非晶合金是通過超高速冷卻凝固而形成的,當合金凝固時,原子不能有序排列形成晶體,因此在長期無序的結(jié)構(gòu)中沒有晶體合金晶粒和晶界。其耐腐蝕、小型化和其他許多獨特的性質(zhì),特別是在軟磁性能有一個獨特的優(yōu)勢,如高飽和磁感應強度(1.54 t)滲透率、磁電流和缺鐵和其他屬性比其他軟磁性材料,可用于制造現(xiàn)代高科技設備或產(chǎn)品的磁性元件的關(guān)鍵。
光伏發(fā)電在“新基礎設施”建設中,5G基站、光伏逆變器、軌道交通變壓器、新能源汽車及充電樁、大數(shù)據(jù)中心變電站、超高壓控制柜等關(guān)鍵配套設備或部件對相關(guān)制造材料要求較高?;诩夹g(shù)考慮,結(jié)合相關(guān)技術(shù)人員的設計需求,非晶合金在許多關(guān)鍵配套設備中具有巨大的潛力。
首先,非晶磁粉材料在5G基站建設中的應用前景非常廣闊。5G的高傳輸速度和大覆蓋特性要求5G關(guān)鍵電感具有大的備用容量范圍、體積超小、額定電壓高、高頻特性好等特點。5G基站功率放大器需要實現(xiàn)更大的輸出功率和更高的工作頻率;在介質(zhì)濾波器和聲表面濾波器方面,隨著頻率和精度要求的提高,相關(guān)配套5G基站的設備設計將轉(zhuǎn)向新設備。此外,5G基站的建設也增加了對無源器件的需求,這些電感、功率放大器、非晶材料制成的介質(zhì)濾波器可以很好的滿足5G基站建設的要求。

第二,光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展需要非晶材料的器件。目前,光伏逆變器的轉(zhuǎn)換效率達到97%~99%。MPPT控制器(最大功率點跟蹤太陽能控制器)的最高效率為98%~99.9%。每單位的最大功率約為2.5兆瓦;目前,該電路的拓撲結(jié)構(gòu)主要為2級,少數(shù)為3級。冷卻方式主要為空氣冷卻,少量為自冷和液體冷卻。功率器件主要有IGBT(絕緣柵雙極晶體管)和MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)。當前電壓水平在1000伏特以內(nèi)。
然而,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,開關(guān)頻率將逐步提高,3電平將取代傳統(tǒng)的2電平,這就需要使用非晶鐵芯來實現(xiàn)。從而充分體現(xiàn)非晶磁芯在大功率光伏逆變器中的應用優(yōu)勢。
由于其特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的綜合軟磁性能,非晶態(tài)和nanocrystallite材料特別適用于制造各種類型的中高頻變壓器、高性能電感器和過濾器,電磁測量和高精度傳感器、高性能電磁屏蔽和吸收材料等。電動汽車的電動驅(qū)動系統(tǒng)、電動控制系統(tǒng)、充電系統(tǒng)和充電樁都需要使用磁性裝置。目前,非晶和納米晶合金是最理想的軟磁材料。特斯拉Modle 3自行車使用了大約9200個無定形等電感,而Modle S和Modle X自行車使用了超過10000個無定形等電感。
最后,非晶合金變壓器也應用于大數(shù)據(jù)中心的建設。大數(shù)據(jù)中心可以為經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展提供堅實的“數(shù)字基礎”。綠色、節(jié)能、環(huán)保的新一代數(shù)據(jù)中心是時代的呼喚。數(shù)據(jù)顯示,機房用電占IDC總成本的一半。與普通干式變壓器的相關(guān)技術(shù)參數(shù)相比,非晶合金變壓器的空載損耗可降低65%~70%。目前,已有多家企業(yè)開始使用非晶合金變壓器代替原有的干式變壓器,如山西陽泉百度建立的數(shù)據(jù)中心,京東建立的第一個自建數(shù)據(jù)中心。
我國的非晶合金產(chǎn)業(yè)起步較晚,但發(fā)展迅速,已成為世界上最大的工業(yè)基地。據(jù)中國電器工業(yè)協(xié)會非晶合金材料應用分會大數(shù)據(jù)中心統(tǒng)計,截至2019年底,全國共有寬帶配電企業(yè)11家,設計容量35萬噸?,F(xiàn)有240家納米晶企業(yè),設計能力4.6萬噸。有6家無定形粉末企業(yè);有11家大宗非晶企業(yè);其他母合金等配套企業(yè)23家,基本實現(xiàn)了非晶合金產(chǎn)業(yè)全覆蓋。
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