低THD高磁导率铁氧体材料及在ADSL变压器中的应用

摘要

本文采用氧化物陶瓷工艺制备低 THD（总谐波失真）高磁导率 MnZn铁氧体材料，对mi=10000±30％的低THD铁氧体材料的制备技术和机理进行了研究分析，并利用自制的铁氧体磁芯设计ADSL网络变压器。其中重点研究了配方、添加剂、球磨转速、预烧工艺、粉体粒度、成型压力、烧结温度、保温时间等因素对MnZn铁氧体的起始磁导率mi和磁滞系数hB的影响，然后使用研制的铁氧体磁芯进行ADSL变压器的设计，分析了各影响因素对ADSL变压器性能的影响。
　　研究结果表明：制备低THD高磁导率MnZn铁氧体材料的关键在于降低材料的hB和提高mi。因此应精确控制配方，选用适宜的预烧条件，获得活性适宜的预烧粉料，再采用适当的添加剂组合以改善材料的晶粒﹑晶界特性，利用最佳的球磨工艺获得良好的粉体粒度及控制粒度分布，最后还需采用合适的烧结工艺（烧结温度，气氛和保温时间）控制铁氧体的晶粒生长及晶界特性。本论文采用Fe2O3：52mol%、ZnO：22mol%、MnO：26mol%三元系配方体系，在830℃预烧2个小时，掺入CaCO3﹑Bi2O3﹑MoO3﹑V2O5及TiO2等添加剂后，用钢球作为介质球磨2个小时，最后在1400℃置于4%的氧分压中进行烧结并保温6个小时，制备出起始磁导率mi=10000±30%，磁滞系数hB=1.4′10-6的低THD高磁导率MnZn铁氧体材料，其性能相当于TDK公司的H5C2牌号材料。
　　在ADSL变压器优化设计方面，利用上述低THD高磁导率MnZn铁氧体材料所制备的EP13型磁芯。在充分研究了绕组匝数、气隙长度、绕制方式等因素对ADSL变压器性能的影响之后，最终采用0.17mm的气隙长度，线圈匝数为26匝的初次级绕组，绕制方式采用初次级分层绕制且次级双线并绕，成功地研制了电感 L=120±10%mH﹑漏感 Li≤10mH﹑极间电容 Cww≤50pF﹑插入损耗 IL≤0.5dB﹑电阻Rs≤1W﹑总谐波失真THD≤-80dB的ADSL变压器。

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第一章 概 述

1.1 选题背景

1.2 国外高磁导率MnZn铁氧体研究发展状况

1.3 低THD高磁导率铁氧体材料的发展现状

1.4 本课题的研究内容

1.5 论文的结构安排

第二章 MnZn铁氧体材料基础理论

2.1 引言

2.2 MnZn铁氧体的晶体结构与金属离子的分布规律

2.3 MnZn铁氧体的饱和磁矩

2.4 MnZn铁氧体的磁晶各向异性及磁致伸缩特性

2.6 小结

第三章 低THD高磁导率MnZn铁氧体的制备工艺原理

3.1 引言

3.2 主配方

3.3 制粉与球磨

3.4 预烧

3.5 掺杂

3.6 成型

3.7 烧结

3.8 小结

第四章 实验与分析

4.1 引言

4.2 实验配方的研究

4.3 预烧淬火的研究

4.4 添加剂，球磨和成型工艺对材料性能的影响

4.5 烧结工艺的研究

4.6. 小结

第五章 ADSL变压器设计及测试研究

5.1 ADSL技术的发展概述

5.2 ADSL变压器发展动态

5.3 ADSL变压器的工作原理

5.4 ADSL变压器设计与制作

5.5 参数测试分析

5.6 小结

第六章 结论

致谢

参考文献

附 录

攻硕期间的研究成果