כמה התפתחויות חדשות בשנאים אלקטרוניים באספקת חשמל

מבוא בשנים האחרונות, מחירי חומרי הליבה והחומרים המוליכים המשמשים שנאים אלקטרוניים באספקת חשמל המשיכו לעלות, וחומרי הגלם במעלה הזרם יצרו שוק מוכר&# 39. כמשתמש כוח של שנאים אלקטרוניים במורד הזרם, הם יכולים לבחור ולרכוש בקנה מידה עולמי כדי ליצור שוק קונה&# 39. במצב האמצעי של תעשיית השנאים האלקטרוניים, רק על ידי מעבר בדרך החדשנות הטכנולוגית, אנו יכולים להיפטר מדילמת הכעס הזו בשני הקצוות. עם זאת, בתעשיית השנאים האלקטרוניים הבוגרים, חדשנות טכנולוגית קשה יותר. אך כל שיפור קישורים קטן יכול להביא רעיונות חדשים ומוצרים חדשים. לכן, מאמר זה מציג כמה התפתחויות חדשות בשנאים אלקטרוניים באספקת חשמל בשנים האחרונות מארבעה היבטים: חומרים חדשים, מבנים חדשים, עקרונות חדשים ומוצרים חדשים, לקוראים' התייחסות. אנא תקן אותי אם יש אי-התאמה כלשהי. אם נלך בדרך החדשנות הטכנולוגית, עלינו לזכור תמיד את המטרה שתושג. השנאי האלקטרוני באספקת החשמל, כמו כל המוצרים כסחורה, מבצע כל חידוש טכנולוגי, ועליו לבצע פונקציות ספציפיות בתנאי שימוש ספציפיים, תוך רודף אחר יחס הביצועים למחיר הטוב ביותר. מוצרי הכוח הנוכחיים מאופיינים בדרך כלל בכך שהם" קלים, דקים, קצרים וקטנים" לקראת מזעור וניידות. שנאים אלקטרוניים חייבים להסתגל לדרישות הנפח והמשקל של מוצרי חשמל כמשתמשים. במקביל, עלו מחירי חומרי הגלם (חומרי ליבה וחומרים מוליכים) עבור שנאים אלקטרוניים. לכן, כיצד להפחית את הנפח והמשקל, וכיצד להפחית את העלות, הפכו בשנים האחרונות לכיוון העיקרי להתפתחות שנאים אלקטרוניים. 1. חומרים חדשים 1.1 פלדת סיליקון פלדת סיליקון הינה חומר ליבה שנמצא בשימוש נרחב בשנאים אלקטרוניים בספקי תדרים תעשייתיים. כדי להפחית את כמות הליבה בשנאים אלקטרוניים, יש להגדיל את צפיפות השטף המגנטי העובד (צפיפות מגנטית עובדת) של פלדת סיליקון. הצפיפות המגנטית העובדת של פלדת סיליקון נקבעת הן על ידי צפיפות השטף המגנטי הרוויה והן על ידי האובדן. מכיוון שהיעילות היא מדד ביצועים חשוב של שנאים אלקטרוניים, מוצרי חשמל רבים דורשים כעת הפסד המתנה על מנת לחסוך באנרגיה. אובדן הליבה של השנאי האלקטרוני הוא המרכיב העיקרי בהפסד המתנה, ולכן מוצגות דרישות ברורות ומחמירות ליעילות או לאובדן של השנאי האלקטרוני. בשנים האחרונות עלה מחיר פלדת הסיליקון המיובשת ולא מכוונת. בהשוואה ליבות מסוג R, CD ו- EI, ליבות טורואיד מפותלות יכולות לחסוך יותר מ -20 % מעלות החומר הליבה עקב פחות צריכת חומרים. היקף השימוש בשנאי. הליבה הטורואידית הפצועה יכולה לתת משחק מלא לביצועים של פלדת סיליקון מכוונת קרה. בהשוואה לפלדה לא מגולגלת קרה שאינה מכוונת, הצפיפות המגנטית עובדת גבוהה בהרבה. יחד עם זאת, שלא כמו ליבות ברזל מסוג R, CD ו- EI, ניתן להשתמש במלואם בחומרי פלדה מסיליקון, לא תהיה פסולת פינתית ושיעור ניצול החומרים יכול להגיע ליותר מ 98 %. בשנים האחרונות חל שיפור ניכר בפלדת הסיליקון המכוונת לגלגול קר. פלדת הסיליקון המיוצרת מבית 0.23 מ"מ בכיוון התגלגל קר של 23Q110 היא בעלת צפיפות שטף מגנטית עובדת של 1.7 T ו- 50 הרץ, וירידה במשקל של היחידה היא 1.10 וו"ג. עובי 0.23 מ"מ מכוונת פלדת סיליקון מגולגל קר P1.750 המיוצר ביפן הוא 0.88Wkg. לאחר טיפול פני השטח של רצועת פלדת סיליקון מצופה בציפוי מתח, P1.750 צונח ל- 0.7Wkg. בשינוי תהליך החישול כדי לחדד את התחומים המגנטיים, P1.750 צונח ל 0.55 ～ 0.45 וו ק"ג, שהוא נמוך בהרבה מפלדת הסיליקון מגולגל קר שאינה מכוונת בעובי 0.35 מ"מ בצפיפות מגנטית עובדת של 1.5T ו- 50Hz (P1. 550) של 2Wkg. בתנאי להבטיח את אותו הפסד, הצפיפות המגנטית העובדת של פלדת סיליקון קרה מגולגלת בעובי 0.23 מ"מ יכולה להגיע ל- 1.85T. אם הוא נבחר לעבד את הליבה הטורואידית, הוא גבוה פי 1.23 מהצפיפות המגנטית העובדת של פלדת סיליקון קרה שאינה מכוונת 1.5 T. קטע הליבה ונפח זה יכול להיות מופחת ביותר מ 23 %. כיום נעשה שימוש נרחב בשנאי כוח של תדר כוח ליבת ברזל מסוג EI במתאמי חשמל של מטענים לטלפונים ניידים ומכשירים ביתיים, ולעיתים מתחממת יתר. ליבת ה- EI מורכבת מסדינים מנוקבים בצורת EI. חמישית מאורך הסדין המנוקב בצורת E אורתוגונלית לכיוון האורך (כיוון כיוון). כדי לעמוד בשדה המגנטי הרוחבי, משתמשים בדרך כלל בפלדה מסיליקון מגולגל קר. בשנים האחרונות חברת קוואסאקי ביפן פיתחה פלדת סיליקון קרה מגולגלת בסדרת RGE שניתן להשתמש בהן ליבות EI. העובי הוא 0.35 מ"מ, הצפיפות המגנטית לרוויה האורכית היא 1.80 ～ 1.90 T, הצפיפות המגנטית הרוויה לרוחב היא 1.825T, והאובדן P1.750 הוא 1.10 10 1.25Wkg. יחד עם זאת, סרט הבידוד דק יחסית, וביצועי ההחתמה טובים. באמצעותו כדי ליצור את ליבת הברזל, צפיפות המגנט העובדת יכולה להיות יותר מ 1.7 T, כלומר 15 % גבוה מזה של פלדת סיליקון לא מגוונת. ניתן לצמצם את קטע הליבה ונפחו ביותר מ- 15 % וההפסד מצטמצם מאוד. , לא תהיה יותר התחממות יתר. חברת קוואסאקי ביפן פיתחה גם פלדה מגולגלת קרה שאינה מכוונת עם צפיפות מגנטית רוויה גבוהה. העובי הוא 0.5 מ"מ, תכולת הסיליקון נמוכה מ- 1 %, 0.6 % ותכולת האלומיניום היא 0.3 %. לאחר הוספת 0.52 % ניקל, הצפיפות המגנטית הרוויה היא 1.96T. , ההפסד P1.550 הוא 3Wkg. השימוש בו כחומר ליבת EI, צפיפות המגנט העובדת יכולה להיות גם 1.7T, אך ההפסד גדול יחסית. ראוי לציין כי: כמעמד גדול של שנאים אלקטרוניים, השימוש בחומרי ליבה בעלי צפיפות מגנטית עובדת גבוהה יכול להפחית את מספר סיבובי הסלילים ולהפחית את כמות הנחושת, במקום להפחית את קטע הליבה ואת נפח. במצב שהמחיר של חומר נחושת גבוה בהרבה מזה של חומר הליבה, ייתכן שזו תוכנית לשיפור עיצוב טוב יותר. 1.2 פריטים רכים פריטים רכים הם חומרי ליבה הנמצאים בשימוש נרחב בשנאים אלקטרוניים באספקת חשמל בתדר בינוני וגבוה. בהשוואה לחומרים מגנטיים רכים מתכתיים, לפריטים רכים צפיפות מגנטית רוויה נמוכה, חדירות נמוכה וטמפרטורת קירי. נמוכה היא חולשתה העיקרית. במיוחד כאשר טמפרטורת הקירי נמוכה, הצפיפות המגנטית רוויה Bs ואובדן הכוח ליחידת Pcv ישתנו עם הטמפרטורה. הטמפרטורה עולה, Bs יורדת, Pcv מתחיל לרדת, ואז עולה לאחר שהגיע לנקודת העמק. לכן, בתנאי טמפרטורה גבוהה, כל עוד Bs שומר על רמה גבוהה, ניתן לבחור את הצפיפות המגנטית העובדת Bm גבוהה יותר, ובכך להקטין את מספר סיבובי הסלילים, להפחית את כמות הנחושת המשמשת ואת העלות. הטמפרטורה הגבוהה והרוויה הגבוהה בצפיפות מגנטית חומר פריט רך יכולים גם להרחיב את מגבלת הטמפרטורה העליונה של שנאים אלקטרוניים ל -120 או אפילו 150 יתרונות. לדוגמה, שנאים אלקטרוניים בתדירות גבוהה בציוד אלקטרוני לרכב חייבים להשתמש בפריט רך בעל צפיפות מגנטית בטמפרטורה גבוהה ורוויה גבוהה כדי לעבוד בתנאי טמפרטורה גבוהה עם שינויים גדולים בתנאי הטמפרטורה החיצוניים והחום בחדר המכונות. כפרייט רך MnZn עבור שנאים אלקטרוניים בתדר בינוני וגבוה, המיוצג על ידי חברת TDK של יפן&# 39, היא חווה בערך את תהליך הפיתוח של PC30 → PC40 → PC44 → PC50 → PC47 → PC95 → PC90. בתנאי הבדיקה של 100 ℃, 100 קילו-הרץ ו- 200 מטר, אובדן החשמל ליחידת יחיד ממשיך לרדת. על פי הנתונים שפרסמה החברה באפריל 2006, PC30 הוא 600mW / cm3; PC40 הוא 420 mW / cm3; PC44 הוא 340 mW / cm3; PC47 הוא 270 mW / cm3. עם זאת, צפיפות שטף הרוויה Bs מתחת ל -100 יתרונות, PC30, PC40 ו- PC44 הם בעצם 390 מ"ט, PC47 הוא 410 מ"ט, וזה רחוק מהערך התיאורטי של 600 מ"ט, ולא ניתן לראות בו טמפרטורה גבוהה ושטף רוויה גבוה. חומר צפיפות. בשנים האחרונות, על מנת להתחרות בחומרים מגנטיים רכים ממתכת ביישום שנאים אלקטרוניים, חל גל התפתחות של חומרי פריט MnZn בטמפרטורה גבוהה ובצפיפות מגנטית רוויה גבוהה. חברת FDK של יפן&# 39 פיתחה את סדרת 4H של חומרים בעלי צפיפות מגנטית בטמפרטורה גבוהה ורוויה גבוהה במרץ 2003. ביניהם ה- BS של 4H45 ו- 4H47 הם 520 mT ו- 530mT ב 25 ℃, 450 mT ו 470 mT ב 100 ℃, אך ב 100 ℃, אובדן הספק Pcv הוא גבוה יחסית, בהתאמה 450mW / cm3 ו- 650mW / cm3. על פי הדיווחים, FDK פיתחה חומר 4H50 בתנאי מעבדה. ה- Bs בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס הם 490 mT, אך ה- Pcv גדול למדי ב 800 mW / cm3. חברת TDK יפן פיתחה חומר PC90 בספטמבר 2004. ב 25 ℃, Bs הוא 540mT ו- Pcv הוא 680 mW / cm3; ב 100 ℃, Bs הוא 450 mT ו- Pcv הוא 320mW / cm3, שהוא גבוה יותר מרמת החומר 4H45. חברת TOKIN פיתחה את החומר BH3. בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס, הסוללה שלה היא 540 מ"ט ו- Pcv הוא 600 מ"ג / סמ"ק; ב 100 מעלות צלזיוס, Bs הוא 440 mT ו- Pcv הוא 370 mW / cm3. NICERA פיתחה את החומר BM30, עם BS של 540 mT ו- Pcv של 720 mW / cm3 ב 25 ° C; ב 100 מעלות צלזיוס, BS של 450mT ו- Pcv של 320mW / cm3. החומר פריט העשוי ברזל גבוה ואבץ נמוך שפותח על ידי Hitachi Metals, Bs הוא 563 mT ב 25 ℃; 560 mT ב 100 ℃, בעצם ללא שינוי, 150 ℃ הוא 490 mT, אבל ב 100 ℃, 100 קילוהרץ, במצב הבדיקה של 200 mT, ה- Pcv הוא 1700 mW / cm3, שהוא גבוה מדי וזקוק לשיפור. ציוד לאספקת חשמל רבים לא רק דורש שהשנאי האלקטרוני תקין, כלומר, האובדן צריך להיות קטן בטמפרטורה גבוהה, אלא גם במצב המתנה, כלומר, האובדן צריך להיות קטן בטמפרטורה רגילה. שנאים אלקטרוניים אלה יכולים להשתמש בפריט רך עם טמפרטורה רחבה וצריכת חשמל נמוכה. PC95 שפותח על ידי יפן' s TDK הוא חומר פריט ברמה גבוהה וטמפרטורה רחבה שהגיח בשנים האחרונות. צריכת החשמל Pcv היא 350mW / cm3 ב 25 ° C, 280mW / cm3 ב 80 ° C, 290mW / cm3 ב 100 ° C, 350mW / cm3 ב 120 ° C, וצפיפות מגנטית רוויה של 410mT ב 100 ° C. בשנים האחרונות פותחה סדרה של חדירות גבוהה μ חומרים פריטים רכים. הם משמשים כשנאי דופק בציוד כוח אלקטרוני. החדירות μ נדרשת להיות גבוהה יחסית. יש H5C3 מ- TDK, שיש לו μ של 15 000 ± 30. %, H5C5, μ הוא 30 000 ± 30 %. עבור EPCOS' s T56, μ הוא 20000 ± 30 %. לצורך סינון הפרעות אלקטרומגנטיות, נדרשים מאפייני תדר חדירות טובים. TDK HS52, μ הוא 5 500 ± 25 %; HS72, μ הוא 7 500 ± 25 %; HS10, μ הוא 10000 ± 25 %. ל- MP15T של HITACHI יש μ של 15000 ± 25 % ויכול לעבוד מתחת 500kHz. לצורך סינון DC נדרשים מאפייני סופרפוזיציה DC טובים. TDK' s DN45, μ הוא 4500 ± 25 %, טמפרטורת ההפעלה היא 0 ～ 70 ℃, ו- DNW45 משופר, μ היא 4 200 ± 25 %, טמפרטורת ההפעלה היא -40 ℃ ～ +85 ℃, SK-202G של קוואסאקי, טמפרטורת הפעלה -40 ℃ ～ +85 ℃, μ הוא 4300 ± 25 %, וצפיפות מגנטית רוויה גבוהה וחומרי חדירות גבוהה, כמו DN50 של TDK, μ הוא 5 200 ± 20 % , Bs הוא 550 מ"ט ב 25 ", 380 מ"ט ב 100", טמפרטורת קירי Tc≥210 ". 1.3 סגסוגות אמורפיות וננו-גבישיות מאז תחילת 2005, בגלל חוסר האיזון בהיצע וביקוש מקומי ברצועות פלדת סיליקון מגולגלות קר, מחירם של רצועות פלדת סיליקון מגוונות קר עלה במהירות וכעת עלה על מחיר רצועות סגסוגת אמורפיות על בסיס ברזל. בתנאי מחירי השוק הנוכחיים, החלפת פלדת סיליקון מגולגל קר בכיוון של סגסוגות אמורפיות על בסיס ברזל בתחום שנאי הספק בתדר הכוח אינה עוד דבר אפשרי, היא הפכה למציאות. בתעשיית שנאי הכוח, יצרני שנאי הפצה העבירו חומרי ליבה מפלדת סיליקון מגולגל קר לכיוון סגסוגות אמורפיות על בסיס ברזל. יחד עם זאת, החל מ -1 ביולי 2006, התקן הלאומי המחייב" ערכים מוגבלים של יעילות אנרגיה וחיסכון באנרגיה ערכי הערכה עבור שנאי הפצה" יושם רשמית, מה שקידם עוד יותר את השימוש בסגסוגות אמורפיות על בסיס ברזל במקום פלדת סיליקון מגולגל קר בכיווני שנאי הפצה. פֶּרֶץ. כמו שנאי הפצה, החלפת פלדת סיליקון מכוונת קרה מכוונת בסגסוגות אמורפיות על בסיס ברזל בשנאי כוח בתדרי הספק תהפוך להתפתחות חדשה מרכזית בשנאים אלקטרוניים באספקת החשמל. למה? ניתן לראות את הסיבה מהשוואה של אינדיקטורים טכניים וכלכליים של פלדת סיליקון קר מגולגלת וסגסוגת אמורפית מבוססת ברזל בטבלה 1. פלדת הסיליקון הקרה מגולגל בינוני בטבלה 1 לוקחת את האינדוקציה המגנטית הגבוהה 23R100 והמגנטית. טיפול בתחום התחום 23R085 המיוצר ביפן כדוגמאות, והסגסוגת האמורפית מבוססת הברזל לוקחת את הדוגמאות מה- 1K101 המיוצר מבית וממטלס 2605SA1 המיוצר על ידי היטאצ'י, כפי שניתן לראות בטבלה 1. התכונות הבאות מוצגות. [align = center] טבלה 1 השוואת מדדים טכניים וכלכליים בין פלדת סיליקון מגולגל קר מכוון לסגסוגות אמורפיות על בסיס ברזל [/ align] (1) הצפיפות המגנטית הרוויה Bs של סגסוגות אמורפיות על בסיס ברזל נמוכה מזו של סיליקון פלדה, אך באותה צפיפות מגנטית עובדת Bm (לדוגמה, 1.4T) הפסד נמוך יותר מאשר פלדת סיליקון. הצפיפות המגנטית העובדת Bm של סגסוגת אמורפית מבוססת ברזל היא 1.40 ～ 1.45 T לשנאי חד פאזי ו- 1.35 ～ 1.40 T לשנאי תלת פאזי. הצפיפות המגנטית העובדת Bm של פלדת סיליקון היא 1.70T עבור שנאי חד פאזי ו- 1.65 ～ 1.70T עבור שנאי תלת פאזי. משקלו של סגסוגת אמורפית מבוססת ברזל עבור שנאי תדר הספק בעל אותה קיבולת הוא כ -120 % של פלדת סיליקון. (2) גורם המילוי של סגסוגות אמורפיות על בסיס ברזל הוא 0.85 עבור 1K101 ו -0 מיוצר מקומי. {{356}} 90 עבור מטגלס 2605SA1 המיוצר על ידי היטאצ'י, וחלקם הגיעו ל -0.93. אם משווים 0. {{363}} לעומת 0.945 מפלדת סיליקון, נפח ליבת הסגסוגת האמורפית מבוססת הברזל באותו משקל הוא כ -110 % מזה של פלדת סיליקון. (3) ירידת המשקל של היחידה של סגסוגת אמורפית על בסיס ברזל בתנאי 1.4T ו- 50Hz היא P1.450, שזה רק 26.4 % עד 43 % של פלדת סיליקון, שיכולה להפחית משמעותית את חימום הליבה. תחת אותם אובדן ואותם תנאי פיזור חום, שנאי תדרים חשמליים אמורפיים מבוססי ברזל יכולים להפחית את אובדן הנחושת ולהפחית חומרי נחושת מאשר שנאי תדר הספק של פלדת סיליקון. בתנאי שמחיר חומרי הנחושת גבוה מזה של חומרי ברזל, אימוץ תוכנית זו הוא אמצעי יעיל להפחתת עלויות. ראוי לציין שהירידה ליחידת משקל P1.450 נבדקת במתח גל סינוס עם עיוות קטן מ- 2 %. רשת תדרי ההספק בפועל מעוותת ל -5 %. ירידת המשקל של היחידה בעיוות זה היא P1.450, פלדת סיליקון היא 123 % P1.450, וסגסוגת אמורפיה מבוססת ברזל היא 106 % P1.450. בשלב זה, P1.450 של סגסוגת אמורפית מבוססת ברזל היא רק פלדת סיליקון. 22.7 % ～ 37 % מהסך הכל. (4) המחיר הנוכחי של פלדת הסיליקון נלקח ממחיר השוק של פלדה במקום מסוים בגואנגדונג באמצע אוגוסט 2006, והמחיר הנוכחי של סגסוגות אמורפיות מבוססות ברזל מיובא נלקח מהיטאצ'י ביפן, תוך ציטוט. 2.85 דולר ארה"ב לק"ג. שער החליפין של יואן הוא 22.8 יואן ק"ג, בתוספת מכסים ומס ערך מוסף הוא 28 יואן ק"ג. המחיר הנוכחי של סגסוגות אמורפיות על בסיס ברזל מקומי הוא אומדן, השונה במקצת מהמחיר הנקוב של יחידת הייצור. (5) טמפרטורת החישול של סגסוגות אמורפיות על בסיס ברזל נמוכה מזו של פלדת סיליקון, עם פחות זמן ופחות צריכת אנרגיה. עלות העיבוד הנוספת לייצור ליבות ברזל צריכה להיות נמוכה מזו של פלדת סיליקון. ניתן לעבד רצועות סגסוגת אמורפיות מבוססות ברזל ליבות טורואידיות מפותלות, ליבות מלבניות חופפות וליבות פתוחות בצורת C. בשנות התשעים השתמשה יפן בכמה שכבות של רצועות סגסוגת אמורפיות מבוססות ברזל מלוכדות לעיבוד ליבות EI, אך עלויות העיבוד הנוספות היו גבוהות והפסדי הליבה גדלו. מאוחר יותר לא היה דיווח רלוונטי. כעת, עובי הסגסוגת האמורפית בתפזורת הנחקרת יכול להגיע לרמת המילימטר והסנטימטר. אם הוא מוכנס לייצור, הוא עשוי להיות מעובד לליבת EI כמו פלדת סיליקון. שילוב הגורמים לעיל, בטבעת ו- C