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非晶和纳米晶合金

发布日期:2018-03-27   作者:西远   来源:www.51chuntie.com

铁基非晶合金在工频和中频领域,2温度稳定性比软磁铁氧体好。正在和硅钢竞争。铁基非晶合金和硅钢相比,有以下优缺点。

1铁基非晶合金的饱和磁通密度Bs比硅钢低,但是同样的Bm下,铁基非晶合金的损耗比0.23mm厚的3%硅钢小。一般人认为损耗小的原因是铁基非晶合金带材厚度薄,电阻率高。这只是一个方面,更主要的原因是铁基非晶合金是非晶态,原子排列是随机的不存在原子定向排列发生的磁晶各向异性,也不存在发生局部变形和成分偏移的晶粒边界。因此,妨碍畴壁运动和磁矩转动的能量壁垒非常小,具有前所未有的软磁性,所以磁导率高,矫顽力小,损耗低。

2铁基非晶合金磁芯填充系数为0.840.86与硅钢填充系数0.900.95相比,同样重量的铁基非晶合金磁芯体积比硅钢磁芯大。

3铁基非晶合金磁芯的工作磁通密度为1.35T1.40T硅钢为1.6T1.7T铁基非晶合金工频变压器的重量是硅钢工频变压器的重量的130%左右。但是即使重量重,对同样容量的工频变压器,磁芯采用铁基非晶合金的损耗,比采用硅钢的要低70%80%

4假定工频变压器的负载损耗(铜损)都一样,负载率也都是50%那么,要使硅钢工频变压器的铁损和铁基非晶合金工频变压器的一样,则硅钢变压器的重量是铁基非晶合金变压器的18倍。因此,国内一般人所认同的抛开变压器的损耗水平,笼统地谈论铁基非晶合金工频变压器的重量、利息和价格,硅钢工频变压器的130%150%并不符合市场要求的性能价格比原则。国外提出两种比较的方法,一种是同样损耗的条件下,求出两种工频变压器所用的铜铁资料重量和价格,进行比拟。另一种方法是对铁基非晶合金工频变压器的损耗降低瓦数,折合成货币进行弥补。每瓦空载损耗折合成511美元,相当于人民币 4292元。每瓦负载损耗折合成0.71.0美元,相当于人民币68.3元。例如一个50Hz5kVA 单相变压器用硅钢磁芯,报价为1700元/台;空载损耗28W按60元人民币/W计,为1680元;负载损耗110W按8元人民币/W计,为880元;则,总的评估价为4260元/台。用铁基非晶合金磁芯,报价为2500元/台;空载损耗6W折合成人民币360元;负载损耗110W折合成人民币880元,总的评估价为3740元/台。如果不考虑损耗,单计算报价,5kVA 铁基非晶合金工频变压器为硅钢工频变压器的147%如果考虑损耗,总的评估价为89%

5现在测试工频电源变压器磁芯材料损耗,畸变小于2%正弦波电压下进行的而实际的工频电网畸变为5%这种情况下,铁基非晶合金损耗增加到106%硅钢损耗增加到123%如果在高次谐波大,畸变为75%条件下(例如工频整流变压器)铁基非晶合金损耗增加到160%硅钢损耗增加到300%以上。说明铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强。本公司生产 工业纯铁

6铁基非晶合金的磁致伸缩系数大,硅钢的35倍。因此,铁基非晶合金工频变压器的噪声为硅钢工频变压器噪声的120%要大35dB

7现行市场上,铁基非晶合金带材价格是0.23mm3%取向硅钢的150%0.15mm3%取向硅钢(经过特殊处置)40%左右。

8铁基非晶合金退火温度比硅钢低,消耗能量小,而且铁基非晶合金磁芯一般由专门生产厂制造。硅钢磁芯一般由变压器生产厂制造。

根据以上比拟,只要达到一定生产规模,铁基非晶合金在工频范围内的电子变压器中将取代局部硅钢市场。400Hz至10kHz中频范围内,即使有新的硅钢品种出现,铁基非晶合金仍将会取代大部分0.15mm以下厚度的硅钢市场。

值得注意的日本正在大力开发FeMB系非晶合金和纳米晶合金,其Bs可达1.71.8T而且损耗为现有FeSiB系非晶合金的50%以下,如果用于工频电子变压器,工作磁通密度达到1.5T以上,而损耗只有硅钢工频变压器的10%15%将是硅钢工频变压器的更有力的竞争者。日本预计在2005年就可以将FeMB系非晶合金工频变压器试制胜利,并投入生产。

非晶纳米晶合金在中高频领域中,正在和软磁铁氧体竞争。10kHz至50kHz电子变压器中,铁基纳米晶合金的工作磁通密度可达0.5T损耗P0.5/20k≤25W/kg因而,大功率电子变压器中有明显的优势。50kHz至100kHz电子变压器中,铁基纳米晶合金损耗P0.2/100k为3075W/kg

铁基非晶合金P0.2/100k为30W/kg可以取代局部铁氧体市场。

非晶纳米晶合金经过20多年的推广应用,已经证明其具有下述优点:

1不存在时效稳定性问题,纳米晶合金在200℃以下,钴基非晶合金在100℃以下,经过临时使用,性能无显著变化;

-55℃至150℃范围内,磁性能变化5%10%而且可逆;

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