国内电子变压器发展之路:多个环节齐头并进

2009-10-28 09:15:15来源: 中国电子元件协会 关键字:TDK  电子变压器  磁材

     近年来,电源中电子变压器所用的铁心材料和导电材料价格连续上涨,上游原材料形成卖方市场。作为下游的电子变压器的电源用户,可以在全球范围内选择和采购,形成买方市场。处于中间位置的电子变压器行业,只有走技术创新之路,才能摆脱这种两头受气的困境。然而,在成熟的电子变压器行业里,技术创新比较困难。但是每一个细小环节的改进,就可以带来新的理念和新的产品。

    走技术创新之路,要时刻记住要达到的目的。电源中的电子变压器,象所有作为商品的产品一样进行任何技术创新,都必须在具体使用条件下完成具体功能中,追求性能价格比最好。现在的电源产品,普遍以“轻、薄、短、小”为特点向小型化和便携化发展。电子变压器必须适应作为用户的电源产品对体积和重量的要求。同时,电子变压器的原材料(铁心材料和导电材料)价格上涨。因此,如何减小体积和重量,如何降低成本,成为近年来电子变压器发展的主要方向。

    硅钢是工频电源中电子变压器大量使用的铁心材料。要减少电子变压器中的铁心用量,必须提高硅钢的工作磁通密度(工作磁密)。硅钢的工作磁密既决定于饱和磁通密度,又决定于损耗。因为效率是电子变压器的重要性能指标,现在,为了节能,许多电源产品都提出待机损耗要求。电子变压器的铁心损耗是待机损耗的主要组成部分,因此,都对电子变压器的效率或损耗提出明确的严格要求。

    近年来,取向和无取向冷轧硅钢价格上涨,卷绕式环形铁心,相比于R型、CD型和EI型铁心,由于消耗材料少,可以节约20%以上的铁心材料成本,扩大了电子变压器中的使用范围。卷绕式环形铁心可以充分发挥取向冷轧硅钢的性能,与无取向冷轧钢相比,工作磁密要高得多。同时不象R型、CD型和EI型的铁心那样,可以充分利用硅钢材料,不会有边角废料,材料利用率可以达到98%以上。

    作为电子变压器一大类的工频变压器,采用工作磁密高的铁心材料后,可以不减少铁心截面和体积,而是减少线圈匝数,减少用铜量。在现在铜材价格远远高于铁心材料的情况下,可能是更好的一种设计改进方案。

    软磁铁氧体是中、高频电源中电子变压器大量使用的铁心材料,和金属软磁材料相比,软磁铁氧体的饱和磁密低,磁导率低,居里温度低,是它的几大弱点。尤其是居里温度低,饱和磁密Bs和单位体积功率损耗Pcv都会随温度变化。温度上升,Bs下降,Pcv开始下降,到谷点后再升高。因此在高温条件下,只要Bs保持较高水平,就可以把工作磁密Bm选得高一些,从而减少线圈匝数,降低用铜量和成本。高温高饱和磁密软磁铁氧体材料,还可以扩大电子变压器使用的温度上限到120益甚至150益。

    例如,汽车用电子设备中的高频电子变压器,在外界温度条件变化大和发动机室发热的高温条件下工作,就必须采用高温高饱和磁密软磁铁氧体。软磁复合材料(SMC)是上世纪90年代开发出来的新型软磁材料,其出发点是想把金属软磁材料的工作频率向MHz级和GHz级扩展,因此将金属软磁材料与其他高电阻材料,如石英、陶瓷、高分子材料等复合在一起,只要控制金属软磁材料的体积百分数在逾渗极限以下,就有可能保持软磁特性,又减少各种高频率损耗,成为一种新的软磁材料――软磁复合材料,取英文名称的第一个字母,简称SMC材料。

    软磁复合材料中的磁性粒子可以是纯铁、镍、钴金属、铁镍合金、铁镍钼合金、铁铝合金、铁基非晶合金、铁基纳米晶合金和软磁铁氧体经过粉碎后制成的粉末。

    非磁性物体可以是二氧化硅等绝缘体,硅树脂、聚乙烯、环氧树脂等高分子材料作粘接剂和硬脂酸等作润滑剂。磁性粒子和非磁性物体混合后,可以经过绝缘处理、压制成形、烧结等工艺加工成磁粉芯,也可以采用现在的塑料工程技术,注塑成各种复杂形状的磁芯。软磁复合材料的优点是密度小,重量轻,生产效率高,成本低,产品一致性好。缺点是由于磁粒子之间被非磁性物体隔开,磁性阻断,磁导率现在一般都在100以内,最近报导通过纳米技术和其他措施,已开发出磁导率超过1000的软磁复合材料,最大可达6000。

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编辑:金继舒 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/dygl/2009/1028/article_1691.html
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