MnO2和Co2Y联合添加对Ni-Zn铁氧体磁损耗的影响

采用传统陶瓷工艺制备了MnO2和Co2Y联合添加的Ni0.8Zn0.2Fe2O4铁氧体材料,研究了材料的结构与功耗。结果表明,随着MnO2添加量的增多,Ni-Zn铁氧体的损耗经历增大-减小-增大的变化,最佳添加量为1.2wt%。进一步研究表明,与不添加MnO2的材料相比,最佳添加时铁氧体的磁滞损耗系数与涡流损耗系数都减小,但剩余损耗系数有所增大。     

BBSZ玻璃掺杂对Co_2Y六角铁氧体低温烧结及电磁性能的影响

采用固相反应法制备Ba2Co0.2Zn0.9Cu0.9Fe12O22(Co2Y)铁氧体粉末,通过添加不同量的Bi2O3-H3BO3-SiO2-ZnO(BBSZ)玻璃在不同温度下进行烧结,研究掺杂BBSZ玻璃对Co2Y六角铁氧体材料的烧结行为、显微结构和电磁性能的影响。结果表明,适量的BBSZ玻璃掺杂能得到晶粒均匀、结构致密的Co2Y铁氧体材料,起到良好的低温助烧作用。BBSZ玻璃掺杂为0.8wt%的Co2Y型铁氧体在900℃获得较好的电磁性能及致密性:ρ=5.33g/cm3,μi=9.19,ε=18.13,tanδμ(200MHz)=0.0235,tanδε(200MHz)=0.0018。     

添加Li2CO3对MnZn铁氧体显微结构和磁性能的影响

采用传统的陶瓷工艺制备了添加Li2CO3的高饱和磁通密度低损耗MnZn功率铁氧体,研究了添加Li2CO3对材料显微结构及磁性能的影响。结果表明,适量Li2CO3添加有利于得到细密、均匀的晶粒,降低功率损耗,温度曲线移向高温,材料的Bs略有下降。在配方为2+3+0.12 0.78 0.10 2.0 4Zn Mn Fe Fe O的材料中,当Li2CO3的添加量为0.07wt%时,材料获得最小的功率损耗,功率损耗的温度曲线移向高温约20℃,25℃和100℃的Bs分别降低1.22%和0.27%。     

ZrO2添加对MnZn铁氧体磁性能温度特性的影响

采用固相反应法制备了分子式为Mn_(0.711)Zn_(0.206)Fe_(2.083)O_4的MnZn软磁铁氧体,研究了ZrO_2添加对材料显微结构及磁性能温度特性的影响。结果表明,随着ZrO_2添加量的增加,MnZn铁氧体电阻率单调增大,密度、起始磁导率和饱和磁感应强度先增大后减小,剩余磁感应强度、矫顽力和总损耗(100 kHz,200 mT,25℃)先减小后增大。当ZrO_2添加量为0.01 wt%时,密度达到最大,起始磁导率和饱和磁感应强度在25～120℃宽温度范围均达到最大值,总损耗在25～120℃宽温度范围均有最低值。     

添加CoFe_2O_4和CaB_2Si_(0.67)O_(5.34)助溶剂对永磁铁氧体磁性能的影响

通过常规陶瓷工艺,结合离子取代,以CaB_2Si_(0.67)O_(5.34)作为助溶剂,添加Co Fe_2O_4铁氧体制备了Ca_(0.218)Sr_(0.43)La_(0.432)Fe_(12)O_(19+δ)永磁铁氧体材料。实验结果显示,在成分相同的情况下,与传统的离子取代相比,以Co Fe2O4的形式添加,更能有效发挥Co2+改善永磁铁氧体磁性能的潜力,所获材料的Br可以提高4%,同时其Hcj可以提高3%。当Co Fe2O4的添加量为7.8wt%时,在空气中1190~1200℃下保温2h烧结,材料的显微结构、密度得到了显著改善,磁性能Hcb为331k A/m,Hcj为416k A/m时,Br可以达到0.458T。     

添加Co_2O_3对NiCuZn铁氧体磁性能的影响

采用传统氧化物陶瓷工艺制备NiCuZn铁氧体。利用扫描电子显微镜、阻抗分析仪、磁滞回线分析仪,分别对样品的微观形貌、复数磁导率频谱、静磁性能和高频功耗进行了观察和测试。结果表明,在0~0.12wt%的范围内,随Co2O3添加量的增大,样品的平均晶粒尺寸略有减小,起始磁导率逐渐下降,截止频率逐渐升高。在3MHz、10m T、25~140℃条件下,随着Co2O3添加量的增加,由于截止频率逐渐升高,磁导率虚部在高频下得到抑制,剩余损耗降低,导致磁芯功率损耗单调减小。     

Mg_(0.6)Cu_(0.1)Zn_(0.3)Fe_(2+x)O_(4+3/2x)铁氧体的结构和磁性能

分别采用过铁、正铁和缺铁配方通过固相反应法制备MgCuZn铁氧体,分析了Fe3+对铁氧体的磁性能和烧结特性的影响。微量缺铁有助于促进烧结并改善磁性能,过铁情况下,饱和磁化强度随x值增大迅速下降,在x=0.06处下降至38.84 A·m2/kg,相应的磁导率下降,截止频率向高频移动。并研究了微量V2O5掺杂对改善磁性能的作用,在掺杂量为0.4wt%处获得虚部损耗的有效提升(截止频率处提升近30%)。在此基础上探讨了MgCuZn铁氧体用作抗EMI磁珠的可行性,其低廉的价格相较于传统的Ni Zn/Ni Cu Zn铁氧体具有明显的优势。     

高饱和磁通密度低损耗MnZn铁氧体材料ZY90的开发

采用传统的氧化物陶瓷工艺制备高饱和磁通密度、低损耗锰锌软磁铁氧体材料ZY90,研究了主配方和CaCO3、Co2O3等掺杂对材料饱和磁通密度和功率损耗的影响。结果表明,主配方氧化铁含量在55.2mol%时,可以获得较高饱和磁通密度;适量的CaCO3掺入可使铁氧体晶粒均匀,晶粒边界变厚,形成一定厚度的高阻层,降低比损耗因子;添加适量的Co2O3可以使K1值有多个补偿点,提高电阻率,降低损耗;当CaCO3掺杂量为1000×10-6,Co2O3掺杂量为1500×10-6,饱和磁通密度与功率损耗表现最好。     

MnZn功率铁氧体高频功耗特性分析

采用氧化物陶瓷工艺制备了2～4MHz频段高频开关电源用MnZn功率铁氧体,通过对铁氧体断面显微结构、密度和磁特性的测试,研究了Fe2O3含量对MnZn功率铁氧体功率损耗特性的影响。结果表明,随着Fe2O3含量的增加,晶粒尺寸逐渐减小,常温下3MHz、10mT高频损耗(Pcv)先增大后减小,Fe2O3含量从58mol%增加到59 mol%时,损耗下降非常明显,而在100℃时,铁氧体的剩余损耗逐渐降低,导致总损耗随着Fe2O3含量的增加而减小。随着频率的升高,剩余损耗(Pr)占总损耗的比重逐渐增加,成为损耗的主要部分,而磁滞损耗(Ph)占总损耗的比重逐渐降低,涡流损耗(Pe)所占比重变化不明显。     

用铁鳞制备Y33H-2永磁铁氧体预烧料工艺稳定性的探索与实践

从铁鳞的预处理、配方优化、混合工艺、对铁鳞进行二次氧化处理、预烧等环节对铁鳞制备Y33H-2永磁铁氧体预烧料的工艺稳定性进行了讨论。将铁鳞在850～900℃下氧化处理1.5～2h后,按Sr0.85Ca0.05La0.1.Fe11.85Zr0.05O19进行配料,另加0.1wt%的H3BO3并混合均匀,在650～700℃下氧化处理2h后,于1280±5℃预烧,细粉碎时,配入0.6wt%的CaCO3、0.4wt%的SiO2、0.5wt%的山梨糖醇,可制备出Y33H-2永磁铁氧体材料。     

Mg_(1-x)Cu_xFe_2O_4铁氧体的结构、磁性能及损耗特性

采用固相反应法制备了Mg_(1-x)Cu_xFe_2O_4(x=0,0.4,0.6和0.8)系多晶铁氧体,分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)对样品的结构和静态磁性能进行了表征,并测试了磁环在10k Hz~1MHz范围的磁导率、品质因数以及功率损耗。结果表明,Cu含量x=0~0.6时,样品均为单相立方尖晶石结构,Cu含量进一步增加至x=0.8时呈现大量的四方相另相;晶粒尺寸和密度均随x值增加逐渐增大,而电阻率则呈减小趋势;饱和磁化强度由20.7 A m2/kg逐渐增大到30.4 A m2/kg,矫顽力先减小后增大,在x=0.6时具有最小值445.7 A/m。利用适量的Cu2+取代Mg2+可以提高Mg1-xCuxFe2O4铁氧体的磁导率并降低其品质因数,样品的功耗相应地明显增大;在交变磁场频率为370k Hz时,磁通密度低于20 m T范围内,Mg_(0.4)Cu_(0.6)Fe_2O_4具有相对较高的功耗。     

考虑硅钢片二维矢量磁特性的复数E&S模型

电工材料电磁特性的精细模拟是决定电工装备电磁场分析与损耗计算正确与否的关键因素之一。提出了一种能够描述硅钢片二维矢量磁特性的复数E&S模型,该模型既能够考虑交变磁化,又能够考虑旋转磁化的影响。基于硅钢片二维磁特性测量实验,提出了利用1个周期内磁能密度平均值计算模型中有效磁阻系数,利用磁滞损耗密度计算有效磁滞系数的方法。推导了结合复数E&S模型的磁场有限元分析公式,并以环形铁心模型为例,将复数E&S模型与传统E&S模型的计算结果进行了对比研究,指出复数E&S模型与有限元结合时既能够节省计算时间又能够保证材料特性模拟的准确性,是一种更适用于工程应用的矢量磁特性模型。     

Measurement of dynamic magnetic loss parameter in ferrites

The measurement of the iron loss in ferrites is important for developing high‐efficiency switching power supplies. The authors have proposed the dynamic magnetic loss parameter, λ_f, for evaluating the iron loss in ferrites. In previous studies, the parameter was assumed to be a constant value for an individual ferrite material and defined for one period of a small B–H loop. In this paper, assuming that λ_f is a function of the time derivative of the magnetic flux density, dB/dt, a novel measurement method of λ_f of a Ni‐Zn ferrite is proposed using rectangular wave voltage excitation and the Fourier expansion of the exciting current. In order to realize an iron loss measurement system with the rectangular wave voltage excitation, a high‐frequency FET inverter has been developed. The results of measuring λ_f show that it is uniquely determined by dB/dt regardless of the B–H loop size. The measured dB/dt characteristics of λ_f are applied to practical examples for switching power supplies and sinusoidal wave voltage excitations. Their experimental and computational results coincide and it is clarified that the measured dB/dt characteristics are effective and useful. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 156(1): 1–6, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20101     

功率变流器中磁性元件损耗的影响因素

磁性元件是功率变流器的重要组成部分,为了更好地发挥磁性元件的作用,提高功率变流器的转换效率,必须深入了解磁性元件的损耗问题.在此从电路运行条件,即开关频率、激励波形、占空比、直流偏置,以及磁路运行条件,即磁感应强度、磁芯封装大小、气隙边缘效应两个方面对磁性元件损耗,包括磁损和铜损的影响进行了回顾和分析,指出了当前研究中存在的问题及今后应开展的工作.     

An example of dB/dt characteristics of the dynamic magnetic loss parameter

Ferrite cores are used for power electronics circuits operating under excitation conditions of frequency ranging from hundreds of kilohertz to several tens of megahertz. Development of a mathematical model enabling the estimation of the power loss of ferrites in high‐frequency regions, contributes to the designing of power circuits. The power loss in high‐frequency regions consists of hysteresis and dynamic magnetic losses. Although hysteresis loss does not depend on the excitation frequency, the dynamic magnetic loss increases with increasing excitation frequency. The dynamic magnetic loss parameter, λ_f, has been introduced for identifying the power loss in high‐frequency regions. In this study, λ_f − dB/dt characteristics are experimentally obtained by a newly introduced hysteresis model that uses a normal distribution function. It is found that the λ_f − dB/dt characteristics do not depend on the size of B − H loops. The instantaneous power loss of a ferrite core in the high‐frequency region can be calculated using the λ_f − dB/dt characteristics. Copyright © 2007 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

大型电力变压器三维漏磁场与结构件损耗的时域分析

提出了一种数值解与解析解相结合的材料均匀化处理方法,采用时域分析的方式,计算了正弦激励下非线性各向异性的叠片铁心中的三维漏磁场及结构件的损耗。以TEAM Problem 21C-M1模型为例,通过损耗的计算值和测量值的对比,验证了该方法的正确性。并将该方法应用于1台DFP-380 MVA/500 kV单相电力变压器的数值计算中,结构件损耗的计算误差为6.166%。该方法在保证工程精度的前提下减小了计算规模,使得大型电力变压器结构件损耗的准确计算成为可能。     

软开关逆变器中动态损耗的测试和建模

相比较传统硬开关电路,软开关逆变器可以显著地提高效率和功率密度。为了能够更加有效地设计软开关逆变器中的电路参数,探讨了IGBT器件零电压关断损耗和磁性元件磁芯损耗的测试和建模方法。该方法包括测试过程中探头延时校准、测试平台的设计以及测试得到的损耗数据拟合为数学模型的方法,利用该方法对典型IGBT模块的关断损耗进行评估和选择,结合磁性元件的损耗模型对软开关逆变器进行了损耗分析和优化设计。根据理论计算结果设计了1台30 kW软开关逆变器样机,实验结果验证了该动态损耗模型的准确性,并且实现了高功率密度和高效率的设计目标。     

论变频电源对小型变频变压异步电动机损耗的影响

由于变频电源的输出含有大量的高次谐波,这些谐波会产生相应的铜耗和铁耗,使电机固定损耗增加,电机温升增高,降低运行效率和功率因数,因此变频电源供电下电动机的谐波损耗是一个大问题。     

磁力泵磁性联轴器的磁场分析及性能计算

磁力泵磁性联轴器的转矩和涡流损耗对磁力泵性能有重要影响.假设磁转子的气隙远小于其轴向尺寸,可忽略边端效应,磁性联轴器的磁场求解简化为二维平面磁场.采用ANSYS软件,对磁性联轴器的磁场分布进行了数值模拟,得到磁力线分布图和隔离套中感应电流密度矢量图;计算出不同转角状态下的转矩和涡流损耗.分别研究了不同气隙、内外轭铁厚度、内外永磁体厚度及磁极数目对转矩和涡流损耗的影响,以期对磁性联轴器的设计和应用提供参考.     

Complex permeability of polycrystalline Mn-Zn and Ni-Zn ferrites

The complex permeability of ferrites is frequency dependent. The real part of the complex permeability deteriorates in a high frequency range and the imaginary part has a peak after starting the deterioration. This paper examines the possibility that the frequency characteristics for some ferrites can be approximately derived from a first-order linear differential equation for the magnetic field intensity and magnetic flux density. The first-order differential equation is expressed by the reciprocal of the complex permeability and provides first-order magnetic and electric circuits for ferrite cores. In contrast with the commonly used series R_s-L_s, circuit for the cores, obtained from B = (μ′ − jμ′)H, the first-order electric circuit derived consists of an inductance (L) and resistance connected in parallel. In this paper, it is demonstrated that the inductance L remains constant, whereas Ls decrease with the increase in frequency. In other words, the real part of the reciprocal of the complex permeability remains constant for an increase in frequency. In addition, it is found that the imaginary part of the reciprocal of the complex permeability is approximately proportional to the frequency. © 1998 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 123(2): 1–7, 1998