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电源用软磁材料

时间:05-19 来源:互联网 点击:

  软磁铁氧体的性能与温度有关,因此在给出它的性能参数时一定要标明温度值。例如有一种锰锌铁氧体的饱和磁通密度Bs,在100℃时只有25℃时的70%。

  同时,软磁铁氧体的磁致伸缩系数比较大,工作在10Hz~20kHz声频范围内的电磁元件,有比较大的可闻噪声。即使用于超过20kHz的中、高频,如果有声频振荡载波,也有可闻噪声。

4高导磁合金(坡莫合金)

  高导磁合金是指初始导磁率和最大导磁率高的铁镍合金等,商品名称大多数被叫做“坡莫合金”。除了高导磁率外,坡莫合金损耗比较低,特别是环境适应性比较好,性能稳定,虽然价格贵,但是仍然使用在条件比较严格的电源中。

 

类别极限频率fmax(kHz)工作频率f(kHz)工作磁通密度B(mT)100℃时幅值磁导率μα(在B和f条件下)性能因子(B×f)(mT×kHz)100℃时在(B×f)下损耗(kW/m3)25℃初始磁导率μi
PW1a10015300>25004500(300×15)≤3002000
b10015300>25004500(300×15)≤2002000
PW2a20025200>25005000(200×25)≤3002000
b20025200>25005000(200×25)≤1502000
PW3a300100100>300010000(100×100)≤3002000
b300100100>300010000(100×100)≤1502000
PW4a100030050>200015000(50×300)≤3001500
b100030050>200015000(50×300)≤1501500
PW5a3000100025>100025000(25×1000)≤300800
b3000100025>100025000(25×1000)≤150800

  坡莫合金主要种类是铁镍合金,由镍(35%~85%)、铁和添加的钼、铜、钨等组成。在20世纪40年代已基本定型,到70年代和80年代大量使用,形成了几十种型号,一般根据镍含量多少来分类。镍含量在30%~50%之间为低镍合金,如中国的1J30、1J34、1J50、1J51等。镍含量在65%~85%之间为高镍合金,如中国的1J66、1J79、1J80、1J88等。根据电源的需要,已经制定出各种各样的坡莫合金带材。有磁滞回线为矩形的、非矩形的、线性的(恒导磁)材料。可以轧制成0.20mm至0.005mm(5μm)厚度的各种规格。一般0.20mm厚的坡莫合金用于50Hz,0.005mm厚的坡莫合金用于500kHz~1MHz,涵盖了工频,中频至高频整个频率范围,早已突破了只能用于20kHz以下的旧观念。

  和硅钢、软磁铁氧体一样,坡莫合金近十年来也在迅猛的发展。一个是用低镍含量的铁镍合金添加铬等元素,使其达到高镍含量的导磁性能,从而降低成本。已经报导的Ni38Cr8Fe合金,在H=0.4A/m下磁导率达到100000~300000,接近高镍含量合金的水平。更突出的是国内外近年来相继推出高初始导磁率200000~300000,最大导磁率350000~500000的坡莫合金产品。还有一个是突破坡莫合金薄带制造工艺,轧成0.01mm~0.005mm厚超薄带,扩大频率应用范围。0.005mm厚的Ni80Mo5坡莫合金超薄带,在Bm为0.1T时,500kHz下损耗为0.126W/g,1MHz下为0.392W/g,5MHz下为6.79W/g,10MHz下为23.1W/g。可以用于1MHz以上的电源变压器中。

5非晶和微晶合金

  20世纪60年代末及以后研究出用快速凝固技术制造的各种非晶合金软磁材料,以及再退火晶化技术制造的各种微晶材料,成为当代电磁元件用软磁材料研究开发的方向。

  非晶合金没有形成结晶粒晶格,而形成类似玻璃那样的一种合金,因此商品名叫“金属玻璃”。现在非晶合金软磁材料有三种基本类型:

  (1)铁基非晶合金,主要成分为铁硅硼,饱和磁通密度高,工频和中频下损耗小,价格便宜,用于工频和中频电源领域。

  (2)钴基非晶合金,主要成分为钴铁硅硼,磁导率高,中、高频损耗低,价格贵,主要用于中、高频领域。

  (3)铁镍基非晶合金,初始导磁率高,可达106,低频下损耗低,可用于电源中的检测电磁元件和漏电开关用互感器。

非晶合金也可以制成矩形,非矩形和线性磁滞回线。非晶合金带材厚度一般为20μm~40μm,可以制成150μm~250μm厚的带材,也可以制成18μm~3.5μm厚的超薄带材,还可以制成小于1μm的薄膜。非晶合金的应用涵盖了电源中从低频到高频领域的各种电磁元件,是今后最有发展前途的软磁材料。

  为了克服钴基合金饱和磁通密度低,价格贵的缺点,1988年日立公司开发出微晶合金,商品名叫“Finement”,它是在铁基非晶合金中加微量的铜和铌,再经过适当的热处理,使其部分晶化,而得到晶粒大小为微米至纳米范围的微晶合金。晶粒大小为纳米范围的又称为纳米晶。以后采用类似的工艺,制造出各种各样的微晶合金。例如FeMB和FeZrNbCu微晶合金,商品名“Nanoperm”。

  非晶和微晶合金在近十年来发展迅速,不但在材料和工艺,而且在应用方面都取得了很大的进步。

铁基非晶合金主要应用在低频电磁元件中,。它在电力配电变压

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