磁性元件小型化——新软磁材料在电子变压器中的应用

时间：12-22 来源：互联网点击：

.日本预计在2005年就可以将FeMB系非晶合金工频变压器试制成功，并投入生产。

非晶纳米晶合金在中高频领域中，正在和软磁铁氧体竞争.在10kHz至50kHz电子变压器中，铁基纳米晶合金的工作磁通密度可达0.5T，损耗P0.5/20k≤25W/kg，因而，在大功率电子变压器中有明显的优势.在50kHz至100kHz电子变压器中，铁基纳米晶合金损耗P0.2/100k为30~75W/kg，铁基非晶合金P0.2/100k为30W/kg，可以取代部分铁氧体市场。非晶纳米晶合金经过20多年的推广应用，已经证明其具有下述优点：

1)不存在时效稳定性问题，纳米晶合金在200℃以下，钴基非晶合金在100℃以下，经过长期使用，性能无显著变化;

2)温度稳定性比软磁铁氧体好，在-55℃至150℃范围内，磁性能变化5%~10%，而且可逆;

3)耐冲击振动，随电源整机在30g下的振动试验中，均未发生过性能恶化问题;

4)铁基非晶合金脆性大大改善，带材平整度良好，可以剪切加工，也可以制成搭接式卷绕磁芯，经过5次弯折或拆卸，性能无显著变化.

软磁复合材料

经过争论，现在对磁粉芯等已经取得了一致认识，即认为它属于软磁复合材料.软磁复合材料是将磁性微粒均匀分散在非磁性物中形成的。与传统的金属软磁合金和铁氧体材料相比，它有很多独特的优点:磁性金属粒子分散在非导体物件中，可以减少高频涡流损耗，提高应用频率;既可以采取热压法加工成粉芯，也可以利用现在的塑料工程技术，注塑制造成复杂形状的磁体;具有密度小，重量轻，生产效率高，成本低，产品重复性和一致性好等优点.缺点是由于磁性粒子之间被非非磁性体分开，磁路隔断，磁导率现在一般在100以内.不过，采用纳米技术和其他措施，国外已有磁导率超过1000的报导，最大可达6000。

软磁复合材料的磁导率受到很多因素的影响，如磁性粒子的成分，粒子的形状，尺寸，填充密度等.因此，根据工作频率可以进行调整。

磁粉芯是软磁复合材料的典型例子.现在已在20kHz至100kHz甚至1MHz的电感器中取代了部分软磁铁氧体.例如铁硅铝磁粉芯，硅含量为8.8%，铝为5.76%，剩余全为铁.粒度为90~45μm，45~32μm和32~30μm.用硅树脂作粘接剂，1%左右硬脂酸作润滑剂，在2t/cm2压力下，制成13×8×5的环形磁芯，在氢气中用673°K，773°K，873°K退火，使磁导率达到100，300，600.在100kHz下损耗低，已经代替软磁铁氧体和MPP磁粉芯用于电感器中。

已经有人对大功率电源的电感器用软磁复合材料——磁粉芯进行了开发研究.在20kHz以下，磁导率基本不变.在1.0T下，磁导率为100左右.50Hz~20kHz损耗小，可制成100kg重量以上的大型的磁芯，而且在20kHz下音频范围，噪声比环形铁氧体磁芯降低10dB.可以在大功率电源中代替硅钢和软磁铁氧体。

有人用钴/二氧化硅(Co/SiO2)纳米复合软磁材料制作不同于薄膜的大尺寸磁芯.钴粒子平均尺寸为30μm，填充度40%至90%，经过搅拌后，退火形成Co/SiO2纳米复合粉，然后压制成环形磁芯.磁导率在300MHz以下，都可达到16.镍锌铁氧体的磁导率为12，而且在100MHz以后迅速下降.证明在高频和超高频下，软磁复合材料也可取代部分铁氧体市场。

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