非晶和纳米晶合金的比较

2011-06-18 08:56:34来源: 互联网

铁基非晶合金在工频和中频领域,正在和硅钢竞争。铁基非晶合金和硅钢相比,有以下优缺点。
1)铁基非晶合金的饱和磁通密度Bs比硅钢低
但是,在同样的Bm下,铁基非晶合金的损耗比0.23mm厚的3%硅钢小。一般人认为损耗小的原因是铁基非晶合金带材厚度薄,电阻率高。这只是一个方面,更主要的原因是铁基非晶合金是非晶态,原子排列是随机的,不存在原子定向排列产生的磁晶各向异性,也不存在产生局部变形和成分偏移的晶粒边界。因此,妨碍畴壁运动和磁矩转动的能量壁垒非常小,具有前所未有的软磁性,所以磁导率高,矫顽力小,损耗低。
2)铁基非晶合金磁芯填充系数为0.84~0.86
3)铁基非晶合金磁芯的工作磁通密度
1.35T~1.40T,硅钢为1.6T~1.7T。铁基非晶合金工频变压器的重量是硅钢工频变压器的重量的130%左右。但是,即使重量重,对同样容量的工频变压器,磁芯采用铁基非晶合金的损耗,比采用硅钢的要低70%~80%。
4)考虑损耗,总的评估价为89%  
假定工频变压器的负载损耗(铜损)都一样,负载率也都是50%。那么,要使硅钢工频变压器的铁损和铁基非晶合金工频变压器的一样,则硅钢变压器的重量是铁基非晶合金变压器的1?8倍。因此,国内一般人所认同的抛开变压器的损耗水平,笼统地谈论铁基非晶合金工频变压器的重量、成本和价格,是硅钢工频变压器的130%~150%,并不符合市场要求的性能价格比原则。国外提出两种比较的方法,一种是在同样损耗的条件下,求出两种工频变压器所用的铜铁材料重量和价格,进行比较。另一种方法是对铁基非晶合金工频变压器的损耗降低瓦数,折合成货币进行补偿。每瓦空载损耗折合成5~11美元,相当于人民币42~92元。每瓦负载损耗折合成0.7~1.0美元,相当于人民币6~8.3元。例如一个50Hz,5kVA单相变压器用硅钢磁芯,报价为1700元/台;空载损耗28W,按60元人民币/W计,为1680元;负载损耗110W,按8元人民币/W计,为880元;则,总的评估价为4260元/台。用铁基非晶合金磁芯,报价为2500元/台;空载损耗6W,折合成人民币360元;负载损耗110W,折合成人民币880元,总的评估价为3740元/台。如果不考虑损耗,单计算报价,5kVA铁基非晶合金工频变压器为硅钢工频变压器的147%。如果考虑损耗,总的评估价为89%。
5)铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强  
现在测试工频电源变压器磁芯材料损耗,是在畸变小于2%的正弦波电压下进行的。而实际的工频电网畸变为5%。在这种情况下,铁基非晶合金损耗增加到106%,硅钢损耗增加到123%。如果在高次谐波大,畸变为75%的条件下(例如工频整流变压器),铁基非晶合金损耗增加到160%,硅钢损耗增加到300%以上。说明铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强。
6)铁基非晶合金的磁致伸缩系数大  
是硅钢的3~5倍。因此,铁基非晶合金工频变压器的噪声为硅钢工频变压器噪声的120%,要大3~5dB。
7)铁基非晶合金带材价格是0.23mm3%取向硅钢的150%  
现行市场上,,是0.15mm3%取向硅钢(经过特殊处理)的40%左右。
8)铁基非晶合金退火温度比硅钢低  
铁基非晶合金退火温度比硅钢低,消耗能量小,而且铁基非晶合金磁芯一般由专门生产厂制造。硅钢磁芯一般由变压器生产厂制造。 根据以上比较,只要达到一定生产规模,铁基非晶合金在工频范围内的电子变压器中将取代部分硅钢市场。在400Hz至10kHz中频范围内,即使有新的硅钢品种出现,铁基非晶合金仍将会取代大部分0.15mm以下厚度的硅钢市场。 值得注意的是,日本正在大力开发FeMB系非晶合金和纳米晶合金,其Bs可达1.7~1.8T,而且损耗为现有FeSiB系非晶合金的50%以下,如果用于工频电子变压器,工作磁通密度达到1.5T以上,而损耗只有硅钢工频变压器的10%~15%,将是硅钢工频变压器的更有力的竞争者。日本预计在2005年就可以将FeMB系非晶合金工频变压器试制成功,并投入生产。

非晶纳米晶合金在中高频领域中,正在和软磁铁氧体竞争。在10kHz至50kHz电子变压器中,铁基纳米晶合金的工作磁通密度可达0.5T,损耗P0.5/20k≤25W/kg,因而,在大功率电子变压器中有明显的优势。在50kHz至100kHz电子变压器中,铁基纳米晶合金损耗P0.2/100k为30~75W/kg, 铁基非晶合金P0.2/100k为30W/kg,可以取代部分铁氧体市场。

关键字:非晶  纳米晶合金

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0618/article_10198.html
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