鐵芯基本知識.doc

鐵芯基本知識章節目錄:一. 基本概念二. 鐵芯的主要應領域三. 鐵芯的分類特性和應用四. 材料的評鑑流程五. 鐵芯的檢驗六. 鐵芯外觀缺損限度標準七. 鐵芯選擇注意因素八. 常用鐵芯廠商及材質一覽表九. 材質對照表一.基本概念: 1.磁場強度h: 電流產生磁場,最基本的情況是通電直導線產生磁場,其磁場強度: h=2i/10r (oersteds)其中: i-導線中電流強度,a r-磁場半徑,m h之方向符合右手定則. 而常用和實用的則是在螺旋管或磁路中電流所產生的磁場,其磁場強度為: h=ni/l (a/m) 其中: n-線圈數 i-導線中電流強度,a l-導線長度,m h之方向符合右手螺旋定則. 在磁芯中,加正弦波電流,可用有效磁路長度le來計算磁場強度: h=2ni/le (a/m) 其中: le-有效磁路長,m n、i 意義和單位同上. h之瞬時方向符合右手螺旋定則. 2.磁通密度b: 當電流為正弦波時,磁芯中磁通密度b可用有效面積ae,通過以下公式來計算: b=0.225v/fnae 其中: v-交流電壓有效值,v f -頻率,hz ae-有效截面積,m2 n-線圈數3.磁滯回線(b -h曲線):在磁滯曲線(b-h曲線)中:bs:飽和磁通(束)密度 br:殘留磁通(束)密度hc:保磁力(矯頑力) ui:初導磁率 tc:居里溫度(鐵芯由導磁性材料到非導磁性的轉變溫度) b和h的關系除在真空中和在磁性材料中小磁場下具有線性關系外,一般具有非線性關系,即具所謂磁滯線性性質(見上圖),磁滯線性主要反映磁性材料的一種特性曲線. 鐵損(iron loss):簡單地說,即為電能通過變壓器後的功率損失,理論上:鐵損=磁滯損+渦流損+殘留損. 功率損失(power loss): 功率損失為鐵損和銅損之和.其值等于磁滯曲線中,曲線所圍面積.電感額定值(al): 是以每圈(n)的平方的毫微亨 (10-9亨利)值顯示,即(nh/n2)電感(l): l=al*n2 空氣隙(gap): 為調節電感而在兩開放型鐵芯接觸面處留一定的間隙,此間隙即為空氣隙. 在同樣圈數下: gap越大 al越小 電感越小gap越小 al越大 電感越大以上各參數對變壓器之特性均有不同影響,現總結如下表:特 性要求效 益初導磁率(ui )高可減少繞線圈數,故可降低繞線電阻及潛布電容,以小體積可得到高電感量飽和磁通(束)密度(bs)高可允許大磁場也就是大電流的存在,小體積大功率保磁力(矯頑力) (hc) 低降低磁滯損提高電感量殘留磁通(束)密度(br)低高提高動作範圍,減少損失,提高角形比,以得到良好控制(磁氣放大器方式)品質因數(q)視用途而要求或高或低居里溫度(tc)高高于最高動作溫度即可電阻系數(電阻率)高降低渦流損,避免造成線圈絕緣之困撓溫度特性 磁場特性頻率特性 時間特性機械特性越穩定越好4.磁導率:1).b/h=0(1+m/h)=absolute 絕對磁導率,有量綱; 其中:m為一無量綱之系數.2).b/h=0r r是相對磁導率,無量綱; 結合1)中公式可知r=1+m/h3).b/0h(h0)=i i是初磁導率 初磁導率與溫度和頻率有關,我們一般規定be.注意此處的小氣隙是指g le,此時g對le的影響可忽略不計,如開放式鐵芯磨gap的情況;反之大氣隙則是指g對le的影響不可忽略的情形. 5).在無偏置磁場且h較大時,設磁場h產生的磁通密度為b,則: a = b/0h a稱為振幅磁導率 6).在已存在直流偏置(dc bias)磁場的情況下,再加一個交流磁場,此時測出的磁導率為: 1 b= hdc 0 h 7).在高頻交流磁場時的磁導率稱之為復數磁導率: =s+ j s 5.阻抗z(impedance):阻抗是電阻,感抗和容抗之總稱.此處我們以一個電感線圈(電感器)為例,闡述其定義.電感器之等效電路圖和z-f圖如下所示:z=zl*zc/(zl+zc)其中: zl為感抗, zl=2f l zc為容抗, zc=1/2f c1).當線圈中通以直流電時,電感器表現為純電阻,即: z=r 2).當線圈中通以直流電時: 由上圖可知:最初當頻率很低時,電感器之阻抗近似等于理想電感器之阻抗.然而隨著頻率的升高,電感器曲線偏離理想電感器曲線.電感器阻抗極速增加,但在fkeel m coresiron powder cores3).mn-zn和ni-zn mn-zn鐵氧體ni-zn同屬于鐵氧體軟磁.且均采用燒結成型. 鐵氧體磁芯的基本成分為fe2o3. 相比之下mn-zn的初始磁導率i大,用于低頻,而ni-zn的i小,用于高頻. mn-zn和ni-zn之生產流程見附錄1. 4).磁石 磁石屬于鐵氧體永磁,可分為等方性和異方性兩種.異方性磁石又可根據成型方法不同分為干式異方性和濕式異方性. 等方性和異方性磁石之區別在于成型時前者不加磁場,而後者要加,從而後續在充磁時,箭者可按任何方向充磁,而後者只能沿著成型時的磁場方向充磁. 磁石常用于微電機,玩具,文具,吸力器,家電,辦公自動化設備等. 磁石的成型方法見附錄2. 3.常用鐵芯按ui值分: 此處僅對我廠常之鐵氧體軟磁按ui值分類. mn-zn: ui: 60015000ni -zn: ui: 81800四.鐵芯的特性 1.機械特性:包括尺寸、外觀、破壞強度等. 2.電氣特性:l、q、z、is、t用標準線圈測試條件. 3.材質特性:溫度pl(core loss)、br、hc、tc、ui、bm不同材質其相應的特性也有差異.同一種材質有其固有的特性.五.鐵芯評鑑1.評鑑流程鐵芯之評鑑流程與其它材料的評鑑流程相同,見附錄3.2.鐵芯的檢驗 鐵芯檢驗依照鐵芯材料規格進行機械特性及電氣特性等的測試.mn-zn類鐵芯的電氣特性測試使用標準線圈,同一類型鐵芯一般應用同一個標準圈.如:ei28 kct-8885 0.32 2uewn 100ts.ni-zn類鐵芯的測試線圈沒有固定的標準,常因鐵芯而異,即使相同尺寸的鐵芯,不同的廠商通常也有不同的線圈(包括線徑和圈數的改變).但不管怎麼變,l=aln2恆成立.鐵芯檢驗之詳細內容請參見下表: - 23 - 23 -23-鐵芯承認查核表說明: 1.以下檢驗在室溫下進行 2.廠商送樣的同時應送齊承認書,材料規格書,出貨檢驗報告,材質證 明等資料. 3.材質特性及信賴性測試只針對不同材質之鐵芯進行系列承認,而物理特性及電磁特性測試則每種型號之鐵芯進行均需檢驗項目檢驗重點規 格檢驗方式檢驗設備物理特性1外觀表面應平整有光澤,不得有任何裂紋,破損數目不得超過規定值班室(1.配合面:e core3,others2;2.非配合面:u core4, e core6,i core2, others7),任何表面之破損其直徑不得超達最小厚度尺寸的1/2,其深度不得超過規定值班室(core size28時為0.4max,10core size28時為0.3max, core size10時為0.2max),角破損尺寸之值班室(長+寬+高)應小于最小邊長度(rm core不得有角破損),不可見之破損不得影晌電氣特性及裝配.以正常視力,離眼30cm,白色螢光燈照明300500lx下,正視,以游標卡尺測量各破損尺寸光強計, 游標卡尺2尺寸符合材料規格以游標卡尺測量各尺寸游標卡尺3機械強度符合材料規格依台達規範10000-0115機械強度試驗設備電磁特性4電感符合材料規格按材料規格,用相應標準線包,將鐵芯組合後用4194a或4284a測電感與q值4194a機或4284a機5q值符合材料規格6飽和電流符合材料規格按材料規格,用相應標準線包,將鐵芯組合後用4194a或4284a測試加0a電流之電感值,然後每次增加10ma再測其電感值,將所加電流(i值)代入公式l(0a)-l(i)/l(0a)*100%10%中判斷,直到所加之電流值不滿足公式為止,記錄此電流值(不滿足公式)及上一個電流值(滿足公式)材質特性7i-t曲線符合廠商目錄中該材質之特性曲線參考iwatsu之sy-8232 b-h分析儀之使用手冊sy-8232 分析儀8i-f曲線9core loss-f曲線10core loss-f曲線11core loss-b曲線12b-h曲線信賴性13成品之各項電氣參數用該材質做成rm10&eer28l型芯,並各組合成5pcs成品,進行高低溫循環,溫濕循環等試驗高低溫試驗槽六.鐵芯選擇注意因素1.飽和磁通密度要高,即bs大,由=b*s可知,當得到一定的磁通,則bs大可使鐵芯體積變小,使變壓器小型化.2.導磁系數大u越大,鐵芯束縛磁力線能力強,相對來說漏磁通會小一些.3.鐵損小.當鐵損大時會有溫升,從而影響變壓器之特性.4.根據材料規格選擇鐵芯時:a).要注意尺寸的大小、公差,這樣也考慮到在生產上使用方便.b).電感l:對磁性元件是一個重要因素.它直接會影響到成品的電感.c).q值在鐵芯的檢測中,作為管控其質量的一個指標.在功率鐵氧體中,q值越大越好.d).加電流特性:在要求測成品加電流時,這就是一個至關重要的因素,原則 上,鐵芯的加電流特性好,則相應的成品加電流特性也好.但也與材質特性有關.e).阻抗z也是一個重要指標,主要針對sp,sq,uu等類的鐵芯而言.當用作功率特性時要求阻抗小,u值大,用作filter時要求阻抗大,u值小.材料阻抗的高低也直接關系到成品阻抗的高低.台達十碼鐵芯類型標準描述範 例說 明411xxxxxxxmagnetcore feri+core+type+material(+al,ui,)412xxxxxxxee, ei413xxxxxxxeer, uu414xxxxxxxtoroidal415xxxxxxxep, rm, pq, pot, cutlp, epc416xxxxxxxtherad, drum, eobeoc, eq417xxxxxxxnickel&silicon steelsi(ni)-steel+type +material七.台達鐵芯編碼 台達常用鐵芯編碼見下表:八.台達常用鐵芯 我廠常用鐵芯見下表. 台達常用鐵芯一覽表 no.vendormajor materialcodetelfaxsales台達簡碼聯絡地址總部地址1tdg (天通)tp4, tp3, tl7, tl10, ts77070850769-66362070769-6636227潘建飛#6239中國浙江2dmegc(東磁)dmr30, dmr407071010769-2463546翁新華#6634廣東東莞office中國浙江東陽3chang shu(常熟)r7k, r10k, r2kbd7080880520-24312180520-2431066夏鳳娟#63314a-core(安磁) j pp4 7081160755-39002710755-30699450755-3089904朱玉芳1380227132#6211深圳office中國廣東江門5acme(越峰) a0, a10, p47000010769-54193690769-5419367江東鵬#6415廣東東莞台灣6nicera nc-2h, nc-1h, nc-7,2hm5, 2m70304902-2298225802-22982259壯麗卿台灣日本7tokinbh2, 2500b27070710755-35923110755-3592315盧桂英#6408日本8horngyih(弘億)p3b, y1c, y2m7000240752-69876360752-6988436夏敏/李s#6237台灣9ying yeun(豐億/億宇)f4d700069020-84929761020-84929763周德賢/肖s#6238廣東番禺台灣10tak(鐵研)mgb1, mg2, dl5, tp407000610769-6310391/20769-6310396趙寶枝#6183廣東東莞石碣台灣11karson(嘉成)-8, -26, -903170060769-66389700769-6638971吳世偉#6385東莞石碣台灣12凡威pb, pc02-2997621202-2994747802-2996720202-29965886台灣13風華fh10, fh070758-27423450758-2742192曹建平廣東肇慶中國14品峰pf, p海洋 上海中國15恆力hlr6k, hlr8k, hlr10成風成都中國16金寧r2kc, rk17mahan#16, #11, #17, #1970703902-8787595802-87875969張永祥韓國18fdk2h07, 2h03, 6h10, 6h20,2h1570301302-250333302-25022232張永祥/管s/汪s昭富實業股份日本19sumitomo2e820hitachi(日立)sb-5s, sb-7c, gp-9,gp-5,ml24d,ml70d70302102-27814175602-27722143柳田建司日本21isupm1, pm3, pm770b02682-2-590527082-2-5905208k.h.songr韓國韓國22tdkpc30, h7c4(pc40), h5c2, pc4420004502-2712509002-27123090謝滄霖/黃秀英台灣東電化ext.147日本23tomita(富田)2e6, 2e4, 2e2, 2e1,2e6c, 2e7, 2f870306681-3-3732754181-3-37394514mitomir日本日本24msc(年程/裕鴻)2, 8, 18, 26, 40.5,m12j70012403-496228603-4962285林s台灣25magneticsp, j, f, w, k, h70403702-2788365602-27883568江顯榮/賴玉玲s巨路國際股份美國26kawatetsu(川鐵)mb3, ma070, ma10070302981-3-3662235181-3-36622359mr.gotokawatetsu日本27philips(飛利浦)3c85, 3c90, 3c94, 3f370105102-2134242402-21342929rebecca/tracyext.2424&2904荷蘭28siemens(西門子)n27, n48, n67, n72, n87, t38, t4470405202-5234700蔡嘉鈞德國29thomson(湯姆遜)b1, b2, b50, t4a(a4),t8a(a8)30himag(高磁)mz-2, mz-470002008-778022208-7780226鄧文正(0是總機)高磁科技股份代himag台灣31samwha(三華)pl-3, pl-5, gp-5, gp-9, sm-19a70003302-2507730002-25069741劉秀關韓國32super(秀波)2g4, 34w, 3z4a, se10470005602-2831130102-28311374林明憲台灣33秀特7081150769-77735720769-7773574李光明s秀波關係企業台灣34long-year(龍億)ly3b, ly5b, ly870003503-35631560769-7770375劉紅瓊#6398(台灣)台灣35sdkcv-836avx20000402-2696463602-26964237許淑鳳ext.234法國37arnold70406202-2531218102-25414054陳憶凌s/謝s繼業企業股份美國38dongbu(東部)70b0790082-547-55310082-547-6559paul chungr韓國韓國39epcos70405202-2523470002-25367070蔡嘉鈞/壯淑惠德國40fair-rite asia70401265-846199865-7461918grace新加坡新加坡41tempco3280050065-77957160065-7785297aitees新加坡新加坡42gerer wassner70508749-9191-61299449-9191-67992ritas德國德國43研達70000602-2689147302-26894843賴臆依台灣台灣44金悌70001702-2291466102-22921977陳博吾台灣45名研70004304-337977104-3373311周文彬台灣46麗鋼70003203-451135103-4529526邱惠文s/張光慶台灣47友俊70000902-8797373102-87973852王彬彬s/林s代理liton英國48冠磁31001602-2631476202-26334214巫雅文台灣48威貫7008203-977890103-9775055吳英賢/湯s台灣台灣50原磁70000402-2910141302-29121517索干軒台灣51頂瞬7000640755-77443410755-7744340楊先明s台灣52珍寶70404202-2707980502-27026478黃鍇章smicrometals美國53可達26, 527070070756-33817240756-3381824吳立勇台灣54台全70006002-2781417502-27722143楊賢志台灣台灣55邁拓33, 34, 35, 3770405502-2918991302-29187731胡麗華steward日本56qemag70b01402-2918991302-29187731mr fenty kuoyu yu韓國57永聿70401507-711363107-7232980張舒齡s美國58東耀pb, pc7081110769-66312630769-6631379董s6410 九.常用鐵芯材質對照表(見下表)常用鐵芯材質對照表locationjapaneuropeasiavendoruitdktokinhitachi(石門)fdkfujitomitanicerasdkmitsubishikawatetsusiemensphilipsmagneticsthomsonlccfair-ritesamhwaacme(越峰)supper(秀波)hornyih(弘億)longyear(龍億)yeng-tat(研達)new(西北)1400*pc5007h10.2h15n47.n49*yic:22*ly8b:5*e5g:600n1b:301500h6a3hbmsb-51kkyid:90ly9:50e4:450n2:25018002500b31801f3f3.3b9.3c703c10.3c15b5.f2p3p1b:220ly9d:300e5:700n3:100p3b:300ly1a:12e6:1000n3b:101900sh-51.sb-7*nc-1hn623h3*b2.b3.f2pl1.sm19a*k17:30ly1b:50e4g:400n5:902000h8a.h6a2000l.20xxf2e6c.2c3n48.*n27n2x.n4c6a.*3c93c80.*3c85d77sn-20l25p8:200lyic:12e4b:400n6:550r5:700lyid:10e4m:400*n7b:202200sb-3c6h40*2f8*n87.n67b6.s1.s3.s4sm198p1r6:900ly38:3002300*pc40(h7c4)300f*b25*bhsb-5m.sb-shk6h20*2g8*nc-2hn26h1.3b8.3g(r)f178pl-7r7:1500ly5b:7002400*pc44sb-7c*sb-8c*sb-9c2e7pl3,pl5r7k:100lyi:300em2:80ly2:502500*pc30.h7c1*2500b*2500b2sb-9m.gq-3sb-3m6h102h03nc-1m*mb-3*n72pa9.*b1.b473*p4*2g4w*3z4ay2m:35ly3:100y5b:100ly4:4002600y6b:100ly5:750027003c81ly6:120028002g7p2ly8:2003000hp3*sb-5s(sm30)sb-9h2e6.3d3nc-11n41f*34w31003100b3200sb-7h.ml-32dnz*sm30(sb5s)3300h5a2f6t83500h7ba84000hp44000hmq40d2h042e4.2d3cnc-4yma-0403s1*a64300n303c114500h7agp-7t47003e4j(n)5000h5b.hp55000h.5000b*gp-5(sm50)nc-5y*cv-53e2aa575*sm50(gp5)a055300gq-5c2f1.sg4n555500hs522h06*ma-055a0660006000h2g3t35.t65e25.3e27*a4.t465007000ht37*sm60(gp9)7000h5b2*gp-9(sm60)mp70d*2e1.2g1*nc-7*nc-7x*cv-7*ma-070*a077500h5b2*gp10:7k.mi2h07a3sm7080002g2*cv-8*t44850010000h5c2gp-112h10*2e2.2e2*nc-10ma-100t383e5wa276*a101200012001hcv-12t423e615000h5c3gp-152h1.2h43e7h18000h5e通訊人電話唐德文(02)7125090ext:142吳榮德(02)7727251ext:254楊賢志(02)7814171ext:254張永福(02)2920222周玉雪中壢廠壯麗卿(02)2982258呂宗澤(02)5531222周玉雪中壢廠蔡嘉鈞(02)5234700陳慶紹(02)21342939江顯榮(02)7883656ext:611余奕彰(02)3786656周玉雪中壢廠李敏珠(02)5077300邱長輝(02)7413847林明憲(02)8311301ext:323余典綺(03)4777541陳盛賀(03)3563156楊東泰(02)6891473謝和敏(03)4641768ext:231十.台達鐵芯測試標準線圈(coil) 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