电源变压器磁芯性能要求及材料分类
磁性材料的分类以及特点
磁性材料的分类以及特点一、带绕铁芯硅钢片是一种合金,在纯铁中加入少量的硅(一般在4.5%以下)形成的铁硅系合金称为硅钢该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为12000高斯; 由于它们具有较好的磁电性能,又易于大批生产,价格便宜,机械应力影响小等优点,在电力电子行业中获得极为广泛的应用,如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。
是软磁材料中产量和使用量最大的材料。
也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。
特别是在低频、大功率下最为适用。
常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带DW、冷轧取向电工钢带DQ,适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯,这类合金韧性好,可以冲片、切割等加工,铁芯有叠片式及卷绕式。
但高频下损耗急剧增加,一般使用频率不超过400Hz。
从应用角度看,对硅钢的选择要考虑两方面的因素:磁性和成本。
对小型电机、电抗器和继电器,可选纯铁或低硅钢片;对于大型电机,可选高硅热轧硅钢片、单取向或无取向冷轧硅钢片;对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。
在工频下使用时,常用带材的厚度为0.2~0.35 毫米;在400Hz 下使用时,常选0.1 毫米厚度为宜。
厚度越薄,价格越高。
2、坡莫合金坡莫合金常指铁镍系合金,镍含量在30~90%范围内。
是应用非常广泛的软磁合金。
通过适当的工艺,可以有效地控制磁性能,比如超过十万的初始磁导率、超过一百万的最大磁导率、低到千分之二奥斯特的矫顽力、接近1 或接近零的矩形系数,具有面心立方晶体结构的坡莫合金具有很好的塑性,可以加工成1 微米的超薄带及各种使用形态。
常用的合金有1J50、1J79、1J85等。
1J50 的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些,但磁导率比硅钢高几十倍,铁损也比硅钢低2~3倍。
做成较高频率(400~8000Hz)的变压器,空载电流小,适合制作100 瓦以下小型较高频率变压器。
1J79 具有好的综合性能,适用于高频低电压变压器,漏电保护开关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。
磁性材料分类
MeFe2O4 Me代表Mn、Ni、Mg、Gu、Zn 起始磁导率高、矫顽力低、易磁化、易退磁、磁滞回线呈细长状
1.高导磁材料,初始磁导率大于4000,用于制作电源泸波电感、小型脉冲变压器、宽频带变压器 2.高饱和磁通密度材料,Bs高,功率损耗低,适用于制作开关电源变压器、高频扼流圈、输出变压器、脉冲变压器
磁性材料分类
按材料分类 金属磁性材料 铁氧体(铁磁性 氧化物) 铁氧体分类
永磁 软磁 矩磁 旋磁 压磁 (用途最广、种类最多、高频电感、高频变压器、大多是尖晶石型)
用在频率为:1000HZ以下 用在频率为:1000HZ以上
按特性和用途
尖晶石型
按晶格
石榴石型 磁铅石型
软磁特性 化学公式 软磁材料特性 软磁分类
7 9
按成分、使用频 2.NiZn 使用频率为100Hz-100MHz.有的可达到300MHz.这类材料的磁导率较低,电阻率很高,一般为105-107欧姆cm,因为气孔率大,高频涡流损耗小,在 率范围
软磁磁芯规格及用途
一般于高频变压器及电感器,用的软磁铁氧体磁芯有:EE形、EI形、EC形、ETD形、RM形、PM形、U形、UF形、I形、帽形、螺纹磁性 。下面是具体分类: 相关项uQ值,低的温度系数和减落系数,适用于载波频带的滤波器线圈、变压器、震荡回路线圈 4.高频低损耗材料,磁导率低,高频损耗小,适用于几兆Hz到几百兆Hz的高频范围使用可制作各类固定电感器、高频调谐回路线圈、震荡线圈 5.高电阻率材料,电阻率为10 -10 欧母/cm,适用于制作偏转线圈磁芯及工型磁芯,可避免线圈直接绕制在磁芯上面发生短路 1.MnZn 具有高的起始磁导率,较高的饱和磁感应强度,在无线电中频或低频范围有低的损耗。因此它是1兆HZ以下频段范围磁性能最有良的铁氧体材料 。国标牌号:R4H、R6H、R1K、R1.5K、R2K、R4K、R6K、R10K 1MHz以上高频范围,磁性能最为优良,典型牌号:R5、R10、R20、R40、R60、R1H、R2.5H、R7H、RIK、RI5K 3.MgZn 应用较少
常用变压器铁心材料介绍
Br Bs
Hc
H
磁性材料介绍:
锰锌系材 铁氧体磁芯 镍锌系材 镁锌系材 硅(矽)钢材 铁粉芯 合金类磁芯 铁硅铝合金 铁镍合金 钼坡莫合金 非晶、微晶合金
磁芯
磁性材料介绍:
1.铁氧体磁芯 A)锰锌系 组成约为:Fe2O3 71%, MnO 20%, 其他为:ZnO
电阻率高(10 ohm-cm)
温度 等级
130℃ 155℃ 180℃
105℃ 130℃ 155℃ 85℃ 105℃
特点
用途
绞线
将UEW线绞合而成。具很好 高频线圈、高频变压器等。 高频特性,可降低线间匝间 分布电容以及降低集肤效应。
具很好的耐高压特性,可直 焊。但不耐弯折。 外层覆盖PVC皮,具很好的 绝缘性。 小型安规高频变压器、电 感线圈。 低频变压器、消磁线圈、 以及其他设备等引线用
铁心损耗较锰锌系高
居里温度高 型式:DR,R,环形等。 用途:常模滤波器、储能电感等
磁性材料介绍:
2.合金类磁芯 A)硅(矽)钢片 极高的磁导率(μ i约60000) 很高的饱和磁通密度(0.6T~1.9T) 电阻率非常低(取决于硅含量),故适用频率不高
成本低廉
型式:片状或带状以及经加工后的O型、R型等
铁心损耗低 居里温度高 形状:EE,EI,ER,PQ,RM,POT等型式。 用途:功率变压器、EMI共模滤波器、储能电感等
磁性材料介绍:
1.铁氧体磁芯 B)镍锌系 组成约为:Fe2O3 50%, NiO 24%, 其他为:ZnO 电阻率很高(107 ohm-cm) 工作频率高
三层绝缘线
TEX-E TEX-F TRW、 UL1007 UL1015 …
磁芯材料类别
据这个电感的电感量量以及所通过的电流,由此计算出需要的漆包线的直径和绕制的圈数,大致估算出体积,然后再选购磁芯。
1、铁粉芯。
铁粉芯是工字电感磁芯中最常用的一种软磁铁粉芯,这种磁芯一般是通过采用纯铁粉,加入绝缘剂、粘结剂然后挤压成型而成的。
这类磁芯的表面电阻较小,初始导磁率为75以下,拥有很高的饱和磁通密度B,因此它主要用于功率型的磁环电感的各种开关电源上。
2、镍锌磁芯。
工字电感磁芯中应用的镍锌磁芯属于一种软磁铁氧体磁芯,它具有电阻高、导磁率偏低、初始导磁率范围在5~1500的特点。
另外,由于这类镍锌磁芯具有较高的表面电阻(100MΩ以上),因此一般用于中高频电路上。
3、锰锌磁芯。
锰锌磁芯与镍锌磁芯一样,也是一种软磁磁芯,具有表面电阻低、较高的初始导磁率、很高的饱和磁通密度,所以它是100KHz左右最理想的功率电感。
而且由于磁芯的初始导磁率越高,其表面电阻越低,因此它一般使用在1MHz以下电路。
4、铁氧体磁芯。
工字电感磁芯中常用的铁氧体磁芯是一种高频导磁材料,主要由铁(Fe),锰(Mn),和锌(Zn)3种金属元素组成。
这种铁氧体磁芯可以增大导磁率,提高电感品质因素的特点,但是它最大特点是高渗透性,良好的温度特性,和低衰减率。
因此它是制造宽带变压器,可调电感器及其他一些从10kHz到50MHz的高频电路等应用最理想的一种材料。
工字磁芯有镍锌也有锰锌。
镍锌u值低,抗饱和能力强、卷数多。
锰锌u值高抗饱和能力弱些需卷数少。
常见以扼流卷电感为主。
磁棒属1000u/2000u中波磁棒。
有扁有圆。
属锰锌材料。
现在工字磁芯里有高u值品种为贴片用工字磁芯,Dc/Dc较常见,材料为95/99锰锌料、u值在10000左右。
镍锌材料电阻率较大,外观粗糙些有颗粒状。
锰锌料电阻率低、表面光滑、有光泽。
以导磁率400为中线400u以下镍锌为主400u以上锰锌为主。
变压器磁芯类别
变压器磁芯类别变压器是电力系统中的重要组成部分,它可以将一个电压值转换为另一个电压值。
其中的磁芯是变压器的重要组成部分,它负责将电能转换成磁能,然后再将磁能转换成电能。
磁芯的质量和性能直接影响变压器的性能和质量,因此磁芯的选择十分关键。
根据材料的不同,磁芯可以分为以下几种类型。
1. 铁氧体磁芯铁氧体磁芯是目前应用最广泛的一种磁芯,它由氧化铁和金属氧化物组成,具有高的磁导率和低的磁损耗。
铁氧体磁芯的特点是稳定性好,磁导率高,磁损耗小,适用于高频变压器和开关电源中。
2. 硅钢磁芯硅钢磁芯是一种低损耗的磁芯。
它由硅钢片组成,硅钢片表面覆盖一层绝缘漆。
硅钢磁芯的特点是磁导率高,磁损耗小,适用于低频变压器和电机中。
3. 镍铁磁芯镍铁磁芯是一种高精度、高性能的磁芯,它由镍、铁、铜和钼等金属组成。
镍铁磁芯的特点是磁导率高,磁损耗小,能够承受高温和高磁场,适用于高精度变压器和磁传感器等领域。
4. 铁氢磁芯铁氢磁芯是一种新型的磁芯材料,它由铁、氢和碳等元素组成。
铁氢磁芯的特点是磁导率高,磁损耗小,饱和磁感应强,能够承受高温和高磁场,适用于高精度变压器和磁传感器等领域。
5. 铁氧化物磁芯铁氧化物磁芯是一种由铁、氧和其他元素组成的磁芯材料,具有高的磁导率和低的磁损耗。
铁氧化物磁芯的特点是稳定性好,磁导率高,磁损耗小,适用于高频变压器和开关电源中。
变压器磁芯的选择应根据具体的使用场合和要求来确定。
在选用磁芯时,应考虑到其磁导率、磁损耗、温度特性、热稳定性、饱和磁感应强度等因素,并且要进行严格的测试和评估,确保磁芯具有良好的性能和稳定性,以保证变压器的性能和质量。
各种合金金属磁芯非晶微晶磁芯介绍
各种合金金属磁芯、非晶、微晶磁芯介绍一、性能特点:坡莫合金金属磁芯:各类坡莫合金材料有着各自不同的,较硅钢材料与铁氧体优异的典型磁性能,有着较高的温度稳定性和时效稳定性.高初始磁导率类坡莫合金材料(IJ79,IJ85,IJ86)铁芯常制作电流互感器,小信号变压器;高矩形度类坡莫合金材料(IJ51)铁芯常制作磁放大器,双级性脉冲变压器;低剩磁类坡莫合金材料(IJ67h)铁芯常制作中小功率单极性脉冲变压器.二、非晶磁芯:⑴铁基非晶铁芯:在几乎所有的非晶合金铁芯中具有最高的饱和磁感应强度(1.45~1.56T),同时具有高导磁率,低矫顽力,低损耗,低激磁电流和良好的温度稳定性和时效稳定性.主要用于替代硅钢片,作为各种形式,不同功率的工频配电变压器,中频变压器,工作频率从50Hz到10KHz;作为大功率开关电源电抗器铁芯,使用频率可达50KHz.⑵铁镍基非晶铁芯:中等偏低的饱和磁感应强度(0.75T),高导磁率,低矫顽力,耐磨耐蚀,稳定性好.常用于取代坡莫合金铁芯作为漏电开关中的零序电流互感器铁芯.⑶钴基非晶铁芯:在所有的非晶合金铁芯中具有最高的磁导率,同时具有中等偏低的饱和磁感应强度(0.65T),低矫顽力,低损耗,优异的耐磨性和耐蚀性,良好的温度稳定性和时效稳定性,耐冲击振动.主要用于取代坡莫合金铁芯和铁氧体铁芯制作高频变压器,滤波电感,磁放大器,脉冲变压器,脉冲压缩器等应用在高端领域(军用)三、微晶磁芯:较高的饱和磁感应强度(1.1~1.2T),高导磁率,低矫顽力,低损耗及良的稳定性,耐磨性,耐蚀性,同时具有较低的价格,在所有的金属软磁材料芯中具有最佳的性价比,用于制作微晶铁芯的材料被誉为"绿色材料".泛应用于取代硅钢,坡莫合金及铁氧体,作为各种形式的高频(20KHz100KHz)开关电源中的大中小功率的主变压器,控制变压器,波电感,储能电感,电抗器,磁放大器和饱和电抗器铁芯,EMC滤波器共电感和差模电感铁芯,IDSN微型隔离变压器铁芯;也广泛应用于各种类同精度的互感器铁芯.环型规格范围:磁芯最大外径:750mm磁芯最小内径:6mm磁芯最小片宽:5mm磁芯最大片宽:40mm (可叠加得到更宽)其他规格可以根据客户需求订做四、参考说明:坡莫合金金属磁芯,非晶,微晶磁芯电磁性能状态:横磁热处理,低Br,有一定的恒导特性,适用于小功率单极性脉冲变压器,单端开关电源变压器,滤波电感,电抗器;常规热处理,低Pc,极低的激磁电流;适用于中频变压器;纵磁热处理,高Br,适用于配电变压器,中频变压器,双端开关电源变压器,大功率双极性脉冲变压器,饱和电抗器及脉冲压缩器. 摘要:结合应用实例,重点介绍了在不同应用场合选用非晶与超微晶材料的种类及其特点,并与其它磁性材料作了对比。
电源变压器磁芯性能要求及材料分类
电源变压器磁芯性能要求及材料分类背景:为了满足开关电源提高效率和减小尺寸、重量的要求,需要一种高磁通密度和高频低损耗的变压器磁芯注1。
虽然有高性能的非晶态软磁合金竞争,但从性能价格比考虑,软磁铁氧体材料仍是最佳的选择;特别在100kHz到1MHz的高频领域,新的低损耗的高频功率铁氧体材料更有其独特的优势。
性能要求:为了最大限度地利用磁芯,对于较大功率运行条件下的软磁铁氧体材料,在高温工作范围(如80~100℃),应具有以下最主要的磁特性:1)高的饱和磁通密度或高的振幅磁导率。
这样变压器磁芯在规定频率下允许有一个大的磁通偏移,其结果可减少匝数;这也有利于铁氧体的高频应用,因为截止频率正比于饱和磁通密度。
2)在工作频率范围有低的磁芯总损耗。
在给定温升条件下,低的磁芯损耗将允许有高的通过功率。
附带的要求则还有高的居里点,高的电阻率,良好的机械强度等。
材料分类:新发布的“软磁铁氧体材料分类”行业标准(等同IEC61332:1995),将高磁通密度应用的功率铁氧体材料分为五类:硅钢片,坡莫合金,非晶及纳米晶软磁合金(铁基非晶合金,铁镍基、钴基非晶合金,铁基纳米晶合金)。
每类铁氧体材料除了对振幅磁导率和功率损耗提出要求外,还提出了“性能因子”参数。
从PW1~PW5类别,其适用工作频率是逐步提高的,如PW1材料,适用频率为15~100kHz,主要应用于回扫变压器磁芯;PW2材料,适用频率为25~200kHz,主要应用于开关电源变压器磁芯;PW3材料,适用频率为100~300kHz;PW4材料适用频率为300kHz~1MHz;PW5材料适用频率为1~3MHz国内已能生产相当于PW1~PW3材料,PW4材料只能小量试生产,PW5材料尚有待开发。
注1:磁芯是指由各种氧化铁混合物组成的一种烧结磁性金属氧化物。
例如,锰-锌铁氧体和镍-锌铁氧体是典型的磁芯体材料。
锰-锌铁氧体具有高磁导率和高磁通密度的特点,且在低于1MHz 的频率时,具有较低损耗的特性。
如何选择变压器的磁芯
1、根据变压器的用途确定磁芯的类别:功率磁芯或高导磁芯. 功率磁芯主要做变压器-传输功率.不同形状磁芯适用变压器类型:EE功率磁芯、EEL功率磁芯、EF功率磁芯:功率传输变压器开关电源变压器宽频及脉冲变压器电源转换变压器主要材质:TP3,TP4EI功率磁芯:通讯设备用变压器电源转换变压器各种扼流圈主要材质:TP3,TP4EC功率磁芯、ETD功率磁芯:开关电源变压器电子镇流器脉冲变压器主要材质:TP3,TP4EFD功率磁芯、EPC功率磁芯:小体积、大功率开关电源变压器高周波开关电源变压器通讯设备用滤波电感器高触发变压器背光源主要材质:TP3,TP4PQ功率磁芯:功率传输变压器开关电源变压器滤波电感器宽频及脉冲变压器转换电源变压器主要材质:TP3,TP4RM功率磁芯:宽带变压器电源转换变压器开关电源变压器电感器载波频率滤波器高稳定性滤波器主要材质:TP3,TP4GU功率磁芯:通讯中可调LC滤波器电源转换变压器载波频率滤波器高稳定性滤波器电子钟表升压线圈主要材质:TP3,TP4高导磁芯主要用于滤波器-波形整理,消除杂波使视频清晰或音频保真主要磁芯类型:EE型高导磁芯EEL型高导磁芯EI型高导磁芯EF型高导磁芯EP型高导磁芯UU型高导磁芯ET型高导磁芯FT型高导磁芯GU型高导磁芯RM型高导磁芯T型高导磁芯2、根据工作频率,功率大小,电感量大小及安装空间确定磁芯尺寸:TP3材质适用工作频率范围:功耗温度系数为负值,即温度升高,功耗呈下降趋势,中心工作频率25KHz-200KHz TP4材质适用工作频率范围:中心工作频率100KHz-300KHzTH7、TH10、TH12材质适用工作频率范围:中心工作频率小于150KHz功率大小:小于5w可使用的磁芯:ER9.5, ER11.5, EE8.3, EE10, EE13, RM4, GU11, EP7,EP10,UI9.8,URS75-10W可使用的磁芯:ER20, EE19, RM5, GU14, EFD15, EI22, EPC13, EF16,EP13,UI11.510-20W可使用的磁芯:ER25, EE20,EE25,RM6,GU18,EPC17,EF2020-50W可使用的磁芯:ER28,ETD28,EI28,EE28,EE30,EF25,RM8,GU22,PQ20,EPC19,EFD2050-100W可使用的磁芯:ER35,ETD34,EE35,EI35,EF30,RM10,GU30,PQ26,EPC25,EFD25100-200W可使用的磁芯:ER40,ER42,ETD39,EI40,RM12,GU36,PQ32,EFD30200-500W可使用的磁芯:ER49,ETD49,EC53,EE42,EE55,EI50,RM14,GU42,PQ35,PQ40,UU66大于500W可使用的磁芯:ER70,ETD59,EE65,EE85,GU59,PQ50,UU80,UU93滤波器电感量大小:绕线线径小于0.6mm时,线径影响可忽略AL=(L/N2)*1000000 (所需感量系数=滤波器成品电感量/绕线匝数的平方)AL:单位为nH/N2L: 单位为mH可根据上式计算AL值,确定材质注意:高导磁芯制做的变压器浸油后电感量会降低,幅度约5%,而且员工操作会有偏差1%,所以需考虑足够余量,避免出现不良产品.各种高导磁芯的AL值范围大体如下:(我司材质TH7-TH15)UU型磁芯:1300-6000(UU9.8,UU10.5,UU16,UU30)EP型磁芯:5000-12000(EP7,EP10,EP13,EP17)ET,FT型磁芯:1500-9000(FT20,ET20,ET24,ET28,ET35)EE型磁芯:1500-13000(EE5,EE8.3,EE10,EE13,EE16,EE19,EE25,EEL16,EEL19)。
磁芯材料的介绍
电力电子电路常用磁芯元件的设计一、常用磁性材料的基本知识磁性元件可以说是电力电子电路中关键的元件之一,它对电力电子装置的体积、效率等有重要影响,因此,磁性元件的设计也是电力电子电路系统设计的重要环节。
磁性材料有很多种类,特性各异,不同的应用场合有不同的选择,以下是几种常用的磁性材料。
1.低碳钢低碳钢是一种最常见的磁性材料,这种材料电阻率很低,因此涡流损耗较大,实际应用时常制成硅钢片。
硅钢片是一种合金材料(通常由97%的铁和3%的硅组成),它具有很高的磁导率,并且每一薄片之间相互绝缘,使得材料的涡流损耗显著减小。
磁芯损耗取决于材料的厚度与硅含量,硅含量越高、电阻率越大。
这种材料大多应用于低频场合,工频磁性元件常用这种材料。
2.铁氧体随着工作频率的提高,对磁芯损耗的要求更高,硅钢片由于制造工艺的限制,已经很难满足这种要求,铁氧体就是在这种形势下出现的。
铁氧体是一种暗灰色或者黑色的陶瓷材料。
铁氧体的化合物是MeFe2O4,这里Me代表一种或几种二价的金属元素,例如,锰、锌、镍、钴、铜、铁或镁。
这些化合物在特定的温度范围内表现出良好的磁性能,但是如果超出某个温度值,磁性将失去,这个温度称为居里温度(T c)。
铁氧体材料非常容易磁化,并且具有相当高的电阻率。
这些材料不需要像硅钢片那样分层隔离就能用在高频的应用场合。
高频铁氧体磁性材料主要可分为两大类:锰锌(MnZn)铁氧体材料和镍锌(NiZn)铁氧体材料。
比较而言,NiZn材料的电阻率较高,一般认为在高频应用场合下具有较低的涡流损耗。
但是最近的研究表明,如果颗粒的尺寸足够小而且均匀,在几兆赫兹范围内MnZn材料显示出较NiZn材料更为优越的特性,例如,TDK公司的H7F材料以及MAGNETICS公司的K材料就是采用这种技术,适用于兆赫兹工作频率下工作的新型铁氧体材料。
3.粉芯材料粉芯材料是将一些合金原料研磨成精细的粉末状颗粒,然后在这些颗粒的表面覆盖上一层绝缘物质(它用来控制气隙的尺寸,并且降低涡流损耗),最后这些粉末在高压下形成各种磁芯形状。
磁芯材料的介绍
电力电子电路常用磁芯元件的设计一、常用磁性材料的基本知识磁性元件可以说是电力电子电路中关键的元件之一,它对电力电子装置的体积、效率等有重要影响,因此,磁性元件的设计也是电力电子电路系统设计的重要环节。
磁性材料有很多种类,特性各异,不同的应用场合有不同的选择,以下是几种常用的磁性材料。
1.低碳钢低碳钢是一种最常见的磁性材料,这种材料电阻率很低,因此涡流损耗较大,实际应用时常制成硅钢片。
硅钢片是一种合金材料(通常由97%的铁和3%的硅组成),它具有很高的磁导率,并且每一薄片之间相互绝缘,使得材料的涡流损耗显著减小。
磁芯损耗取决于材料的厚度与硅含量,硅含量越高、电阻率越大。
这种材料大多应用于低频场合,工频磁性元件常用这种材料。
2.铁氧体随着工作频率的提高,对磁芯损耗的要求更高,硅钢片由于制造工艺的限制,已经很难满足这种要求,铁氧体就是在这种形势下出现的。
铁氧体是一种暗灰色或者黑色的陶瓷材料。
铁氧体的化合物是MeFe2O4,这里Me代表一种或几种二价的金属元素,例如,锰、锌、镍、钴、铜、铁或镁。
这些化合物在特定的温度范围内表现出良好的磁性能,但是如果超出某个温度值,磁性将失去,这个温度称为居里温度(T c)。
铁氧体材料非常容易磁化,并且具有相当高的电阻率。
这些材料不需要像硅钢片那样分层隔离就能用在高频的应用场合。
高频铁氧体磁性材料主要可分为两大类:锰锌(MnZn)铁氧体材料和镍锌(NiZn)铁氧体材料。
比较而言,NiZn材料的电阻率较高,一般认为在高频应用场合下具有较低的涡流损耗。
但是最近的研究表明,如果颗粒的尺寸足够小而且均匀,在几兆赫兹范围内MnZn材料显示出较NiZn材料更为优越的特性,例如,TDK公司的H7F材料以及MAGNETICS公司的K材料就是采用这种技术,适用于兆赫兹工作频率下工作的新型铁氧体材料。
3.粉芯材料粉芯材料是将一些合金原料研磨成精细的粉末状颗粒,然后在这些颗粒的表面覆盖上一层绝缘物质(它用来控制气隙的尺寸,并且降低涡流损耗),最后这些粉末在高压下形成各种磁芯形状。
电源磁芯尺寸功率全参数
电源磁芯尺寸功率全参数电源磁芯是电源变压器的重要组成部分,它承担着能量传递和磁通闭合的功能。
磁芯尺寸、功率和全参数对于电源的性能和效率有着重要的影响。
下面将详细介绍电源磁芯的尺寸、功率和全参数。
一、电源磁芯尺寸:电源磁芯的尺寸是指磁芯的外形尺寸、截面积和线圈匝数。
磁芯的外形尺寸一般由设计要求和空间限制决定,常见的形状有E型、EI型、U型、RM型等。
截面积决定了磁芯的磁导率和磁通容量,通常使用的磁芯材料有硅钢片、铁氧体等。
线圈匝数是根据设计要求和电源输出功率来确定的,它直接关系到磁芯的工作频率和电感系数。
二、电源磁芯功率:电源磁芯的功率是指它所能承载的最大输出功率。
功率的大小与磁芯的尺寸、材料和线圈匝数有关。
一般来说,功率越大,磁芯的尺寸越大,材料越好,线圈匝数越多。
功率的大小决定了磁芯的磁通密度和磁场强度,这直接影响到电源的效率和稳定性。
因此,在设计电源时需要根据所需的输出功率选择合适的磁芯功率。
三、电源磁芯全参数:电源磁芯的全参数包括磁芯的饱和磁感应强度、磁导率、损耗以及温升等。
饱和磁感应强度是指磁芯材料在磁场作用下达到饱和状态时的磁感应强度,它决定了磁芯的磁通容量和工作频率范围。
磁导率是指磁芯材料的磁导率,它决定了磁芯的磁导能力和磁路的效率。
损耗是指磁芯在工作过程中产生的磁滞损耗和涡流损耗,它影响到电源的效率和温升。
温升是指磁芯在工作过程中产生的热量,它决定了磁芯的散热能力和长期稳定性。
总结起来,电源磁芯的尺寸、功率和全参数是电源设计中需要考虑的重要因素。
合理选择磁芯的尺寸、功率和全参数,可以提高电源的效率和稳定性,满足设计要求。
因此,在设计电源时,需要根据实际需求和技术要求综合考虑这些因素,选择合适的磁芯。
变压器磁芯的种类及应用
变压器磁芯的种类及应用磁性材料一. 磁性材料的基本特性1. 磁性材料的磁化曲线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的,在外加磁场H 作用下,必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B,它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线(M~H或B~H曲线)。
磁化曲线一般来说是非线性的,具有2个特点:磁饱和现象及磁滞现象。
即当磁场强度H足够大时,磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms,继续增大H,Ms保持不变;以及当材料的M值达到饱和后,外磁场H降低为零时,M并不恢复为零,而是沿MsMr曲线变化。
材料的工作状态相当于M~H曲线或B~H曲线上的某一点,该点常称为工作点。
2. 软磁材料的常用磁性能参数饱和磁感应强度Bs:其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。
剩余磁感应强度Br:是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值。
矩形比:Br∕Bs矫顽力Hc:是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等)。
磁导率μ:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值,与器件工作状态密切相关。
初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。
居里温度Tc:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性,该临界温度为居里温度。
它确定了磁性器件工作的上限温度。
损耗P:磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝f2 t2 / ,ρ降低,磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc;降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。
在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散(mW)/表面积(cm2)3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换在设计软磁器件时,首先要根据电路的要求确定器件的电压~电流特性。
器件的电压~电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。
磁环材料分类
磁环材料分类
磁环材料主要分为以下几种类型:
1、铁氧体磁环(Ferrite Core)
1)铁氧体是一种陶瓷类磁性材料,具有成本较低、高频特性好、损耗小的特点。
它被广泛应用于EMC(电磁兼容)滤波器中,用于抑制电源线、信号线上的高频噪声。
2、粉末冶金磁芯(Powdered Iron Core, Ferrite Powder Core)
1)粉末冶金磁芯包括铁粉芯和合金粉芯等,它们由细小的金属或合金粉末制成,通过压制和烧结工艺形成。
如您所述的铁粉芯磁环,其性能介于铁氧体和金属磁芯之间,具有良好的温度稳定性及较宽的工作频率范围。
3、金属软磁材料磁环
1)硅钢片:适用于低频变压器和电机中的磁芯。
2)坡莫合金(Permalloy):具有极高的初始磁导率和低矫顽力,常用于精密电感和传感器。
3)镍锌铁氧体(NiZn Ferrite):在较高的频率范围内表现出良好的磁导率和较低的损耗,适合高频应用。
4)锰锌铁氧体(MnZn Ferrite):在相对较低的频率下具有较高的饱和磁通密度,适合电力系统中的电抗器和变压器。
4、非晶态合金磁环
1)非晶态合金由于其特殊的原子结构,具有优异的磁性能,比如高磁导率、低损耗,特别适合节能型电子设备使用。
5、其他特殊磁环材料
1)铁硅铝(Sendust):这种材料具有低的涡流损耗和高的饱和磁感应强度,在需要小型化和高性能滤波器件时经常被采用。
每种磁环材料都有其特定的应用领域和优势,选择哪种材料取决于具体应用的需求,例如工作频率、磁性能要求、环境条件以及成本等因素。
磁芯的主要材料
磁芯的主要材料
磁芯的主要材料有:
1. 铁氧体磁芯:铁氧体磁芯是最常见的磁芯材料之一,是一种由铁氧化物和其他化合物组成的陶瓷材料。
具有良好的磁导性和磁饱和特性,普遍应用于电感器、变压器、电源等电子设备中。
2. 硅钢磁芯:硅钢磁芯是由硅钢片叠压而成的磁芯材料,主要用于电力变压器和电机中。
硅钢磁芯具有低磁滞损耗和高导磁性能,能有效地减少铁芯损耗。
3. 软磁合金磁芯:软磁合金磁芯是通过合金化处理的铁基材料,如镍铁合金、镍铁钴合金等。
软磁合金磁芯具有低磁滞损耗、高导磁性能和优良的磁饱和特性,广泛应用于高频电感器、磁头等领域。
4. 铁氧纳米晶磁芯:铁氧纳米晶是一种新型软磁合金材料,由铁、硅和氧等元素组成。
具有极高的导磁性能、低磁滞损耗和高饱和感应强度,能够适应高频和高功率密度的应用。
5. 铁氧硼磁芯:铁氧硼磁芯是一种强磁体材料,由铁、硼和氧等元素组成。
具有强磁性、高矫顽力和高温稳定性,广泛应用于电机、传感器、电磁开关等领域。
以上是常见的磁芯材料,不同类型的磁芯材料适用于不同的应用场景,根据具体需求选择合适的材料可以提高磁力和效率。
变压器磁芯材料的结构参数
2.磁芯结构 选择磁芯结构时考虑的因数有:降低漏磁和漏感,
增加线圈散热面积,有利于屏蔽,线圈绕线容易,装配 接线方便等。
漏磁和漏感与磁芯结构有直接关系。如果磁芯不需 要气隙,则尽可能中,要特别注意工作磁通密度不只是 受磁化曲线限制,还要受损耗的限制,同时还与功率传送的工 作方式有关。 磁通单方向变化时:ΔB=Bs-Br,既受饱和磁通 密度限制,又更主要是受损耗限制,(损耗引起温升,温升又 会影响磁通密度)。工作磁通密度Bm=0.6~0.7ΔB 开气隙可以降低Br,以增大磁通密度变化值ΔB,开气隙后,励 磁电流有所增加,但是可以减小磁芯体积。对于磁通双向工作 而言: 最大的工作磁通密度Bm,ΔB=2Bm。在双方向变化工作 模式时,还要注意由于各种原因造成励磁的正负变化的伏秒面 积不相等,而出现直流偏磁问题。可以在磁芯中加一个小气隙, 或者在电路设计时加隔直流电容。
1.磁芯材料 软磁铁氧体由于自身的特点在开关电源中应用很广泛。
其优点是电阻率高、交流涡流损耗小,价格便宜,易加 工成各种形状的磁芯。缺点是工作磁通密度低,磁导率 不高,磁致伸缩大,对温度变化比较敏感。选择哪一类 软磁铁氧体材料更能全面满足高频变压器的设计要求, 进行认真考虑,才可以使设计出来的变压器达到比较理 想的性能价格比。
开关电源变压器磁芯材料的选择 2019
开关电源变压器磁芯材料的选择
软磁铁氧体,由于其价格低、适应性能和高频性能好等特点,所以被广泛应用于开关电源中。
软磁铁氧体,常用的分为锰锌铁氧体和镍锌铁氧体两大系列,锰锌铁氧体的组成部分为Fe2O3,MnCO3,ZnO,它主要应用在1MHz以下的各类滤波器、电感器、变压器等,用途广泛。
而镍锌铁氧体的组成部分为Fe2O3,NiO,ZnO等,主要用于1MHz以上的各种调感绕组、抗干扰磁珠、共模天线匹配器等。
在开关电源中应用最为广泛的是锰锌铁氧体磁芯,而且视其用途不同,材料选择也不同,用于电源输入的滤波器部分的磁芯多为高磁导率磁芯,其材料牌号多为R4K~R10K,即相对磁导率为4000~10000左右的铁氧体磁芯,而用于主变压器、输出滤波器等多为高饱和磁通密度的磁性材料,其中Bs为0.5T(即5000GS)左右。
变压器磁芯的种类及应用
变压器磁芯的种类及应用
1.硅钢磁芯
硅钢磁芯是最常用的变压器磁芯,由高硅含量的硅钢片叠压而成。
硅钢片主要由硅和铁组成,硅的存在可以有效降低铁芯的磁化损耗和涡流损耗。
硅钢磁芯具有良好的导磁性和低损耗特性,广泛应用于低频变压器和电动机中。
硅钢磁芯还可以通过不同的叠压方式提供不同的磁导率,以满足不同应用场景下的需求。
2.软磁铁氧体磁芯
软磁铁氧体磁芯是由铁氧体材料制成的。
铁氧体磁芯具有较高的电阻率和磁导率,能够有效减小涡流损耗和磁滞损耗。
软磁铁氧体磁芯被广泛用于中高频变压器、电感器和传感器等电子设备中,这些设备需要在较高频率下工作,并且对磁滞损耗要求较低。
3.铁氧体磁芯
铁氧体磁芯是以氧化铁为主要成分的磁芯材料。
铁氧体磁芯能够在高频条件下提供相对较高的磁导率,因此广泛应用于高频变压器和电磁锁等设备中。
铁氧体磁芯还具有低的饱和感应强度和较高的电阻率,使其在高频电路中表现出较低的涡流损耗。
4.铁氧体合金磁芯
铁氧体合金磁芯是由铁氧体和其他合金元素组成的复合材料。
铁氧体合金磁芯具有较高的饱和感应强度和较低的剩余感应强度,能够在高磁场条件下工作。
它被广泛应用于高性能变压器、互感器和磁存储器等场合。
总结起来,变压器磁芯的种类包括硅钢磁芯、软磁铁氧体磁芯、铁氧体磁芯和铁氧体合金磁芯。
它们在不同的频率、磁场条件和应用环境下具有不同的特点和优势,可以满足不同设备对电能传输和调节的需求。
开关电源变压器磁芯参数1
开关电源变压器磁芯参数1
开关电源变压器磁芯参数1
1.材料:常见的磁芯材料包括铁氧体、磁性氧化物以及一些稀土磁材
料如钐铝石榴石(SmCo)和钕铁硼(NdFeB)。
这些材料具有高磁导率和
低磁损耗的特性,可以有效地转换电能。
2.形状:磁芯的形状可以是环形、EE形、EI形、E形、U形等。
环形
磁芯常用于高频开关电源变压器,而EE形、EI形、E形和U形磁芯常用
于低频和中频开关电源变压器。
3.尺寸:磁芯的尺寸通常由外径、内径、高度和槽数等来确定。
这些
尺寸的选择与变压器的功率要求以及开关频率有关。
一般来说,功率越大,磁芯的尺寸越大。
4.饱和磁通密度:饱和磁通密度是指磁芯所能承受的最大磁通密度。
选择合适的磁芯材料和尺寸可以确保在额定电流下不产生饱和磁通密度,
以避免磁芯因饱和而产生磁损耗。
5.磁导率:磁导率是指磁芯能导磁的能力,也是一个重要的参数。
高
磁导率可以提高变压器的转换效率。
6.磁芯损耗:磁芯损耗是指磁芯在工作过程中因磁滞、涡流和分子摩
擦等因素而产生的能量损耗。
选择低磁芯损耗的磁芯材料和合理设计磁芯
结构可以提高变压器的效率。
7.温度特性:磁芯的温度特性指的是磁芯在不同温度下的磁导率和磁
损耗等参数的变化。
不同的磁芯材料有不同的温度特性,合理选择磁芯材
料和设计磁芯结构可以确保变压器在不同温度下的稳定性。
以上是开关电源变压器磁芯的一些常见参数。
在设计和选择开关电源变压器时,需要仔细考虑这些参数,以满足不同的应用需求。
变压器铁芯材料
变压器铁芯材料变压器是电力系统中常见的电气设备,其作用是通过电磁感应原理,将电压从一个电路传递到另一个电路,以实现电压的升降。
而变压器的核心部分就是铁芯材料,它对变压器的性能起着至关重要的作用。
首先,我们来介绍一下变压器铁芯材料的种类。
目前,常见的变压器铁芯材料主要包括硅钢片、铝合金和铜合金等。
硅钢片因其低磁滞、低铁损等特点,被广泛应用于变压器的铁芯制造中。
铝合金和铜合金则因其良好的导热性能,适合用于高频变压器的铁芯材料。
其次,我们需要了解变压器铁芯材料的性能要求。
首先是磁导率,即材料对磁场的导磁能力。
高磁导率可以减小铁芯的截面积,从而降低变压器的体积和重量。
其次是磁饱和磁感应强度,即材料在磁场作用下磁化到饱和时的磁感应强度。
磁饱和磁感应强度越高,铁芯材料的磁化能力就越强,从而提高了变压器的工作效率。
此外,铁芯材料的磁滞回线特性、铁损和涡流损耗等性能指标也是影响变压器性能的重要因素。
在实际应用中,我们需要根据变压器的具体工作条件和要求来选择合适的铁芯材料。
一般来说,对于低频变压器,我们常采用硅钢片作为铁芯材料,因为硅钢片具有较高的磁导率和较低的磁滞回线特性,适合用于低频磁通密度较大的场合。
而对于高频变压器,铝合金和铜合金则更适合,因为它们具有良好的导热性能和较高的磁饱和磁感应强度,能够满足高频变压器对铁芯材料的要求。
总的来说,变压器铁芯材料是影响变压器性能的关键因素之一。
选择合适的铁芯材料可以有效提高变压器的工作效率,减小体积和重量,降低能耗,从而更好地满足电力系统的需求。
因此,在变压器设计和制造中,我们需要充分考虑铁芯材料的种类和性能要求,以确保变压器的稳定可靠运行。
变压器与电感磁芯设计原则
变压器与电感磁芯设计原则1.电磁性能要求:变压器与电感磁芯的设计首先要满足电磁性能要求,包括工作频率、工作电流、感应电压等方面。
根据具体的应用需求,确定相应的电磁参数,并选择适当的磁芯材料和结构来实现设计要求。
2.磁芯材料的选择:根据变压器与电感磁芯的工作频率和最大磁通密度,选择合适的磁芯材料。
目前常用的磁芯材料有软磁合金、铁氧体、铁氧体陶瓷等。
软磁合金具有较低的磁导率和磁滞损耗,适用于高频应用;铁氧体具有较高的磁导率和饱和磁感应强度,适用于低频应用。
3.磁芯结构与绕组的设计:磁芯的结构设计要考虑铁芯的磁通导磁路径,以提高磁能的传递效率。
通常采用环形、E型、I型等结构,根据应用需求选择合适的结构类型。
另外,绕组的设计也十分重要,应考虑到导线的材料、截面积、绕组方式等因素,以减小电阻、电感和电容等对电磁性能的影响。
4.磁芯的尺寸和形状的确定:磁芯的尺寸和形状的确定与应用要求和制造工艺密切相关。
根据磁芯的导磁效果和能耗要求,确定合适的磁芯截面积、高度、宽度等尺寸,并考虑到生产工艺的可实现性。
5.磁芯的冷却设计:对于具有较高功率和周围环境温度较高的变压器和电感磁芯,需要考虑冷却问题。
通常采用风冷或水冷方式,通过散热器、散热片等冷却装置,以确保磁芯在正常工作温度范围内,提高磁芯的工作效率和可靠性。
6.温度与功率因素的考虑:在设计变压器和电感磁芯时,需要考虑温度对磁芯材料和绕组性能的影响,以保证设备在工作范围内长期稳定运行。
此外,根据设备的实际功率需求,选择合适的磁芯材料和尺寸,以满足设备的功率需求。
总而言之,变压器与电感磁芯的设计需要综合考虑电磁性能要求、磁芯材料、磁芯结构和绕组设计、尺寸与形状、冷却设计、温度与功率因素等因素,以实现设备的高效运行和可靠性。
设计时应根据具体应用需求,合理选择并权衡各种设计因素,以确保设计方案的合理性和可实现性。
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电源变压器磁芯性能要求及材料分类
背景:
为了满足开关电源提高效率和减小尺寸、重量的要求,需要一种高磁通密度和高频低损耗的变压器磁芯注1。
虽然有高性能的非晶态软磁合金竞争,但从性能价格比考虑,软磁铁氧体材料仍是最佳的选择;特别在100kHz到1MHz的高频领域,新的低损耗的高频功率铁氧体材料更有其独特的优势。
性能要求:
为了最大限度地利用磁芯,对于较大功率运行条件下的软磁铁氧体材料,在高温工作范围(如80~100℃),应具有以下最主要的磁特性:
1)高的饱和磁通密度或高的振幅磁导率。
这样变压器磁芯在规定频率下允许有一个大的磁通偏移,其结果可减少匝数;这也有利于铁氧体的高频应用,因为截止频率正比于饱和磁通密度。
2)在工作频率范围有低的磁芯总损耗。
在给定温升条件下,低的磁芯损耗将允许有高的通过功率。
附带的要求则还有高的居里点,高的电阻率,良好的机械强度等。
材料分类:
新发布的“软磁铁氧体材料分类”行业标准(等同IEC61332:1995),将高磁通密度应用的功率铁氧体材料分为五类:硅钢片,坡莫合金,非晶及纳米晶软磁合金(铁基非晶合金,铁镍基、钴基非晶合金,铁基纳米晶合金)。
每类铁氧体材料除了对振幅磁导率和功率损耗提出要求外,还提出了“性能因子”参数。
从PW1~PW5类别,其适用工作频率是逐步提高的,如PW1材料,适用频率为15~100kHz,主要应用于回扫变压器磁芯;PW2材料,适用频率为25~200kHz,主要应用于开关电源变压器磁芯;PW3材料,适用频率为100~300kHz;PW4材料适用频率为300kHz~1MHz;PW5材料适用频率为1~3MHz国内已能生产相当于PW1~PW3材料,PW4材料只能小量试生产,PW5材料尚有待开发。
注1:
磁芯是指由各种氧化铁混合物组成的一种烧结磁性金属氧化物。
例如,锰-锌铁氧体和镍-锌铁氧体是典型的磁芯体材料。
锰-锌铁氧体具有高磁导率和高磁通密度的特点,且在低于1MHz 的频率时,具有较低损耗的特性。
镍-锌铁氧体具有极高的阻抗率、不到几百的低磁导率等特性,及在高于1MHz的频率亦产生较低损耗等。
铁氧体磁芯用于各种电子设备的线圈和变压器中。
用途:
为了增加电磁体的磁感应强度,在电感线圈的磁路中设置的导磁物质体(磁芯)。