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Vergleich von amorphen und nanokristallinen Legierungen

Vergleich von amorphen und nanokristallinen Legierungen

2022-01-18

Amorphe Legierungen auf Fe-Basis konkurrieren mit Siliziumstahl in Leistungsfrequenz- und Mittelfrequenzfeldern. Verglichen mit Siliziumstahl hat eine amorphe Legierung auf Eisenbasis die folgenden Vor- und Nachteile.

1) Die magnetische Sättigungsflussdichte BS einer amorphen Legierung auf Eisenbasis ist niedriger als die von Siliziumstahl

Jedoch ist bei gleichem BM der Verlust der amorphen Legierung auf Fe-Basis kleiner als der von 0,23 mm dickem 3% Siliziumstahl. Es wird allgemein angenommen, dass der Grund für den geringen Verlust die geringe Dicke und der hohe spezifische Widerstand des amorphen Legierungsstreifens auf Eisenbasis sind. Dies ist nur ein Aspekt. Der Hauptgrund ist, dass die amorphe Legierung auf Eisenbasis amorph ist, die Atomanordnung zufällig ist, es keine magnetokristalline Anisotropie gibt, die durch die Atomrichtungsanordnung verursacht wird, und es keine Korngrenze gibt, die eine lokale Verformung und einen Zusammensetzungsversatz verursacht. Daher ist die Energiebarriere, die die Bewegung der Domänenwand und die Rotation des magnetischen Moments behindert, sehr klein, mit beispiellosem Weichmagnetismus, so dass es eine hohe Permeabilität, niedrige Koerzitivfeldstärke und geringen Verlust aufweist.

2) Der Füllkoeffizient des amorphen Legierungskerns auf Fe-Basis beträgt 0,84 ~ 0,86

3) Magnetische Arbeitsflussdichte des amorphen Legierungskerns auf Fe-Basis

1,35 t ~ 1,40 t, 1,6 t ~ 1,7 t für Siliziumstahl. Das Gewicht des Netzfrequenztransformators aus einer amorphen Legierung auf Eisenbasis beträgt etwa 130 % des Gewichts des Netzfrequenztransformators aus Siliziumstahl. Aber selbst wenn das Gewicht hoch ist, ist der Verlust einer amorphen Legierung auf Eisenbasis für Netzfrequenztransformatoren mit der gleichen Kapazität 70 % ~ 80 % geringer als der von Siliziumstahl.

4) Unter Berücksichtigung des Verlusts beträgt der Gesamtbewertungspreis 89 %

5) Die Fähigkeit einer amorphen Legierung auf Fe-Basis, einer Leistungswellenformverzerrung zu widerstehen, ist stärker als die von Siliziumstahl

Jetzt wird der Test des Magnetkernmaterialverlusts des Netzfrequenz-Leistungstransformators unter Sinuswellenspannung mit einer Verzerrung von weniger als 2% durchgeführt. Die tatsächliche Netzfrequenzverzerrung beträgt 5 %. In diesem Fall steigt der Verlust der amorphen Legierung auf Eisenbasis auf 106 % und der von Siliziumstahl auf 123 %. Wenn die Oberschwingung hoher Ordnung groß ist und die Verzerrung 75 % beträgt (z. B. bei einem Netzfrequenz-Gleichrichtertransformator), steigt der Verlust der amorphen Legierung auf Eisenbasis auf 160 % und der Verlust des Siliziumstahls auf mehr als 300 %. Es zeigt, dass eine amorphe Legierung auf Fe-Basis eine bessere Beständigkeit gegen Leistungswellenformverzerrung aufweist als Siliziumstahl.

6) Der magnetostriktive Koeffizient der amorphen Legierung auf Fe-Basis ist groß

Es ist das 3- bis 5-fache von Siliziumstahl. Daher beträgt das Rauschen des Netzfrequenztransformators aus einer amorphen Legierung auf Eisenbasis 120% des Rauschens des Netzfrequenztransformators aus Siliziumstahl, der 3 bis 5 dB größer ist.

7) Der Preis von amorphem Legierungsband auf Fe-Basis beträgt 150 % des Preises von 0,23 mm 3 % orientiertem Siliziumstahl

Auf dem aktuellen Markt sind es etwa 40 % von 0,15 mm3 % orientiertem Siliziumstahl (nach spezieller Behandlung).

8) Die Glühtemperatur der amorphen Legierung auf Fe-Basis ist niedriger als die von Siliziumstahl

Die Glühtemperatur einer amorphen Legierung auf Eisenbasis ist niedriger als die von Siliziumstahl, und der Energieverbrauch ist gering, und der Magnetkern aus einer amorphen Legierung auf Eisenbasis wird im Allgemeinen von speziellen Herstellern hergestellt. Magnetkerne aus Siliziumstahl werden im Allgemeinen von Transformatorenherstellern hergestellt. Gemäß dem obigen Vergleich wird die amorphe Legierung auf Eisenbasis, solange sie einen bestimmten Produktionsmaßstab erreicht, einige Siliziumstahlmärkte in elektronischen Transformatoren im Leistungsfrequenzbereich ersetzen. Im mittleren Frequenzbereich von 400 Hz bis 10 kHz werden amorphe Legierungen auf Eisenbasis die meisten Siliziumstahlmärkte mit einer Dicke von weniger als 0,15 mm ersetzen, selbst wenn neue Siliziumstahlsorten auftauchen. Es ist erwähnenswert, dass Japan energisch amorphe FEMB-Legierungen und nanokristalline Legierungen entwickelt. Sein BS kann 1,7 ~ 1,8 T erreichen, und der Verlust beträgt weniger als 50 % der bestehenden amorphen FeSiB-Legierung. Wenn es in einem elektronischen Netzfrequenztransformator verwendet wird, kann die magnetische Flussdichte im Betrieb mehr als 1,5 T erreichen, während der Verlust nur 10% ~ 15% des Siliziumstahl-Netzfrequenztransformators beträgt, wird es ein stärkerer Konkurrent von Siliziumstahl sein Frequenztransformator. Es wird erwartet, dass Japan einen Leistungsfrequenztransformator aus amorpher FEMB-Legierung erfolgreich testweise produziert und 2005 in Produktion nimmt.

Amorphe nanokristalline Legierungen konkurrieren im Mittel- und Hochfrequenzbereich mit weichem Ferrit. In elektronischen Transformatoren von 10 kHz bis 50 kHz kann die magnetische Flussdichte der nanokristallinen Legierung auf Eisenbasis 0,5 T und der Verlust P0,05 5 / 20 K ≤ 25 W / kg erreichen, sodass sie bei elektronischen Hochleistungstransformatoren offensichtliche Vorteile hat. In einem elektronischen Transformator von 50 kHz bis 100 kHz beträgt der Verlust der nanokristallinen Legierung auf Eisenbasis P0,05 2 / 100k 30 ~ 75 W / kg, der amorphe Legierung P0,05 2 / 100k auf Fe-Basis 30 W / kg, was einige ersetzen kann Ferritmärkte.


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