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在承載大功率變壓器的設(shè)計(jì)中，一個(gè)小小的氣隙隔片能有多大的作用?

隨著新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大功率密度產(chǎn)品成為電感變壓器行業(yè)的普遍追求，器件抗飽和能力及傳輸效率提升和發(fā)熱控制也成為了技術(shù)人員研究的重要因素，這些因素對(duì)氣隙中夾入隔片的要求也隨之升高。

為應(yīng)對(duì)這個(gè)趨勢(shì)，金剛磁業(yè)特意開發(fā)設(shè)計(jì)了氧化鋁、碳化硅、氮化鋁陶瓷隔片。由于這類陶瓷隔片介電常數(shù)高、散熱性能好，能夠被廣泛應(yīng)用在充電樁、車載電源、光伏儲(chǔ)能、工控機(jī)電等磁性器件應(yīng)用領(lǐng)域。

導(dǎo)熱系數(shù)一騎絕塵

一般來說，為了防止變壓器在工作中產(chǎn)生磁飽和，在鐵芯中柱或接觸面往往設(shè)計(jì)會(huì)留下一處縫隙。不過在近年來，隨著大功率密度產(chǎn)品的發(fā)展需求，一種新的設(shè)計(jì)方案隨之產(chǎn)生，即分段式氣隙技術(shù)。該技術(shù)可以幫助改善磁通的分布，有效地減少磁性器件飽和的可能性，從而提高設(shè)備的性能。

記者了解到，在分布式氣隙中往往需要夾入一塊隔片。因此，在選擇隔片時(shí)對(duì)其基本的性能要求是絕緣、不通磁、散熱性要好。

據(jù)金剛磁業(yè)生產(chǎn)技術(shù)副總經(jīng)理段慶娃介紹，目前應(yīng)用較多的有電木、纖維板、Nomex410等材質(zhì)隔片，但是此類隔片導(dǎo)熱系數(shù)小，不能較好的解決器件高熱部分良好的散熱問題。

相對(duì)比之下，陶瓷作為隔片材料，優(yōu)勢(shì)更為顯著。因?yàn)樘沾删哂袠O高的耐熱性及導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)10~80W/M·K,且能夠在高溫環(huán)境中保持性能和形狀。此外，陶瓷還具有出色的電氣絕緣性，能夠防止電弧形成和短路，提供高級(jí)別的電氣安全性，更適合在大功率產(chǎn)品中使用。

金剛磁業(yè)生產(chǎn)的氧化鋁陶瓷隔片

根據(jù)介紹，金剛磁業(yè)生產(chǎn)的碳化硅陶瓷隔片導(dǎo)熱系數(shù)為83.6W/m·K，氧化鋁陶瓷隔片導(dǎo)熱系數(shù)為30W/m·K，氮化鋁陶瓷隔片導(dǎo)熱系數(shù)更是氧化鋁陶瓷隔片的5倍左右。而目前所應(yīng)用的電木、纖維板、Nomex410材質(zhì)隔片導(dǎo)熱系數(shù)分別僅為0.25W/m·K、0.24-0.4W/m·K、0.1W/m·K，與前者的差距一目了然。

厚度可低至0.2mm

不過，既然作為陶瓷類產(chǎn)品，陶瓷隔片就必須按照陶瓷工藝來生產(chǎn)，其制造和處理往往沒有那么簡單。

段慶娃向記者簡要介紹了陶瓷隔片制作的流程。首先是材料的準(zhǔn)備，主要是料粉的研發(fā)配置，這將決定陶瓷隔片的預(yù)期性能。其次是流延成型，這是一種用于先進(jìn)陶瓷生產(chǎn)的成熟技術(shù)，從而能夠獲得高質(zhì)量、超薄型的瓷片。接下來便到了非常重要的燒成部分，最后主要是對(duì)陶瓷隔片進(jìn)行一些規(guī)格上的處理及研磨等步驟，以完善陶瓷隔片的特定性能和確保質(zhì)量要求。

燒制成型的陶瓷隔片

由于陶瓷是脆性材料，容易在高壓力或沖擊下破裂，因此需要通過配方和燒成工藝的研發(fā)，才可以提高陶瓷的韌性并降低脆性，以此來解決陶瓷隔片破損和開裂等問題。

盡管陶瓷隔片的制造和處理過程復(fù)雜，但通過先進(jìn)的技術(shù)和精心的研發(fā)，金剛磁業(yè)已成功地生產(chǎn)出具備高性能和高質(zhì)量的陶瓷隔片，為今后大功率變壓器的安全運(yùn)行提供了可靠的保障。

目前，金剛磁業(yè)可批量生產(chǎn)0.2mm以上厚度的規(guī)格的陶瓷隔片，其成熟的陶瓷制備工藝離不開其在陶瓷生產(chǎn)上的積累。據(jù)悉，金剛磁業(yè)母公司佛山陶瓷研究所從1958年就開始研發(fā)、生產(chǎn)各類功能陶瓷。目前，公司具有年產(chǎn)500噸的陶瓷產(chǎn)品流延產(chǎn)線。

對(duì)于陶瓷隔片未來的市場(chǎng)，段慶娃分析道：“從目前看來，陶瓷隔片在眾多隔片中效果是比較好的，雖然陶瓷隔片的應(yīng)用還在推廣中，但按現(xiàn)在高功率的發(fā)展態(tài)勢(shì)，未來將產(chǎn)生大量的需求。”