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軟磁材料是電力電子、信息電子等產(chǎn)業(yè)的基礎材料之一,具有磁電轉換的特殊功能,廣泛應用于電能變換、抗電磁干擾、無(wú)線(xiàn)充電、近場(chǎng)通訊等領(lǐng)域,在新能源汽車(chē)、新能源發(fā)電、消費電子、工業(yè)電子、通訊、云端服務(wù)、計算機以及航空航天等行業(yè)有著(zhù)大量應用。
軟磁鐵氧體仍為當前規模大的軟磁材料,是以Fe2O3為主成分的亞鐵磁性氧化物,根據配方差異可分為錳鋅、鎳鋅等多種類(lèi)別。性能上可分為功率軟磁鐵氧體材料(用于能量轉換/模電范圍)和高磁導率軟磁鐵氧體材料(用于電磁兼容、信號傳輸/數電范圍)。
硅鋼片按生產(chǎn)工藝為熱軋硅鋼和冷軋硅鋼,冷軋硅鋼分為冷軋無(wú)取向硅鋼和冷軋取向硅鋼,是制造發(fā)電機、電動(dòng)機和變壓器鐵芯的主要材料。
金屬合金軟磁粉是指含有鐵、硅及其他多種金屬或非金屬元素的粉末,包括鐵硅磁粉、鐵硅鋁合金磁粉和鐵硅鉻磁粉、鐵鎳磁粉等。金屬合金軟磁粉可進(jìn)一步加工為磁芯,主要用于制作功率電感元件。
非晶合金種類(lèi)主要包含鐵基、鐵鎳基、鈷基非晶合金。納米晶超薄帶具有高飽和磁度、低矯頑力、高初始磁導、高居里溫度率等優(yōu)勢,綜合軟磁性能優(yōu)于鐵氧體,可縮小磁性器件體積、降低磁性器件損耗、提高效率,可用于共模電感、電子變壓器等領(lǐng)域。

非晶合金也叫做金屬玻璃或玻璃金屬,它是具備非晶體原子構造的金屬合金,是目前世界上一種新興的高新技術(shù)導磁材料。非晶合金具備許多優(yōu)良的性能,例如高導磁率、耐蝕性、機械強度高、高電阻率和機電耦合特性等,目前已成為國內外材料??茖W(xué)界的研討開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。但非晶合金材料也存在著(zhù)不能忽視的缺陷:硬度過(guò)高而且極其脆,加工和切割非常困難;非常薄,其厚度僅為微米級別;填充系數較傳統硅鋼片低;對機械應力也十分敏感,因而在加工精度高的場(chǎng)合應用困難。
以下分析的兩臺電機具有相同的結構,選用不同的定子鐵心材料,一臺采用非晶合金材料,另外一臺采用冷軋硅鋼片,型號為 DW310?35。兩種材料性能參數見(jiàn)下表。
圖3 為非晶合金材料和硅鋼材料分別在 50Hz、100Hz、200Hz時(shí)的鐵耗 PFe曲線(xiàn)。
定子尺寸為Φ215mm×50mm的分布式繞組IPM電機原型,評估了損耗,并比較了電機效率。
1、采用非晶定子,鐵損降低到1/5左右,電機效率提高3%以上,經(jīng)證實(shí)電機發(fā)熱可減少一半。
2、在高轉速范圍內,即使采用非晶合金僅替換(b)中的定子齒,效率也能提高2%或更多。