电源用软磁材料
| 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 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PW1 | a | 100 | 15 | 300 | >2500 | 4500(300×15) | ≤300 | 2000 |
| b | 100 | 15 | 300 | >2500 | 4500(300×15) | ≤200 | 2000 | |
| PW2 | a | 200 | 25 | 200 | >2500 | 5000(200×25) | ≤300 | 2000 |
| b | 200 | 25 | 200 | >2500 | 5000(200×25) | ≤150 | 2000 | |
| PW3 | a | 300 | 100 | 100 | >3000 | 10000(100×100) | ≤300 | 2000 |
| b | 300 | 100 | 100 | >3000 | 10000(100×100) | ≤150 | 2000 | |
| PW4 | a | 1000 | 300 | 50 | >2000 | 15000(50×300) | ≤300 | 1500 |
| b | 1000 | 300 | 50 | >2000 | 15000(50×300) | ≤150 | 1500 | |
| PW5 | a | 3000 | 1000 | 25 | >1000 | 25000(25×1000) | ≤300 | 800 |
| b | 3000 | 1000 | 25 | >1000 | 25000(25×1000) | ≤150 | 800 | |
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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