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國(guó)內(nèi)電子變壓器發(fā)展之路:多個(gè)環(huán)節(jié)齊頭并進(jìn)

作者: 時(shí)間:2009-10-28 來(lái)源:中國(guó)電子元件協(xié)會(huì) 收藏

  近年來(lái),電源中所用的鐵心材料和導(dǎo)電材料價(jià)格連續(xù)上漲,上游原材料形成賣方市場(chǎng)。作為下游的的電源用戶,可以在全球范圍內(nèi)選擇和采購(gòu),形成買方市場(chǎng)。處于中間位置的行業(yè),只有走技術(shù)創(chuàng)新之路,才能擺脫這種兩頭受氣的困境。然而,在成熟的電子變壓器行業(yè)里,技術(shù)創(chuàng)新比較困難。但是每一個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié)的改進(jìn),就可以帶來(lái)新的理念和新的產(chǎn)品。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/99328.htm

  走技術(shù)創(chuàng)新之路,要時(shí)刻記住要達(dá)到的目的。電源中的電子變壓器,象所有作為商品的產(chǎn)品一樣進(jìn)行任何技術(shù)創(chuàng)新,都必須在具體使用條件下完成具體功能中,追求性能價(jià)格比最好?,F(xiàn)在的電源產(chǎn)品,普遍以“輕、薄、短、小”為特點(diǎn)向小型化和便攜化發(fā)展。電子變壓器必須適應(yīng)作為用戶的電源產(chǎn)品對(duì)體積和重量的要求。同時(shí),電子變壓器的原材料(鐵心材料和導(dǎo)電材料)價(jià)格上漲。因此,如何減小體積和重量,如何降低成本,成為近年來(lái)電子變壓器發(fā)展的主要方向。

  硅鋼是工頻電源中電子變壓器大量使用的鐵心材料。要減少電子變壓器中的鐵心用量,必須提高硅鋼的工作磁通密度(工作磁密)。硅鋼的工作磁密既決定于飽和磁通密度,又決定于損耗。因?yàn)樾适请娮幼儔浩鞯闹匾阅苤笜?biāo),現(xiàn)在,為了節(jié)能,許多電源產(chǎn)品都提出待機(jī)損耗要求。電子變壓器的鐵心損耗是待機(jī)損耗的主要組成部分,因此,都對(duì)電子變壓器的效率或損耗提出明確的嚴(yán)格要求。

  近年來(lái),取向和無(wú)取向冷軋硅鋼價(jià)格上漲,卷繞式環(huán)形鐵心,相比于R型、CD型和EI型鐵心,由于消耗材料少,可以節(jié)約20%以上的鐵心材料成本,擴(kuò)大了電子變壓器中的使用范圍。卷繞式環(huán)形鐵心可以充分發(fā)揮取向冷軋硅鋼的性能,與無(wú)取向冷軋鋼相比,工作磁密要高得多。同時(shí)不象R型、CD型和EI型的鐵心那樣,可以充分利用硅鋼材料,不會(huì)有邊角廢料,材料利用率可以達(dá)到98%以上。

  作為電子變壓器一大類的工頻變壓器,采用工作磁密高的鐵心材料后,可以不減少鐵心截面和體積,而是減少線圈匝數(shù),減少用銅量。在現(xiàn)在銅材價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鐵心材料的情況下,可能是更好的一種設(shè)計(jì)改進(jìn)方案。

  軟磁鐵氧體是中、高頻電源中電子變壓器大量使用的鐵心材料,和金屬軟料相比,軟磁鐵氧體的飽和磁密低,磁導(dǎo)率低,居里溫度低,是它的幾大弱點(diǎn)。尤其是居里溫度低,飽和磁密Bs和單位體積功率損耗Pcv都會(huì)隨溫度變化。溫度上升,Bs下降,Pcv開始下降,到谷點(diǎn)后再升高。因此在高溫條件下,只要Bs保持較高水平,就可以把工作磁密Bm選得高一些,從而減少線圈匝數(shù),降低用銅量和成本。高溫高飽和磁密軟磁鐵氧體材料,還可以擴(kuò)大電子變壓器使用的溫度上限到120益甚至150益。

  例如,汽車用電子設(shè)備中的高頻電子變壓器,在外界溫度條件變化大和發(fā)動(dòng)機(jī)室發(fā)熱的高溫條件下工作,就必須采用高溫高飽和磁密軟磁鐵氧體。軟磁復(fù)合材料(SMC)是上世紀(jì)90年代開發(fā)出來(lái)的新型軟料,其出發(fā)點(diǎn)是想把金屬軟料的工作頻率向MHz級(jí)和GHz級(jí)擴(kuò)展,因此將金屬軟磁材料與其他高電阻材料,如石英、陶瓷、高分子材料等復(fù)合在一起,只要控制金屬軟磁材料的體積百分?jǐn)?shù)在逾滲極限以下,就有可能保持軟磁特性,又減少各種高頻率損耗,成為一種新的軟磁材料――軟磁復(fù)合材料,取英文名稱的第一個(gè)字母,簡(jiǎn)稱SMC材料。

  軟磁復(fù)合材料中的磁性粒子可以是純鐵、鎳、鈷金屬、鐵鎳合金、鐵鎳鉬合金、鐵鋁合金、鐵基非晶合金、鐵基納米晶合金和軟磁鐵氧體經(jīng)過(guò)粉碎后制成的粉末。

  非磁性物體可以是二氧化硅等絕緣體,硅樹脂、聚乙烯、環(huán)氧樹脂等高分子材料作粘接劑和硬脂酸等作潤(rùn)滑劑。磁性粒子和非磁性物體混合后,可以經(jīng)過(guò)絕緣處理、壓制成形、燒結(jié)等工藝加工成磁粉芯,也可以采用現(xiàn)在的塑料工程技術(shù),注塑成各種復(fù)雜形狀的磁芯。軟磁復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)是密度小,重量輕,生產(chǎn)效率高,成本低,產(chǎn)品一致性好。缺點(diǎn)是由于磁粒子之間被非磁性物體隔開,磁性阻斷,磁導(dǎo)率現(xiàn)在一般都在100以內(nèi),最近報(bào)導(dǎo)通過(guò)納米技術(shù)和其他措施,已開發(fā)出磁導(dǎo)率超過(guò)1000的軟磁復(fù)合材料,最大可達(dá)6000。

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