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纳米晶铁芯在感应加热电源中的应用

2003 年 07 月 02 日 04:46

纳米晶铁芯在感应加热电源中的应用

The Application of Nanocrystalline Core in Induction Heating Power Supply

摘要：本文介绍了由新型软磁材料纳米晶、非晶制作的铁芯在中高频感应加热电源中作

为 输出变压器的一些应用特点，及注意事项。

关键词：纳米晶 非晶 初级谐振 次级谐振

Abstract: The paper introduces the application and characteristic of new mag

应加热装置都有了很大发展，已成为冶金、国防、机械加工等部门及铸、锻和船舶、飞

机、汽车制造业等不可缺少的能源。

在感应加热装置中输出耦合电路是非常重要的一部分，它直接决定了输出装置的效率。

电磁耦合电路在感应加热装置中应用最为普遍，几乎可以说是不可缺少。分析一下感应

加热电源应用的频率区间，在（400Hz～100kHz）这个频段感应加热电源的应用最为广泛。

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到目前为止，电磁耦合电路一般在中频频段（400Hz～15kHz）使用的是硅钢铁芯变压器，

在高频段则为空芯变压器。

硅钢铁芯适宜在低频下工作，由于硅钢铁芯在高频状态下损耗急剧增加，一般使用频率

不超过 400Hz。当工作频率升高，超过400Hz 工作时，若仍使用硅钢铁芯，在设计上就必

氧体的制作比较困难，一般在需要大型铁氧体铁芯时，都是用块状的铁氧体粘结而成，

使用很不方便。

空芯变压器没有铁芯，电磁耦合差，漏磁、漏感、激磁电流都很大，导致空载损耗高，

电磁污染大。所以在能用铁芯变压器的情况下，就尽量不要用空芯变压器。

由于上述问题的存在，使感应加热装置在中频和高频频段的应用受到了很大的限制，从

而也限制了用户更好的选择适宜频率，精确制定工艺。

从七十年代初期开始，出现了一种新型的软磁材料—非晶，到九十年代又开发出了纳米

晶材料。非晶、纳米晶材料在中频和高频这个频段所表现出来的优异性能为解决上述问

题提供了一个较好的解决方案，如果使用由非晶、纳米晶材料铁芯制成的变压器，可以

提高耦合效率，减少损耗，从而提高整机效率，本文将对此作一些探讨。

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非晶材料适合在 16kHz 以下的中频段使用。而在（16～100kHz）则应使用纳米晶材料。

合在 400Hz～15kHz 的中频段使用。但当频率继续升高时，非晶材料的磁导率急剧下降，

高频损耗迅速上升，从性能、效率、价格的各个指标综合分析，就应当考虑使用纳米晶

振中传输的是方波。

所以经常选择次级匝数为一匝，再根据所需匝比确定初级匝数。

使在取比较大的电流密度时，仍应注意在结构上采用多根并联，并应注意在高频工作状

态下的趋表效应。要使线圈尽可能的覆盖整个铁芯，以减小漏磁和杂散磁场。下面给出

J=3-3.5A/

1.6）

（5）合理设计电路，选择恰当工作方式和工作点。

（6）有一点必须注意，非晶、纳米晶材料在受到外部机械力时，损耗增加，磁性能下降，

所以在使用时不能象对待硅钢铁芯一样夹紧或用铁芯支撑线圈（线圈落在铁芯上），否

则铁芯的性能会受到较大的影响。

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；油浸自冷 J=4-4.5A/ ；水内冷 J=10A/ 。（铝线可取铜线的 1/