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塑胶技术—电子变压器技术发展新方向

【阿里巴巴化工】近年来,电源中电子变压器所用的铁心资料和导电资料价钱持续上涨,上游原资料形成卖方市场。作为下游的电子变压器的电源用户,可以在全球范畴内选择和采购,形成买方市场。处于中间地位的电子变压器行业,只有走技能创新之路,才气忽略这种两头受气的困境。然而,在成熟的电子变压器行业里,技能创新对比艰难。但是每一个微小环节的改良,就可以带来新的理念和新的产品。

  走技能创新之路,要时刻记住要到达的目标。电源中的电子变压器,象所有作为商品的产品一样进行任何技能创新,都必需在具体使用条件下完成具体功效中,寻求性能价钱比最好。现在的电源产品,广泛以“轻、薄、短、小”为特性向小型化和便携化发展。电子变压器必需适应作为用户的电源产品对体积和重量的请求。同时,电子变压器的原资料(铁心资料和导电资料)价钱上涨。因此,如何减小体积和重量,如何下降成本,成为近年来电子变压器发展的重要方向。

  硅钢是工频电源中电子变压器大批使用的铁心资料。要减少电子变压器中的铁心用量,必需进步硅钢的工作磁通密度(工作磁密)。硅钢的工作磁密既抉择于饱和磁通密度,又抉择于损耗。因为效力是电子变压器的首要性能指标,现在,为了节能,许多电源产品都提出待机损耗请求。电子变压器的铁心损耗是待机损耗的重要组成部分,因此,都对电子变压器的效力或损耗提出明白的严峻请求。

  近年来,取向和无取向冷轧硅钢价钱上涨,卷绕式环形铁心,相比于R型、CD型和EI型铁心,由于耗费资料少,可以节省20%以上的铁心资料成本,扩张了电子变压器中的使用范畴。卷绕式环形铁心可以充沛施展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,可以充沛应用硅钢资料,不会有边角废料,资料应用率可以到达98%以上。

  作为电子变压器一大类的工频变压器,采纳工作磁密高的铁心资料后,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。在现在铜材价钱远远高于铁心资料的情形下,可能是更好的一种设计改良计划。

  软磁铁氧体是中、高频电源中电子变压器大批使用的铁心资料,和金属软磁资料相比,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都会随温度变革。温度上升,Bs降落,Pcv开端降落,到谷点后再升高。因此在高温条件下,只要Bs维持较高程度,就可以把工作磁密Bm选得高一些,从而减少线圈匝数,下降用铜量和成本。高温高饱和磁密软磁铁氧体资料,还可以扩张电子变压器使用的温度上限到120益甚至150益。例如,汽车用电子装备中的高频电子变压器,在外界温度条件变革大和动员机室发热的高温条件下工作,就必需采纳高温高饱和磁密软磁铁氧体。软磁复合资料(SMC)是上世纪90年代开发出来的新型软磁资料,其启程点是想把金属软磁资料的工作频率向MHz级和GHz级扩大,因此将金属软磁资料与其他高电阻资料,如石英、陶瓷、高分子资料等复合在一起,只要操纵金属软磁资料的体积百分数在逾渗极限以下,就有可能维持软磁特征,又减少各种高频率损耗,成为一种新的软磁资料——软磁复合资料,取英文名称的第一个字母,简称SMC资料。软磁复合资料中的磁性粒子可以是纯铁、镍、钴金属、铁镍合金、铁镍钼合金、铁铝合金、铁基非晶合金、铁基纳米晶合金和软磁铁氧体经过粉碎后制成的粉末。非磁性物体可以是二氧化硅等绝缘体,硅树脂、聚乙烯、环氧树脂等高分子资料作粘接剂和硬脂酸等作润滑剂。磁性粒子和非磁性物体混淆后,可以经过绝缘处置、压抑成形、烧结等工艺加工成磁粉芯,也可以采纳现在的塑料工程技能,注塑成各种繁杂形状的磁芯。软磁复合资料的长处是密度小,重量轻,生产效力高,成本低,产品一致性好。毛病是由于磁粒子之间被非磁性物体隔开,磁性阻断,磁导率现在一般都在100以内,最近报导通过纳米技能和其他办法,已开发出磁导率超过1000的软磁复合资料,最大可达6000。

  高分子软磁复合资料近年来发展敏捷,在国外已用这种资料制作高频电源变压器和电感器,并建立相应的剖析理论和设计程序。据作者所知,国内虽然进行了高分子软磁资料的钻研开发,但是还未见到用于电源中电子变压器的报道。

  现在,国内正在开发用于电源中电子变压器的各种铝导线。一些企业已经开发出铜包铝导线,铜线在外层,占面积15%,总比重为3.63g/cm3,斟酌趋表效应和附近效应,这种铜包铝导线的电阻率比纯铝线会小不少,而成本增添不多,是一种充沛施展铜和铝后果的复合资料。

  近年来另一值得注意的发展趋势,是选用温度指数高、耐热等级高的180聚酯亚胺QZY漆包线和220聚酰亚胺QYZ漆包线,导线容许的电流密度增大,导线直径减少,用铜量减少,铁心窗口面积减少,用铁量也同时减少,可以下降整体成本。特殊是对请求体积小的高频小功率电源变压器,采纳耐热性更好的漆包线,更能显出技能经济效益。

  电源技能和电力电子技能中包孕的交换电压变换技能,是一种“纯正的”电子变压器,也能把低压变成高压进行升压变换,或者把高压变成低压进行降压变换,其重要方式是采纳电力电子技能进步电能变换频率,从而缩小电路中的变压器和电感器的体积,并不是取缔其中的变压器和电感器。以前,对这种把电力电子电路和电子变压器联合起来的方式,没有引起足够的器重。近年来,随着电力体系请求减少输入和输出谐波,进步网侧功率因数,实现“绿色变换”的呼声日益高涨,国内外开展了“电力电子变压器”的钻研,才兴起了钻研开发热潮。钻研如何用电力电子技能对电力进行变换和操纵,用电力电子变压器取代传统的电磁式配电变压器。现在已有单相变换和三相变换等多种电路情势,这种电力电子变压器不但可以用于高压大电流电力范畴,也可以用于高压或低压小电流范畴,例如一些高压电源产生器和小功率调压电源等。

  我国从事电子变压器钻研、开产生产的单位已超过2000家,其中有国营、民营和外资企业。世界上最大的电子变压器生产厂家美国普思公司和世界上最大的软磁铁氧体生产厂家日本TDK公司都在我国设有生产基地。世界上许多先进的电子变压器技能、生产工艺和产品都在我国汇集在一起。面对这样一个多种化的平台,技能交换是大有可为的。