ultrasuoni e per i primi sistemi RFID, nel 1950 invece i litz furono impiegati per i choke USW. Nella seconda metà del secolo, con l'esplosiva crescita dei nuovi componenti elettronici, anche l'impiego de fili litz si espanse rapidamente.
Elektrisola iniziò la produzione dei litz ad alta frequanza nel 1951, per soddisfare la crescente domanda dei clienti di prodotti di qualità innovativi. I fili litz Elektrisola furono immediatamente incorporati nei nuovi sviluppi come nei choke in ferrite , nel 1960 nei ballast elettromagnetici di illuminazione, negli anni '70 e '80 nei i sistemi di immagine a risonanza magnetica e negli anni '90 negli alimentatori switching ad alta frequenza.
Sin dall'inizio, Elektrisola ha dimostrato una collaborazione attiva con i suoi clienti attraverso sviluppi congiunti per soluzioni innovative di fili litz. Questa stretta interazione con i clienti continua oggi con nuove applicazioni litz nel campo delle energie rinnovabili, della e-mobility e nelle tecnologie medicali per lo sviluppo dei progetti del futuro.
Terminologia
I fili Litz consistono in un fascio di fili singoli smaltati raggruppati e sono usati in un'ampia gamma di applicazioni che richiedono alta flessibilità ed elevate prestazioni in alta frequenza.
I fili Litz ad alta frequenza sono prodotti che usano fili singoli multipli elettricamente isolati tra loro e sono tipicamente impiegati in applicazioni operanti in una gamma di frequenze dai 10KHz a 5 Mhz.
Nelle bobine, che rappresentano l'accumulo di energia magnetica dell'applicazione, si generano perdite di correnti parassite a causa delle alte frequenze. Le perdite aumentano con la frequenza della corrente a causa dell'effetto pelle e dell'effetto di prossimità, i quali possono essere ridotti con l'impiego dei fili litz. Il campo magnetico che genera questi effetti è compensato dalla costruzione attorcigliata del filo litz.
Filo singolo
Il componente base di un filo litz è il filo singolo smaltato costituito da materiale conduttore e smalto isolante, i quali posso essere combinati in modo ottimale per soddisfare la specifica applicazione.
Filo Litz / Costruzione del fascio
In funzione del numero di fili del fascio i fili litz sono prodotti in uno o più passaggi, pertanto risultano esserci molte opzioni per la progettazione.
Fili Litz a fascio casuale
Un certo numero massimo di fili singoli sono raggruppati tutti insieme in modo che ogni singolo filo sia disposto casualmente e possa occupare qualsiasi posizione nell'area di sezione trasversale.
fili litz a fascio casuale
Fili Litz a multi stadio
A seconda del numero di trefoli richiesto o delle specifiche delle prestazioni, i fili litz possono essere attorcigliati in diversi passaggi. Qualsiasi numero di fasci viene accoppiato tra loro in vari passaggi di torsione. Le proprietà elettriche e meccaniche del prodotto finale dipendono dal progetto della struttura del filo litz.
Fili Litz a multi stadio con 3 gruppi
Fili Litz multi stadio con 5 gruppi
Fili Litz concentrici
I singoli fili sono posizionati in uno o più strati concentricamente attorno al conduttore centrale del filo litz. In questa configurazione di progetto, ogni singolo filo si sposta naturalmente nella sua posizione predefinita durante l'operazione di torsione, ottenendo dimensioni e proprietà di lavoro coerenti. Un filamento antistrappo può essere utilizzato come filo centrale.
Filo Litz concentrico con 7 fili
Filo Litz concentrico con 7 gruppi
Passo di cordatura
Il passo di cordatura rappresenta la distanza che un filo necessita per effettuare una completa rotazione attorno alla circonferenza del filo litz (360 gradi).
Passo di cordatura
Senso di avvolgimento
La direzione del passo indica il verso della cordatura o direzione di raggruppamento della struttura del filo in fasci. La direzione “Z” significa torsione in senso orario, mentre “S” in senso antiorario.
Senso di avvolgimento S e Z
tipi di fili Litz
Per rispondere alle svariate esigenze derivanti dall'ampia gamma di applicazioni dei fili litz, Elektrisola offre una vasta tipologia di litz ad alta frequenza.
Descrizione dei tipi di fili
La tabella seguente mostra una panoramica delle variazioni di base del prodotto e dei loro valori tecnici di riferimento. Per un confronto diretto delle caratteristiche dei tipi di prodotto selezionati cliccare sul collegamento sottostante.
Filo Litz semplice
I fili litz semplici sono raggruppati in uno o più passaggi. Per requisiti più complessi, il tipo semplice è la base per rivestire, estrudere o per altri rivestimenti funzionali.
Filo Litz Nastrato
È possibile aggiungere un ulteriore isolamento avvolgendo un nastro attorno al filo litz di base. Maggiore rigidità dielettrica, tensione di perforazione, resistenza termica e flessibilità possono essere ottenute mediante un'adeguata combinazione tra i materiali di nastratura, il numero di nastri e il loro grado di sovrapposizione.
EFOLIT®
Per applicazioni rilevanti per la sicurezza che richiedono un'elevata rigidità dielettrica certificata, la nostra famiglia di fili EFOLIT ®-Litz fornisce un isolamento rinforzato con almeno tre strati di nastro. Possono essere sostenute tensioni di lavoro fino a 1414 Vpicco per entrambe le classi di temperatura F/155°C e H/180°C. La certificazione VDE con monitoraggio della produzione garantisce un alto livello di prestazioni in modo continuativo e certificato.
Filo Litz Estruso
Il rivestimento dei fili litz con materiali termoplastici estrusi offre ulteriori opzioni per l'isolamento elettrico dei conduttori dei fili litz. I rivestimenti estrusi sono altamente flessibili e possono anche fornire una protezione aggiuntiva contro l'umidità e l'esposizione chimica.
Filo Litz Profiltato
I fili litz di base e alcuni tipi di fili litz rivestiti o nastrati possono essere prodotti con una sezione trasversale quadrata o rettangolare mediante un processo di profilatura. Il profilo compattato fornisce un fattore di riempimento di rame ottimizzato per bobine con proprietà elettriche più efficienti.
Filo Litz rinforzato
Fili litz molto piccoli o fili litz con un'elevata richiesta di resistenza alla trazione o prestazioni di flessibilità possono essere rinforzati con un monofilamento o multifilamento ad alta resistenza. Per ottenere le migliori prestazioni questi filamenti sono posizionati al centro del filo litz, anche se, in taluni casi, è sufficiente raggruppare semplicemente il filamento antistrappo come elemento non conduttivo all'interno del filo litz.
Filo Litz Rivestito
I fili Litz possono essere rivestiti a spirale con materiali diversi come nylon finissimo o seta naturale in uno o più strati. I materiali di rivestimento migliorano la stabilità dimensionale, la flessibilità e le prestazioni di impregnazione.
Filo Litz Smartbond
Le bobine autoportanti possono essere prodotte con processi di avvolgimento automatizzati utilizzando fili litz adesivi “Smartbond”; grazie a questa esclusiva costruzione autoadesiva è possibile produrre bobine molto sottili, fornendo ai progettisti spazio aggiuntivo che aiuta a raggiungere gli obiettivi di miniaturizzazione.
Dimensioni
Dati tecnici per dimensione
Per una rapida selezione di un appropriato filo litz è possibile applicare filtri a tutte le caratteristiche del filo litz mostrate nella tabella sottostante.
Per semplificare la ricerca si possono inserire i dati minimi e massimi per tutte le caratteristiche, ad esempio è possibile inserire un minimo e un massimo in una colonna per la resistenza nominale e ottenere come risultato strutture di filo litz che soddisfano questi criteri.
Altre dimensioni e costruzioni sono disponibili su richiesta.
Tutti i dati sono basati sulla EN 60317-11.
progetto & calcoli
L'impiego di un medesimo filo litz per diverse applicazioni è un obiettivo molto complesso, poiché la costruzione deve adattarsi al meglio a problemi tecnici molto diversi. In questo capitolo vengono fornite alcune considerazioni di base per aiutare il progetto di un filo litz.
Resistenza totale del filo Litz
La resistenza totale di una data struttura del filo litz è determinata dalla resistenza specifica del materiale conduttore, dal diametro nominale e dal numero di fili singoli, dal numero di fasi di raggruppamento, dalla lunghezza di posa scelta e da ulteriori influenze specifiche del processo.
Il valore di resistenza del singolo filo è ricavabile dai dati tecnici forniti da Elektrisola.
Usando la procedura presente nella DIN EN 60317-11 la resistenza totale di un litz può essere calcolata come segue:
valore nominale di resistenza
Diametro esterno e sezione trasversale del filo Litz
Il diametro esterno (OD) nominale dipende dal metodo di torsione (diretto, raggruppato casualmente o raggruppato concentricamente), dal numero di fasi di raggruppamento, dalla direzione del passo, dalla lunghezza della posa e dal diametro nominale dei singoli fili. L'OD è influenzato anche da ulteriori fattori specifici di processo.
A causa della naturale flessibilità del filo litz, del raggio di curvatura e della stabilità dimensionale dipendente dalla tensione dell'avvolgimento, il diametro esterno nominale viene approssimato a un valore medio in combinazione con un metodo di misurazione definito.
Il diametro esterno nominale di un filo litz raggruppato può essere calcolato in base alla norma DIN EN 60317-11 con la seguente formula:
con fattore di accorpamento kPF come da tabella seguente
| Fattore di impacchettamento - Packing factor KPF | |
|---|---|
| numero di fili | fattore di impacchettamento |
| 3 fino a 12 | 1.25 |
| 16 | 1.26 |
| 20 | 1.27 |
| 25 fino a 400 | 1.28 |
numero di fili singoli
La sezione di rame strasversale del filo litz deriva dalla somma delle sezioni dei singoli fili
con il quadrato del diametro esterno del filo litz
Fattori di riempimento
Fattori di riempimento del filo Litz
Il fattore di riempimento del filo litz è la relazione tra la sezione trasversale del rame e la sezione trasversale complessiva
Questo fattore dipende dalla scelta del diametro nominale del filo singolo, dal numero di fasi di raggruppamento, dalla lunghezza del passo, dalla direzione del passo e dallo spessore del materiale isolante, nonché dall'influenza di altri parametri di processo.
Data una sezione del rame costante, il fattore di riempimento del filo litz diminuisce se i singoli fili diventano più sottili, perchè l'area associata agli spazi d'aria intermedi e allo smalto aumenta in modo più che proporzionale, mentre il diametro esterno del filo litz e la sezione trasversale totale crescono.
Lo stesso vale per un dato diametro esterno costante, in cui la sezione trasversale del rame si riduce con fili singoli più sottili.
I grafici seguenti mostrano questa relazione tra un filo litz con sezione trasversale di rame costante e più fili singoli di diverso diametro.
I grafici seguenti mostrano la relazione tra un filo litz con sezione trasversale di rame costante e più fili singoli di diverso diametro.
Il grafico “Rapporto tra fili singoli, area di sezione del litz e Diam. Est.” mostra l'incremento del Diametro Esterno rispetto al diametro nominale del filo singolo.
Il grafico “Rapporto tra singolo filo, area di sezione del litz e fattore di riempimento” illustra la riduzione del fattore di riempimento del rame all'aumentare del diametro nominale del singolo filo.
Avvolgendo fili litz di forma tonda su profili quadrati, il fattore di riempimento può essere ulteriormente aumentato, vedasi la linea verde del grafico “Confronto tra fattori di riempimento tra fili litz tondi e profilati”.
In questo caso la maggiore vicinanza tra gli avvolgimenti consente di aumentare nuovamente il fattore di riempimento della bobina. Si privilegia l'uso di fili singoli di diametro superiore a 0,1 mm o 38 AWG, poiché i fili litz costruiti con fili singoli più sottili sono più sensibili alle sollecitazioni meccaniche.
Fattore di riempimento della bobina
Questo fattore dipende dal fattore di riempimento del filo litz e dal fattore di riempimento degli avvolgimenti nella bobina.
L'ottimizzazione del fattore di riempimento di una bobina utilizzando fili litz profilati è mostrato nello schema seguente
Confronto del fattore di riempimento tra fili Litz tondi e profilati
Il fattore di riempimento della bobina con unità [%] può essere calcolato come segue
I Fili litz profilati e quelli che impiegano lo Smartbond offrono maggiori prestazioni di efficienza grazie al fattore di riempimento superiore.
Fondamentali di Elettromagnetismo
Calcolo delle perdite in alta frequenza dei fili Litz
Le perdite in alta frequenza dipendono dalle influenze cumulative di diversi meccanismi di perdita, nonché dalle condizioni di lavoro previste di una singola applicazione, pertanto un semplice calcolo differenziato simile a una formula non è possibile senza una comprensione più profonda e strumenti aggiuntivi.
Regola della mano destra
Una corrente I che scorre attraverso un conduttore rettilineo crea un campo magnetico B, le cui linee di campo sono disposte concentricamente attorno al conduttore. Se un conduttore diritto viene afferrato con la mano destra e il pollice punta nella direzione della corrente fluente I, le dita puntano nella direzione del campo magnetico circolare B. L'elemento B è anche chiamato densità del flusso magnetico, ed è direttamente proporzionale all'intensità del campo magnetico H e alla permeabilità magnetica del materiale µ:
e permeabilità relativa, costituita dal rapporto tra la permeabilità di uno specifico mezzo e la permeabilità in aria:
Vedere lo schema “Regola della mano destra” di seguito.
Principio della regola della mano destra
Rapporto Reattanza / Resistenza X/R
RAC/RDC
La resistenza complessa di una bobina è definita come l'impedenza Z = R + jX che è un vettore e consiste nella resistenza R che rappresenta la componente reale e la reattanza X che rappresenta la componente immaginaria.
La corrente all'aumentare della frequenza scorre sempre di più lungo la superficie esterna del conduttore. La resistenza in corrente alternata misurata X, indicata anche come RAC, aumenta rispetto alla resistenza in corrente continua R, a volte indicata come RDC. All'aumentare dei valori di resistenza le perdite ohmiche dovute alla resistenza in corrente alternata aumentano e possono anche superare le perdite dovute alla resistenza in corrente continua alle alte frequenze.
Il rapporto X / R, a volte indicato come rapporto RAC / RDC, descrive la resistenza in corrente alternata normalizzata alla resistenza in corrente continua (X / R ≥1) ed è un indicatore delle prestazioni ad alta frequenza di un filo litz. Il rapporto X / R può essere misurato o calcolato con sufficiente precisione nella maggior parte dei casi per una data struttura di filo litz e si desidera che sia tipicamente compreso tra 1-12, per il rispettivo intervallo di frequenza. Oltre alla corretta scelta della dimensione del filo singolo, il design della costruzione del filo litz riveste un ruolo altrettanto importante.
Il grafico “ Rapporto Rac/Rdc vs. Diam. filo singolo e frequenza”
mostra l'andamento RAC / RDC in funzione della frequenza per cinque diverse costruzioni di fili litz, con la stessa area trasversale in rame, e conferma che la resistenza in corrente alternata e le perdite di corrente alternata aumentano con la frequenza e lo spessore del diametro del filo singolo. Ad una frequenza target di 1 MHz, la costruzione con fili singoli da 50 µm offre i migliori risultati quando il relativo rapporto RAC/RDC di 1,29 è ancora significativamente più alto dal valore ottimale di 1,0. In questo caso, ad esempio, una prima fase di miglioramento potrebbe essere la selezione di un singolo diametro di filo più piccolo e/o l'ottimizzazione della costruzione del raggruppamento.
Fattore di qualità della bobina
Il fattore di qualità Q misura la dissipazione di energia di un sistema elettrico o meccanico oscillante: un fattore Q più alto indica un tasso di perdita di energia inferiore rispetto all'energia immagazzinata del risonatore, ovvero le oscillazioni si estinguono più lentamente. Ad esempio, un pendolo sospeso su un cuscinetto di alta qualità, oscillante in aria, ha un valore Q elevato, mentre un pendolo immerso nell'olio ha un valore Q basso.
In un circuito elettrico oscillante costituito da una bobina in aria con induttanza L, capacità C e resistenza ohmica R, il fattore Q misura la relazione tra l'energia totale di un'oscillazione e la sua perdita di energia per oscillazione. Una caratteristica importante di un sistema di alta qualità è l'uso di una bobina con un fattore Q elevato.
Il fattore di perdita di base della bobina è la sua resistenza RL. La resistenza RL aumenta con il crescere della frequenza, influenzata dall'effetto pelle e di prossimità.
La relazione generale della qualità può essere descritta come
con differenti fattori di influenza che interferiscono tra loro e portano ad fattore Q della bobina, funzione della frequenza, come spiegato di seguito.
Frequenza di bobina f [Hz]
Il fattore Q aumenta all''aumentare della frequenza e diminuisce di nuovo a un certo punto a causa dell'aumento non lineare delle perdite ad alta frequenza e dell'influenza positiva delle caratteristiche costruttive del filo litz, come il numero di fili singoli, il diametro nominale e la lunghezza del passo.
Induttanza di bobina L [H]
Il fattore Q della bobina aumenta all'aumentare dell'induttanza L (cioè con l'aumento del numero di avvolgimenti N), l'influenza negativa dell'aumento della perdita resistiva R della bobina si compensa solo alle frequenze più alte. La capacità autoindotta della bobina aumenta con il numero di avvolgimenti.
Resistenza di bobina R [Ω] funzione di frequenza f
Le perdite ohmiche della resistenza della bobina sono influenzate dalla sezione trasversale totale del conduttore ACCS. La riduzione di R porta inizialmente a un aumento del fattore Q, ma a frequenze più alte si verifica una maggiore diminuzione del fattore Q a causa dell'aumento delle perdite ad alta frequenza.
La costruzione del filo litz (numero di fili singoli, diametro nominale, lunghezza del passo, ecc.). può influenzare positivamente il fattore Q.
Il grafico “Andamento del fattore di qualità Q(f)” per differenti bobine planari mostra l'influenza della costruzione del filo litz e della costruzione della bobina sull'andamento del fattore Q della bobina per mezzo di tre bobine planari con 12 avvolgimenti e diverse costruzioni di filo litz Smartbond.
Riducendo la lunghezza del passo a 10 mm, indicata come linea rossa nel grafico, il fattore Q della bobina può essere aumentato sull'intera gamma di frequenza rispetto alla linea continua blu con lunghezza di passo di 26 mm. Se l'aumento del fattore Q della bobina fosse necessario solo per un determinato intervallo di frequenza selettivo, come ad esempio fino a 150 kHz, può essere sufficiente per una lunghezza di passo più lunga aumentare l'induttanza della bobina L, scegliendo un numero maggiore di avvolgimenti che in questo esempio variano da 12 a 17. In questo caso il fattore Q aumenta per la gamma di frequenza indicata ma diminuisce più velocemente per frequenze più alte, come dimostra la linea tratteggiata blu rispetto alla linea rossa continua.
Effetto pelle e di profondità della pelle
La corrente provoca campi magnetici concentrici, sia interni che esterni al conduttore. Nello schema seguente "Principio dell'effetto pelle e profondità della pelle" il fenomeno è presentato dall'intensità del campo magnetico H.
La porzione del campo magnetico, all'interno del conduttore stesso, crea correnti parassite concentriche e interferenti che influenzano il flusso di corrente verso la superficie esterna della sezione trasversale con frequenza crescente f. A causa di questo effetto la cosiddetta profondità della pelle δ della corrente diminuisce, dove δ è la distanza dalla superficie dei conduttori in direzione centrale, alla quale la densità di corrente è scesa a 1⁄e (e = costante di Eulero) del valore di ampiezza (vedi sotto). Pertanto la resistenza ohmica misurabile diventa dipendente dalla frequenza e aumenta di valore con l'aumentare della frequenza, di conseguenza le perdite termiche aumentano proporzionalmente all'aumento della resistenza elettrica.
Principio dell'effetto pelle e della profondità della pelle
La seguente formula semplificata descrive l'effetto pelle solo nei casi in cui δ è inferiore o uguale ad un terzo del diametro minimo del conduttore e inferiore ad un quarto per le costruzioni quadrate.
con
μ0 costante di campo magnetico, permeabilità in aria
σ conduttività del materiale conduttore
f frequenza della corrente elettrica attraverso il conduttore
La tabella mostra la dipendenza dell'effetto pelle con la frequenza.
| Frequenza f | Profondità di pelle δ (rame) |
|---|---|
| 10 kHz | 0.66 mm |
| 50 kHz | 0.30 mm |
| 100 kHz | 0.21 mm |
| 500 kHz | 0.094 mm = 94 µm |
| 1 MHz | 0.066 mm = 66 µm |
| 10 MHz | 0.021 mm = 21 µm |
| 100 MHz | 0.0066 mm = 6.6 µm |
effetto pelle vs frequenza
Ulteriori perdite ad alta frequenza sono causate anche dall'effetto di prossimità esterno ed interno.
Effetto di prossimità
Effetto di prossimità esterno
L'effetto dello spostamento di corrente può anche essere causato dall'influenza di campi magnetici alternati esterni di conduttori vicini o altri componenti elettrici, vedere lo schema illustrativo "Effetto di prossimità esterno".
Contrariamente alle correnti parassite, che sono indotte dall'effetto pelle, le correnti parassite indotte dall'effetto di prossimità esterno non sono simmetriche attorno al centro del secondo conduttore. Il motivo è il campo magnetico alternato del primo conduttore, che viene creato da una corrente elettrica esterna applicata attraverso il primo conduttore.
Effetto di prossimità esterno
Per questo motivo le correnti parassite indotte hanno quasi la stessa direzione in qualsiasi punto del conduttore. Le correnti parassite provocano perdite ohmiche, che portano ad un apparente aumento della resistenza ohmica come descritto nella sezione precedente dell'effetto pelle. L'energia necessaria per spostare queste correnti parassite viene fornita dal campo magnetico che causa la corrente esterna. A causa della interferenza generale tra le correnti parassite e il loro stesso campo magnetico, possono verificarsi ulteriori perdite ad alta frequenza in qualsiasi altro materiale conduttivo adiacente.
Effetto di prossimità interno
I campi magnetici alternati dei singoli fili (trefoli) di un filo litz creano, attraverso correnti parassite, perdite anche nei trefoli vicini. Poiché questi campi vengono creati all'interno del filo litz dai trefoli stessi questo fenomeno è chiamato effetto di prossimità interno, ma formalmente è visto come appartenente all'effetto pelle. Vedasi lo schema di spostamento della corrente di seguito.
Effetto di Prossimità Interno
Di conseguenza le perdite elettriche di un filo litz, per effetto di prossimità interno, aumentano con l'aumentare delle frequenze e possono, in alcuni casi, anche superare le perdite di un conduttore solido con la stessa resistenza DC.
La figura “Effetto di Prossimità Interno” mostra la distribuzione non omogenea della corrente tra i singoli fili adiacenti (densità di corrente crescente dal colore blu al colore rosso).
Questo effetto dimostra che esiste una gamma di frequenza ottimale per i fili litz, in cui le perdite sono inferiori rispetto a un conduttore solido. Oltre questo intervallo l'uso di più fili singoli come un filo litz può avere effetti negativi.
Sia l'effetto pelle che l'effetto di prossimità sono gli aspetti più importanti per considerare le perdite ad alta frequenza nei conduttori elettrici, in cui l'influenza combinata dell'effetto di prossimità interna e dell'effetto di prossimità esterno è dominante. Per una data frequenza di lavoro, nella maggior parte dei casi, solo una struttura a filo litz può aiutare a ridurre queste perdite e in tal caso i parametri di costruzione come il numero di fili singoli, il diametro del filo singolo, il numero di fasi di raggruppamento, la lunghezza del passo (pitch) e il senso di rotazione del filo devono essere specificati per ciascuna applicazione. Allo stesso tempo è necessario prestare attenzione che ogni singolo filo occupi ogni punto della sezione trasversale del filo litz, in modo coerente ed entro una lunghezza definita, per assicurare che ogni filo mantenga la stessa lunghezza e resistenza. In combinazione con i fili singoli smaltati, in questo contesto i fili litz sono chiamati fili litz ad alta frequenza (HF).
Diametro filo singolo vs Gamma di Frequenza
La progettazione e la costruzione di un filo litz ad alta frequenza e le prestazioni elettriche risultanti dipendono da molti fattori. Diversi approcci di progettazione possono generare valori di prestazioni simili, ma è necessaria esperienza per specificare correttamente la struttura del filo litz che può essere prodotta in modo economico e coerente. La scelta corretta del diametro del singolo filo e del numero di gruppi e sotto-gruppi rappresenta quindi una considerazione importante per ogni specifica applicazione.
La tabella Diametro filo singolo vs gamma di frequenza mostra la relazione tra diametro filo singolo raccomandato e gamma di frequenza.
Calcolo delle perdite in alta frequenza del filo Litz
Selezione dei parametri del filo Litz
Progettazione del filo Litz - in questo capitolo vengono trattati i seguenti aspetti:
I Caratteristiche del filo Litz: principali influenze dei parametri costruttivi
II Selezione del diametro del filo singolo
III Selezione della costruzione del raggruppamento
IV Esempio: filo Litz per avvolgimenti a strati per HF
V Confronto: Preselezione secondo Charles R. Sullivan
I Caratteristiche del filo Litz: principali influenze dei parametri costruttivi
Le prestazioni di un filo litz sono determinate dalle sue caratteristiche elettriche, meccaniche, termiche e chimiche. Sebbene le esigenze termiche e chimiche siano soddisfatte dalla selezione di materiali isolanti idonei, ad esempio lo smalto, le caratteristiche elettriche e meccaniche dipendono principalmente dai parametri scelti per la costruzione del raggruppamento.
La seguente tabella Influenza dei parametri del filo litz sulle sue caratteristiche fornisce una panoramica delle mutue influenze dei parametri di costruzione sui parametri elettrici più rilevanti e le caratteristiche meccaniche del filo litz.
La tabella Principali parametri delle bobine HF mostra una panoramica sulla rilevanza dei parametri del filo Litz nella bobine ad alta frequenza.
Spesso possono esserci richieste contrastanti per una specifica applicazione che devono essere discusse tra Elektrisola e il cliente. L'esperienza di Elektrisola nella progettazione e nella costruzione di fili litz, unita alle esigenze dei clienti in merito alla loro applicazione, si traduce in un prodotto finale che offre le migliori caratteristiche in termini di prestazioni, processabilità ed economicità.
II Selezione del diametro nominale del filo singolo
La scelta corretta del diametro nominale del filo singolo è uno degli aspetti più importanti nella progettazione di un filo litz, poiché questa influisce direttamente sulle prestazioni del filo litz (vedere RAC/RDC-Ratio) e, allo stesso tempo, influisce sulle caratteristiche meccaniche.
La tabella mostra la relazione tra il diametro del filo singolo con la frequenza operativa dominante e l'effetto profondità di pelle
la prevista profondità della pelle prevista del dispositivo è mostrata nella tabella
In generale, a causa dell'effetto pelle, maggiore è la frequenza operativa minore deve essere il diametro nominale del singolo filo. Per considerare l'interazione tra diversi diametri ODBundle dei fasci con profondità della pelle δ in modo semplificato, il diametro massimo del singolo filo dovrebbe essere inferiore o uguale a quasi un terzo di δ:
f = 200 kHz
δ ≈ 0,172 mm
ØSW ≈ 0,063 mm
Per quanto riguarda l'influenza sulle prestazioni meccaniche del filo litz per sezioni trasversali in rame totali equivalenti, si può assumere quanto segue:
Minore è il diametro nominale del filo singolo
- più flessibile e morbido il filo litz
- minore è il raggio di curvatura minimo
- migliori le prestazioni alla piegatura
- maggiore è il diametro esterno totale del filo litz
- minore è il fattore di riempimento del filo litz
- più alti i costi del singolo filo
III Selezione della costruzione dei gruppi
Quando il numero di fili singoli è stabilito per l'applicazione, è possibile scegliere la struttura di raggruppamento specifica. I fili litz più sottili con un numero inferiore di fili singoli (tipico <60) vengono raggruppati in un unico passaggio, i fili litz più grossi e complessi vengono raggruppati in più passaggi.
La costruzione del raggruppamento è specificata dalla definizione della lunghezza del passo, dalla direzione di raggruppamento (S o Z) e del numero di fasci e delle fasi di raggruppamento. La corretta selezione dei parametri di raggruppamento è necessaria per assicurare un funzionamento elettrico, meccanico e di lavorazione ottimale in relazione alle caratteristiche del filo itz.
Numero di gruppi e fasi di raggruppamento
Parametri come la sezione trasversale totale del rame, la resistenza elettrica o la densità di corrente definiscono il numero richiesto di singoli fili, che possono essere suddivisi in più fasci e fasi di raggruppamento.
Con un numero di singoli fili per fascio, tipicamente inferiore a sessanta, si costruiscono i gruppi della prima fase di raggruppamento per raggiungere prestazioni ottimali ad alta frequenza.
Nella fase finale di raggruppamento sono 4 le costruzioni più comuni: a 3, 4, 5 e 7 gruppi.
Costruzione a 3, 4 and 5 gruppi
Queste combinazioni di gruppi garantiscono una buona distribuzione, statisticamente omogenea, dei singoli fili attraverso la sezione trasversale del filo litz e sono preferite per le prestazioni ottimali ad alta frequenza. La costruzione a 5 fasci è la più diffusa grazie al suo profilo rotondo, poiché la rotondità aumenta con un numero maggiore di fasci.
Costruzioni fili Litz a 3, 4 and 5 gruppi
Costruzione a 7 gruppi concentrici
Le costruzioni concentriche, chiamate anche “gruppi 1 + 6”, mostrano sia un'elevata flessibilità che una buona stabilità dimensionale e rotondità. Un fascio viene posizionato sempre centralmente, quindi questa costruzione è meno adatta per applicazioni che richiedono prestazioni ottimali ad alta frequenza a causa della differenza di resistenza totale tra i fasci. Per compensare le differenze nelle lunghezze dei fasci, nella fase finale di raggruppamento, la direzione del passo del fascio centrale è opposta a quella dei fasci esterni concentrici e rappresenta la direzione del passo della fase di raggruppamento finale.
Le precedenti costruzioni di base possono essere combinate tra loro indipendentemente dal numero di fasi di raggruppamento e dalla complessità delle esigenze elettriche e meccaniche, sono inoltre possibili costruzioni speciali su richiesta.
Costruzione filo Litz a 7 gruppi
Selezione della lunghezza del passo e direzione:
La lunghezza del passo determina la compattezza meccanica e le prestazioni ad alta frequenza di un fascio. Una misura per la tenuta di una fase di raggruppamento è il cosiddetto fattore di raggruppamento che rapporta la lunghezza del passo al diametro esterno del fascio, ed è tipicamente compreso tra 15 mm e 20 mm:
Fattore di raggruppamento
Il fattore di raggruppamento fB può essere calcolato come segue
In funzione della direzione del passo, il fattore di raggruppamento dei fasci pre-raggruppati è normalmente un valore elevato.
Per la selezione della lunghezza del passo e della sua direzione si possono assumere le seguenti affermazioni di base:
Minore è la lunghezza del passo:
più compatta, rigida e dimensionalmente stabile è la costruzione
maggiore è il diametro esterno del fascio
se si richiedono prestazioni ottimali ad alta frequenza, è necessario scegliere una combinazione ottimale di direzioni del passo allineate per tutti i passaggi di raggruppamento
le direzioni opposte di più fasi di raggruppamento sono da preferire per complesse costruzioni di fili litz in cui è richiesta un'elevata flessibilità meccanica
per bobine avvolte la lunghezza di passo deve essere circa il diametro dell'avvolgimento più piccolo
La tabella Costruzioni litz opzionali e caratteristiche mostra una panoramica dei diversi design di un litz 270 x 0,071 e le sue caratteristiche.
IV Esempio: filo Litz per avvolgimenti a strati per alta frequenza
Spesso le bobine ad alta frequenza sono avvolte a strati con un piccolo numero di avvolgimenti, in questi casi si impiegano fili litz rivestiti con seta o nylon, poiché l'avvolgimento preciso a strati è possibile solo con fili litz che mantengono la loro forma tonda sulla bobina anche con la tensione di avvolgimento applicata. In taluni casi possono essere impiegati anche fili non rivestiti fili litz base.
Nell’avvolgimento per alta frequenza è richiesta un'attenzione particolare per ottenere costruzioni solide e dimensionalmente stabili, ad esempio l’inevitabile piccola deformazione ellittica del filo deve essere compensata riducendo opportunamente il diametro esterno totale. Per questo motivo, con un dato diametro esterno massimo, un filo litz rivestito può presentare una sezione in rame maggiore rispetto ad una costruzione non rivestita.
Esempio
Un esempio mostra la preselezione semplificata di una struttura di filo litz per un avvolgimento a strati con 30 avvolgimenti e una frequenza operativa di 200 kHz, assumendo una finestra di avvolgimento con una dimensione utile effettiva di larghezza per altezza: 25,8 mm x 8,0 mm.
Costruzione a strati
A seconda della tecnologia di avvolgimento gli strati possono essere costruiti con un numero uguale o alternato di spire, tuttavia per il calcolo della preselezione è possibile considerare approssimativamente un identico numero di fili singoli fili per strato. Ne derivano 3 strati con 10 avvolgimenti ciascuno per la finestra di avvolgimento e un diametro esterno massimo per il filo litz lavorato di dLW = 25,8 mm ⁄ 10 = 2,58 mm.
Diametro filo singolo
Maggiore è la frequenza operativa applicata più piccoli diventeranno i singoli fili. Allo stesso tempo, i costi per il singolo filo aumenteranno con un diametro nominale inferiore dSW, così come per il processo di raggruppamento con la crescente complessità della costruzione. Per quanto riguarda l'interazione tra lo spessore dei sotto-fasci e la profondità della pelle, dipendente dalla frequenza δ, il rapporto dSW ≤ δ / 3 può essere preso approssimativamente come indicatore per la scelta del diametro nominale del singolo filo. Questo metodo di calcolo rappresenta un compromesso tra prestazioni in frequenza e costi, e va interpretato più o meno fedelmente rispetto all’applicazione e alle esigenze tecniche.
In questo caso, un diametro nominale dSW = 0,063 mm è sufficiente per un primo approccio (vedi esempio sopra, sezione II).
Raggruppamento
Il diametro esterno totale di un filo litz dipende dalla stabilità dimensionale dei singoli fili raggruppati durante il processo di avvolgimento. Assumendo come valore empirico il diametro esterno calcolato del filo in esempio pari a dLW=2.58 mm, con una lavorazione di rivestimento il diametro andrebbe ridotto del 10% a dSW=2.32 mm e dal 15% al 20% per una costruzione non rivestita.
Il filo litz non rivestito dovrebbe essere raggruppato in modo compatto, quindi con una lunghezza di passo corta e la medesima direzione per ogni raggruppamento, inoltre la costruzione più raccomandata sarebbe a 4 o 5 gruppi.
La tabella design filo litz per una bobina HF con specifica finestra di avvolgimento mostra una comparazione tra strutture di filo litz rivestite e non rivestite adatte per frequenze di funzionamento di 50 kHz, 125 kHz e 200 kHz e una finestra di avvolgimento di larghezza x altezza = 25,8 mm x 8,0 mm.
In questo esempio, per il desiderato strato di avvolgimento, si ottiene:
- Fattore di riempimento del rame del filo litz rivestito un pò più piccolo rispetto al filo litz di base. Il numero di fili singoli e quindi la sezione trasversale totale in rame del filo litz non rivestito aumenta ancora.
Il fattore di riempimento in rame della finestra dell'avvolgimento è normalmente compreso tra il 25% e il 30%. Tale valore è più alto per il filo litz rivestito rispetto al filo litz base non rivestito, a causa della sua maggiore sezione trasversale in rame totale.
Una costruzione con 5 fasci che consente una struttura di filo litz simmetrica e fasci secondari con un numero di fili singoli molto inferiore a 60.
Se fosse possibile avvolgere la bobina in modo casuale, senza richiedere uno strato lineare di avvolgimento, si potrebbe impiegare un filo molto flessibile e morbido; in questo caso il fattore di riempimento di rame, nella finestra dell’avvolgimento, aumenterebbe perché le spire aderirebbero tra loro occupando gli spazi intermedi in modo ottimale. E’ possibile inoltre l'impiego di fili litz profilati, comunque, in ogni caso è sempre importante assicurare che la sezione in rame del progetto permetta la necessaria capacità di corrente richiesta dall'applicazione.
V Confronto: preselezione secondo Charles R. Sullivan
Un altro metodo di preselezione semplificata dei fili litz per bobine RF è stato proposto da Charles R. Sullivan , della Thayer School of Engineering di Dartmouthm-USA, nel suo studio Metodo di progettazione semplificato per filo Litz.
I parametri utilizzati sono la profondità della pelle, la frequenza operativa, il numero di avvolgimenti della finestra di avvolgimento, la larghezza della finestra di avvolgimento e la costante calcolata K. Questo metodo propone una serie di strutture di filo litz ottimizzate , costituite da un diametro nominale del filo singolo, un numero massimo di fili singoli per la prima fase di raggruppamento e un numero di fasci per ogni ulteriore fase di raggruppamento.
Il metodo prevede i seguenti passaggi:
1. Determinazione dell'effetto pelle δ calculato dalla specifica resistenza del conduttore ρ, dalla frequenza operativa f e dalla permeabilità µ0.
2. Definizione della larghezza disponibile bW della finestra dell'avvolgimento e del numero richiesto di avvolgimenti NW di una data costruzione della bobina. Come opzione, può essere presa in considerazione la costruzione con un'intercapedine d'aria.
3. Calcolo per approssimazione del numero totale consigliato di fili singoli nSW, in funzione dei diversi diametri nominali dei fili singoli dSW. Il numero di fili singoli effettivamente adottato per uno specifico diametro nominale può discostarsi dal valore calcolato fino a ± 25%.
4. Vengono individuati il diametro nominale del filo singolo e il numero di fili singoli, poi si determina quale dei diametri tabellari del filo singolo (e delle combinazioni di numeri), secondo un dato numero di avvolgimenti, si inserisce nella finestra di avvolgimento. Si presume un intervallo del fattore di riempimento in rame della finestra dell'avvolgimento compreso tra il 25% e il 30%. Devono poi essere determinate le richieste relative alla resistenza del filo litz e alla capacità di corrente. Sono inoltre possibili anche costruzioni alternative con fili singoli più grandi.
5. Viene presa in considerazione l'interazione tra la profondità della pelle e il diametro del fascio, infatti il calcolo del numero massimo di fili singoli nSW1max , della prima fase di raggruppamento, dipende dalla profondità della pelle influenzata dalla frequenza δ e dal diametro nominale del filo singolo scelto dSW. come segue
6. Una parte del numero totale calcolato di fili singoli, vedere il punto 3, viene accorpato con diverse combinazioni di fasi di raggruppamento a fascio 3, 4 e 5.
In questo passaggio non viene fornita una raccomandazione sulle lunghezze e le direzioni di raggruppamento delle costruzioni, le quali sono lasciate alle decisioni dei produttori di filo litz.
La tabella seguente Confronto tra i diversi approcci di progetto compara la selezione delle tipiche costruzioni Elektrisola secondo il metodo pratico e quelle del metodo Ch. R. Sullivan. La bobina presa in esame è avvolta a strati, con una finestra di avvolgimento di 25,8 mm x 8 mm e frequenze operative di 50 kHz, 125 kHz e 200 kHz.
La tabella mostra che i fili litz, selezionati con l'approccio pratico, corrispondono precisamente alle costruzioni selezionate con il metodo Sullivan e coprono implicitamente le funzionalità di base consigliate:
il numero totale di singoli fili dei campioni selezionati con il metodo empirico rientra nell'intervallo suggerito dal metodo Sullivan.
l'applicazione combinata di costruzioni a 3, 4 o 5 fasci è parte integrante dei tipici modelli di filo litz di Elektrisola (tabella 5).
i singoli fili dei fasci base, nella prima fase di raggruppamento, sono indipendenti dalla rispettiva costruzione e Elektrisola li seleziona liberamente entro un numero di 60 fili singoli (tabella 5).
le riduzioni dei costi sono possibili con strutture progettate con fili singoli più grossi (dSW≤ δ / 3) (tabella 5), lo dimostra Sullivan con un raggruppamento di base ideale da ≤ 64 a 36 fili singoli.
oltre alla riduzione dei costi, queste costruzioni possono aumentare ulteriormente il fattore di riempimento del filo litz e della finestra di avvolgimento (tabella 5).
Attraverso un'attenta selezione della lunghezza e della direzione di raggruppamento, il prodotto può essere specificato in modo ottimale per ogni singola applicazione
Sulla base dei metodi sopra esposti si può affermare che i criteri di progettazione applicata di Elektrisola, per i fili litz ad alta frequenza, includono tipicamente requisiti sia pratici che teorici.
Utilizzo del filo
Tecnologie di connessione per i fili Litz
La connessione di fili Litz spesso rappresenta un problema complesso e una sfida tecnologica. La tabella Tecnologie di connessione suggerisce le soluzioni generalmente disponibili, considerando che sono stati considerati solo i fattori di influenza più importanti e molti altri come il tipo di smalto, lo spessore dell'isolamento dei singoli trefoli, la resistenza al calore dell'isolamento aggiuntivo, la struttura di trefoli (stretto/compatto o largo/flessibile) sono stati trascurati.
Vi invitiamo a contattarci nel caso fossero necessarie informazioni sulle connessioni con Litz realizzati in speciali leghe metalliche o per qualsiasi altra domanda.
Determinazione della tensione di avvolgimento per filo Litz
La tabella Tensione di avvolgimento Max. per singoli fili mostra la forza di avvolgimento massima consigliata. La tensione massima realizzabile per i fili litz può essere calcolata moltiplicando il numero dei singoli trefoli per la tensione di avvolgimento appropriata del singolo trefolo. Indipendentemente da questo calcolo, per diametri di filo litz superiori a 5 mm si consigliano limiti di tensione di 420 N per metalli duri e 270 N per rame e metalli teneri.
Questi valori rappresentano linee guida e possono variare in modo significativo a seconda del processo di produzione.
Rocche
E' disponibile un'ampia varietà di rocche e imballaggi che vengono selezionati in stretta collaborazione con il cliente, tenendo conto del suo processo di produzione e della disponibilità dei tipi di rocche.
Esistono specifiche tipologie di bobine per filo in Europa, America, e nel mondo asiatico, come mostrato nelle seguenti tabelle.
Applicazioni
Elektrisola fornisce fili litz ad alta frequenza per le seguenti applicazioni, comprensivi di certificazioni e requisiti in accordo con gli standard di ogni settore.
1. Automotive
In risposta alla crescente domanda globale di veicoli a emissioni zero, le aziende automobilistiche hanno fatto enormi investimenti nello sviluppo di auto elettriche. ELEKTRISOLA è stata la scelta logica come partner iniziale nello sviluppo di componenti di ricarica per veicoli elettrici innovativi, fornendo supporto tecnico e cavi litz ai principali attuali produttori. Oggi, gli sforzi di sviluppo continuano, poiché le richieste incessanti di tempi di ricarica più rapidi e una maggiore efficienza richiedono soluzioni creative con fili litz.
- On-board charger (OBC)
- Convertitore DC/DC
- Wireless charger (WC)
- Stazioni di ricarica
- Motore elettrico di trazione
Il filo Litz è necessario affinché i componenti elencati riducano le perdite di rame a frequenze più elevate al fine di aumentare l'efficienza.
Fondamentali Elettromagnetici
Elevate densità di potenza sono possibili grazie ai miglioramenti dell'efficienza derivanti dall'uso di fili litz ad alta frequenza. Questi fili permettono di ottenere costruzioni più leggere, che migliorano l'autonomia della batteria dei veicoli elettrici, ed inoltre i costi si riducono attraverso il risparmio di materiale.
Elektrisola offre un'ampia gamma di fili litz, che rappresentano i materiali chiave e i fattori determinanti di diversi componenti dei veicoli elettrici come descritto nei capitoli seguenti.
1.1.1 On-Board-Charger (AC/DC)
L' On-Board Charger (OBC) trasferisce la potenza dalla rete alla batteria di trazione, convertendo la corrente alternata in corrente continua che fluisce nella batteria.
Se la ricarica proviene da un DC charger esterno ad alta tensione, per una ricarica molto rapida, il caricatore di bordo OBC viene bypassato.
La tensione di ingresso dipende dalla struttura della rete elettrica locale secondo le seguenti considerazioni:
| Tensione di ingresso (mondiale) | |
|---|---|
| 85V - 275V | 1-fase AC |
| 400V | 3-fasi AC |
| Tensione di uscita | |
| 170V - 800V | DC |
Dati tecnici del On-Board-Charger
Sistema On-Board Charging
Il caricabatterie di bordo OBC è costituito principalmente dallo stadio di correzione del fattore di potenza (PFC) e dallo stadio di conversione DC-DC, mostrati nella figura sopra.
Prima e dopo gli stadi vengono applicati due filtri antirumore per la compatibilità elettromagnetica (EMC).
Stadio di correzione del Fattore di Potenza
Lo stadio PFC garantisce un consumo di corrente sinusoidale dalla rete elettrica pubblica.
Un convertitore boost soddisfa la correzione del fattore di potenza.
L'elemento rilevante per l'efficienza in questa fase è la bobina ad alta frequenza, che può essere realizzata come bobina singola o doppia, a seconda della topologia.
Le frequenze di commutazione sono tipicamente inferiori a 50 kHz.
Elektrisola può ottimizzare tutti i fili litz destinati all'uso in OBC con l'obiettivo di ottenere le massime efficienze.
Stadio convertitore ad alta tensione DC-DC
Il convertitore principale trasferisce l'energia tramite un trasformatore galvanico isolato ad alta frequenza, il quale rappresenta l'elemento chiave dell'OBC poiché trasferisce la potenza dal lato primario a quello secondario attraverso il traferro, con la massima efficienza possibile.
Componenti induttivi ad alta frequenza
Bobina ad alta frequenza per correzione del Fattore di Potenza
Questa bobina è l'elemento centrale del convertitore boost, in cui le frequenze di commutazione, in funzione delle topologia del convertitore, raggiungono i 50 kHz.
PFC Choke con filo Litz nastrato
PFC Choke con filo Litz rinforzato
Trasformatore HF e PFC Choke, avvolti con filo Litz nastrato
PFC Choke con filo Litz rinforzato
Opzioni di progetto di fili Litz per bobine di alta frequenza (HF) possono essere visti nei seguenti collegamenti:
- “Base”
- “EFOLIT”
- “Nastrato”
- “Rivestito”
Trasformatore ad alta frequenza con separazione galvanica
Il trasformatore è costituito da almeno due bobine per il lato primario e secondario.
La separazione galvanica è realizzata mediante una conversione della energia elettrica in elettromagnetica e trasmessa, in aria attraverso il traferro, senza collegamento meccanico.
La separazione galvanica è necessaria affinché i veicoli elettrici mantengano la tensione della rete separata da quella del veicolo per motivi di sicurezza.
Una combinazione di diversi materiali isolanti, con specifiche distanze in aria e dispersione, garantisce un livello predeterminato di protezione dalla tensione di scarica.
HF transformer design examples:
Trasformatore HF con bobine a camera doppia
Trasformatore HF con bobine a camera doppia
Trasformatore HF con nastro di isolamento Intermedio
Trasformatore HF con filo Litz rivestito e nastro isolante intermedio
Per applicazioni ad alta tensione con elevate esigenze di sicurezza, Elektrisola offre la famiglia di prodotti EFOLIT con certificazione VDE.
I seguenti collegamenti mostrano una panoramica generale dei tipi di cavi litz opzionali per trasformatori ad alta frequenza:
- “EFOLIT”
- “Nastrato”
- “Rivestito”
- “Profilato”
1.1.2 Convertitore DC/DC
Generale
Veicolo Elettrico con HV-LV DC/DC Converter
I veicoli elettrici hanno almeno due diverse reti di tensione: una con una batteria a basso voltaggio, per tutti i dispositivi periferici, e un'altra con una batteria ad alta tensione per i componenti della trasmissione. Il convertitore DC/DC garantisce il trasferimento bidirezionale di energia tra le due reti mediante conversione di tensione con separazione galvanica.
Dati tecnici del DC/DC Converter
Sistema del Convertitore DC/DC alta/bassa tensione
La bassa tensione della rete EV è tipicamente basata su batterie a piombo con livelli di tensione tra i 12 V e 48 V
L'alta tensione della rete EV spesso include batterie al litio e livelli di tensione tra i 200 V e 1000 V.
La potenza tipica dei DC/DC converter è compresa tra 1,5 kW e 5 kW.
L'elettronica di potenza utilizza tipicamente topologie a commutazione morbida con uno stadio di trasformatore risonante con separazione galvanica. Il flusso di energia bidirezionale è realizzato da topologie buck/boost tra i due stadi.
Componenti induttivi ad alta frequenza
L'efficienza del convertitore DC/DC è la chiave per garantire un volume di costruzione minimo e un peso ridotto. Le alte frequenze di commutazione aiutano a ridurre le dimensioni dell'induttore e del trasformatore. Le moderne tecnologie dei semiconduttori rendono possibili frequenze più elevate, consentendo induttori e trasformatori ancora più piccoli.
Le frequenze di commutazione vanno da 100 kHz a 550 kHz. I prodotti di filo litz ad alta frequenza sono ottimizzati per l'applicazione per garantire un elevato fattore di riempimento per un'elevata efficienza, pur mantenendo la durata ad alta tensione.
Il diametro ampiamente utilizzato dei trefoli a filo singolo è 0,05 - 0,1 mm.
Tipicamente i valori della classe di temperatura variano tra B (130°C) e F (155°C).
Per queste applicazioni sono diffusi i prodotti con filo Litz nastrato, estruso o rivestito, la cui scelta dipende dalla tipologia dei singoli parametri dell'applicazione, ad esempio lo spazio disponibile e i requisiti di tensione di perforazione.
Esempi di trasformatori HF nelle seguenti immagini:
Trasformatore HF con nastro di isolamento intermedio
Trasformatore HF con barriera di isolamento
Trasformatore HF con filo Litz rinforzato
1.1.3 Caricatore Wireless
Generale
Veicolo Elettrico con Wireless Charger connesso
La ricarica wireless (WC) o ricarica induttiva (IC) è una tipologia tra i diversi metodi di trasferimento di potenza wireless (WPT). È un modo molto comodo per caricare un veicolo elettrico, perché la potenza può essere trasmessa su ampi spazi d'aria senza alcun collegamento via cavo con fattori di alta efficienza.
Il caricatore utilizza due bobine induttive planari per trasmettere l'energia tramite un campo elettromagnetico variabile nel tempo.
Vi sono due tipi base di ricarica senza fili:
Wireless Charging Statico
Principio del Wireless Charging Statico
Il veicolo viene caricato mentre rimane parcheggiato. La bobina del ricevitore è montata sul fondo dell'auto e il trasmettitore è montato sul terreno. Per assicurare il processo di ricarica, il ricevitore deve essere allineato sul trasmettitore durante il parcheggio.
Wireless Charging Dinamico
Principi del Wireless Charging Dinamico
Con questa tecnologia futuristica il veicolo riceve potenza mentre è in moto sopra una linea composta da diverse piazzole di trasmettitori.
Dati Tecnici
Sistema Wireless Charging
Vi sono due tipi principali di ricarica induttiva:
Wireless Charging Induttiva (IWC), anche chiamata Inductive Power Transfer (IPT)
Il principio della IWC è "la legge induttiva di Faraday" e fu usato per la prima volta nel XVIII° secolo. Il primo veicolo elettrico fu spinto dalla IWC negli anni 70'.
Simile al on-board charger sopra menzionato, il primo stadio del caricabatterie è uno stadio PFC per garantire il consumo di corrente sinusoidale. La trasmissione wireless della potenza è realizzata per induzione reciproca del campo magnetico tra il trasmettitore e la bobina del ricevitore. Nella bobina primaria viene creato un campo magnetico variabile nel tempo dalla corrente alternata che induce una tensione sul lato secondario e fa passare gli elettroni; successivamente, una corrente scorre attraverso la bobina secondaria dove la corrente alternata viene raddrizzata e filtrata per caricare la batteria di trazione.
Poiché la tensione viene indotta solo quando il campo magnetico cambia, è necessaria una corrente alternata rapida. Le frequenze operative tipiche di IWC erano comprese tra 20 e 90 kHz.
Gli IWC funzionano come un trasformatore con una bobina in aria al posto del nucleo metallico.
Sistema a Risonanza Induttiva Wireless Charging (RIWC)
Una bobina che opera in risonanza è molto più efficiente perché l'impedenza diminuisce alla frequenza di risonanza, di conseguenza il fattore di qualità è molto alto. Per i dettagli vedere "Fondamenti elettromagnetici".
Inoltre, con il funzionamento in risonanza, la potenza può essere trasferita su distanze maggiori e anche deboli campi magnetici possono trasmettere tanta potenza quanto i progetti IWC.
Per il massimo trasferimento di potenza, le frequenze di risonanza della bobina primaria e secondaria devono corrispondere. In aggiunta, ulteriori circuiti di compensazione vengono affiancati alle bobine in modo da migliorare ulteriormente l'efficienza.
Le frequenze operative tipiche di RIWC sono comprese tra 10 kHz e 150 kHz.
Standards per Wireless Charging
Il SAE J2954, stabilito dalla Society of Automotive Engineers, definisce il WC per veicoli elettrici plug-in leggeri e la metodologia di misurazione. La tabella seguente riporta ulteriori dettagli:
| Classe di potenza per WPT sec. SAE J2954 | ||
|---|---|---|
| Classe | Power [kW] | Banda di frequenza [kHz] |
| WPT 1 | 3.7 | 81.39 - 90 |
| WPT 2 | 7.0 | 81.39 - 90 |
| WPT 3 | 11.0 | 81.39 - 90 |
In progettazione sono comuni caricatori con potenze da 50 kW, mentre per applicazioni pesanti più caricatori da 50 kW vengono combinati per raggiungere fino a 500 kW per veicolo.
Il SAE J2954 predefinisce un'efficienza minima dell'85% nel momento in cui le bobine sono allineate correttamente.
La necessaria separazione galvanica è implicita nella trasmissione wireless, dove il trasmettitore funziona come bobina primaria e il ricevitore come bobina secondaria.
Differenti distanze di traferrro sono classificate secondo la tabella seguente:
| Metodologia di allineamento per WPT sec. SAE J2954 | ||
|---|---|---|
| Classe | Distanza [mm] | Banda di frequenza [kHz] |
| Z Classe 1 | 100 - 150 | 81.39 - 90 |
| Z Classe 2 | 140 - 210 | 81.39 - 90 |
| Z Classe 3 | 170 - 250 | 81.39 - 90 |
Requisiti per bobine planari con filo Litz
- Singolo filo
Costruzioni tipiche dei fili litz sono basate su singoli fili con diametri tra 0,030mm e 0,071mm
- Classe di temperatura del singolo fascio
La temperatura della bobina non dovrebbe eccedere i 100 °C per cui sono sufficienti basse classi termiche per i singoli fili.
- Isolamento del Litz
Sono spesso usate nastrature per le alte tensioni.
- Filo Litz Profilato
Le bobine sono avvolte come bobine planari per distribuire la forza del campo magnetico con una densità omogenea. Il filo litz profilato è un modo comune per mantenere un elevato fattore di riempimento pur mantenendo il campo magnetico ben distribuito.
1.1.4 Stazione di ricarica (AC/DC)
Generale
Veicolo Elettrico con DC Charger connesso
Charging stations supply electric energy for the recharging process of the traction battery of plugin (H)EVs. Therefore, two different kinds of charging stations are available to convert AC from the power grid into DC for the EV battery:
Le stazioni di ricarica forniscono energia elettrica per il processo di ricarica della batteria di trazione dei veicoli plugin (H)EVs e si possono suddividere tra AC e DC, a seconda di come convertono la corrente alternata AC della rete elettrica nella corrente DC per la batteria del veicolo elettrico EV.
Stazioni di ricarica multiple
Stazioni di ricarica AC, che funziona come sorgente elettrica per il OBC (On Board Charger).
Stazioni di ricarica DC che opera come sorgente elettrica diretta per la batteria EV e ingloba il caricatore.
Dati tecnici delle stazioni di ricarica
Stazioni di ricarica AC
Per il processo di ricarica AC i caricatori sono installati a bordo del veicolo elettrico (OBC), e i dettagli sono descritti nel capitolo 1.1.1. Una versione speciale delle stazioni di ricarica AC sono i caricabatterie wireless, descritti nel capitolo 1.1.3.
Il caricatore di bordo può essere collegato a stazioni di ricarica pubbliche o stazioni di ricarica residenziali.
Ricarica pubblica
Le stazioni di ricarica pubbliche sono spesso presenti in parcheggi pubblici, sono di proprietà di imprese commerciali o private, a volte in collaborazione con il proprietario di un parcheggio. La tabella seguente offre una panoramica delle diverse stazioni di ricarica.
| Opzione di carica AC nelle stazione di ricarica pubbliche | |
|---|---|
| Tipo di spina | Tensione / Potenza |
| Type 1 | 120V / 1.92kW o 240V / 3.8kW, 5.8kW, 7.2kW |
| Type 2 / Combo 2 | 400V / 3.6kW, 11kW, 22kW, 43kW |
Ricarica Residenziale
Le stazioni di ricarica residenziali o private, spesso denominate caricabatterie "wall box", sono stazioni di ricarica domestiche che possono essere installate presso strutture private da un proprietario di un veicolo elettrico per caricare il veicolo a casa, ma sono spesso limitate dalla potenza in uscita, o dalla mancanza di prese ad alto voltaggio o dal limite della corrente.
Nella tabella seguente è mostrato un confronto tra diverse opzioni di ricarica:
| Opzioni di carica AC nei wall box residenziali | |
|---|---|
| Tipo di presa | Tensione / Potenza |
| Presa domestica | 120V / 1.4kW |
| 230V / 2.3W, 3.6kW | |
| 400V / 11kW, 22kW, 43kW | |
Stazione di ricarica DC
Stazione di ricarica con spina Tipo 2
Le stazioni di ricarica DC possono raggiungere una potenza superiore a 43 kW perché non ci sono limiti di spazio e peso all'interno del caricatore, come nel caso dell'OBC installato nel veicolo.
Il caricabatterie è integrato nella stazione di ricarica DC, mentre la tecnologia dell'elettronica di potenza nei caricatori esterni è la stessa degli OBC.
Spesso nei caricabatterie DC vengono impiegate costruzioni modulari, in modo che la potenza possa essere facilmente aumentata aggiungendo sistemi in parallelo.
Nella tabella seguente è possibile vedere un confronto tra diverse opzioni di ricarica:
| Opzioni di carica DC nelle stazioni di ricarica pubbliche | |
|---|---|
| Tipo di spina | Tensione / Potenza |
| CCS combo 1 | < 500V / <80kW |
| Type 2 / Combo 2 | 200-1000V / < 350kW |
| CHAdeMO type 2 | 500V / <62.5kW |
| CHAdeMO type 2 | 1000V / < 400kW |
| Tesla Super-charger | 480V / < 250kW |
Componenti Induttivi ad alta frequenza per stazioni di ricarica
Per i futuri tipi di veicoli elettrici, l'industria prevede di caricare una potenza fino a 450 kW con tensioni di 800 V. Lo stato dell'arte dell'elettronica di potenza rende possibili livelli di tensione fino a 1000 V, tali da consentire una ricarica più rapida ed efficiente.
Queste tendenze portano ad elevati requisiti per quanto riguarda l'isolamento del filo litz ad alta frequenza negli induttori e nei trasformatori dei caricatori.
I caricabatterie DC esterni, rispetto ai caricabatterie di bordo, possono fornire una maggiore potenza di carica poiché lo spazio disponibile non è limitato dai componenti a bordo e non vi sono limiti di peso.
Le tipiche costruzioni di fili litz dei trasformatori ad alta frequenza nei caricatori DC utilizzano fili singoli di diametro 0,07 - 0,1 mm, ottimizzati per frequenze di commutazione comprese tra 50 e 100 kHz.
1.1.5 Motore elettrico
Generale
Veicolo elettrico con motore elettrico di trazione
I motori elettrici sono il cuore di una trasmissione EV, ed il loro grande vantaggio è l'elevata coppia disponibile da fermo fino alla velocità massima.
I motori elettrici hanno già efficienze elevate rispetto ai motori a combustione interna (Internal Combustion Engine), ma hanno ancora un potenziale di ottimizzazione per l'efficienza. Il motore è azionato da un inverter ad alta potenza a frequenze di commutazione fino a 50 kHz. Le perdite di rame risultanti nelle bobine possono essere ridotte utilizzando fili litz ad alta frequenza invece delle tradizionali costruzioni a filo singolo.
Esistono molti concetti di motore tra loro differenti, che variano nel principio elettromagnetico ma anche nella costruzione meccanica e nella trasmissione.
Formula Student Racer con motore elettrico di trazione
Nella mobilità elettrica i motori sono scelti in base ai requisiti automobilistici, in cui l'obiettivo principale è aumentare la densità di potenza, da cui deriva la maggiore efficienza economica durante tutto il ciclo di vita dei veicoli elettrici.
World Solar Challenge Racer con motore elettrico di trazione
Formula Student Racer con motore elettrico di trazione
Nella sua forma più elementare, un motore elettrico è costituito da una parte dinamica, il rotore, che è imperniato su una parte statica, lo statore; entrambe le parti sono costituite da fogli di acciaio magnetico che costituiscono percorsi di flusso magnetico. Tra le due parti un piccolo spazio in aria, il traferro, garantisce la capacità di ruotare.
I fogli dello statore hanno una geometria a denti (simile ad un ingranaggio) sul cerchio esterno, attraverso il quale vengono avvolte le bobine dei conduttori isolati.
Per azionare il motore un inverter controlla un flusso di corrente attraverso le bobine per creare un cerchio di flusso magnetico, dai fogli dello statore ai fogli del rotore tramite il traferro e ritorno. Con questo meccanismo la coppia viene generata dalla forza elettromagnetica che converte l'energia elettrica in energia rotazionale.
Componenti di bobine per motori elettrici
La principale differenza delle bobine e del processo di avvolgimento è dipendente da due tipi di statori:
- Statore con avvolgimenti distribuiti, dove più denti condividono una bobina
- Statore con avvolgimenti concentrati, dove ogni dente ha la propria bobina.
Entrambi i tipi di statore hanno proprietà diverse e vari metodi di produzione.
Nei motori industriali classici l'avvolgimento è costituito da un solo filo magnetico, sufficiente per una potenza moderata, mentre per la maggiore potenza richiesta dai veicoli elettrici sono necessarie sezioni trasversali in rame più elevate. Queste sezioni sono ottenute mediante fili magnetici paralleli o barre di rame spesse, chiamate hairpin o ipins; entrambe le soluzioni comportano lo svantaggio di elevate perdite di correnti parassite, invece il filo Litz raggiunge le sezioni trasversali in rame desiderate con elevati fattori di riempimento, compensando anche le perdite di correnti parassite.
Il filo litz ad alta frequenza può essere progettato per quasi tutti i livelli di potenza del motore, aggiungendo il numero appropriato di trefoli per ottenere la sezione trasversale in rame desiderata.
Statore con denti e avvolgimenti concentrici con filo Litz autocementante
Con la conversione della potenza elettrica a potenza rotazionale si verificano delle perdite termiche, principalmente nel rame e sono suddivise in perdite DC e AC.
Le perdite DC possono essere ridotte attraverso sezioni trasversali in rame più elevate.
La causa delle perdite di corrente alternata sono le correnti parassite dovute all'effetto pelle e agli effetti di prossimità.
Tipologie di Fili Litz profilati per statori ad avvolgimenti distribuiti
ll filo litz ad alta frequenza compensa le correnti parassite migliorando così l'efficienza dei motori.
Un altro vantaggio del filo litz ad alta frequenza nei motori è il miglioramento della conduttività termica, che migliora la dissipazione del calore e allo stesso tempo mitiga le perdite ad alta frequenza.
I motori di trazione EV possono avere un alto rischio di scarica parziale, a causa degli alti livelli di tensione combinati con la modalità di commutazione rapida, quasi ad onda quadra, degli inverter. Per questo motivo, il filo litz ad alta frequenza può essere progettato con resistività di scarica parziale per garantire una lunga durata del motore. Per queste applicazioni sono disponibili il filo litz nastrato e filo litz con smalto speciale.
Per gli avvolgimenti distribuiti, il filo litz profilato fornisce una buona soluzione con un elevato fattore di riempimento e un utilizzo ottimale delle cave.
Bobina auto-portante con filo Litz autocementante
Motore centrato attorno alla ruota con bobine autoportanti di Filo Litz autocementante
Gli avvolgimenti concentrati possono anche essere prodotti con bobine autoportanti utilizzando filo litz con smalto autocementante; in questo processo il filo litz viene prima avvolto su una bobina, poi compresso e, successivamente, cementato per fissare i fili sulla bobina con la possibilità di rammollimento.
Le bobine del motore generalmente devono essere rettangolari, per adattarsi alla cava con un elevato fattore di riempimento. Il filo Litz può essere progettato con un'elevata flessibilità meccanica per raggiungere un raggio di avvolgimento ridotto senza danneggiare l'isolamento come se fosse un grosso filo singolo.
Le frequenze nei motori devono essere differenziate tra la frequenza di commutazione dell'inverter e la frequenza dello statore. La frequenza dello statore principale possiede la maggiore influenza sulle perdite di correnti parassite e arriva tipicamente sino a 3 kHz, a seconda della velocità di rotazione. Il filo litz ad alta frequenza viene progettato sulla base di questo valore di frequenza.
1.1.6 Relazioni di base tra filo Litz e elettronica di potenza
Relazione tra frequenza di commutazione e dimensioni dell'induttore
La dimensione della bobina nei trasformatori, induttori e induttanze può essere notevolmente ridotta con frequenze di commutazione più elevate.
Le frequenze di commutazione sono limitate dalle perdite termiche che si verificano durante il processo di commutazione. Per questo motivo, nell'elettronica di potenza, la velocità di commutazione veniva limitata per ridurre al minimo le perdite e per ridurre le dimensioni della bobina, considerando densità di potenza più elevate e un volume inferiore.
Gli sviluppi nelle tecnologie dei transistor di potenza hanno introdotto cambiamenti significativi nelle velocità di commutazione e nell'intervallo di tensione grazie ai nuovi materiali semiconduttori.
Tempi di commutazione più rapidi significa che le rampe di salita della tensione aumentano, secondo la tabella seguente:
| Tecnologia dei transistor di potenza | Rampe di tensione di salita dU/dt | Gamma di tensione | Dagli anni |
|---|---|---|---|
| Bipolar Transistor Thyristor GTO | <1kVµs | <300V | 1970 |
| IGBT | <10kV/µs | <1600V | 1990 |
| SiC GaN | >35kV/µs | <1600V | 2010 |
Panoramica dello sviluppo dei semiconduttori
Relazione tra andamento della tensione e dei materiali isolanti del filo Litz
La tendenza verso tensioni sempre più elevate impone requisiti esigenti per i materiali isolanti del filo litz, che devono anche assicurare l'isolamentro tra le spire adiacenti del trasformatore.
Il fenomeno è particolarmente evidente nei convertitori con circuiti risonanti, dove sono presenti elevate tensioni di commutazione ad alta frequenza.
Elektrisola progetta il filo litz individualmente per ogni trasformatore di potenza per garantire un'efficienza ottimale, protezione da alta tensione, conduttività termica e fattore di riempimento.
Relazione tra metodi di commutazione, tensione di perforazione e scariche parziali
Nell'elettronica di potenza la tensione è controllata da interruttori a semiconduttore per imprimere corrente negli induttori, che sono costituiti principalmente da fili litz in applicazioni ad alta frequenza. I metodi di commutazione differiscono a seconda dell'applicazione tra hard switching e soft switching.
Hard switching significa che l'operazione di commutazione viene eseguita nel momento in cui la corrente e la tensione sono diversi da zero; in questa modalità le perdite di commutazione sono elevate e la durata è bassa, il rischio di scarica parziale è elevato a causa del significativo aumento di tensione nel tempo sugli induttori.
Soft switching significa che l'operazione di commutazione viene eseguita nel momento in cui la corrente e la tensione sono pari a zero, qui le perdite di commutazione sono basse all'interno dei transistor e migliorano l'efficienza e la durata dell'elettronica di potenza e dei componenti induttivi. Il rischio di una scarica parziale è basso.
1.2 Riscaldamento di Interni
Generale
Sedile d'auto con Riscaldamento a filo Litz
Elektrisola è stata la prima azienda a sviluppare fili litz con fili singoli smaltati per applicazioni di riscaldamento dei sedili nelle automobili, in modo da evitare punti caldi nella seduta. Successivamente sono state introdotte diverse leghe e la tecnologia ad estrusione per migliorare ulteriormente i fili litz.
Originariamente utilizzato in classi di veicoli superiori, il riscaldamento elettrico interno è ora diventato uno standard in molte classi di veicoli, infatti oltre ai sedili riscaldati anche i volanti riscaldati stanno diventando sempre più popolari.
Le auto convenzionali con motori a combustione utilizzano il calore residuo del motore per riscaldare l'abitacolo del veicolo, nei veicoli elettrici invece ciò non è possibile e sono necessari innovativi ed efficienti modi di riscaldamento che richiedono un fabbisogno energetico inferiore, ad es.
- riscaldamento tramite contatto diretto su superfici come sedili, braccioli e volante
- radiazione da pannelli vicini al passeggero come opzioni efficienti
Diverse opzioni per riscaldamento di interni
Per molte applicazioni di riscaldamento, il filo smaltato Litz è diventata la soluzione all'avanguardia per affrontare le attuali sfide tecniche, meccaniche ed elettriche.
I fili litz progettati individualmente consentono ai progettisti di ottenere profili di temperatura dedicati, evitando anche i punti caldi in caso di rotture dei singoli trefoli all'interno del litz, generati tipicamente dall'elevata sollecitazione di flessione o dall'uso improprio.
Elemento di trasporto del calore nel sedile con Litz
Dettagli di un elemento di trasporto del calore in un sedile con filo Litz
Dettagli tecnici
I più importanti aspetti tecnici dei fili Litz smaltati per le applicazioni di riscaldamento sono:
- No Punti Caldi
Come spiegato sopra
- Prestazioni di flessibilità
I fili litz per riscaldamento devono resistere alle forti sollecitazioni meccaniche causate dalla flessione e dalla tensione durante il loro ciclo di vita, poiché i sedili sono tipicamente esposti a forti impatti meccanici nell'uso quotidiano, si pensi ad esempio ai rinforzi laterali della seduta. Diametri ottimizzati dei fili, impiego di leghe specifiche, design speciali di raggruppamento e rivestimenti di estrusione opzionali sono i principali elementi di progettazione che influenzano in modo significativo la durata della flessione. I componenti antistrappo aggiuntivi possono anche supportare strutture di filo litz molto sottili in caso di necessità.
- Resistenza di riscaldamento
La combinazione ottimale tra sezione del conduttore e lega metallica garantisce una resistenza ohmica finale precisa e un profilo di temperatura nella zona riscaldata. La resistenza specifica del filo litz in ohm/m e il coefficiente di temperatura definiscono la prestazione di riscaldamento finale per la lunghezza totale del conduttore di riscaldamento.
- Comportamento ad anello
L'uso di un materiale in lega ad alta robustezza, ma meno flessibile, si traduce in un numero potenzialmente più elevato di rotazioni (comportamento ad anello), le quali possono causare attorcigliamenti e nodi del filo litz generando possibili danni durante la cucitura. I progetti speciali di raggruppamento, la gestione ottimale del filo e i metodi di raggruppamento riducono questo effetto ai minimi termini. Da segnalare che l'estrusione esterna, opzionale, ha un effetto positivo sul comportamento ad anello.
- Pinholes
Sotto stress termico e meccanico l'isolamento dei fili smaltati può soffrire di pinholes, ovvero fori o crepe microscopiche dello strato di smaltatura. I pinholes possono essere evitati scegliendo adeguatamente il tipo di smalto, la manipolazione del filo durante il processo di produzione e i metodi di raggruppamento ottimali.
- Resistenza chimica
Liquidi come sudore, bevande analcoliche, latte, caffè, detergenti e altre sostanze possono influire sulla durata del filo di riscaldamento. Attraverso la diffusione delle sostanze nei tessuti l'isolamento del filo può subire fenomeni di corrosione e generare guasti precoci dell'elemento riscaldante. La combinazione del tipo di smalto corretto, del suo spessore e del rivestimento per estrusione opzionale, migliora la resistenza chimica e protegge il filo riscaldante da tali fenomeni.
1.3 Elettronica di interni
Generale
La ricarica wireless dei telefoni cellulari è un optional sempre più comune negli interni delle auto, in quanto elimina la necessità di maneggiare un cavo di ricarica per il cliente.
Sistema di Ricarica Wireless Integrato nell'auto
In questo mercato sono due le tecnologie di ricarica più largamente diffuse:
Sistema di Ricarica Wireless Induttiva
La trasmissione senza fili di potenza viene eseguita per induzione reciproca di campi magnetici tra un trasmettitore e la bobina del ricevitore. Nella bobina del trasmettitore una corrente alternata crea un campo magnetico variabile nel tempo, che viene irradiato in tutte le direzioni. La massima efficienza di trasferimento di potenza in questo sistema si ottiene quando una bobina del ricevitore, con dimensioni identiche alla bobina del trasmettitore, viene posizionata precisamente sulla parte superiore e a pochi millimetri dalla bobina del trasmettitore.
Il vantaggio principale dei sistemi di ricarica wireless induttiva è un'efficienza relativamente elevata, quando trasmettitore e ricevitore sono strettamente accoppiati.
Questo sistema è consigliabile quando è necessaria un'elevata efficienza del sistema di ricarica.
Sistema di Ricarica Wireless Risonante
Questo sistema è sempre “induttivo”, nel senso che un campo magnetico generato dalla bobina del trasmettitore induce una corrente nella bobina del ricevitore; tuttavia il principio della trasmissione di energia viene eseguito a frequenze più elevate rispetto ai sistemi induttivi, e si basa su bobine sia del trasmettitore che del ricevitore che funzionano alla stessa frequenza di risonanza. In un sistema di ricarica wireless risonante viene creato un tunnel energetico tra le bobine, che consente un trasferimento di energia a distanze maggiori, tra più bobine e in più direzioni.
Vi è una certa perdita di efficienza nel sistema a causa della perdita di flusso, anche su bobine posizionate a stretto contatto, pertanto questo sistema è preferito quando è richiesta la comodità di un facile posizionamento del sistema.
Standards tecnici
Vi sono 2 standard principali per ricarica wireless per l'elettronica di consumo:
- Qi
(Sviluppato dal Wireless Power Consortium “WPC”)
Tecnologia: Induttiva e Risonante
Frequenza Operativa: 85 kHz - 205 kHz
Livelli di potenza trasmettitore: 5 W -15 W
- Rezence
(Sviluppato da Alliance for Wireless Power “A4WP”)
Tecnologia: Risonante
Frequenza Operativa: 6.78 MHz
PTU (Power Transmitter Unit) Livelli di potenza: 2 W - 70 W
PRU (Power Receiver Unit) Livelli di potenza:
3.8 W - 50 W
Componenti per ricarica Wireless nello Standard Qi
I trasmettitori di potenza nello standard Qi sono specificati dalle classi di progettazione da A1 ad A34 (con una o più bobine primarie) e dalle classi da B1 a B7 (con una serie di bobine primarie). I diversi tipi di design differiscono tra loro anche per le dimensioni e le forme delle bobine (tonde, ovali e quadrate), tutte dotate di fili litz con singoli fili da 0,08mm ma fasci diversi (da 24 a 180).
Anche se i ricevitori non sono definiti dallo standard Qi, questa specifica fornisce alcuni esempi utilizzando configurazioni di fili litz simili a quelle dei trasmettitori.
Tipici Prodotti con Filo Litz
I seguenti collegamenti mostrano tipici prodotti con Litz per sistemi a ricarica wireless:
- “Filo Autocementante”
- “Base”
- “Rivestito”
- “Rinforzato”
Bobine planari con filo Litz inserite in un PCB di un sistema inegrato di ricarica Wireless
Bobina planare con filo Litz autocementante in un sistema integrato di ricarica Wireless di uno Smartphone
2. Industria
2.1 Alimentatore Switching
Generale
L'alimentatore Switching (Switch mode Power Supplies -SMPS) fornisce dispositivi elettrici ed elettronici con una specifica corrente continua (DC) di uscita. Grazie alla loro alta efficienza, al design compatto e leggero e all'ampia gamma di tensioni di ingresso, gli SMPS sono utilizzati in molte applicazioni industriali, come ad esempio:
- sistemi di ricarica
- attrezzature per laboratori e di test
- tecnologie di saldatura
- sistemi IT e medicali
Dettagli tecnici
La fonte di alimentazione è la rete AC pubblica, la cui potenza viene convertita in potenza ad alta frequenza (HF) utilizzando tipologie di semiconduttori a commutazione rapida, vedere la figura 1 di seguito. Per tradurre la tensione di ingresso ad alta frequenza in un livello di tensione AC inferiore è necessario un trasformatore ad alta frequenza le cui dimensioni possono essere ridotte aumentando la frequenza di lavoro (30 kHz - 500 kHz).
Sistema ad alimentatore Switching SMPS
Di solito i trasformatori ad alta frequenza funzionano con avvolgimenti a strati e piccoli numeri di spire. L'utilizzo di fili litz ad alta frequenza è necessario per ridurre in modo efficiente le perdite ad alta frequenza alle frequenze più alte.
Per motivi di sicurezza il lato primario (ingresso) del trasformatore deve essere separato dal secondario (uscita).
Tipici prodotti con filo Litz
Trasformatori HF con bobine separate
Elementi di isolamento strutturale come barriere di separazione e flange possono essere implementati per mantenere le distanze elettriche in aria e di dispersione.
Trasformatore con Barriera di Isolamento tra gli avvolti
Per un design più compatto e salvaspazio è possibile l'impiego di fili per avvolgimenti isolati e rinforzati (FIW). Con questi fili si riducono le distanze in aria e di dispersione, realizzando progetti più piccoli e leggeri e con densità di potenza più elevata.
Per soddisfare la crescente domanda di frequenze di lavoro più elevate e dimensioni compatte del trasformatore, Elektrisola offre le seguenti opzioni di progettazione:
- Fili litz serviti in seta o nylon garantiscono un'elevata flessibilità e stabilità di forma per prestazioni di avvolgimento dello strato ottimali.
- I fili litz ad alta frequenza con isolamento a nastro aggiuntivo offrono tensioni di rottura elevate fino a 10 kV.
- La famiglia di prodotti EFOLIT® con isolamento rinforzato e certificazione VDE di Elektrisola soddisfa gli alti livelli di sicurezza degli standard SMPS.
- Fili litz rettangolari o quadrati (compressi) garantiscono un fattore di riempimento ottimale del rame sia per il filo litz che per l'avvolgimento della bobina.
2.2 Sensori
Generale
Le prestazioni ottimali ad alta frequenza (HF) del filo litz smaltato e l'ampia gamma di possibilità per design unici rendono il filo litz un materiale ottimale per sensori e antenne.
Esempi:
- Sensori Induttivi di prossimità
- Sensori di rilevazione Metallo
- Bobine per Sistemi RFID
- Bobine per Near Field Communication NFC
Dettagli tecnici
Radio Frequency Identification (RFID)
The reading device creates a high frequency field such as a gate that acts on the antenna of the transponder. Voltage is induced in the antenna; the chip is activated and creates an individual response by field attenuation. The response is received by the reader.S
Il dispositivo di lettura crea un campo ad alta frequenza come una porta che agisce sull'antenna del transponder. La tensione viene indotta nell'antenna, il chip viene attivato e crea una risposta individuale mediante l'attenuazione del campo, mentre la risposta viene ricevuta dal lettore S.
Bobina planare in un Transponder RFID
Lettore Chip RFID
Near Field Communication (NFC)
NFC definisce diversi protocolli di comunicazione per una comunicazione tra due dispositivi elettronici ad una distanza di 4 cm.
La connessione a bassa velocità può essere utilizzata per le seguenti applicazioni esemplificative:
- sistema di pagamento Contactless
- Information exchange
- dispositivi per accessi e identità
- Smartphone automation
- NFC tags
NFC Ticket Vending Machine
Interruttori induttivi di prossimità
Il funzionamento del sensore si basa su un circuito oscillante costituito da una bobina e capacità caratterizzate dal fattore Q. La bobina crea un campo elettromagnetico che copre l'area di rilevamento, in presenza di un elemento conduttivo nell'area il fattore Q viene modificato, a causa delle perdite di correnti parassite, e in questo modo la perdita di energia di campo viene rilevata dai circuiti elettronici dell'interruttore di prossimità e l'elemento è confermato.
I dispositivi RFID e gli interruttori di prossimità sono utilizzati nella logistica, nell'automazione dei processi e nella tecnologia ferroviaria.
L'antenna (o le bobine generatrici di campo) sono normalmente implementate senza rocchetti o elementi portanti. In queste bobine "in aria" basate sulla tecnologia auto cementante vengono utilizzati fili litz rivestiti o estrusi.
Interruttore di prossimità
Tipici prodotti con filo Litz
Elektrisola offre le seguenti opzioni di design:
- I Fili litz ad alta frequenza con fili smaltati auto cementanti consentono raggi di curvatura più piccoli con elevati fattori di riempimento del rame.
- Le varianti di filo Litz con rivestimento Smartbond assicurano un facile legame ad aria calda con il più alto fattore di riempimento in rame.
- I Fili litz in seta o nylon termo-cementati di Elektrisola garantiscono un'ottima stabilità di forma e avvolgimento per le bobine d'aria.
3. Medicale
3.1 Apparecchi acustici (cavi di connessione)
Generale
Gli apparecchi acustici mirano ad essere i più piccoli e leggeri possibili per migliorare il comfort dell'utente e ridurre al minimo la visibilità, lo dimostrano i cavi di collegamento tradizionali che vengono in genere sostituiti da fili litz molto più leggeri, in quanto sono costituiti da singoli fili isolati utilizzabili come cavi.
Tipi di apparecchi acustici
Apparecchio acustico con cavo a filo Litz
Micro cavo per apparecchio acustico
Esigenze generali
- Rivestimento d'argento per protezione contro influenze ambientali
- Colore brillante derivante dallo strato d'argento sottostante
- Stagnabilità omogenea
- Elevata performance alla piegatura
- Migliore robustezza con fibre di rinforzo opzionali
- Superficie di estrusione molto liscia
- Tolleranze molto ristrette nei diametri (rotondità e dimensione)
- Perfetta spelatura per collegamento elettrico
Micro cavo per apparecchio acustico con fili colorati codificati
3.2 Altre Applicazioni
Sistema diagnostici a ultrasuoni con trasformatore piezoelettrico
Bobina secondaria per risonanza magnetica
Ricarica Wireless per dispositivi medici
Ricarica Wireless Charger per dispositivi medici
Strumenti e attrezzi chirurgici
Per informazioni dettagliate consultare:
4. Elettrodomestici
4.1 Cottura a induzione
Generale
Un campo elettromagnetico alternato viene indotto sul fondo di una pentola o padella e viene trasformato in energia termica dalle perdite di correnti parassite. Le perdite termiche nella bobina di trasmissione sono molto ridotte, quindi il tempo di riscaldamento è breve e la superficie del piano di cottura rimane fredda.
Dettagli tecnici
Gamma frequenze operative: 20 kHz - 60 kHz
Piano cottura induttivo con campo generato da bobina planare e Trasformatore HF
- Base della pentola di materiale non ferroso
- Vetro ceramico (superficie di cottura)
- Campo magnetico Alternato
- Inverter
- Bobina Induttiva a filo Litz
- Rete elettrica
Componente della cottura a induzione
Bobina planare con supporto
Bobina planare con Litz autocementante
Specifiche conduttore ad induzione
- Alta classe termica
- Alta tensione di scarica
- Robustezza meccanica
- Elevato fattore di riempimento (avvolgimenti compressi)
Tipico filo Litz per piani cottura a induzione
- Bobine planari ad alta frequenza con filo litz di base
- Materiali primari: rame, alluminio e alluminio rivestito di rame
- Diametri filo singolo da 0,18 mm a 0,4 mm
- 20-120 fili (a seconda delle dimensioni del piano di cottura e della frequenza di funzionamento)
- Smalti resistenti inodori alle alte temperature (≥ 200 ° C).
- Profilazione opzionale che può essere utilizzata per aumentare il fattore di riempimento (litz profilato)
5. Energie rinnovabili
5.1 Inverter solare
Pannelli Solari con Inverters
Generale
L'inverter solare è il cuore di un sistema a energia solare: esso converte la corrente continua dei pannelli solari nella corrente alternata della rete.
Allo stesso tempo il controllo elettronico nell'inverter monitora l'intero sistema di energia solare e la rete.
Un inverter solare ha i seguenti compiti:
- Conversione efficiente di energia da bassa tensione DC ad alta tensione AC
- Ottimizzazione della potenza
- Monitoraggio della potenza e della temperatura
- Comunicazione con i sistemi energetici intelligenti
- Gestione della temperatura per evitare sovrariscaldamento dei pannelli solari
Dettagli tecnici degli Inverter solari
Sistema a Inverter solare nelle rete
Gli inverter solari possono essere classificati secondo tre proprietà:
- Potenza
La potenza varia da pochi kW a MW. I valori tipici per le abitazioni private sono 5 kW, per gli edifici industriali 10-20 kW e 500 kW e oltre per le centrali solari.
- Interconnesione del modulo
Sul lato DC gli inverter solari possono essere collegati secondo tipologie a stringa, multistring o centrale, a seconda dei requisiti di potenza ed efficienza.
- Tipologie di circuiti
L'inverter può essere progettato per reti AC monofase o trifase e può essere con o senza separazione galvanica.
La separazione galvanica è realizzata con un trasformatore tra i lati DC e AC. In questo modo la serie di moduli può essere accoppiata a terra per evitare potenziali di tensione alternata, accorgimento obbligatorio in alcuni paesi.
Gli inverter senza separazione galvanica hanno il lato DC e AC collegati elettricamente, questo garantisce rendimenti più elevati ma con lo svantaggio dei potenziali di tensione alternata verso terra che ne limitano la durata.
Specifiche dei fili Litz per Inverter solari
Trasformatore HF con bobine separate e Filo Litz rinforzato
- Indice di Temperatura TI = 155 °C
- Elevata robustezza meccanica
- Buona flessibilità
- Alta tensione dielettrica
6. Elettronica di consumo
6.1 Alimentatori Switching
Generale
Gli alimentatori Switching (SMPS) alimentano dispositivi elettrici ed elettronici con corrente continua (DC) di uscita. L'elemento chiave per l'operazione di riduzione della tensione è un trasformatore ad alta frequenza (HF).
Grazie alla loro alta efficienza, al design compatto e leggero e alla tensione di ingresso variabile, gli SMPS sono ampiamente diffusi non solo nelle applicazioni industriali, ma anche nell'area dei prodotti di largo consumo.
Esempi di applicazioni:
- Caricatore per Smartphone
- Caricatore per Notebook
- Personal Computer
- Audio e Multimedia Systems
- Televisioni
- Elettrodomestici
- Sistemi di ricarica
Dettagli tecnici
Solitamente vi sono due posizioni per inserire l'alimentatore SMPS nel dispositivo di largo consumo:
Esterno (collegato al cavo)
SMPS in un caricatore per Notebook esterno
SMPS nei caricatori per Smartphone e Notebook
Interno, in cui i dispositivi elettronici e i componenti induttivi sono direttamente montati sulla scheda principale:
Schede circuito stampato con SMPS
Si veda l'esempio di trasformatori ad alta frequenza negli SMPS nelle seguenti immagini:
Trasformatore con filo Litz rinforzato
Trasformatore con Filo Litz base e schermatura EMV
Trasformatore con Filo Litz rinforzato
Trasformatore con filo Litz rinforzato
Per maggiori informazioni tecniche e prodotti con filo litz si veda la sezione sulle Applicazioni Industriali degli SMPS (punto 2.1)
6.2 Smart Textiles
Il filo Litz viene utilizzato per applicazioni speciali in Smart Textiles. In genere vengono utilizzati fili litz molto sottili, poiché il filo deve fondersi con il tessuto e non interrompere la trama di base. Da considerare che la manipolazione del tessuto durante l'uso quotidiano, così come il lavaggio e la pulizia, creano un ambiente di utilizzo molto impegnativo.
Generale
- Sports e abiti casual
- Dispositivi di protezione per forze dell'ordine
- Identificazione RFID
- Tecnologia per la sicurezza degli edifici
- Abiti da cerimonia e uniformi
- Sistemi multimateriali ingegneristici e di monitoraggio, ingegneria medicale
Dettagli tecnici
- Fili litz con piccolo diametro esterno
- Caratteristiche tessili, struttura fine
- Alta robustezza a rottura, performance di giunzione e piegatura di lunga durata
- Stabilita' chimica
Mantenimento del colore
Per l'uso in applicazioni tessili dei fili smaltati speciali clicca il sito dedicato:
Caratteristiche tipiche dei fili Smart Textile
- Diametro filo singolo: 0.02 mm - 0.071 mm
- Numero di fili singoli: 2 - 100
- Materiale conduttore: rame e leghe con o senza placcatura d'argento
- Isolamento: smalti a base poliuretanica, estrusione con bassa temperatura di fusione
- Opzionale: signoli fili nudi
- Opzionale: anima di rinforzo
- Opzionale: rivestimento con nylon o seta per supporto meccanico
6.3 Ricarica Wireless
Generale
Caricatore Wireless per Smartphone
I caricabatterie wireless si trovano sul mercato come pad di ricarica wireless, caricabatterie wireless integrati nei mobili o come dock USB con caricabatterie wireless. Il caricabatterie necessita di un ricevitore nel dispositivo elettronico dell'utente, come uno smartphone, un orologio, ecc.
I caricabatterie wireless offrono i seguenti vantaggi per l'elettronica di consumo:
- Nessun cavo
- Non si richiede un particolare connettore
- Riduzione dell'usura della porta di ricarica
In questo mercato sono due le tecnologie dei sistemi di ricarica wireless più diffusi:
Sistema di ricarica Wireless Induttivo
La trasmissione wireless della potenza viene eseguita mediante induzione reciproca di campi magnetici tra un trasmettitore e una bobina del ricevitore. Nella bobina del trasmettitore una corrente alternata crea un campo magnetico variabile nel tempo, che viene irradiato in tutte le direzioni. La massima efficienza di trasferimento di potenza in questo sistema si ottiene quando una bobina del ricevitore, con dimensioni identiche alla bobina del trasmettitore, viene posizionata precisamente sulla parte superiore e a pochi millimetri dalla bobina del trasmettitore.
Il vantaggio principale dei sistemi di ricarica wireless induttivi è un'efficienza relativamente elevata, quando trasmettitore e ricevitore sono strettamente accoppiati.
Questo sistema è preferibile quando è necessaria un'elevata efficienza del sistema di ricarica.
Sistema di ricarica Wireless Risonante
Il sistema è sempre "induttivo", nel senso che il campo magnetico generato dal trasmettitore induce una corrente nella
bobina ricevente, tuttavia il principio della trasmissione di energia viene eseguito a frequenze più elevate rispetto ai sistemi induttivi, e si basa su bobine sia del trasmettitore che del ricevitore che funzionano alla stessa frequenza di risonanza.
In un sistema di ricarica wireless risonante viene creato un tunnel energetico tra le bobine, che consente un trasferimento di energia a distanze maggiori tra più bobine e in più direzioni.
Vi è una certa perdita di efficienza nel sistema a causa della perdita di flusso anche su bobine posizionate a stretto contatto, per questa ragione questo sistema è preferito quando è richiesta la comodità di un facile posizionamento nel sistema.
Standard tecnici
Ci sono due principali standard per la ricarica wireless nell'elettronica ci consumo:
- Qi (sviluppato dal Wireless Power Consortium “WPC”)
- Tecnologia Induttiva e Risonante
- Frequenza Operativa: 85 kHz – 205 kHz
- Livello di Potenza del Trasmettitore: 5 W -15 W
- Rezence (sviluppato da Alliance for Wireless Power “A4WP”)
- Tecnologia: Risonante
- Frequenza Operativa: 6.78 MHz
- PTU (Power Transmitter Unit) Livelli di potenza: 2 W - 70 W
- PRU (Power Receiver Unit) Livelli di potenza:
- 3.8 W - 50 W
(Sviluppato da Alliance for Wireless Power “A4WP”)
Componenti del caricatore Wireless secondo lo Standard Qi
I trasmettitori di potenza nello standard Qi sono specificati dalle classi di progettazione da A1 ad A34 (con una o più bobine primarie) e dalle classi da B1 a B7 (con una serie di bobine primarie). I diversi tipi di design differiscono tra loro anche per le dimensioni e le forme delle bobine (tonde, ovali e quadrate), tutte dotate di fili litz con singoli fili da 0,08mm ma fasci diversi (da 24 a 180).
Anche se i ricevitori non sono definiti dallo standard Qi, questa specifica fornisce alcuni esempi utilizzando configurazioni di fili litz simili a quelle dei trasmettitori.
Tipici prodotti con fili Litz
I seguenti collegamenti mostrano tipici prodotti con Litz per sistemi a ricarica wireless:
- “Filo Autocementante”
- “Base”
- “Rivestito”
- “Smartbond”
Bobine planari integrate in PCB di un sistema di ricarica Wireless
Bobina planare con filo Litz autocementante
Bobina planare con Filo Litz autocementante di un sistema a ricarica Wireless per Smartphone
7. Cavi Speciali
Generale
I fili Litz possono essere utilizzati in modo simile ad un cavo perché i singoli fili smaltati dei fasci hanno un isolamento molto robusto. L'estrusione del filo litz può essere utilizzata per rafforzare ulteriormente le proprietà meccaniche ed elettriche, ma aggiunge anche peso e volume. Esistono alcune applicazioni che utilizzano un filo litz con fili smaltati direttamente come cavo, con vantaggi in termini di diametro, peso e volume. La colorazione dei singoli fili permette di differenziare i singoli trefoli nel filo litz per un'ulteriore fase di produzione.
Tipici componenti dei fili Litz
Esempi di fili Litz speciali:
- Fili ad alta frequenza con raggruppamenti molto fini e complessi, ad es. 600 x 0,010mm o 25.000 x 0,20mm
- Cavi Micro con diametro esterno più piccolo possibile di qualche millimetro, per es. 7 x 0,010mm
- Cavi diagnostici con fili smaltati autocementanti fissati termicamente. Ad esempio doppini intrecciati (es. 2 x 0,020 mm) o fili multifilari planari.
- Cavi da trascinamento con la massima flessibilità, con strutture a basso attrito e rivestimenti smaltati.
- Linea di segnale resistente alle vibrazioni con conduttori basati su speciali leghe (es. 7 x 0,04mm)
- Litz per cavi di auricolari estrusi insieme per ottenere un sottile e leggero cavo
- Litz ad Alta Frequenza con speciali codici colorati
Microcavo con rivestimento estruso
Filo multifilare colorato
Filo Litz codificato a colori
Services
ELEKTRISOLA il tuo partner per filo Litz HF
Collaborare con i nostri clienti e offrire servizi su misura è il nostro obiettivo. A partire dalla prima fase di progettazione di un filo litz ottimale, fino alla consegna efficiente di prodotti di alta qualità, ci assicuriamo sempre che i nostri clienti ricevano il massimo del servizio.
Consulenza tecnica per applicazione
La filosofia di ELEKTRISOLA è quella di essere il partner di un cliente piuttosto che un semplice fornitore. L'obiettivo chiave per noi è la ricerca, lo sviluppo e il supporto tecnico relativi ai fili litz. I nostri clienti possono utilizzare le nostre risorse globali in termini di assistenza clienti e ingegneria delle applicazioni per la progettazione di fili litz, e beneficiare del supporto tecnico per sviluppare soluzioni innovative ed economiche per le proprie specifiche applicazioni.
Manipolazione impropria del Filo Litz
La manipolazione errata del filo litz può facilmente causare danni al filo litz o alla sua bobina creando problemi nella svolgibilità.
Danneggiamenti comuni:
1. Impatto meccanico sulla bobina o sulla flangia della bobina che spesso lascia un segno biancastro nella plastica della bobina. Un impatto così violento potrebbe spostare gli avvolgimenti o far cadere gli avvolgimenti lungo la bobina. Il danneggiamento meccanico della flangia può anche rompere il filo durante lo svuotamento a causa di bordi ruvidi o affilati sulla flangia della bobina.
Deformazione della flangia della rocca
2. Spostamento delle matasse di fili. Lo spostamento delle matasse di filo Litz nella bobina causato da urti, dovuti alla caduta della bobina o della scatola, può causare problemi di srotolamento a causa dell'aggrovigliamento delle spire sulla bobina.
Spostamento del filo nella rocca
3. Caduta delle spire. Possono essere generate da una manipolazione approssimativa come descritto sopra al punto 1 e 2. Gli avvolgimenti cadono uno sull'altro, creando nodi che portano a rotture del filo.
Caduta di avvolgimenti
4. Spire danneggiate. Molto spesso sono causate dal contatto meccanico con altre bobine durante la movimentazione o il trasporto, oppure quando si estrae la rocca dalla scatola storta e si raschia il bordo. Il danneggiamento creerà problemi di svolgibilità e danneggerà la struttura del filo litz.
Spire danneggiate
Campionature
Considerando il costo totale del sistema e le sue prestazioni un design del filo litz ottimizzato può fare la differenza. ELEKTRISOLA è orgogliosa delle proprie costruzioni di fili litz personalizzate e della capacità di creare rapidamente i campioni. Discutine con noi e saremo lieti di supportarti con rapide campionature che soddisferanno le tue esigenze.
Logistica
Eccezionale know-how di produzione, ampia capacità produttiva, alta efficienza, rapida comunicazione ed esperienza a lungo termine nella gestione, imballaggio e spedizione di fili sofisticati, rendono ELEKTRISOLA il partner più affidabile quando si ricercano tempi di consegna brevi e spedizioni affidabili.
Magazzino Prodotti
I prodotti a magazzino sono piccole quantità per test e semplici prove e rappresentano solo una piccola gamma selezionata dei fili litz. I prodotti pensati per la produzione in serie quindi possono differire!
Contattateci per soluzioni individuali e progetti di fili litz personalizzati.