您好,欢迎光临!   请登录 免费注册    
  您的位置:电子变压器资讯网 > 资讯中心 >  专题报道 > 正文
非晶软磁合金材料及其产业现状与发展前景
[发布时间]:2009年4月28日 [来源]:网摘 [点击率]:13563
【导读】:     1、非晶软磁合金材料及其应用1.1 非晶软磁合金材料及其形成机理我们根据原子排列方式把物质划分为晶体和非晶体两类。物质里面的原子排列是整齐有序的叫做晶体物质的...

 

    1.3.3灵活的处理工艺
    和其它磁性材料相比,非晶合金具有很宽的化学成分范围,而且即使同一种材料,通过不同的后续处理能够很容易地获得所需要的磁性。所以非晶合金的磁性能是非常灵活的,选择余地很大,为电力电子元器件的选材提供了方便。
    1.3.4制造工艺简单,节能、环保
    传统的薄钢板,从炼钢、浇铸、钢锭开坯、初轧、退火、热轧、退火、酸洗、精轧、剪切到薄板成品,需要若干工艺环节、数十道工序。由于环节多,工艺繁杂,传统的钢铁企业都是耗能大户和污染大户,有“水老虎”和“电老虎”之称。而非晶合金的制造是在炼钢之后直接喷带,只需一步就制造出了薄带成品,工艺大大简化,节约了大量宝贵的能源,同时无污染物排放,对环境保护非常有利。正是由于非晶合金制造过程节能,同时它的磁性能优良,降低变压器使用过程中的损耗,因此被称为绿色材料和二十一世纪的材料。表1是非晶软磁合金材料与其它常用软磁材料性能的比较。
    1.4 非晶软磁合金材料的应用领域
    由于非晶软磁合金具有优良的电磁性能,应用领域非常广阔。
    1.4.1电力电子技术领域:
    大功率中、高频变压器 
    逆变电源变压器 
    大功率开关电源变压器
    1.4.2通讯技术:
    程控交换机电源 
    数据交换接口部件 
    脉冲变压器 
    UPS电源滤波和存储电源、功率因素校正扼流圈、标准扼流圈
    1.4.3抗电磁干扰部件:
    交流电源、可控硅、EMI差模、共模电感、输出滤波电感
    1.4.4开关电源:
    磁饱和电抗器 
    磁放大器 
    尖峰抑制器 
    扼流圈
 

 

    1.4.5传感器:
    电流电压互感器 
    零序电流互感器 
    漏电开关互感器 
    防盗感应标签
    1.5有关非晶软磁合金材料的几个问题
    1.5.1 材料稳定性
    1.5.1.1温度稳定性(指非晶态合金的磁性能随使用温度的变化):
    常用的磁性材料,当温度升高时,其饱和磁通密度都是下降的。当温度高于一定值时,材料变成顺磁性的,原有磁性能丧失,无法继续使用。这个温度称为磁性材料的居里温度(或居里点)。居里点越高,表明材料可能的使用温度越高,即材料的温度稳定性越好。
    对于几种常用的磁性材料,其居里温度如下:
    硅钢:>600℃,坡莫合金:>400℃,铁氧体: 400℃
    铁氧体无论是饱和磁通密度还是居里点都是最低的;硅钢的居里点最高,可惜只能在低频使用;坡莫合金的居里点较高,饱和磁通密度中等,同时能在20kHz以上使用,但价格高;而不同的非晶态合金具有不同的饱和磁通密度和居里点,分别可以应用于高频和低频,同时价格也低于相应的其它材料。因此,可以说非晶态合金作为变压器铁心使用是非常理想的。
    除了居里点以外,非晶态合金的晶化温度也是衡量材料温度稳定性的一个重要参数。由于非晶态合金在高温下会发生晶化,由此它的使用温度受到晶化温度的限制。但是,非晶态合金的晶化温度的高低是足以应付几乎所有使用条件的。通常,非晶态合金的晶化温度在450-600 ℃之间,而高频电源中的其它元器件的最高使用温度也只不过在150℃以下。非晶态合金的温度稳定性对于某些应用是至关重要的,因此,在非晶态合金的研究开发过程中,温度稳定性得到了充分的重视。早在八十年代,广大军工用户就提出了非常严格的温度稳定性要求。
    通常情况下,非晶态合金必须满足如下要求:
    温度范围:-55℃—+130℃ ,主要性能变化率:     钴基非晶合金的磁性能温度稳定性相当好,通常作为军工产品使用。对于铁基微晶合金,虽然性能的变化率较大,但值得注意的是,其高频损耗随使用温度的升高而降低。考虑到变压器铁心的实际工作温度总是高于室温,这种变化实际上是有利的。
 

 

    综上所述,非晶态合金的温度稳定性非常值得信赖,使用温度在130℃以下的变压器铁心完全没有问题。
    1.5.1.2时效稳定性(指在一定温度下,非晶态合金的磁性能随时间的变化):
    对于大多数变压器铁心来说,其使用时间往往较长。由于非晶态合金处于亚稳态,在一定条件下有晶化的趋势。这使人们担心,随着使用时间的延长,非晶合金的磁性能会不会由于晶化而丧失。为了验证非晶态合金经过长时间使用会不会失效,最直接的方法莫过于将非晶态合金铁心在实际使用条件下长期运转,观察磁性能的变化。美国自八十年代就已经开始非晶态合金的生产,并大量应用于配电变压器铁心。根据大量报道,这些变压器一直在正常运行,表明非晶铁心的时效稳定性是可靠的。我国自八十年代起将非晶态合金应用于开关电源、中频变压器及漏电保护开关等多种场合,至今没有因为铁心性能恶化导致变压器失效的例子,这充分证明我国的非晶态合金在时效稳定性方面是安全的。
    但是,对于众多的非晶态合金来说,都进行模拟实际应用的长时间试验显然是不现实的。正如前面所述, 非晶态合金在一定温度下有发生晶化的趋势,这种趋势随着温度的降低是呈指数规律迅速递减的。根据这种规律,我们通常利用高温短时间的时效试验代替低温长时间的试验,用以说明材料的时效稳定性。对于常见的非晶软磁合金,最常用的试验条件为:时效温度130℃,时效时间200小时。
    从试验结果来看,非晶态合金的高温时效稳定性是非常好的。一般认为,非晶态合金在130℃以下使用是可靠的,有些品种的使用温度甚至可以达到150℃。
    1.5.1.3磁冲击稳定性(非晶纳米晶铁心经过强磁场的冲击后保持原有磁性能的能力):
    非晶铁心在使用过程中,有时会受到来自电源内部或外部的强磁场冲击。在强磁场冲击后,铁心保持原有性能是非常关键的。否则,铁心性能的恶化会降低电源效率,严重的甚至造成铁心工作点偏移,使铁心饱和,损坏开关管。为了研究非晶态合金的磁冲击稳定性,曾经对不同材料的铁心进行了一系列磁冲击试验,试验结果充分表明,非晶态合金经过适当处理后,磁性能完全可以经受强磁场的冲击而基本复原。
    1.5.1.4机械稳定性(指非晶态合金经过机械冲击振动后磁性能的变化):
    非晶态合金在使用前,一般都要经过热处理。而经过热处理后,材料比较脆。但无论什么材料,作为变压器铁心使用时,大多数要放在保护盒中或表面注塑后使用。对于非晶态合金,在铁心装入保护盒时通常还要加入某些衬垫物,如硅脂、海绵等。这些措施完全可以保证铁心在使用中不发生损坏和磁性能恶化。
    在非晶态合金研究开发的初期,首先是在军工电源中应用的。军工设备严酷的工作条件,对铁心的性能要求十分苛刻。例如,对于航空航天装备中的开关电源,对变压器铁心机械稳定性的要求一般是:
 

投稿箱:
   电子变压器、电感器、磁性材料等磁电元件相关的行业、企业新闻稿件需要发表,或进行资讯合作,欢迎联系本网编辑部QQ: , 邮箱:info%ett-cn.com (%替换成@)。
第一时间获取电子变压器行业资讯,请在微信公众账号中搜索“电子变压器资讯”或者“dzbyqzx”,或用手机扫描左方二维码,即可获得电子变压器资讯网每日精华内容推送和最优搜索体验,并参与活动!
温馨提示:回复“1”获取最新资讯。