近年來我國電子變壓器迎來新發展機遇

2015-12-07 15:07:52 人評論 次瀏覽 分類:行業資訊

      近年來,電源中電子變壓器所用的鐵心材料和導電材料價格連續上漲,上遊原材料形成賣方市場。作為下遊的電子變壓器的電源用戶,可以在全球範圍內選擇和采購,形成買方市場。處於中間位置的電子變壓器行業,隻有走技術創新之路,才能擺脫這種兩頭受氣的困境。然而,在成熟的電子變壓器行業裏,技術創新比較困難。但是每一個細小環節的改進,就可以帶來新的理念和新的產品。因此,本文從新材料、新結構、新原理、新產品四個方麵介紹近年來電源中電子變壓器的一些新進展,供讀者參考,如果有什麽不當之處敬請指正。
走技術創新之路,要時刻記住要達到的目的。電源中的電子變壓器,象所有作為商品的產品一樣進行任何技術創新,都必須在具體使用條件下完成具體功能中,追求性能價格比最好。現在的電源產品,普遍以“輕、薄、短、小”為特點向小型化和便攜化發展。電子變壓器必須適應作為用戶的電源產品對體積和重量的要求。同時,電子變壓器的原材料(鐵心材料和導電材料)價格上漲。因此,如何減小體積和重量,如何降低成本,成為近年來電子變壓器發展的主要方向。
      1新材料
  1.1矽鋼
  矽鋼是工頻電源中電子變壓器大量使用  的鐵心材料。要減少電子變壓器中的鐵心用量,必須提高矽鋼的工作磁通密度(工作磁密)。矽鋼的工作磁密既決定於飽和磁通密度,又決定於損耗。因為效率是電子變壓器的重要性能指標,現在,為了節能,許多電源產品都提出待機損耗要求。電子變壓器的鐵心損耗是待機損耗的主要組成部分,因此,都對電子變壓器的效率或損耗提出明確的嚴格要求。
  近年來,取向和無取向冷軋矽鋼價格上漲,卷繞式環形鐵心,相比於R型、CD型和EI型鐵心,由於消耗材料少,可以節約20%以上的鐵心材料成本,擴大了電子變壓器中的使用範圍。卷繞式環形鐵心可以充分發揮取向冷軋矽鋼的性能,與無取向冷軋鋼相比,工作磁密要高得多。同時不象R型、CD型和EI型的鐵心那樣,可以充分利用矽鋼材料,不會有邊角廢料,材料利用率可以達到98%以上。
  近年來,冷軋取向矽鋼有相當大的改進。國產23Q110的0.23mm取向冷軋矽鋼,在工作磁通密度1.7T和50Hz下,單位重量損耗為1.10W/kg.日本產的0.23mm厚度的取向冷軋矽鋼P1.7/50為0.88W/kg.矽鋼帶材表麵處理後塗張力塗層,P1.7/50下降到0.7W/kg.改變退火工藝,細化磁疇,P1.7/50再下降到0.55~0.45W/kg,遠遠低於0.35mm厚無取向冷軋矽鋼在工作磁密1.5T和50Hz下(P1.5/50)的2W/kg.在保證同樣損耗條件下,0.23mm厚度取向冷軋矽鋼工作磁密度可以達到1.85T,如果選取它加工環形鐵心,比用無取向冷軋矽鋼的工作磁密1.5T高1.23倍,鐵心截麵和體積可減少23%以上。
  現在手機充電器和家用電器的電源適配器中,大量使用EI型鐵心工頻電源變壓器,有時會出現過熱現象。EI型鐵心由EI形衝片疊成,E形衝片中有五分之一長度與縱向(取向方向)正交,要承受橫向磁場,一般都用無取向冷軋矽鋼。近年來日本川崎公司開發出可用於EI型鐵心的RGE係列取向冷軋矽鋼,厚度為0.35mm,縱向飽和磁密為1.80~1.90T,橫向飽和磁密為1.825T,損耗P1.7/50為1.10~1.25W/kg.同時,絕緣膜比較薄,衝壓加工性能良好,用它製作鐵心,工作磁密可取1.7T以上,比用無取向冷軋矽鋼高15%,鐵心截麵和體積可以減少15%以上,損耗也大大下降,不會再出現過熱現象。日本川崎公司還開發出飽和磁密高的無取向冷軋鋼,厚度為0.5mm,矽含量小於1%,為0.6%,鋁含量為0.3%,加0.52%鎳後,飽和磁密為1.96T,損耗P1.5/50為3W/kg.采用它作為EI型鐵心材料,工作磁密也可取1.7T,但損耗較大。
  值得注意的是:作為電子變壓器一大類的工頻變壓器,采用工作磁密高的鐵心材料後,可以不減少鐵心截麵和體積,而是減少線圈匝數,減少用銅量。在現在銅材價格遠遠高於鐵心材料的情況下,可能是更好的一種設計改進方案。
  1.2軟磁鐵氧體
  軟磁鐵氧體是中、高頻電源中電子變壓器大量使用的鐵心材料,和金屬軟磁材料相比,軟磁鐵氧體的飽和磁密低,磁導率低,居裏溫度低,是它的幾大弱點。尤其是居裏溫度低,飽和磁密Bs和單位體積功率損耗Pcv都會隨溫度變化。溫度上升,Bs下降,Pcv開始下降,到穀點後再升高。因此在高溫條件下,隻要Bs保持較高水平,就可以把工作磁密Bm選得高一些,從而減少線圈匝數,降低用銅量和成本。高溫高飽和磁密軟磁鐵氧體材料,還可以擴大電子變壓器使用的溫度上限到120益甚至150益。例如,汽車用電子設備中的高頻電子變壓器,在外界溫度條件變化大和發動機室發熱的高溫條件下工作,就必須采用高溫高飽和磁密軟磁鐵氧體。
  作為中、高頻電子變壓器用的MnZn軟磁鐵氧體,以日本TDK公司為代表,大致經曆了PC30→PC40→PC44→PC50→PC47→PC95→PC90的發展過程。在100℃、100kHz、200mT測試條件下,單位體積功率損耗不斷下降。根據該公司2006年4月份公布的數據,PC30為600mW/cm3;PC40為420mW/cm3;PC44為340mW/cm3;PC47為270mW/cm3.但是100益下的飽和磁密Bs,PC30、PC40、PC44基本上都為390mT,PC47為410mT,與理論值600mT相差甚遠,不能認為是高溫高飽和磁密材料。
  近年來,為了在電子變壓器應用領域和金屬軟磁材料競爭,興起一輪開發高溫高飽和磁密MnZn鐵氧體材料的熱潮。日本FDK公司於2003年3月份開發出4H係列高溫高飽和磁密材料。

相關資訊

    暫無相關的資訊...