非晶軟磁合金材料及其形成機理
根據原子排列方式把物質劃分為晶體和非晶體兩類。物質里面的原子排列是整潔有序的叫做晶體;物質的原子排列是混亂的叫做非晶體。通常情況下,金屬及合金在從液體凝固成固體時,原子總是從液體的混亂排列轉變成整潔的排列,即成為晶體。但是,假如金屬或合金的凝固速度非常快(例如用每秒高達一百萬度的冷卻速率將鐵-硼合金熔體凝固),原子來不及整潔排列便被凍結住了,終極的原子排列方式類似于液體,是混亂的,這就是非晶合金(又稱為金屬玻璃)。
由于不同的物質形成非晶所需要的冷卻速度大不相同。單一金屬需要每秒高達一億度以上的冷卻速度才能形成非晶態。受目前工藝水平的限制,實際生產中難以達到如此高的冷卻速度,普通的單一的金屬難以從生產上制成非晶。為了獲得非晶態的金屬,一般將金屬與其它物質混合。當原子尺寸和性質不同的幾種物質搭配混合后,就形成了合金。這些合金具有兩個重要性質:①合金的成分一般在冶金學上的所謂“共晶”點四周,它們的熔點遠低于純金屬,例如FeSiB合金的熔點一般為1200度以下,而純鐵的熔點為1538度;②由于原子的種類多了,合金在液體時它們的原子更加難以移動,在冷卻時更加難以整潔排列,也就是說更加輕易被“凍結”成非晶。有了上面的兩個重要條件,合金才可能比較輕易地形成非晶。實際上,目前所有的實用非晶合金都是兩種或更多種元素組成的合金,例如Fe-Si-B,FeNiPB,CoZr,ZrTiCuNi等
圖1.非晶軟磁合金材料粉末
非晶軟磁合金材料的優點
1.優良的磁性
與傳統的金屬磁性材料相比,由于非晶合金原子排列無序,沒有晶體的各向異性,而且電阻率高,因此具有高的導磁率、低的損耗,是優良的軟磁材料,代替硅鋼、坡莫合金和鐵氧體等作為變壓器鐵心、互感器、傳感器等,可以大大進步變壓器效率、縮小體積、減輕重量、降低能耗。非晶合金的磁性能實際上是迄今為止非晶合金最主要的應用領域
2.高強韌性
明顯高于傳統的鋼鐵材料,可以作復合增強材料,如釣魚桿等。國外已經把塊狀非晶合金應用于高爾夫球擊球拍頭和微型齒輪。非晶合金絲材可能用在結構零件中,起強化作用。另外,非晶合金具有優良的耐磨性,再加上它們的磁性,可以制造各種磁頭
3.靈活的處理工藝
和其它磁性材料相比,非晶合金具有很寬的化學成分范圍,而且即使同一種材料,通過不同的后續處理能夠很輕易地獲得所需要的磁性。所以非晶合金的磁性能是非常靈活的,選擇余地很大,為電力電子元器件的選材提供了方便
4.制造工藝簡單,節能、環保
傳統的薄鋼板,從煉鋼、澆鑄、鋼錠開坯、初軋、退火、熱軋、退火、酸洗、精軋、剪切到薄板成品,需要若干工藝環節、數十道工序。由于環節多,工藝繁雜,傳統的鋼鐵企業都是耗能大戶和污染大戶,有“水老虎”和“電老虎”之稱。而非晶合金的制造是在煉鋼之后直接噴帶,只需一步就制造出了薄帶成品,工藝大大簡化,節約了大量寶貴的能源,同時無污染物排放,對環境保護非常有利。正是由于非晶合金制造過程節能,同時它的磁性能優良,降低變壓器使用過程中的損耗,因此被稱為綠色材料和二十一世紀的材料
非晶軟磁合金材料的應用領域
由于非晶軟磁合金具有優良的電磁性能,應用領域非常廣闊,主要應用以下幾個方面
1.電力電子技術領域
? 大功率中、高頻變壓器
? 逆變電源變壓器
? 大功率開關電源變壓器
? 無功補償串聯電抗器
2.通訊技術
? 程控交換機電源
? 數據交換接口部件
? 脈沖變壓器
? UPS電源濾波和存儲電源、功率因素校正扼流圈、標準扼流圈
3.抗電磁干擾部件
交流電源、可控硅、EMI差模、共模電感、輸出濾波電感
4.傳感器
? 電流電壓互感器
? 零序電流互感器
? 漏電開關互感器
3R/1R節能型軟磁立繞電抗器
產品概述
該系列軟磁電抗器用于低壓無功補償柜中,與電容器相串聯,當低壓電網中有大量整流、交流裝置等諧波源時,其產生的高次諧波會嚴重危害主變及其他電氣設備的安全運行。電抗器與電容器串聯后,能有效地吸收電網諧波,改善系統的電壓波形,提高系統的功率因數,并能有效地抑制合閘涌流及操作過電壓,有效地保護了電容器。同時該系列軟磁電抗器線圈用立繞工藝,有效地解決電抗器散熱的問題。
結構特點
采用優質硅鋼片和軟磁粉芯混合,芯柱是軟磁粉芯,采用分布式氣隙,有效地降低了電抗器立柱漏磁及噪音;
線圈采用立繞線材繞制;
電抗器的線圈和鐵芯組裝成一體后經過預烘-真空浸漆-熱烘固化這一工藝流程,采用高強度絕緣浸漬漆,使電抗器的線圈和軟磁鐵芯牢固地結合在一起;
電抗器的夾件,緊固件等采用非磁性材料,確保電抗器具有較高的品質因數,確保具有較好的濾波效果;
外露部件均采取了防腐蝕處理。
軟磁立繞電抗器性能:
軟磁立繞電抗器是由特殊非晶軟磁材料制成,實為一整體,即當通電后只有很小的噪音,型式試驗表明軟磁立繞電抗器 噪音只有25分貝;
軟磁電抗器溫升有突出的表現,經型式試驗表明,50kvar軟磁立繞節能型電抗器溫升只有40K,同時整體損耗只有98W;
軟磁立繞節能型電抗器3個單相電抗器并列排布成三相,相間無干擾;
軟磁立繞節能型電抗器u 值恒導磁特性好,線性度區域長,不易飽合。