첫째, 자성 재료의 기본 특성

1. 자성 재료의 자화 곡선

자성 재료는 강자성 물질이나 아철 자성 물질로 이루어져 있다. 외부 자기장 H 의 작용으로 해당 자화 강도 M 또는 자기 감지 강도 B 가 있어야 합니다. 이러한 자장 강도 H 에 따라 변하는 곡선을 자화 곡선 (M ~ H 또는 B ~ H 곡선) 이라고 합니다. 일반적으로 자화 곡선은 비선형 곡선이며 자기 포화와 자기정체 두 가지 특성을 가지고 있습니다. 즉, 자기장 강도 H 가 충분히 크면 자화 강도 M 이 포화 값 Ms 에 도달하여 H 를 계속 증가시키고 Ms 는 그대로 유지됩니다. 재료의 M 값이 포화에 도달하고 외부 자기장 H 가 0 으로 떨어지면 M 은 0 이 아니라 MsMr 곡선을 따라 변합니다. 재질의 작동 상태는 M ~ H 곡선 또는 B ~ H 곡선의 한 점에 해당하며 작업점이라고도 합니다.

연 자성 재료의 일반적인 자기 특성 매개 변수

포화 자기 감지 강도 Bs: 크기는 재질의 구성요소에 따라 다르며 해당 물리적 상태는 재질의 자화 벡터가 순서대로 배열됩니다.

남은 자기 감지 강도 Br: 자기 히스테리시스 루프의 피쳐 매개변수이며 H 가 0 으로 돌아갈 때의 B 값입니다.

직사각형 축척: br/bs

교정력 Hc: 재료의 자화 난이도를 나타내는 양으로 성분과 결함 (불순물, 응력 등) 에 따라 달라집니다. ) 의 소재입니다.

투자율 μ는 자기 히스테리시스 라인의 어느 지점에서든 B 와 H 의 비율로, 장치의 작동 상태와 밀접한 관련이 있습니다.

초기 투자율 μi, 최대 투자율 미크론, 차동 투자율 μd, 진폭 투자율 μa, 유효 투자율 μe 및 펄스 투자율 μ p .....

퀴리 온도 Tc: 강자성 재료의 자화도는 온도가 높아지면 낮아진다. 일정 온도에 도달하면 자발적 자화가 사라지고 상자성으로 변한다. 임계 온도는 퀴리 온도이다. 자성 장치의 상한 온도를 결정합니다.

손실 p: 히스테리시스 손실 Ph 및 와전류 손실 Pe P = Ph+Pe = af+bf2+ c Pe ∝ F2 t2/, ρ감소,

히스테리시스 손실 Ph 의 방법은 보자력 HC 를 줄이는 것입니다. 소용돌이 손실 Pe 를 낮추는 방법은 자성 재질의 두께 T 를 줄여 재질의 저항률을 높이는 것입니다. 코어 손실과 자유 정적 공기 중 코어 온도 상승의 관계는 다음과 같습니다.

총 전력 소비량 (mW)/ 표면적 (cm2)

연 자성 재료 자기 매개 변수 및 장치 전기 매개 변수 변환.

연자기 장치를 설계할 때 먼저 회로의 요구 사항에 따라 장치의 전압 전류 특성을 결정해야 합니다. 장치의 전압 전류 특성은 자기 코어의 형상 및 자화 상태와 밀접한 관련이 있습니다. 디자이너는 재질의 자화 과정을 숙지하고 재질의 자기 매개변수와 장치의 전기 매개변수 간의 변환 관계를 파악해야 합니다. 연 자성 장치 설계는 일반적으로 자기 재질을 올바르게 선택하는 세 단계로 구성됩니다. 코어의 기하학적 모양과 크기를 합리적으로 결정합니다. 자기 매개변수의 요구 사항에 따라 자기 코어의 작동 상태를 시뮬레이션하여 해당 전기 매개변수를 얻습니다.

둘째, 연 자성 재료 개발 및 유형

1. 연 자성 재료 개발

연자성 재료의 산업적 응용은 19 년 말에 시작되었다. 전기와 통신 기술이 발달하면서 연강은 모터와 변압기를 만드는 데 사용되고, 가는 철분 가루, 산화철, 가는 철사는 전화선 인덕터 코일의 자심에 사용된다. 20 세기 초가 되자 실리콘 강판이 저탄소강 대신 개발되어 변압기의 효율을 높이고 손실을 줄였다. 지금까지 실리콘 강판은 여전히 전력공업용 연자성 소재의 1 위를 차지하고 있다. 1920 년대에 이르러 무선 기술의 출현은 높은 투자율 재료의 발전을 촉진시켰고, 포모 합금과 포모 합금 자분 코어가 나타났다. 40 년대부터 60 년대까지 과학기술이 급속히 발전하였다. 레이더, TV 방송, 집적 회로의 발명은 연자성 재료에 대해 더 높은 요구 사항을 제시하여 연자성 합금 박띠와 연자성 철산소 소재를 만들었다. 1970 년대에는 통신, 자동 제어, 컴퓨터 등의 산업이 발전하면서 헤드용 연자성 합금이 개발되었다. 전통적인 결정질 연자성 합금 외에 또 다른 재료인 비정질 연자성 합금이 생겨났다.

2. 일반적으로 사용되는 소프트 코어 유형

철, 코발트 및 니켈은 자성 재료의 기본 성분입니다.

(주요 성분, 자기 특성, 구조적 특성) 제품 형태별로 분류:

(1) 파우더 코어: 파우더 코어, 실리콘 알루미늄 코어, 고효율 파우더 코어, 포모합금 분말 코어 (MPP) 및 철산소 코어를 포함한 자분 코어.

(2) 철심: 실리콘 강판, 포모 합금, 비정질 및 나노 결정 합금.

일반적으로 사용되는 3 개의 연 자성 코어의 특성과 응용

(1) 분말 코어

1. 자분 분말 코어

자분 심지는 철분 자분 및 절연 매체로 만든 연자성 재료이다. 강자성 입자는 매우 작고 (고주파에서는 0.5 ~ 5 미크론 사용) 비자성 전기 절연막으로 분리되어 있어 소용돌이를 격리할 수 있으며, 재질은 높은 주파수에 적합합니다. 한편, 입자 간의 틈새 효과로 인해 재질은 낮은 투자율과 일정한 투자율을 가지고 있습니다. 입자 크기가 작기 때문에 피부 경향이 거의 나타나지 않으며, 전도율은 주파수의 변화에 따라 비교적 안정적이다. 주로 고주파 인덕터에 사용됩니다. 자분 코어의 자기 전기 성능은 주로 분말 재질의 투자율, 분말 입자의 크기와 모양, 충전 계수, 절연 매체의 함량, 성형 압력 및 열처리 공정에 따라 달라집니다.

일반적으로 사용되는 자분 코어는 철분 코어, 포모합금가루 코어, 철실리콘 알루미늄 코어의 세 가지가 있습니다.

코어 유효 투자율 μe 및 인덕터는 μe = DL/4N2S × 109 로 계산됩니다.

여기서 D 는 철심 평균 지름 (cm), L 은 인덕턴스 (즐거움), N 은 권선 권선수, S 는 철심 유효 단면적 (cm2) 입니다.

(1) 철분 코어

일반적으로 사용되는 철분 코어는 탄소 기반 철 자분 분말과 수지 탄소 기반 철 자분 분말로 구성됩니다. 가격은 파우더 중 가장 낮습니다. 포화 자기 감지 강도는 약1.4T 입니다. 투자율 범위는 22 ~100 입니다. 초기 투자율 μi 는 주파수에 따라 안정성이 우수합니다. DC 전류 중첩 성능; 그러나 고주파 시 손실이 높다.

DC 자기장 강도에 따른 철 분말 코어의 초기 투자율 변화

주파수에 따른 철 분말 코어의 초기 투자율 변화

(2) 페르모 합금 분말 코어

포모합금가루 심지는 주로 포모합금가루 심지와 고통량 분심을 포함한다.

MPP 는 8 1%Ni, 2%Mo 및 Fe 분말로 구성됩니다. 주요 특징은 포화 자기 감지 강도가 약 7500Gs 침투율 범위가 14 에서 550 사이라는 점입니다. 분말 코어에서 가장 낮은 손실을 가지고 있습니다. 우주 장비, 야외 장비 등에 광범위하게 사용되는 우수한 온도 안정성. 자기 변형 계수는 0 에 가깝고 다른 주파수에서 작동할 때 소음이 없습니다. 주로 300kHz 이하의 고품질 계수 Q 필터, 감성 부하 코일, 공진 회로, 온도 안정성이 높은 LC 회로, 출력 인덕턴스, 역률 보정 회로 등에 사용됩니다. AC 회로에 자주 쓰이는데, 파우더 코어가 가장 비싸다.

고효율 파우더 코어 HF 는 50%Ni 와 50%Fe 분말로 구성되어 있습니다. 주요 특징은 포화 자기 감지 강도가 약15000GS 라는 것입니다. 투자율 범위는14 ~160 입니다. 분말 코어에서 가장 높은 자기 감지 강도와 가장 높은 DC 바이어스 기능을 제공합니다. 자심의 크기가 매우 작다. 주로 회선 필터, AC 인덕턴스, 출력 인덕턴스, 역률 보정 회로 등에 사용됩니다. 일반적으로 DC 회로에 사용되며 높은 DC 바이어스, 높은 DC 및 낮은 AC 에 주로 사용됩니다. 가격이 MPP 보다 낮습니다.

(3) 철 실리콘 알루미늄 코어 (Kool Mμ 코어)

철실리콘 알루미늄 분말 코어는 알루미늄 9%, 실리콘 5%, 철분 85% 로 구성되어 있습니다. 주로 철분 코어를 대체하며, 손실은 철분 코어보다 80% 낮기 때문에 8kHz 이상의 주파수에서 사용할 수 있습니다. 포화 자기 감지 강도는 약1.05T 입니다. 투자율은 26 에서125 까지입니다. 자기 변형 계수는 0 에 가깝고, 서로 다른 주파수로 작동할 때 소음이 발생하지 않습니다. MPP 보다 DC 바이어스 기능이 더 높습니다. 최고의 가격 대비 성능을 제공합니다. 주로 AC 인덕턴스, 출력 인덕턴스, 회선 필터, 역률 보정 회로 등에 사용됩니다. 때로는 에어 갭이 있는 철산소 대신 변압기 철심을 만드는 데 사용한다.

2. 연질 페라이트 (페라이트)

연자성 철산소체는 Fe2O3 을 주성분으로 하는 아철자성 산화물로 분말 야금법으로 생산된다. 망간아연, 구리 아연, 니켈 아연 등 여러 가지 유형이 있습니다. 그 중 아연철산소체의 생산량과 사용량이 가장 크며, 아연철산소체의 저항률이 낮고 1 ~ 10 ohm-m 이며, 일반적으로 100kHZ 이하의 주파수에서 사용됩니다. 구리 아연과 니켈 아연 철산소체의 저항률은 102 ~ 104 ohm-m 으로 100 kHz ~ 10 MHz 의 무선 주파수 범위에 있습니다 자심은 여러 가지가 있다. e, I, u, EC, ETD, 사각 (RM, EP, PQ), can (PC, RS, ds), 원. 이것은 매우 편리한 응용이다. 연자성 철산소체는 니켈과 같은 희소한 재료를 사용하지 않아도 높은 전도율을 얻을 수 있고, 분말 야금법은 대량 생산에 적합하기 때문에 원가가 낮고, 소결재가 비교적 단단하고 응력에 민감하지 않기 때문에 응용이 매우 편리하다. 또한 전도율은 주파수 변화에 따라 비교적 안정적이며 150kHz 이하에서는 기본적으로 변하지 않습니다. 연자성 철산소체가 출현함에 따라 자분 코어의 생산량이 크게 감소하여 원래 자분 심지를 사용했던 많은 부분이 연자성 철산소체로 대체되었다.

국내외에서 철산소체를 생산하는 공장이 많다. 미국 Magnetics 에서 생산한 아연철산소체를 예로 들어 그 응용을 소개한다. 통신 기본 재료, 광대역 및 EMI 재료, 전원 재료의 세 가지 기본 재료로 나뉩니다.

통신용 철산소체의 투자율 범위는 750 에서 2300 사이이며 저손실 계수, 고품질 계수 Q, 전도율과 온도/시간 간의 안정된 관계가 있습니다. 실행 중 침투율이 가장 느린 유형으로 10 년마다 3 ~ 4% 감소했다. 높은 Q 필터, 튜닝 필터, 부하 코일, 임피던스 정합 변압기 및 근접 센서에 널리 사용됩니다. 광대역 페라이트는 고 투자율 페라이트라고도하며 투자율은 각각 5000, 10000 및 15000 입니다. 저손실 계수, 높은 투자율 및 높은 임피던스/주파수 특성이 특징입니다. * * * 모드 필터, 포화 인덕터, 전류 트랜스포머, 누설 방지기, 절연 변압기, 신호 및 펄스 변압기에 널리 사용되며 광대역 변압기 및 EMI 에 널리 사용됩니다. 전력철산소체는 4000~5000Gs 의 고포화 자기 감지 강도를 가지고 있다. 또한 저손실/주파수 관계와 저손실/온도 관계가 있습니다. 즉, 주파수가 증가함에 따라 손실은 크게 증가하지 않습니다. 온도가 높아짐에 따라 손실 변화가 크지 않다. 전원 초크, 병렬 필터, 스위치 전원 변압기, 스위치 전원 인덕턴스 및 역률 보정 회로에 널리 사용됩니다.

(2) 권선 철심

1. 실리콘 철심

실리콘 강판은 순철에 소량의 실리콘 (보통 4.5% 이하) 을 넣어 형성된 철실리콘 합금을 실리콘 강이라고 하는 합금이다. 이 철심의 포화 자기 감지 강도는 최대 20000Gs； 에 달합니다. 자전 성능이 좋아 대량 생산이 쉽고, 가격이 저렴하며, 기계적 응력의 영향을 적게 받아 전력 변압기, 배전 변압기, 전류 변압기 등 전력 전자 산업에 광범위하게 적용된다. 연자성 재료 중 생산량과 사용량이 가장 많은 재료입니다. 또한 전력 변압기에서 가장 많이 사용되는 자성 재료이기도 하다. 특히 저주파 및 고전력. 일반적으로 사용되는 냉간 압연 실리콘 강판 DG3, 냉간 압연 무향 전기 스트립 DW 및 냉간 압연 방향 전기 스트립 DQ 는 다양한 전자 시스템 및 가전제품의 중소전력 저주파 변압기 및 초류 코일, 리액터 및 인덕터 코어에 적합합니다. 이런 합금은 인성이 좋아서 펀치와 절단 가공, 철심 겹침과 감기를 할 수 있다. 그러나 고주파 시 손실이 급격히 증가하여 일반적으로 사용 빈도가 400Hz 미만이다. 응용의 관점에서 볼 때, 실리콘 강철의 선택은 자성과 비용의 두 가지 요소를 고려해야 한다. 소형 모터, 리액터 및 릴레이의 경우 순수 철 또는 저 실리콘 강판을 선택할 수 있습니다. 대형 모터의 경우 실리콘 열연 실리콘 강판, 단방향 또는 무향 냉간 압연 실리콘 강판을 선택할 수 있습니다. 단일 방향 냉간 압연 실리콘 강판은 변압기에 자주 사용됩니다. 주파수로 사용할 경우 일반 스트립 두께는 0.2 ~ 0.35mm 입니다. 400Hz 에서 사용할 경우 일반적으로 두께 0. 1 mm 를 선택합니다. 두께가 얇을수록 가격이 높아진다.

2. 포모 합금

Permo 합금은 종종 철 니켈 합금을 가리키며 니켈 함량은 30~90% 범위 내에 있다. 매우 널리 사용되는 연 자성 합금입니다. 적절한 프로세스를 통해 초기 투자율이 105 를 초과하고, 최대 투자율이 106 을 초과하며, 교정력이 2‰ Oster 로 낮고, 직사각형 계수가 1 또는 근접하는 것과 같은 자기 성능을 효과적으로 제어할 수 있습니다. 면심 입방체 결정 구조를 가진 Permo 합금은 소성이 뛰어나 65,438+0 미크론의 초박형 스트립과 다양한 사용 형태로 가공할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 합금은 1J50, 1J79, 1J85 등입니다. 1J50 의 포화 자기 감지 강도는 실리콘 강보다 약간 낮지만, 전도율은 실리콘 강보다 몇 배 높고, 철 손실은 실리콘 강보다 2~3 배 낮습니다. 높은 주파수 (400~8000Hz) 의 변압기는 무부하 전류가 적어 100W 이하의 소형 고주파수 변압기를 만드는 데 적합하며, 1J79 종합 성능이 우수하여 고저전압 변압기, 누전 보호 스위치 철심, * * 에 적합합니다 1J85 의 초기 투자율은 100000 이상 105 에 달하며 저주파 또는 고주파 입출력 변압기, * * * * 모드 인덕턴스 및 신호가 약한 고정밀 전류 변압기에 적합합니다.

비정질 및 나노 결정 연 자성 합금.

실리콘 강철과 포모 합금 연자성 재료는 결정체 재료로, 원자는 3 차원 공간에서 규칙적으로 배열되어 주기적인 격자 구조를 형성하며, 결정립, 결정계, 전위, 틈새 원자, 자기결정 비등방성 등의 결함이 있어 연자성 성능에 불리하다. 자성 물리학에서는 원자의 불규칙적인 배열, 주기성, 결정계의 비결정질 구조가 우수한 연자성 성능을 얻는 데 매우 이상적이다. 비정질 금속 및 합금은 1970 년대에 나타난 새로운 재료 분야이다. 제조 공정은 기존 방법과는 완전히 다르지만, 냉각 속도가 초당 백만 도인 초고속 냉각 응고 기술을 채택하여 강수에서 완제품 벨트 제품까지 일반 냉연 금속 스트립 제조 공정보다 중간 공정을 많이 줄였다. 이런 새로운 공예는 전통 야금 공예의 혁명이라고 불린다. 초고속 응고로 인해 합금이 굳었을 때 원자는 질서 정연하게 배열되고 결정화될 수 없다. 결과 고체 합금은 장거리 무질서 구조를 가지고 있으며 결정질 합금의 결정립 및 결정계가 없다. 비정질 합금으로 불리며 야금 재료학의 혁명으로 불린다. 이 비결정질 합금은 뛰어난 자기, 내식성, 내마모성, 고강도, 경도 및 인성, 높은 저항률, 전기 기계 결합 성능 등 여러 가지 고유한 성능을 가지고 있습니다. 뛰어난 성능과 간단한 공예로 1980 년대 이후 국내외 재료과학 분야의 R&D 핫스팟으로 자리매김하면서 현재 미국 일본 독일은 이미 완벽한 생산 규모를 확보하고 있으며, 대량의 비정질 합금 제품이 실리콘 강철, 포모 합금, 철산소체를 점차 대체하여 시장에 진출하고 있다.

중국은 1970 년대부터 비정질 합금을 연구하고 개발하기 시작했다. 65, 75, 85 기간 동안 주요 과학 기술 공관 프로젝트가 완료된 후, * * * 이미 과학 연구 성과 134 항, 국가발명상 2 항, 특허 16 항, 합금 품종이 거의 100 개에 육박했다. 철강 연구 본원에는 현재 4 개의 비정질 합금 스트립 생산 라인과 1 개의 비정질 합금 부품 철심 생산 라인이 있다. 각종 철계, 철니켈기, 코발트기, 나노결정질 스트립, 자기심을 생산하는 정형은 인버터, 스위치 전원, 전원 변압기, 누전 보호기, 인덕터 코어 부품, 연간 생산액이 2 천만 원에 육박한다. 95' 기간 동안 1000 톤의 철계 비정질 생산 라인을 건설하고 있으며, 이미 국제 선진 수준에 들어섰다.

현재 비정질 연 자성 합금의 최적 단일 성능 수준은 다음과 같습니다.

초기 투자율 μo = 14 × 104.

코발트 기반 비정질 최대 투자율은 미크론 = 220 × 104 입니다.

코발트 계 비정질 교정력 Hc = 0.00 1 Oe.

코발트 계 비정질 직사각형비는 Br/Bs = 0.995 입니다.

코발트 기반 비결정질의 포화 자화 강도는 4πMs = 18300Gs 입니다.

철계 비정질 저항 ρ = 270μ ω/cm

일반적으로 사용되는 비정질 합금은 철계, 철 니켈, 코발트 기반 비정질 합금 및 철계 나노 결정 합금입니다. 국가 브랜드 및 성능 특성은 표 및 그림에 나와 있습니다. 비교로서 결정질 합금 실리콘 강판, 포모 합금 1J79 및 철산소체의 해당 성능도 나열됩니다. 이 몇 가지 재료는 서로 다른 특성을 가지고 있어, 다른 방면에 응용한다.

브랜드의 기본 구성 및 특징:

1K 10 1 철 실리콘 붕소 급냉 연자계 합금.

1K 102 철 실리콘 붕소 탄소 급냉 연 자성 기반 합금

1K 103 철 실리콘 니켈계 급냉 연자계 합금.

1K 104 철 실리콘 니켈 브롬계 급냉 연자계 합금.

1K 105 철 실리콘 크롬 (및 기타 요소) 은 급냉 연자계 합금입니다.

1K 106 고주파 저손실 철 실리콘 붕소 급냉 연 자성 기반 합금

1K 107 고주파 저손실 Fe-Nb-Cu-Si-B 는 급냉 연자성 키나미 결정 합금입니다.

1K20 1 고 펄스 투자율 급냉 연 자성 코발트 계 합금

높은 잔류 자기 비율 1K202 급냉 연자성 코발트 기반 합금

1K203 고자감 저손실 급냉 연자성 코발트 기반 합금

1K204 고주파 저손실 급냉 연자성 코발트 기반 합금

높은 초기 투자율 1K205 급냉 연자성 코발트 기반 합금

1K206 고 투자율 코발트 기반 담금질 연 자성 합금

1K50 1 철-니켈-인-붕소 급냉 연 자성 니켈 기반 합금

1K502 철 니켈 실리콘 플루토늄 빠른 연자성 니켈 기반 합금.

400hz: 비정질 실리콘 코어

전력 (와트) 45 45

철심 손실 (W) 2.4 1.3

여자 동력 (VA VA)6. 1. 1.3

총 중량 (그램) 295 276

(1) 철계 비정질 합금

철계 비정질 합금은 80% 의 Fe 와 20% 의 Si, B 금속원소로 이루어져 있어 포화자기 감지 강도가 높다 (1.54T). 철계 비정질 합금과 규소 강 손실의 비교

전도율, 여자 전류, 철 손실은 모두 실리콘 강판보다 우수하며, 특히 철손실 (방향 실리콘 강판 1/3- 1/5) 이 낮고, 실리콘 강판 대신 배전 변압기를 사용하면 에너지 효율이 60-70% 나 된다. 철계 비정질 합금 스트립의 두께는 약 0.03mm 로 배전 변압기, 고전력 스위칭 전원 공급 장치, 펄스 변압기, 자기 증폭기, 중간 주파수 변압기 및 인버터 코어에 널리 사용되며 10kHz 이하의 주파수에 적용됩니다.

2) 철 니켈 계 비정질 합금.

철 니켈 기반 비정질 합금은 40% 니켈, 40% 철 및 20% 비금속 원소로 구성됩니다. 적당한 포화 자기 감지 강도 [[〔0.8T〕]], 높은 초기 투자율, 높은 최대 투자율, 높은 기계적 강도 및 우수한 인성을 가지고 있습니다. 그것은 중저주파에서 낮은 철 손실을 가지고 있다. 공기 중 열처리는 산화를 일으키지 않으며, 자기장이 퇴화한 후에 좋은 직사각형 고리를 얻을 수 있다. 가격은 1J79 보다 30 ~ 50% 저렴합니다. 철 니켈 기반 비정질 합금의 적용 범위는 중 니켈 포모 합금과 맞먹는 반면, 철 손실과 높은 기계적 강도는 결정질 합금보다 훨씬 뛰어나다. 대체 1J79 는 누전 스위치, 정밀 전류 변압기 철심, 자기 차폐 등에 널리 사용됩니다. 철 니켈 기반 비정질 합금은 우리나라에서 개발한 최초의 비정질 합금이며, 현재 우리나라에서 가장 널리 사용되는 비정질 합금으로 연간 생산량이 약 200 톤이다. 공기 중 열처리 후 산화철을 함유하지 않는 니켈 기반 비정질 합금 (1K503) 은 국가 발명 특허와 미국 특허를 획득했다.

(4) 철계 나노 결정 합금.

철계 나노 결정 합금은 철을 주성분으로 하여 소량의 Nb, Cu, Si, B 를 첨가한 비결정질 재료이다. 비결정질 재질은 열처리를 거쳐 지름이 10-20 nm 인 미정질을 얻을 수 있는데, 이러한 미정질은 비결정질 기체에 분산되어 있으며 미정, 나노 결정 재질 또는 나노 결정 재질이라고 합니다. 나노 결정 재질은 높은 포화 자기 감지 강도 (1.2T), 높은 초기 투자율 (8× 104), 낮은 Hc(0.32A/M), 낮은 HC (0.32A/M) 등 우수한 종합 자기 특성을 가지고 있습니다. 현재 시장에서 종합 성능이 가장 좋은 재료입니다. 적용 가능한 주파수 범위: 50Hz- 100kHz, 최적 주파수 범위: 20kHz-50kHz. 고전력 스위치 전원, 인버터, 자기 증폭기, 고주파 변압기, 고주파 주파수 변환기, 고주파 초크 코어, 전류 변압기 코어, 누전 보호 스위치 및 * * * 모드 인덕터 코어에 널리 사용됩니다.

(3) 일반적으로 사용되는 연 자성 코어의 특성 비교

1. 자분 코어와 페라이트의 특성 비교:

MPP 코어: 암페어 턴 사용

고주파 코어: 암페어 턴 사용

철분 코어: 암페어 권선수 >; 800 은 높은 자화장에서 포화되지 않으며, 전기 감지가 가장 좋은 AC -DC 중첩 안정성을 보장합니다. 주파수 특성은 200kHz 내에서 안정적입니다. 그러나 고주파 손실은 크며 10kHz 이하에 적합합니다.

FeSiAlF 코어: 철제 코어 대신 8kHz 이상의 주파수를 사용합니다. DC 바이어스 기능은 MPP 와 HF 사이에 있습니다.

페라이트: 저포화 자기 밀도 (5000Gs) 및 최소 DC 바이어스 용량

실리콘 강, 포모 합금 및 비정질 합금의 특성 비교;

실리콘 강철 및 FeSiAl 재질은 포화 자기 감지 값 Bs 가 높지만 유효 투자율 값 (특히 고주파 범위 내) 은 낮습니다.

Permo 합금의 초기 투자율은 높고, 교정력과 손실이 낮으며, 자성이 안정적이지만 Bs 는 높지 않다. 주파수가 20kHz 보다 크면 손실과 유효 전도율이 이상적이지 않고 가격이 비싸며 처리 열처리가 복잡합니다.

코발트 기반 비정질 합금은 높은 투자율, 낮은 Hc, 광대역 저손실, 포화 자기 변형 계수가 0 에 가깝고 응력에 민감하지 않은 등의 특성을 가지고 있지만 Bs 값은 낮고 가격이 비싸다.

철계 비결정질 합금 Bs 값은 높고 가격은 낮지만 유효 투자율은 낮다.

나노 결정질 합금의 전도율과 Hc 값은 결정질 고파모 합금 및 코발트 기반 비정질 합금과 가깝고, 포화 자기 감지 강도 Bs 는 중니켈포모 합금과 비슷하며, 열처리 공정은 간단하며, 이상적인 저가의 고성능 연자성 소재입니다. 나노 결정 합금의 Bs 값은 철계 비정질 및 실리콘 강보다 낮지만 높은 자기 감지 강도에서의 고주파 손실은 그것들보다 훨씬 낮으며 내식성 및 자기 안정성이 우수합니다. 철산소체에 비해 나노 결정합금은 50kHz 이하일 때 저손실을 기준으로 2 ~ 3 배의 작동 자기 감지 강도를 가지며, 코어 부피는 두 배 이상 증가할 수 있다.

일반적으로 사용되는 몇 가지 자기 소자에서 자기 코어의 선택 및 설계

스위칭 전원 공급 장치에 사용되는 자성 장치는 주 변압기 (고주파 전원 변압기), * * * 모드 초크, 고주파 자기 증폭기, 필터 초크, 피크 신호 억제기 등 많이 사용됩니다. 부품마다 재질에 대한 성능 요구 사항이 다릅니다 (표 참조).

(a), 고주파 전원 변압기

변압기 철심의 크기는 출력 전력과 온도 상승에 달려 있다. 변압기의 설계 공식은 다음과 같습니다.

P = KF nbsi ×10-6t = hcpc+hwpw

여기서 p 는 전력입니다. K 는 파형과 관련된 계수입니다. F 는 주파수입니다. N 은 턴 수입니다. S 는 핵심 영역입니다. B 는 작동 자기 감지 강도입니다. I 는 현재입니다. T 는 온도 상승입니다. Pc 는 철 손실입니다. PW 는 구리 손실입니다. Hc 와 hW 는 실험에 의해 결정된 계수입니다.

상부에서 볼 수 있듯이, 높은 작업 자기감 B 는 큰 출력 전력을 얻거나 부피와 무게를 줄일 수 있다. 그러나 b 값의 증가는 재료 Bs 값에 의해 제한됩니다. 그러나 주파수 F 는 몇 가지 규모를 증가시킬 수 있으므로 볼륨과 무게를 크게 줄일 수 있습니다. 낮은 철 손실은 온도 상승을 낮춰 작동 주파수와 작동 자기감의 선택에 영향을 줄 수 있다. 일반적으로 스위치 전원 공급 장치의 재질에 대한 주요 요구 사항은 가능한 한 낮은 고주파 손실, 충분한 포화 자기, 높은 투자율, 충분한 퀴리 온도 및 양호한 온도 안정성입니다. 일부 응용에서는 직사각형비가 높고, 응력에 민감하지 않고, 안정성이 좋고, 가격이 낮아야 한다. 단일 단자 변압기의 철심은 히스테리시스 루프의 첫 번째 사분면에서 작동하기 때문에 재질 자기에 대한 요구 사항은 위에서 설명한 주 변압기와 다릅니다. 실제로 단단 펄스 변압기이기 때문에 b = Bm-Br 이 커야 합니다. 즉, 자감 Bm 과 남은 자기 Br 의 차이가 큽니다. 동시에 높은 펄스 투자율이 필요합니다. 특히 단단 반격식 스위치 주 변압기 또는 에너지 저장 변압기의 경우 에너지 저장 요구 사항을 고려해야 합니다.

코일의 에너지 저장 용량은 두 가지 요인에 따라 달라집니다. 하나는 재질의 작동 자기 인덕턴스 Bm 또는 인덕턴스 L 이고, 다른 하나는 작동 자기장 Hm 또는 작동 전류 I, 에너지 저장 W =1/2LI 입니다. 이를 위해서는 재료에 충분한 Bs 값과 적절한 투자율 (일반적으로 넓고 일정한 투자율 재질) 이 있어야 합니다. BM 사이에서 작동하는 변압기의 경우 히스테리시스 루프가 필요한 면적은 매우 작습니다. 특히 고주파에서는 더욱 그렇습니다. 동시에, 무부하 손실과 여자 전류를 줄이기 위해서는 높은 전도율을 가져야 한다. 가장 적합한 것은 그림과 같이 마그네틱 루프가 있는 원형 철심을 닫는 것입니다. 이런 철심은 양단 또는 전교 작동 조건의 부품에 사용된다.

일반적으로, 금속 결정체 재료는 고주파 철손실을 쉽게 낮추지 못한다. 비결정질 합금의 경우 자기결정 비등방성, 금속 잡동사니, 결정계 등이 없어 일반 결정질 합금보다 저항률이 2 ~ 3 배 높다. 또한, 그들은 길고 질서 정연한 원자 배열을 가지고 있지 않습니다. 또한 빠른 냉각법은 한 번에 두께가 15-30 미크론인 비결정질 스트립을 형성하며 고주파 전력 출력 변압기에 특히 적합합니다. 인버터 아크 용접 전원 공급 장치, 단단 펄스 변압기, 고주파 가열 전원 공급 장치, 무정전 전원 공급 장치, 전력 변압기, 통신 전원 공급 장치, 스위칭 전원 변압기, 고 에너지 가속기 등에 널리 사용되고 있습니다. 주파수 20-50 킬로헤르츠, 전력 50 킬로와트 이하의 변압기에 가장 적합한 코어 재질입니다.

최근 몇 년 동안 역변형 아크 용접 전원 공급 장치에 사용되는 새로운 단단 펄스 변압기는 고주파 고전력의 특징을 가지고 있다. 따라서 변압기 철심 재질은 고주파 손실, 포화 자기 Bs, Br 이 낮아야 큰 작동자기 B 를 얻을 수 있어 용접기의 크기와 무게를 줄일 수 있습니다. 페라이트는 고주파 아크 용접 전원 공급 장치에 일반적으로 사용되는 코어 소재입니다. 저항률이 높고 고주파 손실이 낮지만 온도 안정성이 떨어지고 작동자감이 낮으며 변압기 부피가 크고 무게가 무거워 신형 아크 용접기의 요구 사항을 충족시킬 수 없습니다. 나노 결정 링 코어는 높은 Bs 값 (BS > 1.2t), 높은 δ B 값 (δ B > 0.7t), 높은 펄스 투자율 및 저손실로 인해 코어의 부피와 무게가 크게 줄어들고 주파수가/KLOC 에 도달할 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 수만 개의 나노 결정 철심은 역변형 용접기에 사용되었다. 사용자는 나노 결정질 변압기 철심과 비결정질 고주파 인덕턴스로 만든 용접기가 작고 가벼우며 휴대하기 쉬울 뿐만 아니라 전기 아크가 안정적이고, 튀는 것이 작고, 동적 특성이 우수하며, 효율이 높고, 신뢰성이 높다는 것을 반영합니다. 고리형 나노 결정 철심은 중고주파 가열 전원, 펄스 변압기, 무정전 전원 공급 장치, 전력 변압기, 스위치 전원 변압기, 고에너지 가속기 등에도 사용할 수 있습니다. 코어 재료는 스위칭 전원 공급 장치의 주파수에 따라 선택할 수 있습니다.

고리형 나노 결정 철심은 많은 장점을 가지고 있지만, 얽히기 어려운 단점도 있다. 권선수가 많을 때 우회하기 쉽도록 고주파 고전력 C 형 비정질 나노 결정 철심을 선택할 수 있습니다. 저 응력 바인더 경화 및 새로운 절단 기술을 사용하여 만든 비정질 나노 결정 합금 C 코어 성능은 실리콘 강철 C 코어보다 훨씬 우수합니다. 현재, 이 철심은 이미 역변형 용접기와 절단기에 대량으로 적용되었다. 인버터 용접기 주 변압기 철심, 리액터 철심 시리즈는: 120A, 160A, 200A, 250A, 3 15A, 400A,

(2), 펄스 변압기 코어

펄스 변압기는 펄스를 전송하는 데 사용되는 변압기이다. 일련의 펄스 기간이 TD (μs) 일 때 펄스 진폭 전압

N-턴 펄스 변압기의 권선에 Um (V) 의 1 극 펄스 전압을 적용할 때 각 펄스가 끝날 때 철심의 자기 감지 강도의 증가 δ b (t) 는 δ b = um TD/NSc× 10-2 입니다. 여기서 Sc 는 즉, 자기 감지 강도의 증분 B 는 펄스 전압의 면적 (VS 곱) 에 비례합니다. 단방향 펄스 출력의 경우, δB = Bm-Br, 펄스 변압기 철심에 탈자권선이 추가되면 δB = Bm+Br 입니다. 펄스 상태에서 동적 펄스 히스테리시스 루프의 B 대 해당 HP 비율은 펄스 투자율 μ p 이며 이상적인 펄스 파형은 직사각형 펄스 파를 나타냅니다. 회로 매개변수의 영향으로 실제 펄스 파형은 직사각형 펄스와 달리 왜곡이 자주 발생합니다. 예를 들어 펄스 전방의 상승 시간 tr 은 펄스 변압기의 누전 ls 에 정비례하고, 권선과 구조 부품으로 인한 분포용량 Cs 에 정비례하며, 펄스 상단 강하는 인센티브 Lm 에 반비례한다. 또한 소용돌이 손실 요인도 출력 펄스 파형에 영향을 줍니다.

펄스 변압기 누설 감지 Ls = 4βπN2 1 lm/h

펄스 변압기 1 회 여자 인덕턴스 Lm = 4μπp Sc N2/l × 10-9.

와전류 손실 PE = UMD 2 tdlf/12n21sc ρ

베타는 권선 구조와 관련된 계수이고, lm 은 권선 코일의 평균 권선 길이이고, H 는 권선 코일의 폭이고, N 1 은 1 회 권선의 권선수이며, L 은 철심의 평균 자기 길이, Sc 는 철심의 단면적, μp 는 철심의 펄스 전도율, ρ는 철심 재료의 저항률, D 는 철심이다

상식에서 볼 수 있듯이, 주어진 권선수와 철심 단면적의 경우 펄스 폭이 클수록 철심 재질의 자기 감지 강도 B 가 더 많이 변합니다. 펄스 폭이 지정된 경우 코어 재질의 자기 감지 강도인 B 의 변화량을 늘리면 코어 단면적 및 펄스 변압기 자화 권선의 턴 수를 크게 줄여 펄스 변압기의 볼륨을 줄일 수 있습니다. 펄스 파형 프론티어의 왜곡을 줄이기 위해 펄스 변압기의 누전 및 분포 커패시턴스는 가능한 한 감소해야하므로 펄스 변압기의 권선 턴 수가 가능한 한 적어야합니다. 이를 위해서는 높은 펄스 투자율 재료가 필요합니다. 이착륙을 줄이기 위해 초급 인센티브인 Lm 은 가능한 한 커져야 한다. 이는 코어 재료가 높은 펄스 자기율 μ p 를 필요로 한다. 소용돌이 손실을 줄이기 위해 코어 재질은 저항률이 높고 가능한 얇은 소프트 테이프, 특히 반복 주파수가 높고 펄스 폭이 큰 펄스 변압기를 선택해야 합니다.

펄스 변압기의 철심 재료 요구 사항은 다음과 같습니다.

① 고 포화 자기 유도 강도 Bs 값;

(2) 높은 펄스 투자율은 작은 코어 크기로 충분한 자기 인덕터를 얻을 수 있습니다.

③ 고전력 모노폴 펄스 변압기는 철심에 더 큰 자기 감지 강도 증가인 B 가 필요하며, 낮은 잔류 자기 감지 소재를 사용해야 한다. 추가 DC 오프셋을 사용할 경우 철심에는 높은 직사각형 비율과 작은 교정력 Hc 가 필요합니다.

4 저전력 펄스 변압기는 철심의 초기 펄스 투자율이 높아야 합니다.

⑤ 손실이 적다.

철산소 코어 저항률이 높고 주파수 범위가 넓으며 비용이 낮으며 저전력 펄스 변압기에 널리 사용되지만 B 입니다.

μp 가 낮고 온도 안정성이 떨어지며 일반적으로 상단 및 후면 가장자리에 대한 요구 사항이 높지 않은 경우에 사용됩니다.

(3). 인덕터 코어

철심 인덕터는 회로의 전류 변화에 대한 임피던스 작용을 하는 기본 구성 요소로서 전자 장비에 광범위하게 적용된다. 인덕터의 주요 요구 사항은 다음과 같습니다.

1 일정 온도에서 장시간 일할 때, 인덕터의 인덕터는 시간에 따른 변화율을 최소한으로 유지해야 한다.

(2) 지정된 작동 온도 범위 내에서 인덕터의 온도 계수는 허용 한도 내에 있어야 합니다.

③ 인덕턴스 전기 손실 및 자기 손실이 낮다.

④ 비선형 모호성이 작아진다.

⑤ 가격이 낮고 부피가 작다.

인덕턴스 소자는 인덕턴스 L, 품질 계수 Q, 코어 중량 W 및 권선 DC 저항 R 과 밀접한 관련이 있습니다 .....

인덕턴스 L 이 AC 에 저항하는 능력은 인덕턴스 값 ZL 로 표시됩니다. ZL = 2π FL, 주파수 F 가 높을수록 인덕턴스 값 ZL 이 커집니까? /ca >