非晶納米晶|軟磁材料與|電子變壓器
詳細介紹非晶納米晶軟磁材料與電子變壓器知識
1.前 言
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展,有源器件的進步,電子產(chǎn)品體積和重量大為減少,這就推動了包括電子變壓器在內(nèi)的電子元器件向輕薄、小的方向發(fā)展.電子變壓器的生產(chǎn)工藝面臨一場巨大的變革。電子變壓器向高頻化、低損耗、重量輕、體積小方向發(fā)展是必然的趨勢,作為電子變壓器核心部件的軟磁鐵芯將是這場變革的首當(dāng)其沖元件,因而推廣應(yīng)用具有高飽和磁感、高初始磁導(dǎo)率和高頻損耗低的非晶納米晶軟磁合金材料用作電子變壓器磁芯將大大促進電子變壓器的小型化,滿足電子行業(yè)的發(fā)展需要。
目前隨著納米科學(xué)技術(shù)和快淬技術(shù)的發(fā)展,各種新型納米材料如納米晶粉末材料、納米薄膜材料和納米顆粒膜材料等不斷開發(fā)出來,這些新型納米材料,一旦產(chǎn)業(yè)化,將大大促進電子變壓器向高頻、小型化、片式化方向發(fā)展。
2．非晶納米晶合金材料在電子變壓器中的應(yīng)用
一般來講,電子變壓器對其鐵芯材料主要有以下要求:(1)高的飽和磁感;(2)盡可能低的高頻損耗;(3)高的初始磁導(dǎo)率;(4)高的居里溫度和良好的溫度穩(wěn)定性;(5)環(huán)境穩(wěn)定性好,對應(yīng)力不敏感;(6)有些用途如脈沖變壓器還要求高的矩形比Br/Bs或低 Br.非晶納米晶軟磁合金材料由于其帶厚和電阻率等因素決定在50~1000kHz范圍內(nèi)(通常在幾百kHz以下)能達到上述性能要求,這使得非晶納米晶合金目前在這一頻段內(nèi)開發(fā)應(yīng)用非常活躍,已研制成各種各樣的磁性器件廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)、電子工業(yè)及電力電子領(lǐng)域,用作電流互感器、開關(guān)電源、逆變電源和程控交換機電源的變壓器、電抗器、濾波器以及抗EMI器件等.
3．非晶納米晶合金應(yīng)用中值得說明的幾個問題
雖然非晶納米晶合金在我國已有20余年的應(yīng)用歷史,但仍有不少使用者對這類材料應(yīng)用有些疑慮,本人認為有必要在此說明一下:
(1)．非晶納米晶合金的時效穩(wěn)定性問題 非晶合金是從液態(tài)金屬急冷而形成的,處于熱力學(xué)亞穩(wěn)定態(tài),有向晶態(tài)轉(zhuǎn)變的趨勢.一旦發(fā)生嚴重晶化,合金磁性能將不復(fù)存在,故此有人擔(dān)心非晶納米晶合金鐵芯使用中會因時效導(dǎo)致性能惡化.但實際上這種擔(dān)心是多余的,一方面晶化要發(fā)生在非晶晶化溫度(>350℃)以上,而實際使用中電子器件的工作溫度不超過200℃,另一方面非晶納米晶合金鐵芯使用前均經(jīng)過300℃一小時以上的退火熱處理,結(jié)構(gòu)已相當(dāng)穩(wěn)定,國內(nèi)外這類鐵芯20余年的應(yīng)用歷史也表明不會發(fā)生時效而導(dǎo)致性能變化。
(2)．非晶納米晶合金合金的溫度穩(wěn)定性問題 由表1可知非晶納米晶合金居里溫度為300~560℃,遠高于鐵氧體等軟磁材料.實際用于軍工產(chǎn)品的溫度試驗結(jié)果也表明在-55~150℃范圍內(nèi), 非晶納米晶合金磁性能的變化在5~10%,滿足其性能要求,而且這種變化隨溫度是可逆的.因此該類合金材料具有良好的溫度穩(wěn)定性。
