1、纳米晶磁芯在EMI领域的应用 科磁电子科技（上海）有限公司目录 共模电流定义 共模电流的产生原因 共模电流的危害 共模电流的检测 目前消除共模电流的方法 什么是纳米晶磁芯 纳米晶磁芯工作原理 纳米晶磁芯应用效果验证 纳米晶磁芯方案的优点 纳米晶磁芯产品介绍 纳米晶磁芯选型 典型应用案列共模电流的定义 共模电流定义共模干扰电流定义为在任意（或全 部）载流导线和参考地之间的无用 电位差所形成的电流。干扰电流在 电路走线中的所有导线上的幅度、 相位相同，它在电路走线与大地之 间形成的回路中流动。由于认知的不同，目前对共模电流 的名称有不平衡电流，共模噪音， 轴电流，谐波电流，漏电流等，但 是实际上描
2、述的都是同一概念。由于电路中局部产生寄生电容，结 合共模电流的高频特性，会在局部 电路产生噪音，或在局部造成电腐 蚀等损害现象。共模电流的产生原因 理论上分析共模电流的发生原因1、外界电磁场在电路走线中的所有导线上感应出来电压（这个电压相对于大 地是等幅和同相的），由这个电压产生的电流；2、由于电路走线两端的器件所接的地电位不同，在这个地电位差的驱动下产 生电流；3、器件上的电路走线与大地之间有电位差，这样电路走线上会出现共模电流。共模电流的产生原因 实际产品中发生共模电流的器件IGBT- IGBT高频切换（dv/dt)时产生了高频共模电流。- IGBT目前主流频率为1-30KHz，且频率有进
3、一步上升的趋势。频率越大，控 制器体积可以缩小，降低成本，但是共模电流将更大。共模电流的危害 产 生 EMC （ electromagnetic compatibility ）/EMI （electromagnetic interference）问题，影响其他器件 正常工作。 在传输电缆上发出共模噪音。 对电机轴承造成电腐蚀。共模电流的检测方式 测试设备频谱分析仪电流卡钳变频器测试电机直流电机共模电流的检测方式 测试方式共模电流的检测方式 测试方式电流波形放大效果目前消除共模电流的方法 对于一般常规电路采取的办法 - 从源头或器件本身减少 EMC/EMI影响（1）采用屏蔽双绞线并有效接地（2）
4、强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽（3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线（4）不要和电控锁等易产生干扰的设备共用同一个电源（5）采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV)（6）使用差分式电路目前消除共模电流的方法 对于一般常规电路采取的办法 - 共模电流发生后，采用 专用设备进行消除（1）采用滤波器 (EMC FILTER)EMC滤波器，又名“电磁兼容性滤波器”，主要用于仪器仪表、自动化控制系统中，用 来抑制和消除工业自动化系统现场的强电磁干扰和电火花干扰，勘正现场仪器仪表， 保证自动化控制系统的安全可靠运行。但是滤波器仅消除控制器本身的共模噪音问题，而
5、无法消除控制器所连接的电缆及其 他负载上产生的共模电流。目前消除共模电流的方法 对于电机采取的办法（1）轴端安装接地碳刷目的在降低轴电位。需使接地碳刷可靠 接地，并且与转轴可靠接触，保证转轴 电位为零电位，以消除轴电流。（2）安装绝缘轴承 目的在阻隔轴电流，避免轴电流直接流 过轴承，而造成电弧烧伤。什么是纳米晶磁芯 纳米晶磁芯是用厚度为20um的超薄非 晶带材进行热处理，使得带材内部形 成约20nm大小的纳米晶晶粒，并具备 一定导磁性能的环形器件。 纳米晶磁芯可通过感应的方式将共模 电流转换成热量散发掉。 共模电流的损耗是传统硅钢片带材的 1/1000左右，因此它可以用于几个Hz 到100MH
6、z的广泛领域。什么是纳米晶磁芯 纳米晶磁芯带材的制作 - 喷带技术 melting furnace induction heating liquid metal under pressure, T = 1200C ceramic nozzle amorphous strip 20-25 m thickness Cu casting wheel T = 20C v = 100km/h RI B B ON.A V I什么是纳米晶磁芯 纳米晶磁芯带材的制作 - 切割成型什么是纳米晶磁芯 纳米晶磁芯带材的制作 - 卷制成磁芯什么是纳米晶磁芯 纳米晶磁芯带材的制作 - 热处理什么是纳米晶磁芯 纳米晶磁芯
7、带材的制作 - 性能测试纳米晶磁芯工作原理 纳米晶磁芯通过感应加热的原理，吸收电缆中的共模电流， 并转换成热量发散掉。纳米晶磁芯工作原理 对传输电缆电缆线本身会产生寄生电容，电缆线越长，则寄生电容容值越大。寄生的含义就是本 来没有在那个地方设计电容，但由于布线之间总是有互容，互容就好像是寄生在布线 之间的一样，所以叫寄生电容（Parasitic Capacitance)，又称杂散电容。寄生电容 在低频情况下表现不是很明显，而在高频情况下，容值会增大，不能忽略。C=S/d=S/4kd（真空）= Q/U共模电流在电缆线上的物理想象为共模噪音。在电缆线上套上纳米晶磁芯后，纳米晶磁芯通过感应吸收共模电
8、流，并转换成热量。纳米晶磁芯工作原理 对电机电机壳体 - 轴承 - 转子轴的结构也可视作为一个寄生电容。纳米晶磁芯工作原理 对电机电机壳体 - 轴承 - 转子轴的结构也可视作为一个寄生电容。纳米晶磁芯工作原理 对电机对一台 250 KW电机的机壳及转子轴检测容 值，测得容值为7nF。而根据有关工厂对 2MW电机的实测结果，大致容值为20nF。低频状态下，轴承本身的绝缘性能可以产 生足够的阻抗。但是随着频率提高，阻抗 逐步变小，直至短路状态。阻抗变小后，在轴电压相对恒定的情况下， 将产生很大的轴电流。则造成类似于焊机 的工作状态，即低电压/高电流的状态，并 最终在轴承滚道表面形成电腐蚀现象。纳米
9、晶磁芯工作原理 对电机对进线电缆装配纳米晶磁芯前电流波形：装配纳米晶磁芯后电流波形：纳米晶磁芯应用效果验证 首先将磁芯短路： 打开短路电线后：纳米晶磁芯方案的优点 便于安装与方案改进 选型非常方便 效果直观，且立即见效 同时作用于电磁传导及辐射 免维护 如果设计方案合理可长时间工作 相对于接地碳刷及轴承绝缘等其他方案成本低廉纳米晶磁芯产品介绍 按产品性能标准磁芯COOL BLUE 系列磁芯COOL BLUE (+)COOL TUBENaLa 系列磁芯特殊型材纳米晶磁芯产品介绍 按产品形状圆形跑道形方形平面异形纳米晶磁芯磁芯选型 根据安培环路定律H L e= N I peak H - 磁场大小
10、L e- 磁路长度 N - 匝数 I peak - 共模电流 （不平衡电流 / 漏电流 / ） 基本条件电缆线规格 - 确定磁芯内径，以保证电缆线能通过共模电流大小 - 选用磁导率及磁路长度合适的磁芯磁芯温升 - 最佳工作温度为 60 - 80 度电缆线长度 - 当（dv/dt)恒定的时候，电缆线越长，则寄生电容（C k ) 越大，导致共模电流越大。纳米晶磁芯磁芯选型 磁芯选型表共模电流磁芯纳米晶磁芯磁芯选型 磁芯选型表差模电流磁芯 - 组合式磁芯方案纳米晶磁芯磁芯选型 磁芯选型表典型应用案例 2MW风机改造项目 - 2006年将共模电流从60A减小至10A，目前设备仍正常运行。典型应用案例 造纸厂设备改造项目 典型应用案例 500KW太阳能逆变器项目 替代滤波器方案谢谢！ 纳米磁芯技术 - 让您的电机工作更可靠
