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                近年来我国电子变压器迎来新发展机遇

                日期:2014-10-10 来源:中研网


                    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①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。因此,本文从新材料、新结构、新原理、新产品四个方面介绍近年来电源中电子变压器的一些新进展,供读者参∴考,如果有〒什么不当之处敬请指正。
                    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卐行任何技术创新,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Ψ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。
                    1新材料
                    1.1硅钢
                    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ㄨ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ζ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。
                  近年来,冷轧取向硅钢有相当大的改进。国产23Q110的0.23mm取向冷轧硅钢,在工作磁通↙密度1.7T和50Hz下,单≡位重量损耗为1.10W/kg.日本产的0.23mm厚度的取向冷轧硅钢P1.7/50为0.88W/kg.硅钢带材表面处理后涂张力涂层,P1.7/50下降到0.7W/kg.改变⌒退火工艺,细化磁畴,P1.7/50再下降到0.55~0.45W/kg,远远低于0.35mm厚无取向冷」轧硅钢在工作磁密1.5T和50Hz下(P1.5/50)的2W/kg.在保证同样损耗条件下,0.23mm厚度取向冷轧硅钢工作磁密度可以达到1.85T,如果选取它加◎工环形铁心,比用无取向冷轧硅钢的工作磁密㊣ 1.5T高1.23倍,铁心截面和体积可减少23%以上。
                  现在手机充电器和家用电器的电源适配器中,大量使用EI型铁心工频电源变压★器,有时会出现过热现象。EI型铁心由EI形冲@片叠成,E形冲片中有五分之一长度与纵向(取向方向)正交,要承受横向磁场,一般都用无取向冷轧硅々钢。近年来日本川崎公司〓开发出可用于EI型铁心的RGE系列取向冷轧硅钢,厚度为0.35mm,纵向饱和磁密为1.80~1.90T,横向饱和磁密为1.825T,损耗P1.7/50为1.10~1.25W/kg.同时,绝缘膜比较薄,冲压加工性能良♀好,用它制作铁心,工作磁密可取1.7T以上,比用无取向冷□轧硅钢高15%,铁心截∴面和体积可以减少15%以上,损耗也大大下降,不会再出现过热现象。日本川崎公司还开发出饱和磁▓密高的无取向冷轧钢,厚度为0.5mm,硅含量〇小于1%,为0.6%,铝含量为0.3%,加0.52%镍后,饱和磁密为1.96T,损耗P1.5/50为3W/kg.采用它作为EI型铁№心材料,工作磁密也可※取1.7T,但损耗较大。
                  值得注意的是: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。
                  1.2软磁铁氧体
                  软磁铁氧体是中、高频ω 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,降低用铜量和々成本。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。
                  作为中、高频电子变压器用的MnZn软磁铁氧体,以日本TDK公ㄨ司为代表,大致经历了PC30→PC40→PC44→PC50→PC47→PC95→PC90的发展过程。在100℃、100kHz、200mT测试条件下,单位体积@ 功率损耗不断下降。根据卐该公司2006年4月份公布的数据,PC30为600mW/cm3;PC40为420mW/cm3;PC44为340mW/cm3;PC47为270mW/cm3.但是100益下的饱和磁密Bs,PC30、PC40、PC44基本上【都为390mT,PC47为410mT,与理论值600mT相差甚远,不能认为是高温高饱和磁密材◆料。
                  近年来,为了在电子变压器应用领域和金属软磁材料竞争,兴起一轮开发高温高饱和︻磁密MnZn铁氧体材料¤的热潮。日本FDK公司于2003年3月份ω 开发出⌒4H系列高温高饱和磁密材料。

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