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高频变压器磁芯怎么选型 浅谈高频变压器磁芯的选用

本站为您提供的高频变压器磁芯如何选型 浅谈高频变压器磁芯的选用,高频变压器是工作频率超过中频(10kHz)的电源变压器,主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器,也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。

高频变压器,一般是用于开关电源中,它在其间起侧重要的效果。

本文首要是关于高频变压器的相关介绍,并侧重对高频变压器的磁芯进行了翔实的论述。

高频变压器

高频变压器是作业频率逾越中频(10kHz)的电源变压器,首要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器,也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的。按作业频率凹凸,可分为几个层次:10kHz- 50kHz、50kHz-100kHz、100kHz~500kHz、500kHz~1MHz、10MHz以上。

高频变压器磁芯怎么选型 浅谈高频变压器磁芯的选用

开关电源一般是选用半桥式功率转化电路,电路中含有高频变压器以及三极管等。该电路作业时,三极管轮番导通,然后发生频率为100KH值得高频脉冲,然后经过高频变压器进行降压,最终输出电压较低的交流电,详细的电压值则由高频变压器中各绕组线圈的匝数比来确认。一般会用到三个变压器,别离叫主变压器、驱动变压器以及辅佐变压器,每个变压器都有各自的衡量标准以及效果,所以缺一不可。

高频变压器磁芯的选用准则

一般变压器磁芯所运用的是磁性资料,其首要成分是MnZn。但因为配方及出产工艺存在不同,因而磁性资料有许多商标,每一种商标的磁性资料的特性参数也有所不同,包含运用频率规模、初始导磁率、比损耗因数、比温度系数、饱满磁通密度、居里温度、电阻率以及密度等等。总的来说,磁芯有EI、EE、EC、U、UF 等这些类型。一般在挑选时,咱们应该依据运用时变压器的最高作业频率来确认。

磁芯类型规矩的选用,也是有必定准则的,详细的有:

(1)尽量运用现有的变压器骨架;

(2)应契合电路规划时给定的截面积、饱满磁通密度等;

(3)应契合结构设备要求及总功率、频率要求;

(4)其绝缘资料应是安全可靠的。

高频变压器磁芯怎么选型

电子变压器在电源技能中的效果,电源技能对电子变压器的要求,电子变压器选用新软磁资料和新磁芯结构对电源技能开展的影响。

电子变压器的运用条件,包含两方面内容:可靠性和电磁兼容性。曾经只留意可靠性,现在因为环境保护意识增强,有必要留意电磁兼容性。

可靠性是指在详细的运用条件下,电子变压器能正常作业到运用寿数停止。一般运用条件中对电子变压器影响最大的是环境温度。决议电子变压器受温度影响强度的参数是软磁资料的居里点。软磁资料居里点高,受温度影响小;软磁资料居里点低,对温度改变比较灵敏,受温度影响大。例如锰锌铁氧体的居里点只需215℃,比较低,磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生改变,除正常温度25℃而外,还要给出60℃,80℃,100℃时的各种参数数据。因而,锰锌铁氧体磁芯的作业温度一般约束在100℃以下,也便是环境温度为40℃时,温升有必要低于60℃。钴基非晶合金的居里点为205℃,也低,运用温度也约束在100℃以下。铁基非晶合金的居里点为370℃,能够在150℃~180℃以下运用。高磁导坡莫合金的居里点为460℃至480℃,能够在200℃~250℃以下运用。微晶纳米晶合金的居里点为600℃,取向硅钢居里点为730℃,能够在300℃~400℃下运用。

电磁兼容性是指电子变压器既不发生对外界的电磁搅扰,又能接受外界的电磁搅扰。电磁搅扰包含可听见的音频噪声和听不见的高频噪声。电子变压器发生电磁搅扰的首要原因是磁芯的磁致弹性。磁致弹性系数大的软磁资料,发生的电磁搅扰大。铁基非晶合金的磁致弹性系数一般为最大(27~30)×10-6,有必要采纳削减噪声按捺搅扰的办法。高磁导Ni50坡莫合金的磁致弹性系数为25×10-6,锰锌铁氧体的磁致弹性系数为21×10-6.以上这3种软磁资料归于简略发生电磁搅扰的资料,在运用中要留意.3%取向硅钢的磁致弹性系数为(1~3)×10-6,微晶纳米晶合金的磁致弹性系数为(0.5~2)×10-6.这2种软磁资料归于比较简略发生电磁搅扰的资料.6.5%硅钢的磁致弹性系数为0.1×10-6,高磁导Ni80坡莫合金的磁致弹性系数为(0.1~0.5)×10-6,钴基非晶合金的磁致弹性系数为0.1×10-6以下。这3种软磁资料归于不太简略发生电磁搅扰的资料。由磁致弹性发生的电磁搅扰的频率一般与电子变压器的作业频率相同。假如有低于或高于作业频率的电磁搅扰,那是由其他原因发生的。

完结功用

电子变压器从功用上区别首要有变压器和电感器2种。特别元件完结的功用别的评论。变压器完结的功用有3个:功率传送、电压改换和绝缘阻隔。电感器完结功用有2个:功率传送和纹波按捺。

功率传送有2种办法。第一种是变压器传送办法,即外加在变压器原绕组上的交变电压,在磁芯中发生磁通改变,使副绕组感应电压,加在负载上,然后使电功率从原边传送到副边。传送功率的巨细决议于感应电压,也便是决议于单位时间内的磁通密度变量ΔB.ΔB与磁导率无关,而与饱满磁通密度Bs和剩下磁通密度Br有关。从饱满磁通密度来看,各种软磁资料的Bs从大到小的次序为:铁钴合金为2.3~2.4T,硅钢为1.75~2.2T,铁基非晶合金为1.25~1.75T,铁基微晶纳米晶合金为1.1~1.5T,铁硅铝合金为1.0~1.6T,高磁导铁镍坡莫合金为0.8~1.6T,钴基非晶合金为0.5~1.4T,铁铝合金为0.7~1.3T,铁镍基非晶合金为0.4~0.7T,锰锌铁氧体为0.3~0.7T.作为电子变压器的磁芯用资料,硅钢和铁基非晶合金占优势,而锰锌铁氧体处于下风。

功率传送的第二种是电感器传送办法,即输入给电感器绕组的电能,使磁芯激磁,变为磁能储存起来,然后经过去磁变成电能释放给负载。传送功率的巨细决议于电感器磁芯的储能,也便是决议于电感器的电感量。电感量不直接与饱满磁通密度有关,而与磁导率有关,磁导率高,电感量大,储能多,传送功率大。各种软磁资料的磁导率从大到小次序为:Ni80坡莫合金为(1.2~3)×106,钴基非晶合金为(1~1.5)×106,铁基微晶纳米晶合金为(5~8)×105,铁基非晶合金为(2~5)×105,Ni50坡莫合金为(1~3)×105,硅钢为(2~9)×104,锰锌铁氧体为(1~3)×104.作为电感器的磁芯用资料,Ni80坡莫合金、钴基非晶合金、铁基微晶纳米晶合金占优势,硅钢和锰锌铁氧体处于下风。

传送功率巨细,还与单位时间内的传送次数有关,即与电子变压器的作业频率有关。作业频率越高,在相同尺度的磁芯和线圈参数下,传送的功率越大。

电压改换经过变压器原绕组和副绕组匝数比来完结,不论功率传送巨细怎么,原边和副边的电压改换比等于原绕组和副绕组匝数比。

绝缘阻隔经过变压器原绕组和副绕组的绝缘结构来完结。绝缘结构的杂乱程度,与外加和改换的电压巨细有关,电压越高,绝缘结构越杂乱。

纹波按捺经过电感器的自感电势来完结。只需经过电感器的电流发生改变,线圈在磁芯中发生的磁通也会发生改变,使电感器的线圈两头呈现自感电势,其方向与外加电压方向相反,然后阻挠电流的改变。纹波的改变频率比基频高,电流纹波的电流频率比基频大,因而,更能被电感器发生的自感电势按捺。

电感器对纹波按捺的才干,决议于自感电势的巨细,也便是电感量巨细,与磁芯的磁导率有关,Ni80坡莫合金、钴基非晶合金、铁基微晶纳米晶合金磁导率大,处于优势,硅钢和锰锌铁氧体磁导率小,处于下风。

进步功率

进步功率是对电源和电子变压器的遍及要求。尽管,从单个电子变压器来看,损耗不大。例如,100VA电源变压器,功率为98%时,损耗只需2W并不多。可是成十万个、成百万个电源变压器,总损耗或许到达上十万W,乃至上百万W.还有,许多电源变压器一向长时间运转,年总损耗适当可观,有或许到达上千万kW·h.显着,进步电子变压器的功率,能够节省电力。节省电力后,能够少建发电站。少建发电站后,能够少耗费煤和石油,能够少排放CO2,SO2,NOx,废气,污水,烟尘和灰渣,削减对环境的污染。既具有节省能源,又具有保护环境的两层社会经济效益。因而,进步功率是对电子变压器的一个首要要求。

电子变压器的损耗包含磁芯损耗(铁损)和线圈损耗(铜损)。铁损只需电子变压器投入作业,一向存在,是电子变压器损耗的首要部分。因而,依据铁损挑选磁芯资料,是电子变压器规划的首要内容,铁损也成为点评软磁资料的一个首要参数。铁损与电子变压器磁芯的作业磁通密度和作业频率有关,在介绍软磁资料的铁损时,有必要阐明是在什么作业磁通密度下和什么作业频率下的损耗。例如,P0.5/400,表明在作业磁通密度0.5T和作业频率400Hz下的铁损.P0.1/100k表明在作业磁通密度0.1T和作业频率100kHz下的铁损。

软磁资料包含磁滞损耗、涡流损耗和剩下损耗。涡流损耗又与资料的电阻率ρ成反比。ρ越大,涡流损耗越小。各种软磁资料的ρ从大到小的次序为:锰锌铁氧体为108~109μΩ·cm,铁镍基非晶合金为150~180μΩ·cm,铁基非晶合金为130~150μΩ·cm,钴基非晶合金为120~140μΩ·cm,高磁导坡莫合金为40~80μΩ·cm,铁硅铝合金为40~60μΩ·cm,铁铝合金为30~60μΩ·cm,硅钢为40~50μΩ·cm,铁钴合金为20~40μΩ·cm.

因而,锰锌铁氧体的ρ比金属软磁资料高106~107倍,在高频中涡流小,运用占优势。可是当作业频率逾越必定值今后,锰锌铁氧体磁性颗粒之内的绝缘体被击穿和熔化,ρ变得适当小,损耗敏捷上升到很高水平,这个作业频率便是锰锌铁氧体的极限作业频率。

金属软磁资料厚度变薄,也能够下降涡流损耗。依据现有的电子变压器运用金属软磁资料带材的经历,作业频率和带材厚度的关系为:工频50~60Hz用0.50~0.23mm(500~230μm),中频400Hz至1kHz用0.20~0.08mm(200~80μm),1kHz至20kHz用0.10~0.025mm(100~25μm),中高频20kHz至100kHz用0.05~0.015mm(50~15μm),高频100kHz至1MHz用0.02~0.005mm(20~5μm),1MHz以上,厚度小于5μm.金属软磁资料带材只需降到必定厚度,涡流损耗可显着削减。不论是硅钢、坡莫合金,仍是钴基非晶合金和微晶纳米晶合金都能够在中、高频电子变压器中运用,和锰锌铁氧体竞赛。

下降本钱

下降本钱是对电子变压器的一个首要要求,有时乃至是决议性的要求。电子变压器作为一种产品和其他产品相同,都面临着商场竞赛。竞赛的内容包含功能和本钱两个方面,缺一不可。不留意本钱,往往会在竞赛中被筛选。

电子变压器的本钱包含资料本钱、制作本钱和办理本钱。下降本钱要从这三个方面来考虑。

软磁资料本钱在电子变压器的资料本钱中占有适当大的份额。依据现行的商场价格,每kg分量的软磁资料的价格从小到大的次序是:锰锌软磁铁氧体,硅钢,铁基非晶合金,Ni50坡莫合金,钴基非晶合金,Ni80坡莫合金。锰锌铁氧体在中高频规模内广泛运用,硅钢在工频规模内广泛运用,最首要的原因之一便是价格便宜。

制作本钱与规划和工艺有关。电子变压器所用的磁芯、线圈和整体结构的加工和安装工艺是杂乱仍是简略?需求人工占的份额多大?是否需求工模具?质量操控中需求检测的工序和参数有多少?要用什么检测仪器和设备?这些都是下降制作本钱时要考虑的问题。

办理本钱一般约占资料和制作本钱之和的30%左右。假如办理得好,充分运用人力和财力,有或许降到20%左右。充分运用人力,是指工时运用率要高,削减办理人员和工人份额等等。充分运用财力,是指缩短出产周期,削减库存,加速资金流通等等。

所以,一个好的电子变压器规划者,除了要了解电子变压器的理论和规划办法而外,还要了解各种软磁资料,电磁线,绝缘资料的功能和价格;还要了解磁芯加工和热处理工艺,线圈绕制和绝缘处理工艺和结构拼装工艺;还要了解完结质量操控的检测参数和仪器设备;还要了解出产办理的根本常识以及电子变压器的商场动态等等。只需常识全面的规划者,才干规划出功能好,价格低的电子变压器。

新软磁资料在电子变压器中的运用

电子变压器中的软磁资料,依据上面的剖析,在工频及中频规模内首要选用硅钢,在高频规模内首要选用软磁铁氧体。现在硅钢遇到非晶纳米晶合金的应战,软磁铁氧体既遇到非晶纳米晶合金的应战,又遇到软磁复合资料的竞赛。在应战和竞赛中,不光使新软磁资料敏捷开展,也使硅钢和软磁铁氧体得到开展。新开展起来的软磁资料在电子变压器中的运用,使电子变压器的功能进步,本钱下降。并且也使电源技能在向短、小、轻、薄的革新中遇到的难点——磁性元件小型化问题逐渐得到解决。

下面别离介绍硅钢,软磁铁氧体,非晶纳米晶合金,软磁复合资料在电子变压器中运用的一些新进展。这儿不介绍薄膜软磁资料,它是用于1MHz以上的,高频小型电子变压器的新一代软磁资料,留下今后专文介绍。

硅钢

电源技能中的工频电子变压器许多运用3%取向硅钢,现在厚度遍及从0.35mm减到0.27mm或0.23mm.国内出产的23Q110的0.23mm厚,3%取向硅钢,饱满磁通密度Bs为1.8T,其P1.7/50为1.10W/kg;27QG095的0.27mm厚,3%HiB取向硅钢,Bs为1.89T,P1.7/50为0.95W/kg.日本出产的0.23mm厚,3%取向硅钢Bs为1.85T,P1.7/50为0.85W/kg.与国内产品相差不多。可是0.23mm厚的3%取向硅钢经过特别处理,即用电解法将外表抛光至镜面,再涂张力涂层,最终细化磁畴,能够使P1.7/50下降到0.45W/kg.一起,对要求损耗低的电子变压器,日本还进一步把厚度减薄到0.15mm,经过特别处理,能够使P1.3/50下降到0.082~0.11W/kg和铁基非晶合金水平根本适当。

日本还用温度梯度炉高温退火新工艺,使0.15mm厚,3%取向硅钢的Bs到达1.95~2.0T,经过特别处理,使P1.3/50为0.15W/kg,P1.7/50为0.35W/kg.选用三次再结晶新工艺,制成更薄的硅钢,Bs为2.03T,P1.3/50为0.19W/kg(0.075mm厚),0.17W/kg(0.071mm厚)和0.13W/kg0.032mm厚)。

电源设备中的中频(400Hz至10kHz)电子变压器,除了运用0.20~0.08mm厚,3%取向硅钢外,日本已选用6.5%无取向硅钢.6.5%硅钢,磁致弹性近似为零,可制成低噪声电子变压器,磁导率为16000~25000.ρ比3%硅钢高一倍,中频损耗低,例如:0.10mm厚的6.5%无取向硅钢P1/50为0.6W/kg,P1/400为6.1W/kg,P0.5/1K为5.2W/kg,P0.1/10k为8.2W/kg,Bs为1.25T.选用温轧法能够出产6.5%取向硅钢,Bs进步到1.62~1.67T.0.23mm厚的6.5%取向硅钢P1/50为0.25W/kg.日本已用6.5%硅钢制成1kHz音频变压器,在1.0T时,噪声比3%取向硅钢下降21dB,铁损下降40%,还用6.5%硅钢替代3%取向硅钢用于8kHz电焊机中,铁芯分量从7.5kg削减到3kg.6.5%硅钢国内已进行小批量出产。

与研发6.5%硅钢的一起,日本还开发了硅含量呈梯度散布的硅钢。

1)中高频低损耗梯度硅钢,表层硅含量6.5%,电阻率高,磁导率高,磁通会集在外表,涡流也会集外表,损耗小。内部硅含量低于6.5%.总的损耗低于6.5%硅钢。例如:0.20mm厚的6.5%硅钢的P0.1/10k为16W/kg,梯度硅钢为13W/kg;P0.05/20k6.5%硅钢为14W/kg,梯度硅钢为9W/kg.因为总的硅均匀含量低于6.5%,Bs比6.5%硅钢高,可达1.90T.延伸性即加工性也比6.5%硅钢好。现已用这种梯度硅钢制成家用电器逆变器用电感器,因为Bs高,损耗低,既体积小,又发热少。

2)低剩磁梯度硅钢,表层硅含量高,磁致弹性小,中心层硅含量低,磁致弹性大。表层与中心层存在的磁致弹性差而引发应力。呈现的弹功能导致剩磁低,一般饱满磁通密度Bs为1.96T,剩磁Br为0.34T.ΔB=Bm-Br逾越1.0T(Bm为作业磁通密度)。损耗也低,P1.2/50为1.27W/kg.能够用于脉冲变压器,单方向磁通改变电源变压器等。作为电源变压器铁芯时,还能够按捺合闸时的突发电流浪涌。

最近报道,日本开宣布用于中高频电子变压器的硅钢新种类——添加铬(Cr)的硅钢。在4.5%硅钢中,添加4%铬,电阻率可达82μΩ·cm,而一般3%取向硅钢电阻率为44μΩ·cm,商标为“HiFreqs”.0.1mm厚添加铬的硅钢损耗低,P0.2/5k为20.5W/kg,P0.1/10k为10W/kg,P0.05/20k为5W/kg;延伸性即加工性好,与3%硅钢相同,能够进行冲剪,铆固加工;耐腐蚀性好,在盐水和湿气中,不涂层也不腐蚀。已用这种添加铬的硅钢制成25kHz开关电源用滤波电感器,铁芯损耗为22W/kg,比6.5%硅钢(36W/kg)和铁基非晶合金(29W/kg)小。还用它制成70kHz感应加热设备的电子变压器,比0.1mm厚3%取向硅钢发热显着削减,寿数延伸4倍以上。

软磁铁氧体

软磁铁氧体的特色是:饱满磁通密度低,磁导率低,居里温度低,中高频损耗低,本钱低。前三个低是它的缺陷,约束了它的运用规模,现在正在尽力改进。后两个低是它的长处,有利于进入高频商场,现在正在尽力扩展。

以100kHz,0.2T和100℃下的损耗为例,TDK公司的PC40为410mW/cm3,PC44为300mW/cm3,PC47为250mW/cm3.TOKIN公司的BH1为250mW/cm3,损耗不断在下降。国内金宁出产的JP4E也到达300mW/cm3.

不断地进步作业频率,是另一个尽力方向.TDK公司的PC50作业频率为500kHz至1MHz.FDK公司的7H20,TOKIN的B40也能在1MHz下作业.Philips公司的3F4,3F45,3F5作业频率都逾越1MHz.国内金宁的JP5,天通的TP5A作业频率都到达500kHz至1.5MHz.东磁的DMR1.2K的作业频率乃至逾越3MHz,到达5.64MHz.

磁导率是软磁铁氧体的弱项。现在国内出产的产品一般为10000左右。国外TDK公司的H5C5,Philips公司的3E9,别离到达30000和20000.

选用SHS法组成MnZn铁氧体资料的研讨,值得留意。用这种办法的实验结果表明,能够大大下降铁氧体的制作能耗和本钱。国内已有实验成功的报道。

非晶和纳米晶合金

铁基非晶合金在工频和中频范畴,正在和硅钢竞赛。铁基非晶合金和硅钢比较,有以下优缺陷。

1)铁基非晶合金的饱满磁通密度Bs比硅钢低,可是,在相同的Bm下,铁基非晶合金的损耗比0.23mm厚的3%硅钢小。一般人以为损耗小的原因是铁基非晶合金带材厚度薄,电阻率高。这仅仅一个方面,更首要的原因是铁基非晶合金对错晶态,原子摆放是随机的,不存在原子定向摆放发生的磁晶各向异性,也不存在发生部分变形和成分偏移的晶粒鸿沟。因而,阻碍畴壁运动和磁矩滚动的能量壁垒十分小,具有史无前例的软磁性,所以磁导率高,矫顽力小,损耗低。

2)铁基非晶合金磁芯填充系数为0.84~0.86,

与硅钢填充系数0.90~0.95比较,相同分量的铁基非晶合金磁芯体积比硅钢磁芯大。

3)铁基非晶合金磁芯的作业磁通密度为

1.35T~1.40T,硅钢为1.6T~1.7T.铁基非晶合金工频变压器的分量是硅钢工频变压器的分量的130%左右。可是,即便分量重,对相同容量的工频变压器,磁芯选用铁基非晶合金的损耗,比选用硅钢的要低70%~80%.

4)假定工频变压器的负载损耗(铜损)都相同,负载率也都是50%.那么,要使硅钢工频变压

器的铁损和铁基非晶合金工频变压器的相同,则硅钢变压器的分量是铁基非晶合金变压器的18倍。因而,国内一般人所认同的抛开变压器的损耗水平,抽象地议论铁基非晶合金工频变压器的分量、本钱和价格,是硅钢工频变压器的130%~150%,并不契合商场要求的功能价格比准则。国外提出两种比较的办法,一种是在相同损耗的条件下,求出两种工频变压器所用的铜铁资料分量和价格,进行比较。另一种办法是对铁基非晶合金工频变压器的损耗下降瓦数,折组成钱银进行补偿。每瓦空载损耗折组成5~11美元,适当于人民币42~92元。每瓦负载损耗折组成0.7~1.0美元,适当于人民币6~8.3元。例如一个50Hz,5kVA单相变压器用硅钢磁芯,报价为1700元/台;空载损耗28W,按60元人民币/W计,为1680元;负载损耗110W,按8元人民币/W计,为880元;则,总的评估价为4260元/台。用铁基非晶合金磁芯,报价为2500元/台;空载损耗6W,折组成人民币360元;负载损耗110W,折组成人民币880元,总的评估价为3740元/台。假如不考虑损耗,单核算报价,5kVA铁基非晶合金工频变压器为硅钢工频变压器的147%.假如考虑损耗,总的评估价为89%.

5)现在测验工频电源变压器磁芯资料损耗,是在畸变小于2%的正弦波电压下进行的。而实践的工频电网畸变为5%.在这种情况下,铁基非晶合金损耗添加到106%,硅钢损耗添加到123%.假如在高次谐波大,畸变为75%的条件下(例如工频整流变压器),铁基非晶合金损耗添加到160%,硅钢损耗添加到300%以上。阐明铁基非晶合金抗电源波形畸变才干比硅钢强。

6)铁基非晶合金的磁致弹性系数大,是硅钢的3~5倍。因而,铁基非晶合金工频变压器的噪声为硅钢工频变压器噪声的120%,要大3~5dB.

7)现行商场上,铁基非晶合金带材价格是0.23mm3%取向硅钢的150%,是0.15mm3%取向硅钢(经过特别处理)的40%左右。

8)铁基非晶合金退火温度比硅钢低,耗费能量小,并且铁基非晶合金磁芯一般由专门出产厂制作。硅钢磁芯一般由变压器出产厂制作。

依据以上比较,只需到达必定出产规模,铁基非晶合金在工频规模内的电子变压器中将替代部分硅钢商场。在400Hz至10kHz中频规模内,即便有新的硅钢种类呈现,铁基非晶合金仍将会替代大部分0.15mm以下厚度的硅钢商场。

值得留意的是,日本正在大力开发FeMB系非晶合金和纳米晶合金,其Bs可达1.7~1.8T,并且损耗为现有FeSiB系非晶合金的50%以下,假如用于工频电子变压器,作业磁通密度到达1.5T以上,而损耗只需硅钢工频变压器的10%~15%,将是硅钢工频变压器的更有力的竞赛者。日本估计在2005年就能够将FeMB系非晶合金工频变压器试制成功,并投入出产。

非晶纳米晶合金在中高频范畴中,正在和软磁铁氧体竞赛。在10kHz至50kHz电子变压器中,铁基纳米晶合金的作业磁通密度可达0.5T,损耗P0.5/20k≤25W/kg,因而,在大功率电子变压器中有显着的优势。在50kHz至100kHz电子变压器中,铁基纳米晶合金损耗P0.2/100k为30~75W/kg,

铁基非晶合金P0.2/100k为30W/kg,能够替代部分铁氧体商场。

非晶纳米晶合金经过20多年的推广运用,现已证明其具有下述长处:

1)不存在时效安稳性问题,纳米晶合金在200℃以下,钴基非晶合金在100℃以下,经过长时间运用,功能无显着改变;

2)温度安稳性比软磁铁氧体好,在-55℃至150℃规模内,磁功能改变5%~10%,并且可逆;

3)耐冲击振荡,随电源整机在30g下的振荡实验中,均未发生过功能恶化问题;

4)铁基非晶合金脆性大大改进,带材平整度杰出,能够剪切加工,也能够制成搭接式卷绕磁芯,经过5次弯折或拆开,功能无显着改变。

软磁复合资料

经过争辩,现在对磁粉芯等现已取得了共同知道,即以为它归于软磁复合资料。软磁复合资料是将磁性微粒均匀涣散在非磁性物中构成的。与传统的金属软磁合金和铁氧体资料比较,它有许多共同的长处:磁性金属粒子涣散在非导体物件中,能够削减高频涡流损耗,进步运用频率;既能够采纳热压法加工成粉芯,也能够运用现在的塑料工程技能,注塑制作成杂乱形状的磁体;具有密度小,分量轻,出产功率高,本钱低,产品重复性和共同性好等长处。缺陷是因为磁性粒子之间被非磁性体分隔,磁路间隔,磁导率现在一般在100以内。不过,选用纳米技能和其他办法,国外已有磁导率逾越1000的报道,最大可达6000.

软磁复合资料的磁导率遭到许多要素的影响,如磁性粒子的成分,粒子的形状,尺度,填充密度等。因而,依据作业频率能够进行调整。

磁粉芯是软磁复合资料的典型比如。现在已在20kHz至100kHz乃至1MHz的电感器中替代了部分软磁铁氧体。例如铁硅铝磁粉芯,硅含量为8.8%,铝为5.76%,剩下全为铁。粒度为90~45μm,45~32μm和32~30μm.用硅树脂作粘接剂,1%左右硬脂酸作润滑剂,在2t/cm2压力下,制成13×8×5的环形磁芯,在氢气顶用673°K,773°K,873°K退火,使磁导率到达100,300,600.在100kHz下损耗低,现已替代软磁铁氧体和MPP磁粉芯用于电感器中。

现已有人对大功率电源的电感器用软磁复合资料——磁粉芯进行了开发研讨。在20kHz以下,磁导率根本不变。在1.0T下,磁导率为100左右.50Hz~20kHz损耗小,可制成100kg分量以上的大型的磁芯,并且在20kHz下音频规模,噪声比环形铁氧体磁芯下降10dB.能够在大功率电源中替代硅钢和软磁铁氧体。

有人用钴/二氧化硅(Co/SiO2)纳米复合软磁资料制作不同于薄膜的大尺度磁芯。钴粒子均匀尺度为30μm,填充度40%至90%,经过拌和后,退火构成Co/SiO2纳米复合粉,然后压制成环形磁芯。磁导率在300MHz以下,都可到达16.镍锌铁氧体的磁导率为12,并且在100MHz今后敏捷下降。证明在高频和超高频下,软磁复合资料也可替代部分铁氧体商场。

新磁芯结构在电子变压器中的运用

搭接式卷绕磁芯

搭接式卷绕磁芯最早用于非晶合金配电变压器。它既有卷绕磁芯长处,激磁电流小,空载损耗低,又能够翻开装卸线圈,消除一般卷绕磁芯的缺陷,不需求用专用绕线机绕制线圈,出产功率进步,线圈呈现问题时也便于替换和修理。现有3%取向硅钢的厚度已减薄到0.23mm和0.27mm,用它们制作搭接式卷绕磁芯比非晶合金更简略。因而,搭接式卷绕磁芯有或许用于500VA以上的硅钢电源变压器,尤其是大容量整流电源和不停电电源中的硅钢电源变压器。

立体三角形磁芯

立体安置的三角形三相磁芯,现在正在国内流行。最早呈现立体三角形磁芯可追溯到20世纪30年代,可是,因为磁芯需求特别剪切加工,线圈需求专用绕线机绕制,而未能推广运用。现在能够用核算机操控磁芯剪切加工,现已有专用绕线机绕线。国内有5—6家企业在请求立体三角形磁芯变压器的专利。立体安置的三角形三相磁芯与平面安置的三柱式三相磁芯比较,磁通散布均匀,不会呈现部分饱满,激磁电流和磁通的对称性好。问题是各个柱的截面要构成挨近圆形适当困难,绕组均匀匝长添加,负载损耗也会添加。可用于30kVA以上的大型变压器。

正交形磁芯

把C型磁芯的一半旋转90°,再接合在一起,就构成正交形磁芯。能够用直流操控绕组操控正交形磁芯的电感。日本索尼公司现已用软磁铁氧体制成这种磁芯,叫SX形磁芯,并且现已用于各种电视机的开关电源,作为驱动变压器,操控它的电感,使电路呈现电压谐振或许电流谐振,而完结软开关条件。日本东北大学和东北电力公司现已用硅钢制成这种磁芯,用于功率补偿器和移相器,操控电力系统的有功和无功功率。与晶闸管功率补偿器和移相器比较,具有高次谐波少,电磁搅扰小,操控电路简略等特色。

磁性液体磁芯

有人曾想象过,用注塑机加工变压器磁芯,能够防止硅钢磁芯冲片,热处理,叠片,拼装等多道工序。现在正在开发磁性液体磁芯能够完结这种想象,用工程塑料做成磁芯外壳,中心注入磁性液体,外表再用磁性片封住。这样,许多出产的中小型电源变压器的加工功率能够显着进步,使本钱下降,与叠片式硅钢磁芯比较具有显着的优势。

电子变压器在电源技能中起侧重要效果。电源技能要求电子变压器能习惯外界运用条件,削减电磁搅扰;完结功率传送,电压改换,绝缘阻隔和纹波按捺等功用;进步功率,下降本钱。新软磁资料和新磁芯结构在电子变压器中的运用,不光推动了电子变压器的开展,并且也推动了电源技能的开展。各种新的动态值得留意。

结语

关于高频变压器的相关介绍就到这了,期望经过本文能让你对高频变压器有更全面的知道。

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