纳米晶磁芯在EMI领域的应用

低频状态下，轴承本身的绝缘性能可以产 生足够的阻抗。但是随着频率提高，阻抗 逐步变小，直至短路状态。 阻抗变小后，在轴电压相对恒定的情况下， 将产生很大的轴电流。则造成类似于焊机 的工作状态，即低电压/高电流的状态，并 最终在轴承滚道表面形成电腐蚀现象。
纳米晶磁芯工作原理

对电机
对进线电缆装配纳米晶磁芯前电流波形：
目前消除共模电流的方法

对于电机采取的办法
（1）轴端安装接地碳刷 目的在降低轴电位。需使接地碳刷可靠 接地，并且与转轴可靠接触，保证转轴 电位为零电位，以消除轴电流。
（2）安装绝缘轴承 目的在阻隔轴电流，避免轴电流直接流 过轴承，而造成电弧烧伤。
什么是纳米晶磁芯

纳米晶磁芯是用厚度为20um的超薄非 晶带材进行热处理，使得带材内部形 成约20nm大小的纳米晶晶粒，并具备 一定导磁性能的环形器件。 纳米晶磁芯可通过感应的方式将共模 电流转换成热量散发掉。 共模电流的损耗是传统硅钢片带材的 1/1000左右，因此它可以用于几个Hz 到100MHz的广泛领域。

基本条件
电缆线规格 -- 确定磁芯内径，以保证电缆线能通过 共模电流大小 -- 选用磁导率及磁路长度合适的磁芯 磁芯温升 -- 最佳工作温度为 60 - 80 度 电缆线长度 -• 当（dv/dt)恒定的时候，电缆线越长，则寄生电容（Ck) 越大，导致共模电流越大。
纳米晶磁芯磁芯选型

磁芯选型表

共模电流的检测方式

测试设备
频谱分析仪 电流卡钳 变频器 测试电机 直流电机
共模电流的检测方式

测试方式
共模电流的检测方式

测试方式
电流波形放大效果
目前消除共模电流的方法

对于一般常规电路采取的办法 - 从源头或器件本身减少 EMC/EMI影响
（1）采用屏蔽双绞线并有效接地 （2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽 （3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线 （4）不要和电控锁等易产生干扰的设备共用同一个电源 （5）采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV)
共模电流磁芯
纳米晶磁芯磁芯选型

磁芯选型表
差模电流磁芯 - 组合式磁芯方案
纳米晶磁芯磁芯选型

磁芯选型表
典型应用案例

2MW风机改造项目 - 2006年
将共模电流从60A减小至10A，目前设备仍正常运行。
典型应用案例

造纸厂设备改造项目
典型应用案例

500KW太阳能逆变器项目
替代滤波器方案
共模电流的产生原因

理论上分析共模电流的发生原因
1、外界电磁场在电路走线中的所有导线上感应出来电压（这个电压相对于大 地是等幅和同相的），由这个电压产生的电流；
2、由于电路走线两端的器件所接的地电位不同，在这个地电位差的驱动下产 生电流；
3百度文库器件上的电路走线与大地之间有电位差，这样电路走线上会出现共模电流。

纳米晶磁芯通过感应加热的原理，吸收电缆中的共模电流， 并转换成热量发散掉。
纳米晶磁芯工作原理

对传输电缆
电缆线本身会产生寄生电容，电缆线越长，则寄生电容容值越大。寄生的含义就是本 来没有在那个地方设计电容，但由于布线之间总是有互容，互容就好像是寄生在布线 之间的一样，所以叫寄生电容（Parasitic Capacitance)，又称杂散电容。寄生电容 在低频情况下表现不是很明显，而在高频情况下，容值会增大，不能忽略。 C=εS/d=εS/4πkd（真空）= Q/U 共模电流在电缆线上的物理想象为共模噪音。 在电缆线上套上纳米晶磁芯后，纳米晶磁芯通过感应吸收共模电流，并转换成热量。
纳米晶磁芯在EMI领域的应用 科磁电子科技（上海）有限公司
目录

共模电流定义 共模电流的产生原因 共模电流的危害 共模电流的检测 目前消除共模电流的方法 什么是纳米晶磁芯 纳米晶磁芯工作原理 纳米晶磁芯应用效果验证 纳米晶磁芯方案的优点 纳米晶磁芯产品介绍 纳米晶磁芯选型 典型应用案列

按产品性能
标准磁芯 COOL BLUE 系列磁芯 COOL BLUE (+) COOL TUBE NaLa 系列磁芯 特殊型材
纳米晶磁芯产品介绍

按产品形状
圆形 跑道形 方形 平面异形
纳米晶磁芯磁芯选型

根据安培环路定律
H Le = N Ipeak • • • • H -- 磁场大小 Le -- 磁路长度 N -- 匝数 Ipeak -- 共模电流 （不平衡电流 / 漏电流 / ）
共模电流的定义

共模电流定义
共模干扰电流定义为在任意（或全 部）载流导线和参考地之间的无用 电位差所形成的电流。干扰电流在 电路走线中的所有导线上的幅度、 相位相同，它在电路走线与大地之 间形成的回路中流动。 由于认知的不同，目前对共模电流 的名称有不平衡电流，共模噪音， 轴电流，谐波电流，漏电流等，但 是实际上描述的都是同一概念。 由于电路中局部产生寄生电容，结 合共模电流的高频特性，会在局部 电路产生噪音，或在局部造成电腐 蚀等损害现象。
Cu casting wheel T = 20°C
v = 100km/h
什么是纳米晶磁芯

纳米晶磁芯带材的制作 - 切割成型
什么是纳米晶磁芯

纳米晶磁芯带材的制作 - 卷制成磁芯
什么是纳米晶磁芯

纳米晶磁芯带材的制作 - 热处理
什么是纳米晶磁芯

纳米晶磁芯带材的制作 - 性能测试
纳米晶磁芯工作原理
共模电流的产生原因

实际产品中发生共模电流的器件
IGBT - IGBT高频切换（dv/dt)时产生了高频共模电流。 - IGBT目前主流频率为1-30KHz，且频率有进一步上升的趋势。频率越大，控 制器体积可以缩小，降低成本，但是共模电流将更大。
共模电流的危害

产 生 EMC （ electromagnetic compatibility ）/EMI （electromagnetic interference）问题，影响其他器件 正常工作。 在传输电缆上发出共模噪音。 对电机轴承造成电腐蚀。
装配纳米晶磁芯后电流波形：
纳米晶磁芯应用效果验证

首先将磁芯短路：

打开短路电线后：
纳米晶磁芯方案的优点

便于安装与方案改进 选型非常方便 效果直观，且立即见效 同时作用于电磁传导及辐射 免维护 如果设计方案合理可长时间工作 相对于接地碳刷及轴承绝缘等其他方案成本低廉
纳米晶磁芯产品介绍
纳米晶磁芯工作原理

对电机
电机壳体 - 轴承 - 转子轴的结构也可视作为一个寄生电容。
纳米晶磁芯工作原理

对电机
电机壳体 - 轴承 - 转子轴的结构也可视作为一个寄生电容。
纳米晶磁芯工作原理

对电机
对一台 250 KW电机的机壳及转子轴检测容 值，测得容值为7nF。而根据有关工厂对 2MW电机的实测结果，大致容值为20nF。
（6）使用差分式电路
目前消除共模电流的方法

对于一般常规电路采取的办法 - 共模电流发生后，采用 专用设备进行消除
（1）采用滤波器 (EMC FILTER)
EMC滤波器，又名“电磁兼容性滤波器”，主要用于仪器仪表、自动化控制系统中，用 来抑制和消除工业自动化系统现场的强电磁干扰和电火花干扰，勘正现场仪器仪表， 保证自动化控制系统的安全可靠运行。 但是滤波器仅消除控制器本身的共模噪音问题，而无法消除控制器所连接的电缆及其 他负载上产生的共模电流。
谢谢！
纳米磁芯技术 - 让您的电机工作更可靠


什么是纳米晶磁芯

纳米晶磁芯带材的制作 - 喷带技术
liquid metal under pressure, T = 1200°C melting furnace
induction heating
ceramic nozzle
amorphous strip 20-25 m thickness
RIBBON.AVI