磁性元件是指利用磁性材料制成的各种电子元件,通常由绕组和磁芯构成,是储能、能量转换及电气隔离所必备的电力电子器件,主要包括变压器和电感器两大类. 以下是其详细介绍:
分类
按材料特性分 :
硬磁性材料:磁化后不易退磁而能长期保留磁性,也称为永磁材料或恒磁材料,如铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金等,常用于制造永磁电机、磁选机、扬声器等。
软磁性材料:具有低矫顽力和高磁导率,易于磁化,也易于退磁,广泛用于电工和电子设备中,如硅钢片、软磁铁氧体等,常见的有锰锌铁氧体、镍锌铁氧体,主要用于制造变压器、电感器、磁头、磁芯等。
按功能分:
变压器:主要作用有隔离、电压变换等,核心是能量转移,可将电能从一个电路传输到另一个电路,并根据需要升高或降低电压,常见的有电力变压器、电子变压器等.
电感器:主要作用是谐振、滤波等,核心是能量储存,能够阻碍电流的变化,在滤波电路、谐振电路等中发挥重要作用,如共模电感、功率电感等.
主要参数
包括电感量、电压、电流、温度、储能、传输功率、磁性材料、频率、匝比、漏感、损耗等,这些参数对于磁性元件的性能和应用具有重要影响.
应用领域
新能源汽车:汽车电子部分需要用到电子变压器、电感器等磁性元件,用量比传统汽车多。磁性元件需通过抗干扰、静电、耐久、高低温、震动、EMC 等实验测试,其空间、质量、尺寸等受 EMC 要求限制,具体参数和功率范围取决于产品的 EMC 达标等级.
LED 驱动电源:所需磁性元器件主要有变压器、共模电感、功率电感等,对元器件的品质要求比传统电源更高,要求体积小、性能好、稳定性高、损耗小等,关键是要优化磁芯,提高磁芯的密度、参数等.
光伏逆变器:控制供电和并网部分会用到电子变压器、传感器等相关磁性元件,在光伏逆变器中的运用量可达 20% 左右,主要发挥滤波、变压、电磁兼容等作用,对磁性元件的转化效率、体积、重量、成本、发热情况、损耗情况等都有要求.
电机和发电机:磁性元件在其中起到关键作用,帮助实现电能和机械能的相互转换.
通讯设备:用于信号处理和传输,确保信号的稳定性和可靠性,如手机、基站等设备中的天线、滤波器等部件都会用到磁性元件.
传感器:磁性传感器可用于检测磁场变化,广泛应用于汽车、工业控制等领域,如汽车中的车速传感器、曲轴位置传感器等.
发展趋势
高性能化:随着科技的不断进步,对磁性元件的性能要求越来越高,如更高的电感量、更低的损耗、更小的体积等,以满足新能源汽车、5G 通信、人工智能等新兴领域的需求.
集成化:将多个磁性元件或磁性元件与其他电子元件集成在一起,形成集成磁性元件或模块,可减小体积、降低成本、提高系统性能和可靠性,如集成变压器和电感的磁性元件等.
高频化:在高频电路中,磁性元件的性能对整个电路的性能影响更大,因此需要研发和应用高频磁性材料和技术,提高磁性元件的高频特性,以适应高频化的发展趋势.
智能化:借助先进的传感器技术、控制技术和通信技术,使磁性元件具备智能化的功能,如能够实时监测自身的工作状态、进行故障诊断和预警等,提高系统的可靠性和安全性。