1K107非晶纳米晶材料与应用

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1k101铁基非晶合金参数及磁导率

1k101铁基非晶合金参数及磁导率

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非晶纳米晶磁性材料在汽车上的应用研究

非晶纳米晶磁性材料在汽车上的应用研究
l非晶态合金以其优异的性能,独特的结构,广阔的应用前景受到材料学家 和产业界的关注。尤其是非晶合金带材作为软磁材料己经实现产业化,得到 广泛应用。 l非晶合金带材正逐步取代软磁硅钢,能够使传统硅钢机电设备等的空载损 耗降低70%以上。
.7.
4.1. 非晶态材料制备方法
.8.
4.2. 非晶态合金的软磁特性
u 研究一种铁基非晶、纳米晶软磁材料。该材料具有:(1) 铁损很低,特 别是高频铁损很低,以保证高节能。(2) 磁致伸缩小,几乎为零,高频化 时噪音很小,以保证在噪音标准内设计磁感高。(3) 高磁感,磁化时铁损 低、噪音低,以发挥软磁材料磁感方面的最大潜力,保证软磁材料最大限度 内的磁感应强度。(4) 导磁率高,以电动机小型轻便化。 u 研究具有上述性能的软磁材料带材块状化的技术方法。 u 研究上述磁性材料在汽车电动机上应用的可行性。
据报道,深圳华任公司宣称,其公司生产的非晶电机的效率为92~98%的,而电机 体积和重量却大大减小,从而极大的提升能源和资源的利用率。也就是说同样的电动汽 车,如果使用了非晶电机可以增加其行驶里程30%以上,而同样的行驶里程设计下,电 池可以节省30%的费用。
.3.
1. 中心电动机方案
公司自主D530混动卡车开发计划,使用的电机2种方案为:交流感应式 电机和开关磁阻电机,无论哪种都在使用工频(50HZ)的无取向硅钢片。
≥60000 —
P1.3/50 ≤0.20 ≤0.30 ≤0.30
— — — — — — ≤0.25 — — —
铁损/(W/kg)
P0.4/10K —
P0.5/20K —




≤35

≤30

≤25

常用软磁磁芯的特点及应用

常用软磁磁芯的特点及应用

常用软磁磁芯的特点及应用(一) 粉芯类1. 磁粉芯磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。

由于铁磁性颗粒很小(高频下使用的为0.5~5 微米),又被非磁性电绝缘膜物质隔开,因此,一方面可以隔绝涡流,材料适用于较高频率;另一方面由于颗粒之间的间隙效应,导致材料具有低导磁率及恒导磁特性;又由于颗粒尺寸小,基本上不发生集肤现象,磁导率随频率的变化也就较为稳定。

主要用于高频电感。

磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。

常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。

磁芯的有效磁导率μe及电感的计算公式为:μe = DL/4N2S × 109其中:D 为磁芯平均直径(cm),L为电感量(享),N 为绕线匝数,S为磁芯有效截面积(cm2)。

(1) 铁粉芯常用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。

在粉芯中价格最低。

饱和磁感应强度值在1.4T左右;磁导率范围从22~100;初始磁导率μi 随频率的变化稳定性好;直流电流叠加性能好;但高频下损耗高。

铁粉芯初始磁导率随直流磁场强度的变化铁粉芯初始磁导率随频率的变化(2). 坡莫合金粉芯坡莫合金粉芯主要有钼坡莫合金粉芯(MPP)及高磁通量粉芯(High Flux)。

MPP 是由81%Ni、2%Mo及Fe粉构成。

主要特点是:饱和磁感应强度值在7500Gs左右;磁导率范围大,从14~550;在粉末磁芯中具有最低的损耗;温度稳定性极佳,广泛用于太空设备、露天设备等;磁致伸缩系数接近零,在不同的频率下工作时无噪声产生。

主要应用于300kHz以下的高品质因素Q滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高的LC电路上常用、输出电感、功率因素补偿电路等, 在AC电路中常用, 粉芯中价格最贵。

高磁通粉芯HF是由50%Ni、50%Fe粉构成。

主要特点是:饱和磁感应强度值在15000Gs 左右;磁导率范围从14~160;在粉末磁芯中具有最高的磁感应强度,最高的直流偏压能力;磁芯体积小。

【精选】互感器磁芯的种类及应用 doc资料

【精选】互感器磁芯的种类及应用 doc资料

互感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~料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。

纳米晶磁芯和非晶磁芯-概述说明以及解释

纳米晶磁芯和非晶磁芯-概述说明以及解释

纳米晶磁芯和非晶磁芯-概述说明以及解释1.引言1.1 概述磁芯作为电子器件中的重要组成部分,其性能对设备的工作稳定性和效率起着至关重要的作用。

在磁芯的不断研发和改良过程中,纳米晶磁芯和非晶磁芯成为了研究的热点。

纳米晶磁芯是一种由纳米级晶粒组成的磁性材料,其在磁性能、导磁性和饱和磁感应强度方面具有显著的优势。

相比于传统的晶体磁芯,纳米晶磁芯具有更高的饱和磁感应强度、更低的磁导率和较小的矫顽力损耗。

这些特点使得纳米晶磁芯在高频应用领域具有广阔的市场前景,尤其适用于电力电子设备、通信设备以及电动车等领域。

非晶磁芯是一种非晶态材料,其具有无定形的结构特点。

相比于晶态材料,在非晶磁芯中,原子的排列更加无规律,形成了非晶态结构。

非晶磁芯具有低的矫顽力损耗、高的导磁性能和较高的饱和磁感应强度,尤其适用于高频应用。

目前,非晶磁芯广泛应用于变压器、电感器、磁存储器以及电力传输和变换装置等领域。

本篇文章将对纳米晶磁芯和非晶磁芯的特点和应用进行详细阐述,并对两者进行对比分析。

同时,还将展望纳米晶磁芯和非晶磁芯在未来的发展趋势和应用前景。

通过深入了解纳米晶磁芯和非晶磁芯的特点和应用,我们可以更好地理解它们对电子器件性能的影响,以及它们在各个领域中的潜在应用价值。

1.2 文章结构文章结构部分的内容:本文共分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要概述了纳米晶磁芯和非晶磁芯的研究背景和意义,并介绍了本文的目的和结构。

正文部分主要分为纳米晶磁芯和非晶磁芯两个小节。

在纳米晶磁芯小节中,将详细介绍纳米晶磁芯的特点和应用。

特点方面,将分析其磁性能、热稳定性、晶粒尺寸等方面的优势。

应用方面,将介绍纳米晶磁芯在电力系统、电子设备等领域的具体应用情况。

在非晶磁芯小节中,将详细介绍非晶磁芯的特点和应用。

特点方面,将分析其饱和磁化强度、磁导率、磁滞损耗等方面的特点。

应用方面,将介绍非晶磁芯在变压器、电感器等领域的具体应用情况。

结论部分将对比纳米晶磁芯和非晶磁芯的优势与劣势,总结各自的适用范围和特点。

非晶纳米晶软磁材料

非晶纳米晶软磁材料

非晶纳米晶软磁材料1、非晶纳米晶软磁材料非晶/纳米晶软磁材料一.应用领域非晶态软磁合金材料为20世纪70年月问世的一种新型材料,因具有铁芯损耗小、电阻率高、频率特性好、磁感应强度高、抗腐蚀性强等优点,引起了人们的极大重视,被誉为21世纪新型绿色节能材料。

其技术特点为:采纳超急冷凝固技术使合金钢液到薄带材料一次成型;采纳纳米技术,制成介于巨观和微观之间的纳米态(10-20nm)软磁物质。

非晶、纳米晶合金的优异软磁特性都来自于其特别的组织结构,非晶合金中没有晶粒和晶界,易于磁化;纳米晶合金的晶粒尺寸小于磁交换作用长度,导致平均磁晶各向异性很小,并且通过调整成分,可以使其磁致伸缩趋近于零。

【表1】列出了非晶/纳米晶软磁材料的典型性能及主要应用领域。

近年来,随着信息处理和电力电子技2、术的快速进展,各种电器设备趋向高频化、小型化、节能化。

在电力领域,非晶、纳米晶合金均得到大量应用。

其中铁基非晶合金的最大应用是配电变压器铁芯。

由于非晶合金的工频铁损仅为硅钢的1/5~1/3,利用非晶合金取代硅钢可使配电变压器的空载损耗降低60﹪~70﹪。

因此,非晶配电变压器作为换代产品有很好的应用前景。

纳米晶合金的最大应用是电力互感器铁芯。

电力互感器是特地测量输变电线路上电流和电能的特种变压器。

近年来高精度等级〔如0.2级、0.2S级、0.5S级〕的互感器需求量快速增加。

传统的冷轧硅钢片铁芯往往达不到精度要求,虽然高磁导率玻莫合金可以满足精度要求,但价格高。

而采纳纳米晶铁芯不但可以到达精度要求、而且价格低于玻莫合金。

在电力电子领域,随着高频逆变技术的成3、熟,传统大功率线性电源开始大量被高频开关电源所取代,而且为了提高效率,减小体积,开关电源的工作频率越来越高,这就对其中的软磁材料提出了更高的要求。

硅钢高频损耗太大,已不能满足使用要求。

铁氧体虽然高频损耗较低,但在大功率条件下仍旧存在许多问题,一是饱和磁感低,无法减小变压器的体积;二是居礼温度低,热稳定性差;三是制作大尺寸铁芯成品率低,本钱高。

纳米晶材料

纳米晶材料
目录
非晶、纳米晶软磁材料 宽频恒磁导率纳米晶材料特性 应用案例
大有科技介绍
一、非晶、纳米晶软磁材料
● 非晶合金的概念
※晶体(态):原子、有序的、规则的、远程有序 ※非晶体(态):急冷、“冻结”、不完整的晶格、远程无序、玻璃态 ※非晶合金又称金属玻璃
● 非晶合金材料特征
一、非晶、纳米晶软磁材料
※抗化学腐蚀能力强
宽频恒导共模磁芯的优点: 1. 具有更高的抗饱和能力,具有优异抗DC-Bias性能; 2. 在整个较宽的频段有很好的电感量衰减性能; 3. 具有良好的温度特性。
● 偏流特性曲线对比
二、宽频恒导纳米晶材料特性
10KHZ时的偏流对比 u-H
【说明】不同体积的磁芯,u(%)-H曲线的拐点会有不同。 磁芯体积越大,抗饱和能力越强,u-H曲线的拐点越会往后移
● 温度特性曲线
二、宽频恒导纳米晶材料特性
影响温度特性曲线的因素: 1.固定胶 2.磁芯涂层(仅对喷涂产品) 3.磁芯填充系数 4.带材密度不均 5.测量误差
● 温度特性曲线
二、宽频恒导纳米晶材料特性
【说明】 因各个因素的相互作用,实测的温度曲线,在局部可能会呈
现不规律的现象。 不同的磁芯测试时,甚至可能出现变化趋势上的不一致。 总的来说,磁导率越高,受温度的影响越大。
100KHZ时ui可达到16000-23000 适用于感量要求较高的场合作共模电感
1K107G: 具有良好的u-F特性
1KHZ时ui可达20000-38000,u-F曲线下降 缓慢
100KHZ时ui可达到18000-20000 抗饱和能力强
相同体积相同圈数时,抗饱和能力远优 于1K107B;适用于电流不平衡或较小DC偏流 的条件下作EMC滤波

纳米晶铁心抗偏磁能力对逆变焊机的影响

纳米晶铁心抗偏磁能力对逆变焊机的影响

纳米晶铁心抗偏磁能力对逆变焊机的影响金晶,张双建,陈佳俊,李会波,李思(安泰科技股份有限公司,北京100094)摘要:为了解决逆变焊机引弧后,弧焊过程中伴随的电弧啸叫等问题,对纳米晶磁心的抗偏磁能力进行分析,并设计了对比试验,调配了新的纳米晶带材成分以替代原有的1K107B 材料,新成分带材制成的变压器铁心具有更低的剩磁和损耗,提高了纳米晶铁心的抗偏磁能力。

试验结果表明,采用该种磁心绕制的变压器,在偏磁持续增加的时候,变压器不会进入饱和区,避免了变压器深度饱和及逆变失败,增强了变压器抗偏磁的能力,大大提高了逆变焊机的可靠性,消除了电弧啸叫。

关键词:纳米晶磁心;偏磁;剩磁;逆变焊机;电弧啸叫中图分类号:TG434文献标志码:A 文章编号:1001-2303(2020)12-0032-05DOI :10.7512/j.issn.1001-2303.2020.12.08本文参考文献引用格式:金晶,张双建,陈佳俊,等.纳米晶铁心抗偏磁能力对逆变焊机的影响[J].电焊机,2020,50(12):32-36.收稿日期:2020-07-27基金项目:国家重点研发计划重点基础材料技术提升与产业化项目资助(2016YFB0300500)作者简介:金晶(1987—),女,硕士,主要从事新材料在电子元器件中的应用的研究。

E-mail :*****************。

0前言随着焊机产业对节能环保、低功耗、高效率以及小型化、高频化的需求日益高涨,越来越多的逆变焊机选用纳米晶软磁材料制作逆变焊机变压器磁心[1]。

磁心绕制成变压器后,在实际工作中有时会出现磁滞回线中心偏离坐标原点,从而改变变压器的工作点,使原来磁化曲线工作区的一部分移至磁心磁饱和区,导致变压器磁心出现偏磁的情况。

目前防止和消除偏磁现象的大部分研究都是针对逆变焊机电源电路的优化与设计[2],然而从变压器的磁心性能方面进行优化设计,对解决逆变焊机变压器在工作中出现偏磁的问题也是很重要的。

1K107非晶纳米晶材料及应用

1K107非晶纳米晶材料及应用
精选2021版课件
纳米晶与铁氧体铁芯性能比较
基本参数
饱和磁感Bs(T)
剩余磁感Br(T)(20KHz) 铁损(20KHz/0.2T)(W/Kg
) 铁损(20KHz/0.5T)(W/Kg
) 铁损(50KHz/0.3T)(W/Kg
) 导磁率(20KHz)(Gs/Oe)
矫顽力 Hc(A/m) 饱和磁致伸缩系数(×10-6
27
精选2021版课件
高压电流互感器铁芯
❖ 性能特点:
- 高磁导率 -减小电流互感器测量误差 - 高饱和磁感应强度 -比坡莫合金电流互感器尺寸小、重量轻 - 优越的温度稳定性―长时间工作在-55~130度 - 低损耗-可替代坡莫合金的理想材料
28
精选2021版课件
零序电流互感器铁芯
❖ 产品应用 • 漏电保护开关用互感器环状铁芯
原子排列
硅钢片
非晶材料
10
精选2021版课件
磁滞回线比较
❖ 图中曲线所包围的封闭面积代表磁性材料在磁场交替循 环中以热的形态散失的能量
11
精选2021版课件
12
精选2021版课件
不同软磁材料的磁性能
13
精选2021版课件
非晶合金与硅钢的主要性能比较
饱和磁感应强度 矫顽力 居里温度 单位铁损 (1.3T,50Hz) 电阻率 密度 维氏硬度 饱和磁致伸缩系数 最大导磁率 厚度
❖ 应用领域(用于功率因数的校正 ) • 直流变频空调中PFC • UPS不间断电源中PFC • SMPS开关电源中PFC • 等离子电视中PFC • 逆变电路中PFC
性能特点 • 用铁基非晶带材制造,铁芯开 口,具有优良的恒电感特性和抗 直流偏磁能力,损耗低。

最新非晶带材国家标准

最新非晶带材国家标准

非晶带材
1 范围
本标准规定了非晶带材的定义和分类、技术要求、试验方法、验
收规则等。

本标准适用于制造配电变压器、中频变压器、高频开关电源变压器、脉冲变压器、互感器、滤波电感和电抗器、共模电感、磁放大器
和饱和电感、传感器等铁芯以及磁屏蔽用的非晶、纳米晶软磁合金带
材(以下简称带材)。

2 引用标准
3 术语和定义、分类
4 要求
4.1 化学性能
本标准规定的各类非晶带材应符合表1、表2、表3、表4中相应的化学性能。

合金的牌号和化学成分(熔炼分析)如表1、表2、表3、表4中的规定,化学成分不作为判定依据。

如需方有特殊要求,其化学成分
也可由供需双方协商确定。

表1 铁基非晶、纳米晶软磁合金的化学性能
牌号
Fe
at/%
Si
at/%
B
at/%
C
at/%
Cr
at/%
Co
at/%
P
at/%
Cu
at/%
M
at/%
1K101J 78~8~10 12~——————。

新核SHINCORE非晶纳米晶知识简介

新核SHINCORE非晶纳米晶知识简介

特点: 1、 玻璃态,热不稳定态; 2 、长程无序,各向同性;

主要元素: 铁、硅、硼、碳、磷等。它们的特点是磁性强(饱和磁感应强度可达1.4-1.7T)、软磁性 能优于硅钢片,价格便宜,最适合替代硅钢片,作为于中低频变压器的铁芯(一般在10千赫 兹以下),例如配电变压器、中频变压器、大功率抗饱和电感、电抗器等。
铁基非晶合金的物理性能(国标牌号1K107)
饱和磁感应强度Bs 居里温度Tc 晶化温度Tx 硬度Hv 1.25 T 560 °C 510 °C 880kg/mm2 饱和磁致伸缩系数 密度d 电阻率 2×10-6 7.2 g/cm3 130muOhm-cm
不同软磁材料的特性对比
Permalloy Material Silicon Steel 50Ni 80Ni Ferrite Mn-Zn Amorphous Nanocrys tal Co-based Fe-based
30 500
60 500
106 140
120 255
130 415
130 570
Crystallization Temperature, Tx(℃)
-
-
-
-
530
550
520
不同软磁材料的磁滞回线
B( T ) 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0 H (Oe) Amorphous Nanocrystalline permalloy Ni50 permalloy Ni80 Silicon Steel
损耗与频率的关系图
剩余磁感应强度与矫顽力和频率的关系
磁性能与温度的关系图
应用领域
开关电源类:共模电感、差模电 感、尖峰抑制电感、磁放大电感 。 车载电子类:共模滤波电感、抗饱 和电感、漏电保护器、电流互感器 。

纳米晶

纳米晶

接喷嘴
2. 装杯机构 材料采用耐热合金,可快速拆卸,内部安 装有电热丝加热套,将喷嘴杯安放在内部 。 3. 塞棒控制机构 安装在包盖上部,塞棒插入包壳内部,连 接处使用波纹管密封。保证塞棒快速打开 ,且气体不得泄露。
喷嘴包支架示意图
六维调节机构
冷却辊示意图
水管
前修磨机构
电机
卷取设备照片
现场操作人员的操作接口
操作设备:如中频炉小车的启停控制、电动推杆动作、辊嘴微调、中间包塞杆控制等 控制参数输入:如铜辊调速、带厚设定值输入,辊嘴伺服电机位移、速度调节等
报警功能
监视关键环节,通过报警提醒现场操作人员,使生产安全稳定,如冷却水流量超低报 警、电机过载等。
非晶纳米晶的应用
随着非晶纳米晶铁芯的普及和市场应用的拓展, 近几年非晶合金铁芯的价格的火热期已过,像漏 保、电力互感器、电感器、小功率型及C型变压 器等中低端电子器件用的非晶纳米晶铁芯目前相 对比较稳定呈缓慢下降趋势,目前价格已经低于4 万元/吨。同时一些对性能要求较高的精密电流互 感器、共模电感器、中高频大功率变压器等应用 器件对非晶纳米晶的需求量在不断上升,个别铁 芯价格达10万元/吨,利润可观。
测厚机构
卷取机
加压包调整
熔炼炉示意图
流槽
大轴
感应线圈
机械泵 罗茨泵
200kg真空(气氛)熔炼及真空(气氛)浇注炉经过特殊定制 而成,可以保证在真空或气氛保护环境下将钢水倒入浇注包中, 供电方式为可控硅并联(KGPS),功率为200kw 倾倒方式为液压驱动,电炉与控制柜采用闭式冷却塔(或板式 热交换器)
50μΩ.cm 7.65 g/cm3
维氏硬度
饱和磁致伸缩系数 最大导磁率 厚度

1K107非晶纳米晶材料及应用

1K107非晶纳米晶材料及应用

1K202 1K203 1K204 1K205
1K105
高起始磁导率快淬软磁钴基合金
1K106
高频低损耗Fe-Si-B快淬软磁铁基合 1K206 金
淬态高磁导率软磁钴基合金 Fe-Ni-P-B快淬软磁铁镍基合金 Fe-Ni-V-Si-B快淬软磁铁镍基合金
1K501
1K107
高频低损耗Fe-Nb-Cu-Si-B快淬软磁 铁基纳米晶合金
铁氧体
组成:铁氧体是由铁的氧化物及其他配料烧结而成。一般 可分为永磁铁氧体、软磁铁氧体和旋磁铁氧体三种。软磁 铁氧体是由三氧化二铁和一种或几种其他金属氧化物(例 如:氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶 等)配制烧结而成。 性能:具有低饱和磁感应强度(0.5T),低矫顽力,高电 阻率和较低的居里温度,所以软磁铁氧体的温度稳定性不 理想。 应用: 它主要用作各种电感元件,如滤波器磁芯、变压 器磁芯、无线电磁芯,以及磁带录音和录像磁头等,也是 磁记录元件的关键材料。
精密(高频)电流互感器铁芯
应用领域 • 电子电度表 • 精密功率表 • 机械控制中电流过载保护 • 工业自动化中电流控制 性能特点 • 高磁导率,低角差、低比差 • 与坡莫合金相比具有更高的 饱和磁通密度,测量电流范 围更广 • 低铁损 • 较好的温度稳定性
共模滤波电感铁芯
共模噪声抑制作用,在精密设备保护,电网EMI谐波过滤等各种EMC场合广 泛应用。
1K502
国内外非晶合金产业的发展史
1967年:美国的Duwez教授率先发明液态金属快淬 技术制造非晶合金软磁材料; 1971年:美国Allied Signal(联信)公司开发出 非晶合金宽带的平面流铸制带技术,当时可制成 宽度为20mm的非晶合金带材; 1982年:美国Allied Signal建成非晶合金带材连 续生产厂,先后推出命名为Metglas系列非晶合金 带材,标志着非晶合金产业化和商品化的开始; 2003年底日立金属并购Honeywell的Metglas部门 ,于2007年突破年产5万吨。 国内安泰科技是研究开发非晶合金材料较早的公 司。
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❖ 应用:广泛应用于配电变压器、大功率开 关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变 压器及逆变器铁芯,适合于10kHz 以下 频率使用。
铁镍基非晶合金/坡莫合金
❖组成:40%Ni、40%Fe及20%类金属元素 ❖性能:1. 具有中等饱和磁感应强度(0.8T
)、 较高的初始磁导率和很高的最大磁 导率以及高的机械强度和优良的韧性。2.在 中、低频率下具有低的铁损。3.空气中热处 理不发生氧化,经磁场退火后可得到很好 的矩形回线。 ❖应用:广泛用于漏电开关、精密电流互感 器铁芯、磁屏蔽等。
❖ 2003年底日立金属并购Honeywell的Metglas 部门,于2007年突破年产5万吨。
❖ 国内安泰科技是研究开发非晶合金材料较早的公 司。
非晶合金带材的炼制生产过程示意图
※液态熔融状态下经过超急速冷却(冷却速度 10^6℃/ S)形成厚度0.02~ 0.04mm的固态带状金属 。
※与传统硅钢片制造工艺相比,工艺大大简化,节能,无污染
铁氧体
❖ 组成:铁氧体是由铁的氧化物及其他配料烧结而成。一般 可分为永磁铁氧体、软磁铁氧体和旋磁铁氧体三种。软磁 铁氧体是由三氧化二铁和一种或几种其他金属氧化物(例 如:氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶 等)配制烧结而成。
❖ 性能:具有低饱和磁感应强度(0.5T),低矫顽力,高电 阻率和较低的居里温度,所以软磁铁氧体的温度稳定性不 理想。
1K107 非晶纳米晶材料
及应用
主讲:技术部
变压器/电磁器件工作原理—电磁互感
i1
U1
u1
e1
U2
Φ
i2
u1
e2 u2 Z Lu2 Nhomakorabea通过闭合铁芯,利用互感现象实现了:
电能 → 磁场能 → 电能转化
(U1、I1) (变化的磁场)
( U2、I2)
软磁材料铁芯发展
电力变压器
电磁元器件
19世纪末 纯铁、软钢和无硅钢
❖ 应用: 它主要用作各种电感元件,如滤波器磁芯、变压 器磁芯、无线电磁芯,以及磁带录音和录像磁头等,也是 磁记录元件的关键材料。
铁基纳米晶合金
铁基纳米晶合金
❖ 组成:铁元素为主,加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所 构成的合金,经快速凝固工艺形成一种非晶态材料。热 处理后获得直径为10-20 nm的微晶,弥散分布在非晶态 的基体上,被称为微晶、纳米晶材料。
材料特性
各向同性的软磁材料 厚度极薄,仅为 0.025mm,填充系数低 电阻率高,涡流损耗小 硬度大,切割要求高,易碎
机械应力敏感,受力后会影响性能
不同软磁材料的物理性能
硅钢片与非晶材料的微观差异
原子排列
硅钢片
非晶材料
磁滞回线比较
❖ 图中曲线所包围的封闭面积代表磁性材料在磁场交替循 环中以热的形态散失的能量
铁粉、氧化铁、细铁丝等
20世纪初
硅钢片
热轧磁性硅钢片
坡莫合金、坡莫合金磁粉
冷轧无取向硅钢片 软磁铁氧体 冷轧晶粒磁性硅钢片 软磁合金薄带
20世纪末 非晶态合金
非晶纳米晶合金
常用的软磁磁芯种类
❖铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材 料的基本组元。
❖ 按(主要成分、磁性特点、结构特点)制 品形态分类:(1) 粉芯类: 磁粉芯,包括: 铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯(High Flux)、坡莫合金粉芯(MPP)、铁氧体磁芯 ;(2) 带绕铁芯:硅钢片、坡莫合金、非晶及 纳米晶合金。
矫顽力 Hc(A/m) 饱和磁致伸缩系数(×10-6)
电阻率(muOhm·cm) 居里温度(℃) 铁芯叠片系数
纳米晶铁芯
1.25 < 0.20 < 3.4
< 35 < 40 > 20,000 < 1.60 <2 80 570 > 0.70
铁氧体铁芯
0.5 0.2 7.5 不能使用 不能使用 2,000
国内外非晶合金产业的发展史
❖ 1967年:美国的Duwez教授率先发明液态金属 快淬技术制造非晶合金软磁材料;
❖ 1971年:美国Allied Signal(联信)公司开发出 非晶合金宽带的平面流铸制带技术,当时可制成 宽度为20mm的非晶合金带材;
❖ 1982年:美国Allied Signal建成非晶合金带材连 续生产厂,先后推出命名为Metglas系列非晶合 金带材,标志着非晶合金产业化和商品化的开始 ;
不同软磁材料的磁性能
非晶合金与硅钢的主要性能比较
饱和磁感应强度 矫顽力 居里温度 单位铁损 (1.3T,50Hz) 电阻率 密度 维氏硬度 饱和磁致伸缩系数 最大导磁率 厚度
非晶合金 1.56T <4A/m 415℃
0.18W/kg 140μΩ.cm 7.18 g/cm3 860 hg/cm2 30×10-6 >200,000 0.02~0.04 mm
牌号和基本成分
1K101 Fe-Si-B快淬软磁铁基合金 1K102 Fe-Si-B-C快淬软磁铁基合金 1K103 Fe-Si-B-Ni快淬软磁铁基合金
1K201 高脉冲磁导率快淬软磁钴基合金 1K202 高剩磁比快淬软磁钴基合金 1K203 高磁感低损耗快淬软磁钴基合金
1K104 Fe-Si-B-Ni Mo快淬软磁铁基合金 1K204 高频低损耗快淬软磁钴基合金
1K105
Fe-Si-B-Cr(及其他元素)快淬软磁 铁基合金
1K205
1K106
高频低损耗Fe-Si-B快淬软磁铁基合 金
1K206
1K107
1K501
高频低损耗Fe-Nb-Cu-Si-B快淬软磁
铁基纳米晶合金
1K502
高起始磁导率快淬软磁钴基合金 淬态高磁导率软磁钴基合金 Fe-Ni-P-B快淬软磁铁镍基合金 Fe-Ni-V-Si-B快淬软磁铁镍基合金
6 4 106 < 200 -
铁基非晶合金
铁基非晶合金 ❖ 组成:80%Fe、20%Si,B类金属元素
❖ 性能:1. 高饱和磁感应强度(1.54T);
2. 与硅钢片的损耗比较:磁导率、激磁 电流和铁损等都优于硅钢片。特别是铁 损低(为取向硅钢片的1/3-1/5),代 替硅钢做配电变压器可节能60-70%。
冷轧硅钢 2.03T
>30A/m 745℃ 1.2W/kg
50μΩ.cm 7.65 g/cm3
--10×10-6 >10,000 0.23~0.33 mm
纳米晶与铁氧体铁芯性能比较
基本参数
饱和磁感Bs(T) 剩余磁感Br(T)(20KHz) 铁损(20KHz/0.2T)(W/Kg) 铁损(20KHz/0.5T)(W/Kg) 铁损(50KHz/0.3T)(W/Kg) 导磁率(20KHz)(Gs/Oe)
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