電源技術(shù)與電子變壓器(編輯修改稿)
2024-08-27 00:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ），～（20～5μm），1MHz以上，厚度小于5μm。金屬軟磁材料帶材只要降到一定厚度，渦流損耗可顯著減少。不論是硅鋼、坡莫合金，還是鈷基非晶合金和微晶納米晶合金都可以在中、高頻電子變壓器中使用，和錳鋅鐵氧體競(jìng)爭(zhēng)。 降低成本 降低成本是對(duì)電子變壓器的一個(gè)主要要求，有時(shí)甚至是決定性的要求。電子變壓器作為一種商品和其他商品一樣，都面臨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)的內(nèi)容包括性能和成本兩個(gè)方面，缺一不可。不注意成本，往往會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)中被淘汰。 電子變壓器的成本包括材料成本、制造成本和管理成本。降低成本要從這三個(gè)方面來(lái)考慮。 軟磁材料成本在電子變壓器的材料成本中占有相當(dāng)大的比例。根據(jù)現(xiàn)行的市場(chǎng)價(jià)格，每kg重量的軟磁材料的價(jià)格從小到大的順序是：錳鋅軟磁鐵氧體，硅鋼，鐵基非晶合金，Ni50坡莫合金，鈷基非晶合金，Ni80坡莫合金。錳鋅鐵氧體在中高頻范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，硅鋼在工頻范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，最主要的原因之一就是價(jià)格便宜。 制造成本與設(shè)計(jì)和工藝有關(guān)。電子變壓器所用的磁芯、線圈和總體結(jié)構(gòu)的加工和裝配工藝是復(fù)雜還是簡(jiǎn)單？需要人工占的比例多大？是否需要工模具？質(zhì)量控制中需要檢測(cè)的工序和參數(shù)有多少？要用什么檢測(cè)儀器和設(shè)備？這些都是降低制造成本時(shí)要考慮的問(wèn)題。 管理成本一般約占材料和制造成本之和的30％左右。如果管理得好，充分利用人力和財(cái)力，有可能降到20％左右。充分利用人力，是指工時(shí)利用率要高，減少管理人員和工人比例等等。充分利用財(cái)力，是指縮短生產(chǎn)周期，減少庫(kù)存，加快資金流轉(zhuǎn)等等。 所以，一個(gè)好的電子變壓器設(shè)計(jì)者，除了要了解電子變壓器的理論和設(shè)計(jì)方法而外，還要了解各種軟磁材料，電磁線，絕緣材料的性能和價(jià)格；還要了解磁芯加工和熱處理工藝，線圈繞制和絕緣處理工藝和結(jié)構(gòu)組裝工藝；還要了解實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制的檢測(cè)參數(shù)和儀器設(shè)備；還要了解生產(chǎn)管理的基本知識(shí)以及電子變壓器的市場(chǎng)動(dòng)態(tài)等等。只有知識(shí)全面的設(shè)計(jì)者，才能設(shè)計(jì)出性能好，價(jià)格低的電子變壓器。 3 新軟磁材料在電子變壓器中的應(yīng)用 電子變壓器中的軟磁材料，根據(jù)上面的分析，在工頻及中頻范圍內(nèi)主要采用硅鋼，在高頻范圍內(nèi)主要采用軟磁鐵氧體?，F(xiàn)在硅鋼遇到非晶納米晶合金的挑戰(zhàn)，軟磁鐵氧體既遇到非晶納米晶合金的挑戰(zhàn)，又遇到軟磁復(fù)合材料的競(jìng)爭(zhēng)。在挑戰(zhàn)和競(jìng)爭(zhēng)中，不但使新軟磁材料迅速發(fā)展，也使硅鋼和軟磁鐵氧體得到發(fā)展。新發(fā)展起來(lái)的軟磁材料在電子變壓器中的應(yīng)用，使電子變壓器的性能提高，成本下降。而且也使電源技術(shù)在向短、小、輕、薄的變革中遇到的難點(diǎn)——磁性元件小型化問(wèn)題逐步得到解決。 下面分別介紹硅鋼，軟磁鐵氧體，非晶納米晶合金，軟磁復(fù)合材料在電子變壓器中應(yīng)用的一些新進(jìn)展。這里不介紹薄膜軟磁材料，它是用于1MHz以上的，高頻小型電子變壓器的新一代軟磁材料，留待以后專文介紹。 硅鋼 電源技術(shù)中的工頻電子變壓器大量使用3％取向硅鋼。，3％取向硅鋼，；，3％HiB取向硅鋼。，3％。與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品相差不多。％取向硅鋼經(jīng)過(guò)特殊處理，即用電解法將表面拋光至鏡面，再涂張力涂層，最后細(xì)化磁疇。同時(shí)，對(duì)要求損耗低的電子變壓器，經(jīng)過(guò)特殊處理，～。 日本還用溫度梯度爐高溫退火新工藝，3％～，經(jīng)過(guò)特殊處理。采用三次再結(jié)晶新工藝，制成更薄的硅鋼，（），()（）。 電源裝置中的中頻（400Hz至10kHz）電子變壓器，～，3％取向硅鋼外，％無(wú)取向硅鋼。％硅鋼，磁致伸縮近似為零，可制成低噪聲電子變壓器，磁導(dǎo)率為16000～25000。ρ比3％硅鋼高一倍，中頻損耗低，例如：％無(wú)取向硅鋼P(yáng)1/，P1/，。％取向硅鋼，～。％取向硅鋼P(yáng)1/。％硅鋼制成1kHz音頻變壓器，噪聲比3％取向硅鋼下降21dB，鐵損下降40％，％硅鋼取代3％取向硅鋼用于8kHz電焊機(jī)中。％硅鋼國(guó)內(nèi)已進(jìn)行小批量生產(chǎn)。 ％硅鋼的同時(shí)，日本還開(kāi)發(fā)了硅含量呈梯度分布的硅鋼。 1）中高頻低損耗梯度硅鋼，％，電阻率高，磁導(dǎo)率高，磁通集中在表面，渦流也集中表面，損耗小。％。％硅鋼。例如：％，梯度硅鋼為13W/kg；％硅鋼為14W/kg，梯度硅鋼為9W/kg。％，％硅鋼高。％硅鋼好。已經(jīng)用這種梯度硅鋼制成家用電器逆變器用電感器，由于Bs高，損耗低，既體積小，又發(fā)熱少。 2）低剩磁梯度硅鋼，表層硅含量高，磁致伸縮小，中心層硅含量低，磁致伸縮大。表層與中心層存在的磁致伸縮差而引發(fā)應(yīng)力。出現(xiàn)的彈性能導(dǎo)致剩磁低。ΔB=Bm－（Bm為工作磁通密度）。損耗也低?？梢杂糜诿}沖變壓器，單方向磁通變化電源變壓器等。作為電源變壓器鐵芯時(shí)，還可以抑制合閘時(shí)的突發(fā)電流浪涌。 最近報(bào)導(dǎo)，日本開(kāi)發(fā)出用于中高頻電子變壓器的硅鋼新品種——添加鉻（Cr）的硅鋼。％硅鋼中，添加4％鉻，電阻率可達(dá)82μΩcm，而一般3％取向硅鋼電阻率為44μΩcm，牌號(hào)為“HiFreqs” 。，，；延伸性即加工性好，與3％硅鋼一樣，可以進(jìn)行沖剪，鉚固加工；耐腐蝕性好，在鹽水和濕氣中，不涂層也不腐蝕。已用這種添加鉻的硅鋼制成25kHz開(kāi)關(guān)電源用濾波電感器，鐵芯損耗為22W/kg，％硅鋼（36W/kg）和鐵基非晶合金（29W/kg）小。還用它制成70kHz感應(yīng)加熱裝置的電子變壓器，％取向硅鋼發(fā)熱顯著減少，壽命延長(zhǎng)4倍以上。 軟磁鐵氧體 軟磁鐵氧體的特點(diǎn)是：飽和磁通密度低，磁導(dǎo)率低，居里溫度低，中高頻損耗低，成本低。前三個(gè)低是它的缺點(diǎn)
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