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磁环材料选取

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磁环材料选取

  1. 磁环的作用

磁粉心是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料,由于铁磁性颗粒很小(高频下使用的颗粒为0.55μm),又被非磁性电绝缘膜物质隔开,因此,一方面可以隔绝涡流,适用于较高频率;另一方面由于颗粒之间的间隙效应,导致材料具有低导磁率及恒导磁特性;又由于颗粒尺寸小,基本上不发生集肤现象,所以磁导率随频率的变化也就较为稳定。作为一种特殊的磁性材料,磁粉心主要用于高频电感和变压器。

  1. 磁环的材料

(1)    铁粉心

包括由纯铁粉制成的铁粉心及由超细纯铁粉制成的羰基铁粉心。铁粉心具有良好的偏磁特性,但在高频下损耗较大,适合制造差模滤波器、无源PFC电感,及低频下开关电路输出扼流圈(Buck电感)、有源PFC电感(Boost电感)等功率电感经济而实用的材料。羰基铁粉心,与铁粉心相比,明显特点是高频下的涡流损耗小,具有优良的偏磁特性和很好的高频适应性,可应用在100kHz~100MHz频宽内,是制造高频开关电路输出扼流圈、谐振电感及高频调谐磁心芯体理想的材料。

 

(2)    铁硅铝、高磁通、铁钼镍(MPP

铁硅铝、高磁通、铁钼镍粉心具有优异的性能,饱和磁密高,功率损耗小,在很宽的温度范围之内,性能变化小,同时具有优良的耐温、耐湿、抗振等高可靠性。以上三种磁粉心均为分布气隙。几种常用的磁粉心的性能比较如表1所示。

1 几种磁粉心性能比较


MPP

高磁通

铁硅铝

铁硅

磁导率

14~550

14~160

26~125

60

磁芯损耗

最低

适中

直流偏磁

较好

很好

一般好

很好(best)

温度稳定性

很好

一般好

额定温度

200

200

200

200

饱和特性

镍含量

81%

50%

0%

0%

相对价格

中等

 

(3)    非晶合金

非晶纳米晶合金磁芯的典型特点是具有高磁感应强度、高磁导率、低铁芯损耗和优良的高频特性。它是将特种钢液以大约每秒100万度的速率冷凝,一次使薄带成型得到的非品合金,比一般冷轧金属带制造工艺减少了许多中间丄艺,这种新工艺被称为是对传统工艺的一次革命。由于超急速冷凝,合金原子来不及排列,因而没有晶粒、晶界存在,所以被称为非晶合金、这种材料有许多独特的性能,如优异的磁性、耐腐蚀性、高电阻率等…此外它损耗低,可使变压器体积减小,降低温升,提高工作效率。

 

  1. 磁环的选取

1)磁芯电感的计算

绕组磁芯的额定电感可以由磁芯的几何尺寸通过下式计算得到:

由于漏感的存在,实际测得的电感比额定值要大,之间的差值由许多因素决定:磁芯的尺寸,磁导率,磁芯涂层的厚度,绕线尺寸及匝数。当磁导率在125以上及匝数超过500时,这种差异可以忽略。

磁芯的漏感估算(由经验数据获取):

2)磁芯温度稳定性

美磁磁芯的完成码上标记有磁芯的温度稳定性类别。A2A7AYA5A9为标准型;D4W4M4为可控稳定型;L6为线性稳定型。

标准型磁芯的磁导率vs温度曲线表现出小的正温度系数;可控稳定型磁芯在给定的温度范围内表现出平直的温度系数;

3)磁芯损耗计算


MPP磁芯损耗最低,高磁通材料损耗最高,铁硅铝介于两者之间;考虑价格因素,宜选择铁硅铝材料磁环。

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来源:电力电子技术与新能源
电源电路电磁兼容汽车电力电子新能源电机PFC材料热设计
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首次发布时间:2023-05-19
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