高饱和磁感应强度低损耗MnZn材料TP4D.
超高饱和磁通密度MnZn铁氧体的研究
超高饱和磁通密度MnZn铁氧体的研究颜冲1～，何俊2王素平2吕东华2 (1．中国计量学院东磁研究院，浙江杭州3100182．横店集团东磁股份有限公司软磁事业部，浙江东阳322118)摘要：通过使用过铁主配方和优化制备工艺，制备出了2512下的饱和磁通密度超过560mT、10012下的饱和磁通密度超过470mT的MnZn铁氧体材料，且材料25—12012 下的功耗控制在1500kW／m3以下。
关键词：MnZn铁氧体；饱和磁通密度；直流偏置l引言MnZn铁氧体广泛用于电子、通讯领域作为能量存储和转换用材料。
电子器件的小型化、高速化、高输出功率要求MnZn铁氧体器件能够在大电流下即较高的直流偏置下仍然正常工作。
但与软磁金属材料相比，铁氧体属亚铁磁性材料。
所以MnZn铁氧体的主要缺点是其饱和磁通密度(Bs)较低，通常只有金属磁粉心的二分之一到三分之一，使得MnZn铁氧体抗直流偏置能力比软磁金属材料差。
图l对MnZn铁氧体和常见金属磁粉心的常温饱和磁通密度进行了比较。
图l MnZn铁氧体与金属磁粉心常温饱和磁通密度比较表1世界各大公司高温高B。
功率MnZn铁氧体材料一览表公司T D K F D K N l C E R AⅧ1．AC}ⅡJFE∞KⅡV f1墨t R O X C U B E EP(：OS 牌号PC33P E33PC90 41"145 4H47B M30B M40MB l9D M B28D M B l H B H33C303C343C923C96N92251400170022002000120020001200190028001600180021002100IS0020()0lS00‰℃251100120068072010009∞6∞℃60∞04／0 4806∞540310600430P0℃(kW／m’)1003806008003204506503205003705203∞450400350300410℃(80℃11203706804604906503506∞5，O℃000℃)25510540520530540530530S30S40540500S00540500，00 ℃60490500505℃&100(f11D440450450450470450470440440460440440440460440440℃400 120420420040℃℃1 252：}0170l∞2210 300100300200℃6015095170&℃(r旧10010060i'01008080℃12010065℃252313 14182215 l6．11524℃6017 9l o．5心℃(Mn)10014 6．57+12 7．313℃12014 7℃W℃)≥2902902502002∞2∞3002202203002602402402802402∞25p(Q硼)2．50．566．5488625558℃25p(酢m，)48484．94．8484．94．94．85 4．85 4．94．84．84．84．84．84．85 ℃为了提高MnZn铁氧体的饱和磁通密度，研发人员进行了大量的研究工作。
掺杂对高磁导率低损耗锰锌铁氧体材料磁性能的影响
２ 实 验
２．１ 试 制 方 案 设 计 的 依 据 高磁导率锰锌铁氧体的起始磁导率及损耗都是结
构敏感量。一般 说 来，高 磁 导 率 材 料 基 本 配 方 必 须 使 饱和磁致伸缩系数λｓ 和磁晶各向异性常数 Ｋ１ 趋于０， 饱和磁化强度 Ｍｓ 大［４］。 这 是 因 为 这 些 有 利 于 畴 壁 可 逆位移，从而可 提 高 起 始 磁 导 率。 图 ２ 是 锰 锌 铁 氧 体 磁导率等值 线 与 成 分 关 系 的 局 部 三 元 相 图［１］，从 图 ２ 可看出，不同组 分 配 比 对 材 料 最 终 性 能 的 影 响 是 决 定 性的。基于以上 理 论 基 础，我 们 把 本 文 的 基 本 配 方 确
为了得到频率 特 性 好、低 损 耗 的 高 磁 导 率 锰 锌 铁 氧体，材料的晶粒 要 致 密 均 匀，气 孔 率 要 低，烧 结 体 内 部应力要小，因 此 烧 结 高 磁 导 率 材 料 需 要 特 定 的 气 氛 和温度曲线，既要控制 Ｍｎ、Ｚｎ离子的变价，防止 Ｚｎ的 挥发，又要保证 铁 氧 体 固 相 反 应 完 全 且 抑 制 巨 晶 的 形 成。本文采用氮气气氛保护推板窑烧结高磁导率锰锌 铁氧体。
通 讯 作 者 ：刘 先 松
作 者 简 介 ：胡 锋 （１９８７－ ），男 ，安 徽 安 庆 人 ，在 读 硕 士 ，师 承 刘 先 松 教 授 ，主 要 从 事 磁 性 材 料 与 器 件 研 究 。
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２．２ 样 品 制 备 以 氧 化 铁 （Ｆｅ２Ｏ３，９９．５％）、氧 化 锰 （Ｍｎ３Ｏ４，
胡 锋 等：掺杂对高磁导率低损耗锰锌铁氧体材料磁性能的影响
不同初始导磁率MnZn、NiZn铁氧体材料高饱和磁感应强度、高直流叠加、低损耗特性参数
MnZn高饱和磁感应强度、高直流叠加、低损耗材料特性MnZn High Saturation Flux Density Low Core Loss Material,High DC-Bias Material Characteristics.参数Parameter符号Symbol单位Uint测试条件ConditionZF-2C ZF-3B ZF-4B ZF-5T ZF-5B ZF-6B初始磁导率Initialpermeabilityμi/23℃,10kHz2300±25%3000±25%3600±25%4300±25%4500±25%5500±25%饱和磁通密度Saturation magnetic flux density Bs mT23℃,10kHzHm=1.2kA/m510530480490470470剩磁Residual magneticflux densityBr mT23℃,10kHz1008550606060矫顽力CoercivityHc A/m23℃,10kHz14126685损耗因子Relative loss factortanδ/μi×10-610kHz522233温度因子Relative temperature coefficient αuir×10-6/℃-20～25℃0～+20～+10～+20～+10～+20～+325～70℃0～+30～+1-1～+1-1～+1-1～+2-1～+2减落因子DisaccommodationfactorD F×10-610kHz＜3.0＜2.0＜2.0＜2.0＜2.5＜3.0居里温度CurietemperatureTc℃—＞220＞215＞180＞180＞175＞175电阻率Electrical resistivityρΩ·m—542110.5密度Densityd g/cm3— 4.8 4.9 4.8 4.9 4.8 4.9MnZn高导材料特性MnZn High Permeability Ferrite Material Characteristics参数Parameter符号Symbol单位Uint测试条件ConditionZF-5ZF-7ZF-10ZF-12ZF-15初始磁导率Initial permeability μi/23℃,10kHz5000±25%7500±30%10000±30%12000±25%15000±25%饱和磁通密度Saturation magnetic flux density Bs mT23℃,10kHzHm=1.2kA/m410410380360360剩磁Residual magneticflux densityBr mT23℃,10kHz7080120100100矫顽力CoercivityHc A/m23℃,10kHz66655损耗因子Relative loss factor tanδ/μi×10-6100kHz1020301010kHz1010kHz温度因子Relative temperature coefficient αuir×10-6/℃20～60℃-0.5～+2.0-0.5～+2.0-0.5～+2.0-0.5～+2.0-0.5～+2.0减落因子DisaccommodationfactorD F×10-610kHz＜3.0＜2.5＜2.0＜2.0＜2.5居里温度CurietemperatureTc℃—＞170＞125＞125＞115＞110电阻率Electrical resistivityρΩ·m—10.30.20.150.15密度Densityd g/cm3— 4.8 4.8 4.9 4.95 4.95NiZn铁氧体材料特性NiZn Ferrite Material Characteristic材质初始磁导率μi饱和磁通密度Bs损耗因子tanδ/μi温度因子αuir居里温度Tc电阻率ρ密度dMaterialInitialpermeabilityFluxdensity Relative loss factorRelative temperaturecoefficientCurietemperatureElectricalresistivityDensity /mT kA/m×10-6MHz×10-6/℃(20～60℃)℃Ω·m g/cm3ZF-00116±25%240 4.0≤50010050＞300106 5.0 ZF-01125±25%400 4.0≤1001018＞250106 5.0 ZF-02250±25%310 4.0≤60215＞220106 5.0 ZF-04400±25%360 4.0≤250.125＞220106 5.1 ZF-06600±25%350 1.6≤170.118＞170106 5.1 ZF-07730±25%330 1.6≤150.112＞150106 5.1 ZF-09850±25%380 1.6≤130.110＞150106 5.1 ZF-11000±25%320 1.6≤100.15＞130106 5.1 ZF-1A1200±25%360 1.6≤180.15＞120106 5.1 ZF-1B1500±25%300 1.6≤150.14＞110105 5.1 ZF-1C1700±25%280 1.6≤180.14＞110105 5.1 ZF-1D2000±25%270 1.6≤100.15＞100105 5.1 ZF-N22500±25%260 1.6≤100.15＞85105 5.1。
TDG新材料介绍(MnZn&NiZn&FeSiAl)(11.03
天通新材料TDG New Magnetic Materials单击此处编辑母版标题样式1 2 3 4器件损耗Pt=Pc+Pcu输出功率P out =U ×I U=k ×Ae ×f ×Bm ×N器件小型化器件高效率节能化高饱和磁感应强度材料高频低损耗材料增大工作磁感应强度Bm,减小磁芯面积Ae，使器件小型化增大工作频率f ,减小磁芯面积Ae，使器件小型化减小磁芯正常工作温度(高温)损耗，降低总损耗,提高输出效率降低磁芯整个工作温度范围内的损耗(常温及高温)，提高输出效率高温低损耗材料宽温低损耗MnZn Power MaterialsLower core lossWide Temp.TP4TP4A(300kW/m 3)High frequencyTP4S (120℃)TP5(0.5~1MHz)TP5B new (1~3MHz)TP4C (45℃)TP4B (75℃)100kHz,200mT, 100℃TP4D new(250kW/m 3)Higher BsTP4E440mT (100℃)TP4G newTPW33new (25~120℃)TP4A (100℃)按材料特点和应用可分为四大类，针对每类TDG 都推出了新材料1 2 3 4TP4 grain structure TP5B grain structurem 3）直流叠加特性也较优秀，可用于存在直流场领域。
开关电源输出功率电感TP4GTP4TP1 1401.适用于宽温应用的高磁导率材料2.宽带变压器用高磁导率材料传统的高磁导率材料，磁导率随温度变化较大，一般低温特别是负温度下磁导率很低，所以不适合户外及一些温度变化较大的场合应用高磁导率材料V3/V1=0.6tanδh∝ηB为降低器件的谐波失真THD,须开发ηB较小的高磁导率材料高磁导率低失真材料材料TH4&TH7宽温高磁导率材料TLD5Co3+通过优化掺杂和烧结气氛，使各向异性常数K1的温度变化趋势更平坦，2. 低失真MnZn 材料TH4&TH7ηB -T0.000.501.001.502.00-40-20020406080100Temperature (℃)ηB (10-6/m T )TS10TH7TH4V3/V1=0.6tan δh ∝ηB1 2 3 4 5●DRS类功率电感采用无屏蔽结构, 使用磁胶取代RI core, 没有气隙。
高饱和磁感应强度低损耗MnZn功率材料 TP4G
200kHz
100kHz 100kHz
1.E+0 1.E+1 1.E+2 Flux Density Bm（mT） 1.E+3
1E+0 1E+1 1E+2 Flux Density Bm（mT） 1E+3
Test core: Toroid(mm) OD:25 ID:15 H:7.5
μi Bs(mT) 1194A/m 100kHz 200mT Tc(℃) ρ(Ω·m) d(kg/m3)
25℃ 25℃ 100℃ 25℃ 100℃
2000±25% 530 430 750 440 260 4 4.8×103
Material: TP4G
Features: 1. Used at Middle Frequency. （Less than 500kHz) 2. High Saturation Flux Density and Low Core Loss 3. The Minimum Core Loss is around 100℃
μi-Frequency
1E+4
Initial permeability
1E+3
1E+2
1E+1 1E+1 1E+2 Frequency(kHz) 1E+3 1E+4
Material:TP4G
Pcv-Temperature
800 700
μa-Bm
6000
5000
600
Amplitude permeability
3 Core loss Pcv(kW/m )
500 400 300 200 100 0 0 20 40 60 80 100 120 140