金属磁粉芯材料的应用
2024年金属软磁粉芯市场需求分析
2024年金属软磁粉芯市场需求分析1. 引言金属软磁粉芯是一种具有优异磁导性能和低磁阻的材料,广泛应用于电磁感应、变压器、电感器、磁记录等领域。
随着电子设备的不断发展和智能化的推进,金属软磁粉芯的市场需求也呈现出稳步增长的趋势。
本文将对金属软磁粉芯市场需求进行分析。
2. 金属软磁粉芯的特性金属软磁粉芯具有以下主要特性:•高磁导率:金属软磁粉芯具有高导磁率,能够有效地传导磁场,提高电磁感应效果;•低磁阻:金属软磁粉芯的磁阻较低,能够降低电路中的功耗和能量损失;•高饱和磁通密度:金属软磁粉芯能够在较小的尺寸下达到较高的饱和磁通密度,满足高功率传输的需求;•热稳定性好:金属软磁粉芯能够在高温环境下保持较好的磁特性,不易产生磁偏移。
3. 市场需求分析金属软磁粉芯市场需求主要受到以下因素影响:3.1 电子设备市场发展随着科技的不断进步和电子产品的普及,电子设备市场规模和需求不断扩大,促进了金属软磁粉芯市场的增长。
电子设备中常需要使用到电感器、变压器等元件,而金属软磁粉芯作为这些元件的关键材料之一,受益于电子设备市场的增长。
尤其是在电动车、智能手机、家电等领域,对金属软磁粉芯的需求相对较大。
3.2 新能源发展近年来,新能源行业得到了高度重视和广泛发展,尤其是太阳能和风能等可再生能源。
金属软磁粉芯作为转换和传输设备中的重要元件,广泛应用于电动汽车、太阳能电池板等领域,随着新能源产业的发展壮大,对金属软磁粉芯的需求也呈现出快速增长的态势。
3.3 医疗设备应用医疗设备是金属软磁粉芯的另一个重要应用领域。
随着医疗技术的不断进步和医疗设备的升级,金属软磁粉芯在磁共振成像、超声波设备等领域的应用不断扩大。
医疗设备行业对金属软磁粉芯的需求主要表现在高性能、高饱和磁场等方面。
3.4 产业政策支持政府对新能源和高科技产业的扶持政策,对金属软磁粉芯市场需求起着重要推动作用。
政府鼓励和支持新能源、电子装备等行业的发展,提高产业竞争力和创新能力。
2024年金属软磁粉芯市场发展现状
金属软磁粉芯市场发展现状引言金属软磁粉芯作为一种重要的电磁材料,在电子产品、通信设备、电力系统和汽车电子等领域有着广泛的应用。
随着现代科技的发展,对金属软磁粉芯的需求也越来越大。
本文将从市场规模、应用领域和发展趋势三个方面,分析金属软磁粉芯市场的发展现状。
市场规模随着新能源产业的兴起和电子产品的智能化趋势,金属软磁粉芯市场规模不断扩大。
根据市场研究机构的数据,2019年全球金属软磁粉芯市场规模达到XX亿美元,预计到2025年将增长至XX亿美元。
亚太地区是金属软磁粉芯市场的主要消费地区,该地区的电子产品产业快速发展,对金属软磁粉芯的需求量大,占据全球市场份额的XX%。
其次是北美地区和欧洲地区,受到汽车电子行业和通信设备行业的影响,市场需求稳定增长。
应用领域金属软磁粉芯在各个领域都有着广泛的应用。
其中,电子产品是主要的应用领域之一。
随着智能手机、平板电脑和电子笔记本等产品的普及,对电感元件的需求量逐年增加。
金属软磁粉芯作为电感元件的重要材料之一,市场需求量也相应增加。
此外,通信设备领域也是金属软磁粉芯的重要应用领域。
随着5G技术的推广应用,通信设备的需求量呈现出爆发式增长。
金属软磁粉芯在手机天线、基站设备和光纤通信设备中广泛应用,推动了市场的快速发展。
另外,金属软磁粉芯在汽车电子领域也有着重要作用。
随着新能源汽车的兴起和汽车智能化的趋势,对汽车电子产品的需求不断增加。
金属软磁粉芯在电动汽车的电动驱动系统、充电桩和车载娱乐系统中起到了关键作用。
发展趋势未来,金属软磁粉芯市场将继续保持快速增长的趋势。
一方面,随着新能源产业的高速发展,对金属软磁粉芯的需求将持续增加。
另一方面,电子产品的智能化发展将进一步推动金属软磁粉芯市场的扩大。
此外,随着5G技术的普及和应用,通信设备领域对金属软磁粉芯的需求增长迅猛。
而汽车电子产业的快速发展和智能化趋势也将为金属软磁粉芯市场带来新的增长机遇。
然而,金属软磁粉芯市场也面临一些挑战。
铁硅铝应用产品领域
铁硅铝应用产品领域1、铁硅铝磁粉芯是高频化的必然趋势随着电子技术的发展,设备小型化、薄膜化、集成化是其必然趋势,而小型化、功率密度化、必须使磁性材料高频化及低损耗化,而铁硅铝磁粉芯具有高频率、高功率密度、低损耗和低成本等特点。
在一定的功率下,电子产品频率越高,体积则越小,所以高频率情况下必须要采用高频电子材料,如铁硅铝磁粉芯,已经具有高频化、低损耗、低成本的条件,能够满足现在电子设计中的这些要求。
铁硅铝磁粉芯按有效磁导率μi可分为五大类:μi=26,最高用频率20MHz;μi=60,最高使用频率8MHz ;μi= 75 ,最高使用频率3MHz;μi=90,最高使用频率2MHz;μi=125,最高使用频率1MHz。
铁硅铝磁粉芯等高频化的磁芯材料将推动电子产品性能的提高及市场发展。
2、性价比是铁硅铝磁粉芯的推动力金属磁粉芯,主要有铁镍钼磁粉芯、高磁通磁粉芯、铁硅铝磁粉芯等3类。
这3类均具有优越的性能,但是铁镍钼磁粉芯含Ni81%,Mo2%,Fe17%;高磁通磁粉芯含Ni50%,Fe50%;铁硅铝磁粉芯均不含贵金属Ni,Mo材料,在今天的形势下,Ni,Mo 价格昂贵,用户除军事领域之外,均用铁硅铝磁粉芯取代。
铁粉芯具有优越的性能,价格便宜、应用广泛,但功率损耗太大。
铁硅铝磁粉芯的有效磁导率μi=125,是μi=26,60,75,90中损耗最大的,但与铁粉芯相比,功耗损耗相当小,铁硅铝磁粉芯功率损耗P=140W/kg,铁粉芯的功率损耗P=680W/kg,且μi=125的铁硅铝磁粉芯应用频率在1MHz,远高于铁粉芯100kHz的使用频率,同等功率的铁硅铝磁粉芯比铁粉芯体积小3.8倍。
因此,由于性能既好价格较低,所以铁硅铝磁粉芯发展很快。
3、铁硅铝磁粉芯的主要技术特性(1)铁硅铝磁粉芯具有很好的频率特性,频宽0~20MHz,随频率的提高,可以使设备小型化。
(2)直流偏置能力好,与铁氧体相比,如MnZn最高频率在1MHz 且是电流较小,大多在毫安级、安培级;NiZn频率虽然较高,但是应用在弱电流中,电感量在μH 。
8.金属软磁粉末在电感器中的应用-振华富王上衡
产
产
一
品
体
品
成
型
优
电
缺
感
点
点
绝缘 生锈
高频损耗高 铁芯老化
外形多样化
层间短路
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● 一体成型电感器 —优点— 高饱和、大电流
羰基ux Simulation
生产一体成型电感器常见 的材料为羰基铁粉。这种材料 的Bs值较高,因此使用羰基铁 粉成型的电感产品一般都具有 优良的饱和特性,最高可以承 受60A的大电流。
市占率
市场占有率仅10% 国内民营电感企业
市场占有率达90% 台系、日系、欧美等企业
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● 金属粉芯类电感器的现状和趋势
趋势
● 使用电源IC的小型DC-DC转换器和功率电感器
贴片功率 电感器
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● 智能手机的基本组成
发展趋势:
◆ 高频化 ◆ 低背化 ◆ 贴片化
◆ 小型化 ◆ 低损耗 ◆ 大电流
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● 金属粉体在粉芯类电感器中的应用
还原粉
水气雾化合金粉
羰基铁粉
电感器
非晶粉
水雾化合金粉
其他合金粉材
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● 常见的金属粉芯类电感器
一体成型 电感器
复合材料 电感器
合金绕线 电感器
磁环电感
金属叠层 电感器
金属粉芯 电感器
其他类型 电感器
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● 一体成型电感器 —— 粉体工艺
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◆ 远离线圈粉末的成份分析
解决办法:
① 管控压力 ② 提高粉末绝缘膜的牢固性 ③ 改善绝缘工艺 ④ 改善绕线工艺
金属磁粉心在太阳能逆变的应用
Let power more efficient & quiet
应用案例介绍
For 250KW Solar Inverter
TOTAL LOSS: 930W
Httpt://
Let power more efficient & quiet
应用案例介绍
For 100KW Solar Inverter
Boost 升压电感
峰值电流68 A
磁芯参数
材
质
磁芯个数 电感量(@ 电感参数 0A)
磁芯个数 电感量(@ 0A) 电感量(@ 48A) 电感量(@ 68A) 磁芯损耗 损 耗 铜 损
电感量(@ 48A) 电感量(@ 68A) 磁芯损耗
13.9 W 27.8 W 41.7 W
损
耗
铜
损
总 损 耗
总 损 耗
Httpt://
Let power more efficient & quiet
应用案例介绍
For 50KvA Solar Inverter
磁性材料选型:磁心损耗计算 LdI=NdBAe (dI取Ipk×20%) TOTAL LOSS: 562.5W
C.0.1mm硅钢片设计选型
Httpt://
Let power more efficient & quiet
应用案例介绍
For 50KvA Solar Inverter
磁性材料选型: 磁心损耗计算
A.金属磁粉芯设计选型
LdI=NdBAe
dI取Ipk×20% dI=210×0.2=42A dB=105×42×1000/ (14×28)= 882Guass 12KHZ 882Guass 查表可知道Loss 为 90mW/CC Core loss: 80×504/1000=40.3W Copper loss 25°=145×145× 2.16=45.4W Total loss=90.7W
2024年金属软磁粉芯市场前景分析
金属软磁粉芯市场前景分析引言金属软磁粉芯是一种用于电子领域的关键材料,具有优良的磁导率和磁饱和感应强度。
随着电子行业的发展,金属软磁粉芯市场在过去几年经历了快速增长。
本文将对金属软磁粉芯市场的前景进行分析。
当前市场现状金属软磁粉芯市场目前呈现出良好的发展势头,其主要原因如下:1.电子产品需求增长:随着智能手机、平板电脑和电动汽车等电子产品的普及,对金属软磁粉芯的需求也在逐渐增加。
2.技术进步推动市场发展:金属软磁粉芯在材料制备、性能改进方面的技术进步,不断提高了产品的品质和性能,吸引了更多的客户。
3.磁性材料市场竞争激烈:金属软磁粉芯作为磁性材料的一种重要类型,在竞争激烈的市场中有着巨大的发展潜力。
市场前景分析金属软磁粉芯市场有着广阔的发展前景,以下是对其前景的分析:1.增长潜力巨大:随着电子设备的不断更新换代和新兴应用的出现,金属软磁粉芯市场有着巨大的增长潜力。
智能手机、电动汽车、工业自动化等领域的快速发展将为金属软磁粉芯市场带来更多的机会。
2.新技术驱动发展:随着科技的进步,新技术的应用将进一步推动金属软磁粉芯市场的发展。
例如,稀土永磁材料的应用将为金属软磁粉芯带来更高的性能和更广泛的应用领域。
3.国家政策支持:为推动电子产业的发展,许多国家纷纷出台了相关政策和措施,其中包括金属软磁粉芯等磁性材料的支持政策。
这将为金属软磁粉芯市场提供更好的发展环境和机会。
4.国际市场需求增长:金属软磁粉芯不仅在国内市场有着广泛的应用,还在国际市场上有着相当大的需求。
随着海外市场的开拓和对质量要求的提高,金属软磁粉芯出口市场将进一步壮大。
市场挑战金属软磁粉芯市场虽然发展前景良好,但也面临一些挑战:1.技术壁垒:金属软磁粉芯的生产和应用需要一定的技术储备和专业知识,对生产企业和从业人员的要求较高。
2.环保要求:随着环保意识的提高,对金属软磁粉芯及其生产过程的环境友好性有了更高的要求。
这对企业的生产工艺和产品质量提出了挑战。
磁粉芯材料
磁粉芯材料1. 引言磁粉芯材料是一种广泛应用于电子、通信和能源领域的重要材料。
它具有优异的磁性能、高温稳定性和低磁损耗等特点,被广泛用于变压器、电感器、滤波器等电子元件中。
本文将对磁粉芯材料进行详细介绍,包括其定义、分类、制备方法以及应用领域等。
2. 定义磁粉芯材料是一种由铁氧体、金属粉末或其他磁性颗粒组成的复合材料。
它通过控制磁性颗粒的形状、尺寸和分布来调节其磁性能,从而实现对电流的感应和传导。
3. 分类根据材料成分和制备方法的不同,磁粉芯材料可以分为多种类型:3.1 铁氧体磁粉芯铁氧体是一种由氧化铁和金属氧化物组成的陶瓷材料,具有良好的饱和磁化强度和低温系数。
铁氧体磁粉芯通常通过将铁氧体粉末与有机胶粘剂混合,然后压制成型和烧结而制备得到。
3.2 金属磁粉芯金属磁粉芯是由金属粉末(如铁、镍、钴等)组成的磁性颗粒构成的。
金属磁粉芯具有较高的导磁率和低的涡流损耗,适用于高频应用。
制备金属磁粉芯通常采用球形化处理、压制成型和高温退火等工艺。
3.3 复合材料磁粉芯复合材料磁粉芯是由多种不同材料组成的混合物,包括聚合物基质和填充剂。
填充剂可以是铁氧体、金属粉末或其他非磁性颗粒。
复合材料磁粉芯具有较高的饱和磁感应强度和较低的涡流损耗,适用于高频应用。
4. 制备方法4.1 湿法制备方法湿法制备方法是指通过溶胶-凝胶法、共沉淀法或水热合成等方法制备磁粉芯材料。
这些方法通常需要使用溶剂和表面活性剂来控制颗粒的形貌和尺寸。
4.2 干法制备方法干法制备方法是指通过球磨、气流碾磨或喷雾干燥等方法制备磁粉芯材料。
这些方法通常不需要使用溶剂,更环保,并且可以得到较细小的颗粒。
4.3 烧结工艺无论是湿法制备还是干法制备得到的磁粉芯材料,都需要进行烧结工艺来提高其致密度和机械强度。
烧结温度和时间的选择对于最终产品的性能具有重要影响。
5. 应用领域由于其优异的电磁性能,磁粉芯材料被广泛应用于以下领域:5.1 变压器在变压器中,磁粉芯材料用于构建铁芯,用以传导电流并实现电能转换。
2024年磁粉芯市场分析现状
2024年磁粉芯市场分析现状一、引言磁粉芯是一种常见的磁性材料,广泛应用于电子设备中的电感器和变压器等元件中。
随着电子设备的快速发展和智能化需求的增加,磁粉芯市场也日益扩大。
本文将对磁粉芯市场的现状进行分析,包括市场规模、应用领域和发展趋势。
二、市场规模磁粉芯市场在过去几年里保持了稳定增长的态势。
据统计数据显示,磁粉芯市场的年均复合增长率约为5%左右。
其中,亚太地区是市场的主要推动力,占据了总市场份额的50%以上。
北美和欧洲地区也表现出相对稳定的增长。
三、应用领域磁粉芯在各个领域都有广泛应用,主要包括以下几个方面:1. 电力领域磁粉芯在电力系统中被广泛应用于变压器、电感器和滤波器等设备中。
这些设备在电网传输和分配电力时起到了关键作用,而磁粉芯则能够提供高效的磁导率和低损耗特性,使得电力系统具有更高的效率和稳定性。
2. 通信领域磁粉芯在通信设备中的应用也非常广泛。
例如,在手机和无线通信基站中,磁粉芯被用于制造滤波器、耦合器和谐振器等元件,以实现信号的高效传输和处理。
3. 汽车电子领域随着电动汽车和智能驾驶技术的快速发展,磁粉芯在汽车电子领域的需求也在不断增加。
它被广泛应用于汽车电机、变频器和电池管理系统等设备中,以提高能量转换效率和电信号处理能力。
4. 工业自动化领域在工业自动化领域,磁粉芯被用于制造各种传感器和执行器。
这些设备用于监测和控制生产过程中的温度、压力、流量等参数,磁粉芯则提供了高度可靠和精准的数据采集和信号转换能力。
四、发展趋势磁粉芯市场在未来几年里有望继续保持稳定增长,并且呈现出以下几个发展趋势:1.小型化和轻量化:随着电子设备的不断小型化和轻量化,磁粉芯也需要适应这一趋势,并提供更小尺寸和更轻的重量。
2.高频应用:随着通信技术的进步,在高频领域应用的需求也在增加。
因此,磁粉芯需要具备更好的高频特性,以满足高速数据传输和处理的需求。
3.高温环境应用:磁粉芯在电力系统和汽车电子中常常需要在高温环境下工作。
铁硅磁粉芯的导电率
铁硅磁粉芯的导电率铁硅磁粉芯是一种常用的磁性材料,具有较高的导电率。
在电磁感应、电磁传输和电磁屏蔽等领域有着广泛的应用。
本文将从铁硅磁粉芯的导电率的定义、影响因素、测量方法以及应用等方面进行详细介绍。
导电率是指材料在单位长度和单位横截面积下的电导能力,通常用电导率来表示。
导电率高意味着材料对电流的传导能力强。
铁硅磁粉芯由铁素体和硅化物组成,其导电率较高,可以有效传导电流。
铁硅磁粉芯的导电率受多种因素的影响。
首先是材料的成分和结构。
铁硅磁粉芯的主要成分是铁和硅化物,其中硅化物的含量对导电率有重要影响。
其次是材料的密度和晶粒尺寸。
密度越高、晶粒尺寸越小,导电率越高。
此外,材料的温度和磁场强度也会对导电率产生一定的影响。
测量铁硅磁粉芯导电率的方法有多种。
常用的方法有四探针法、电阻率仪和霍尔效应测量法。
其中,四探针法是一种常用的测量电阻率的方法,通过测量材料的电阻和几何尺寸来计算导电率。
电阻率仪是一种专门用于测量电阻率的仪器,通过测量样品上的电阻来计算导电率。
霍尔效应测量法则是通过测量材料中的霍尔电压和电流来计算导电率。
铁硅磁粉芯的导电率在许多领域中有着重要的应用。
首先,在电磁感应中,导电率决定了材料对外界磁场的响应程度。
高导电率的铁硅磁粉芯可以有效地感应出外界磁场的变化,并产生相应的电流。
其次,在电磁传输中,导电率决定了材料对电流的传输能力。
铁硅磁粉芯的高导电率可使电流通过粉芯时能量损耗较小。
最后,在电磁屏蔽中,导电率决定了材料对电磁波的吸收能力。
铁硅磁粉芯的高导电率可使其成为优良的电磁屏蔽材料,能够有效地吸收和消散电磁波。
铁硅磁粉芯具有较高的导电率,适用于电磁感应、电磁传输和电磁屏蔽等领域。
导电率的高低受材料的成分、结构、密度、晶粒尺寸、温度和磁场强度等因素的影响。
常用的导电率测量方法有四探针法、电阻率仪和霍尔效应测量法。
铁硅磁粉芯的导电率对于电磁感应、电磁传输和电磁屏蔽等应用具有重要意义。
通过深入研究和应用,我们可以进一步发挥铁硅磁粉芯的导电性能,推动相关领域的技术发展。
金属软磁粉芯在新能源领域的应用
金属软磁粉芯在新能源领域的应用一、概述随着全球对新能源的需求不断增加,相关技术的发展也在不断推进。
在新能源领域,金属软磁粉芯作为一种重要的材料,在电力转换、储能装置等方面发挥着关键作用。
本文将探讨金属软磁粉芯在新能源领域的应用,包括其在电动汽车、风力发电、太阳能电池等方面的具体应用和发展趋势。
二、金属软磁粉芯在电动汽车领域的应用随着全球对环境保护意识的提高,电动汽车已经成为一种重要的交通工具。
而金属软磁粉芯则在电动汽车的电动机和转换装置中发挥着至关重要的作用。
1. 电动汽车电机电动汽车的电机需要具备较高的效率和稳定性,以提供足够的动力并保证车辆的行驶安全。
金属软磁粉芯作为电机的核心材料,可以有效减小电机的损耗,提高电机的效率和功率密度,从而延长电池的续航里程,改善电动汽车的整体性能。
2. 电动汽车转换装置在电动汽车的转换装置中,金属软磁粉芯也扮演着重要角色。
它可以有效降低转换装置的功率损耗,提高转换效率,从而提升电动汽车的能效和可靠性。
三、金属软磁粉芯在风力发电领域的应用随着可再生能源的受欢迎程度不断增加,风力发电作为一种重要的清洁能源,也得到了广泛的发展。
而金属软磁粉芯在风力发电设备中的应用也在不断拓展和深化。
1. 风力发电机组风力发电机组的发电机需要具备优良的磁导特性和磁导损耗性能,以保证风力发电的高效运行。
金属软磁粉芯因其良好的磁导特性和低磁导损耗性能,成为风力发电机组的理想材料之一。
2. 风力发电变流器在风力发电系统中,变流器是十分关键的部件,它可以将风力发电机组产生的交流电转换为稳定的直流电,以供电网使用。
金属软磁粉芯在风力发电变流器中的应用,可以提高变流器的转换效率,降低功率损耗,从而提升风力发电系统的整体性能。
四、金属软磁粉芯在太阳能电池领域的应用太阳能作为一种清洁、可再生的能源,具有巨大的发展潜力。
而金属软磁粉芯在太阳能电池系统中的应用也具有重要意义。
1. 太阳能电池逆变器在太阳能电池系统中,逆变器起着将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电的关键作用。
金属软磁粉芯的特性和应用
金属软磁粉芯的特性和应用金属软磁粉芯的特性每种新材料的出现,它都具有一些新的独特的优良特性。
在软磁材料领域中,从金属软磁到磁环、到非晶微晶软磁,进而到金属软磁粉芯,都是在不断发展进步,性能不断改善提高。
金属软磁粉芯,它既保留了金属软磁和铁氧体软磁的一些优良特性,同时又最大限度的克服了二者的一些缺陷。
到目前为止,在四大类别软磁材料中,是综合性能最好的一种软磁材料。
其主要特性如下:(1)具有高的饱和磁通密度。
铁粉芯的饱和磁通密度最高可达1500mT,高通量磁粉芯最高可达1300mT,铁硅铝磁粉芯的饱和磁通密度最高可达1000mT,就连四大系列金属软磁粉芯中饱和磁通密度最低的MPP类磁粉芯最高也可达800mT。
这一性能保留了金属软磁的优点,是铁氧体类软磁材料所远为不及的。
(2)具有高的有效导磁率。
如MPP类磁粉芯,在10kHz下,μe值可高达500以上。
有效导磁率最低的铁粉芯-26材质,在10kHz下,μe值也可达75左右。
而我们曾用超坡莫类金属软磁轧至0.01mm厚,分条后通过电泳涂层卷芯处理后,其初始导磁率高达20万,最大导磁率高于80万。
但在10kHz下我们测得μe值只有约60,远不及金属软磁粉芯。
(3)损耗低,频率稳定性好,使用频率范围广。
各种材质和各不同导磁率的金属软磁粉芯,可适於从几十赫兹到高达30兆赫的很宽频带下使用。
这一特性是金属软磁和非晶微晶软磁所远不及的。
(4)由于有上述三条优点,金属软磁粉芯具有良好的交直流叠加稳定性。
这对于许多交直流场同时存在的使用情况下是具有重要意义的。
这也是它优于其他几种软磁材料的地方。
(5)具有良好的磁性能稳定性。
这一特性对于使用和保证产品质量是非常重要的。
如果不能保证磁性能稳定性,非常精密的仪器会变得不能用而造成损失。
金属软磁粉芯在频率稳定性和温度稳定性等方面都优于其他几类材料。
(6)它还有一条非常重要的,也是其他任何软磁材料所不具备的独特优良特性,就是具有良好的性能可控性。
金属磁粉芯材料的应用
金属磁粉芯材料的应用张卫东北京七星飞行电子有限公司(国营第七九八厂)所属专业:磁学目录一.金属磁粉芯材料的发展及市场概况 (4)二.金属磁粉芯在磁性材料家族中的位置 (4)三.金属磁粉芯的制造工艺 (5)四.金属磁粉芯和铁氧体的比较 (5)五.金属磁粉芯的主要指标及主要应用方向 (5)六.金属磁粉芯的应用设计 (6)七.金属磁粉芯的应用设计实例 (9)结论和建议 (11)参考文献 (11)摘要本文扼要介绍了金属磁粉芯软磁材料的分类、制造工艺及材料特点,重点论述了材料的应用方向,从专业角度介绍了实用应用设计方法。
关键词金属磁粉芯铁粉芯高磁通铁镍钼铁硅铝开关电源输出扼流圈有源PFC电感半窗原则铜损铁损温升绪论金属磁粉芯作为软磁材料系列重要的组成部分具有独特的性能,可以广泛应用在各类逆变电路中。
在国内,由于多数电源工程师对于金属磁粉芯的认识远不及应用广泛的铁氧体材料,金属磁粉芯的应用受到了很大的影响。
本文旨在通过介绍金属磁粉芯的特性及应用,使更多的电源工程师对这种材料有更深入的了解,从而在设计中进行更理想的选择和应用。
一.金属磁粉芯材料的发展及市场概况金属磁粉芯是采用粉末冶金工艺制造的一种软磁材料,其特殊的磁性能使得其在许多应用场合具有其它材料难以比拟的优势,至今这种材料已经成为软磁材料的重要组成部分。
金属磁粉芯生产历史悠久,但真正形成产业化是从二十世纪八十年代开始,随着逆变技术的快速发展和广泛应用,伴随着EMC的需求,金属磁粉芯得到了广泛的应用;进入二十一世纪,随着逆变电路的高频、高功率密度化和EMC的更高要求,加上人们对金属磁粉芯材料的认识的进一步加深,金属磁粉芯的产业化发展速度超过了其它任何软磁材料。
初步统计,目前金属磁粉芯在全球年销售额大约为1.8亿美元,占软磁材料的3%左右,其中高磁通、铁硅铝、铁镍钼在1亿美元左右。
预计高磁通、铁硅铝、铁镍钼市场在未来几年将会以每年40%以上的速度增长,远大于铁氧体、铁粉芯等软磁材料的增长速度。
金属磁粉芯与纳米晶
金属磁粉芯与纳米晶引言:金属磁粉芯和纳米晶是当今磁性材料领域中备受关注的两个研究热点。
金属磁粉芯作为一种特殊的磁性材料,具有高饱和磁感应强度和低磁导率的特点,广泛应用于电力变压器、电感器、电感元件等领域。
而纳米晶则是一种晶粒尺寸在纳米级别的材料,具有优异的磁性能和高饱和磁感应强度,被广泛应用于高频变压器、磁传感器等领域。
本文将分别介绍金属磁粉芯和纳米晶的特点、应用以及未来发展方向。
一、金属磁粉芯1. 特点金属磁粉芯是由金属磁粉和有机胶粘剂混合制成的磁性材料。
其特点主要包括:(1)高饱和磁感应强度:金属磁粉芯具有较高的饱和磁感应强度,可达到1.5-2.0T,使其在电力变压器等高磁场应用中具有优异的性能。
(2)低磁导率:金属磁粉芯的磁导率较低,这使得其在高频应用中具有较好的性能,能有效降低涡流损耗。
(3)调节性好:金属磁粉芯的磁性能可以通过调节其配方和烧结工艺进行调节,满足不同应用场景的需求。
2. 应用金属磁粉芯在电力变压器、电感器、电感元件等领域具有广泛应用。
其主要应用包括:(1)电力变压器:金属磁粉芯作为电力变压器的核心部件,能够提供高饱和磁感应强度和低磁导率,提高电力变压器的性能。
(2)电感器:金属磁粉芯作为电感器的芯材,能够提供较好的磁性能,降低电感器的损耗。
(3)电感元件:金属磁粉芯广泛应用于电感元件中,提供高饱和磁感应强度和低磁导率,提高电感元件的效率。
3. 发展方向金属磁粉芯作为一种磁性材料,其发展方向主要集中在以下几个方面:(1)提高磁性能:进一步提高金属磁粉芯的饱和磁感应强度和磁导率,以满足不断提高的应用需求。
(2)降低损耗:通过改进配方和烧结工艺,降低金属磁粉芯的涡流损耗和磁滞损耗,提高其能量转换效率。
(3)研究新型材料:寻找新型金属磁粉芯材料,提高其性能和应用范围。
二、纳米晶1. 特点纳米晶是指晶粒尺寸在纳米级别的材料。
其特点主要包括:(1)高饱和磁感应强度:纳米晶具有较高的饱和磁感应强度,可达到1.5-2.0T,使其在高频应用中具有优异的性能。
金属软磁粉芯及其应用设
金属软磁粉芯及其应用设计陈一平武汉浩源磁材科技发展有限公司内容提要:文章对金属软磁粉芯及其主要特性作了简明的叙述,并着重对金属软磁粉芯的应用及应用设计的方法、步骤进行了较为具体的描述,并以具体的实例进行了说明。
鉴于全国各地许多设计人员经常向我询问这方面的问题,有的则干脆要我帮他们进行选材和设计计算,故以此文章希望能对广大科技工作者有所帮助。
关键词:金属软磁粉芯一、金属软磁粉芯概述在当今世界上各种科技领域中,广泛使用的软磁材料有四大类别:金属软磁材料、铁氧体软磁材料、非晶微晶软磁材料和金属软磁粉芯。
所谓软磁材料是相对于硬磁或者永磁材料而言的,所有的磁性材料都有一个共同的特性,就是具有高的饱和磁感应强度。
硬磁材料由于具有高的饱和磁感而具有高的磁能积;而软磁材料由于具有高的饱和磁感因而具有高的导磁率。
所不同的是硬磁材料被感应磁化了后,由于乔顽力大磁性不能消失,所以更确切的称之为永磁材料。
软磁材料和永磁材料的区别就是其乔顽力极小,也就是说当你给它一个磁化场时,由于磁感应被磁化了具有磁性能。
而当磁化场被去掉时,其磁性能消失不具备有磁性,这就是我们所说的软磁特性。
所有的软磁材料的另一共同特性,就是具有磁电转换的特殊功能。
正是由于这一特性,使得软磁材料在各个科技领域得到愈来愈广泛的应用。
金属软磁粉芯是一种软磁材料,它是用金属或合金软磁材料制成的粉末,通过特殊的工艺生产出来的一种磁芯。
对于金属软磁粉芯的称呼,目前还是较为混乱不确切的:如称为粉芯,铁粉芯、磁粉芯、金属磁粉芯等。
粉芯或磁粉芯顾名思义即为磁性粉末做的磁芯。
钕铁硼是以合金粉末生产的磁芯,但它是永磁材料。
同样,软磁铁氧体和硬磁铁氧体也都是磁性粉末生产的磁芯,如果简单的把金属软磁粉芯看作是磁性粉末做的磁性材料的话,这些材料都可以归作一类,称作粉芯或磁粉芯。
同样,金属磁粉芯的称呼也是不确切的,因为铝镍钴合金等永磁材料都可以制成粉末磁芯。
所以,我把它定义为金属软磁粉芯。
中国金属软磁粉芯行业重点企业分析——铂科新材
中国金属软磁粉芯行业重点企业分析——铂科新材一、基本情况金属软磁粉芯是由绝缘介质包覆的磁粉压制而成的软磁材料,是当今软磁材料领域综合性能最佳的软磁材料。
软磁粉芯的磁性能,结合了金属软磁材料和软磁铁氧体的优势,由于其粉末采用的是铁磁性颗粒,饱和磁感应强度高,同时因为有绝缘层的存在,其电阻率也较高。
成型工艺方面,其相较非晶软磁成熟,可塑性强。
软磁粉芯可以同时满足高频(KHz~MHz)使用和体积小型化的需求,并且可以加工成环形、E型、U型等,以满足不同的应用场合。
随着各类电子产品向微型化、小型化方向发展,金属软磁粉芯凭借其温度特性良好、损耗小、饱和磁通密度高等优良特性,可以更好的满足电能变换设备高效率、高功率密度、高频化的要求,近年来市场前景尤为突出。
金属软磁粉芯与新能源产业密切相关,可广泛应用于光伏发电、新能源汽车及充电桩、数据中心、储能、变频空调、消费电子、电能质量整治等领域。
目前我国金属软磁粉芯行业重点企业主要有铂科新材。
基本情况1资料来源:整理二、经营情况铂科新材的资产总额在2019年至2023年Q1期间呈现稳步增长的趋势。
在2019年,公司资产总额为9.24亿;随后,2020年公司资产总额略有增加至10.76亿。
在接下来的2021年,公司资产总额进一步增加至12.15亿。
在2022年,公司资产总额大幅度上升至22.49亿。
进入2023年Q1,公司资产总额继续增长,达到了23.33亿。
2019-2023年铂科新材资产总额情况(亿)2资料来源:公司年报、整理铂科新材的营业收入近年来呈现增长的趋势。
2019年的营业收入为4.03亿,随后在2020年有所增加,达到了4.97亿。
进入2021年,营业收入继续增长至7.26亿,显示了一定的增长势头。
在2022年,营业收入进一步提升至10.66亿,显示出较为显著的增长。
2023年Q1,营业收入为5.82亿。
2019-2023年铂科新材营业收入情况(亿)3资料来源:公司年报、整理铂科新材的毛利率在2019年为42.19%,随后在2020年下降至38.94%。
铁粉芯&铁硅铝
(4)压制成型 将粉末装入自制模具后用液压机冷压制备 环形样品,样品高度和密度随压制压力不 同而变化。 (5)热处理 将磁粉芯样在600℃氮气氛中热处理1h,炉 冷至室温后取出,目的是消除粉末在粉碎 和压制成型时的内应力,从而改善磁粉芯 的电磁特性;另一个目的是提高磁粉芯的 机械强度。
羰基铁粉
羰基铁粉是通过CO与铁在高温高压下反应 ,生成5羰基铁油状物,经低压分离后得到 产品。经退火防氧化处理即可得到。当温 度为200℃,200bar的条件下羰基合成反应 式如下 Fe+5CO——Fe(CO)5
羰基铁在300℃,1bar的条件下分解为Fe和CO Fe(CO)5 ——Fe+5CO 在分解过程中,因为Fe 有催化CO与CO2 反应的 作用,通常采用通NH3 作为保护气体来抑制该反 应。这样一来羰基铁粉中就不可避免的会有N元 素的存在。从旋风收集器中收集到的产品一般铁 含量约在97%左右,其中C和N的含量均小于1% 。由于有Fe2O3,Fe3N 等杂质的存在,同时,铁 粉表明也会对CO和NH3气体有一定的吸附,这些 因素造成铁粉硬度比较大,通常被称之为硬粉。
磁导率μ=60的铁硅铝磁粉芯的制造方法, 步骤如下:
a)取铁硅铝粉适量(由铁铝合金、铁粉、 和硅粉冶炼成的含硅9%, 铝6%,铁85%的 合金),高速粉碎,粒度达-100~-300目; b)焙炒至温度达到30~100摄氏度时加入 钝化剂,加入量为铁硅铝粉量的 0.5%~5.0%,继继续焙炒 至温度达到 200~350摄氏度时加入硅脂和绝缘剂,硅 脂的加入量为铁硅铝粉量的0.1%~1.0%, 绝缘剂加入量为铁硅铝粉量的0.3%~3.0%, 继续焙炒至干燥;
三.铁硅铝粉芯
铁硅铝磁粉芯的组成包含有85 %铁(Fe),9%硅 (Si),和6%铝合金粉(Al),国际上铁硅铝磁粉 芯称为Sendust磁粉芯或称为Koolmu磁粉芯,我国 称为FeSiAl磁粉芯。铁硅铝粉芯的饱和磁感应强度 在1.05T 左右,磁导率有26,60,75,90,125等5 种,比铁粉芯具有更强的抗直流偏磁能力。由于在 纯铁中加入了硅和铝,使材料的磁滞伸缩系数接近 零,降低了材料将电磁能转化为机械能的能力,同 时也降低了材料的损耗,使铁硅铝粉芯比铁粉芯节 能达80%。由于不含有机成分,铁硅铝粉芯不存在 老化问题,工作温度可达200℃。FeSiAl磁粉芯我国 近几年正在迅速崛起,是国内新型电子节能材料。
金属磁粉芯材料的应用
金属磁粉芯材料的应用
金属磁粉芯材料主要用于制造电感器、变压器和电源等电子元器件。
具体的应用包括:
1. 电感器:金属磁粉芯材料可以用于制造电感器的磁芯,用来储存和释放能量。
电感器广泛应用于电源管理、滤波器、电磁干扰抑制等领域。
2. 变压器:金属磁粉芯材料具有较高的磁导率和低的损耗,可以用于制造变压器的磁芯。
变压器广泛应用于电力系统、通信系统以及各种电子设备中。
3. 电源:金属磁粉芯材料可以用于制造开关电源的磁芯,用来转换电能和储存能量。
开关电源广泛应用于计算机、手机、家电等领域。
4. 感应加热器:金属磁粉芯材料具有良好的磁导率和高的磁饱和度,可以用于制造感应加热器的磁芯。
感应加热器广泛应用于金属加热、焊接、热处理等领域。
5. 电磁传感器:金属磁粉芯材料可以用于制造电磁传感器的磁芯,用来检测和测量物理量。
电磁传感器广泛应用于磁场测量、位置检测、速度测量等领域。
总的来说,金属磁粉芯材料的应用范围广泛,在电子、电力、通信等领域都有重要的地位和作用。
铁硅铝
铁硅铝与铁粉芯的对比
交流电流会产生高频磁场,造成磁芯损耗 并导致磁芯变热。这种情况在铁硅铝中会 减少,因此电感更有效率,温度更低。铁 硅铝的磁芯损耗低于铁粉芯。关于接近零 的磁致伸缩问题,铁硅铝非常适用于消除 滤波电感中的音频噪音。铁硅铝在制造时 没有使用有机粘结剂,因此,没有任何热 老化的问题。所有铁硅铝磁芯都能在200 ℃下连续操作,相对的,铁粉芯有磁致伸 缩。
(4)压制成型 (5)热处理 目的是消除粉末在粉碎和压制成型时的内 应力,从而改善磁粉芯的电磁特性;另一 个目的是提高磁粉芯的机械强度。
磁导率μ=60的铁硅铝磁粉芯的制造方法, 步骤如下:
a)取铁硅铝粉适量,高速粉碎,粒度达100~-300目; b)焙炒至温度达到30~100摄氏度时加入 钝化剂,加入量为铁硅铝粉量的 0.5%~5.0%,继继续焙炒 至温度达到 200~350摄氏度时加入硅脂和绝缘剂,硅 脂的加入量为铁硅铝粉量的0.1%~1.0%, 绝缘剂加入量为铁硅铝粉量的0.3%~3.0%, 继续焙炒至干燥;
随着电子技术的迅猛发展,对电子器件的 高频化、高功率密度化、小型化及抗电磁 干扰的要求日益突出,市场需求日益增加。 铁硅铝磁粉芯作为一种新型复合电子材料, 由于其具有良好的高频磁性能,良好的温 度稳定性,宽恒导磁及低损耗、低成本等 特点,已快速发展起来,在输出电感、线 路滤波器、功率因素校正器等器件中得到 了广泛的应用。
三、制备
粉末退火——粉末筛分——绝缘包覆—— 压制成型——热处理
(1)粉末退火 由于杂质大多以氧化物形态存在,而金属 氧化物粉末是硬而脆的,而且存在于金属 粉末的表面,压制时使得粉末的压制阻力 增加,压制性能变坏。粉末的预先退火可 以降低碳,氧和其他杂质的含量,提高粉 末的纯度。如将粉末在1000℃下热处理1h, 并通入H2作为保护气体。
金属磁粉芯
金属磁粉芯
金属磁粉芯是一种实用性强、结构紧凑、用途广泛的电机组件。
它由一种用金属(铁、铜、铅等)粉末加工成的芯体、吸磁体和固定线圈组成。
在电机的工作中,磁粉芯的功能
是把外部的能量转换为电能,即把外加的电磁感应流变为电能,再利用电能产生磁场。
金属磁粉芯由三个部分组成:芯体、吸磁体和线圈。
芯体的材料主要包括硅铁,电镀
铜铁,钢铁等,吸磁体的材料主要有硼钢,磁铁,钛铁等,线圈用漆包线,聚氨酯绝缘线,绝缘布等材料制造。
芯体用来把外加的电磁感应匝数变换为电能,而吸磁体用来引导线圈
输出的磁场,减少废磁。
线圈用来产生电流,而大的线圈把磁感应流变转换为电能,从而
控制电机的工作状态。
金属磁粉芯具有体积小、重量轻、抗衰减性好、对外加能量转移效率高等特点,可以
用来制造各种不同尺寸、不同功率的电机,并具有高效灵活、低发热、低噪音、稳定性强
等优点,因而被广泛应用于电脑、游戏机、发电机等电子产品中。
金属磁粉芯的工作原理很简单,当外加电感应场的匝数流过芯体时,芯体里的金属粉
末就会产生磁场,随后磁场穿过线圈就会引起线圈内电流的流动。
随着电流流动,磁场会
发生改变,而线圈内的电流又会改变磁场,这就是电磁耦合的原理,即把外部的能量变为
电能并产生磁场。
所以,磁粉芯可以使电机动力稳定,保证电机的精度和稳定性。
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金属磁粉芯材料的应用张卫东北京七星飞行电子有限公司(国营第七九八厂)所属专业:磁学目录一.金属磁粉芯材料的发展及市场概况 (4)二.金属磁粉芯在磁性材料家族中的位置 (4)三.金属磁粉芯的制造工艺 (5)四.金属磁粉芯和铁氧体的比较 (5)五.金属磁粉芯的主要指标及主要应用方向 (5)六.金属磁粉芯的应用设计 (6)七.金属磁粉芯的应用设计实例 (9)结论和建议 (11)参考文献 (11)摘要本文扼要介绍了金属磁粉芯软磁材料的分类、制造工艺及材料特点,重点论述了材料的应用方向,从专业角度介绍了实用应用设计方法。
关键词金属磁粉芯铁粉芯高磁通铁镍钼铁硅铝开关电源输出扼流圈有源PFC电感半窗原则铜损铁损温升绪论金属磁粉芯作为软磁材料系列重要的组成部分具有独特的性能,可以广泛应用在各类逆变电路中。
在国内,由于多数电源工程师对于金属磁粉芯的认识远不及应用广泛的铁氧体材料,金属磁粉芯的应用受到了很大的影响。
本文旨在通过介绍金属磁粉芯的特性及应用,使更多的电源工程师对这种材料有更深入的了解,从而在设计中进行更理想的选择和应用。
一.金属磁粉芯材料的发展及市场概况金属磁粉芯是采用粉末冶金工艺制造的一种软磁材料,其特殊的磁性能使得其在许多应用场合具有其它材料难以比拟的优势,至今这种材料已经成为软磁材料的重要组成部分。
金属磁粉芯生产历史悠久,但真正形成产业化是从二十世纪八十年代开始,随着逆变技术的快速发展和广泛应用,伴随着EMC的需求,金属磁粉芯得到了广泛的应用;进入二十一世纪,随着逆变电路的高频、高功率密度化和EMC的更高要求,加上人们对金属磁粉芯材料的认识的进一步加深,金属磁粉芯的产业化发展速度超过了其它任何软磁材料。
初步统计,目前金属磁粉芯在全球年销售额大约为1.8亿美元,占软磁材料的3%左右,其中高磁通、铁硅铝、铁镍钼在1亿美元左右。
预计高磁通、铁硅铝、铁镍钼市场在未来几年将会以每年40%以上的速度增长,远大于铁氧体、铁粉芯等软磁材料的增长速度。
目前,全球范围内专业生产金属磁粉芯的企业为数不多,主要有以下几家:美国MAGNETICS:主要生产高磁通、铁硅铝、铁镍钼,不生产铁粉芯,产量及技术水平处世界领先。
韩国CSC:产品和MAGNETICS雷同。
美国ARNOLD:产品和MAGNETICS雷同。
韩国DONGBU:产品和MAGNETICS雷同,产品技术水平较低。
中国北京七星飞行电子有限公司:生产高磁通、铁硅铝、铁镍钼、铁粉芯,品种类别齐全,部分材料处于世界领先水平。
产品占据国内大多数市场。
英国MMG:专业生产铁硅合金粉芯。
美国MICROMETALS:专业生产铁粉芯。
此外,国内有几家专业生产铁粉芯的企业,主要集中在珠江三角洲地区,多为台资企业;国内也有极少数企业生产高磁通、铁硅铝、铁镍钼,但技术水平很低,规模很小。
国外在日本和俄罗斯也有企业生产高磁通、铁硅铝、铁镍钼,但规模很小,在市场上很难看到产品及相关资料。
值得一提的是,俄罗斯生产的铁镍钼产品技术水平很高,综合指标超过MAGNETICS水平,但仅在国内作专用配套。
二.金属磁粉芯在磁性材料家族中的位置三.金属磁粉芯的制造工艺金属磁粉芯是一种用传统的粉末冶金工艺制造的软磁材料,工艺过程大致如下:金属磁粉芯主要成分: 材料铁粉芯 高磁通 铁镍钼 铁硅铝 主要成分 100%Fe 50%Fe,50%Ni 80%Ni,17%Fe,3%Mo 85%Fe,6%Al,9%Si 诚然,市场需求量远小于铁氧体、投资额比较大是金属磁粉芯生产厂家稀少的重要原因,但我们认为核心的缘由是金属磁粉芯的技术难度大,工艺门槛高。
四.金属磁粉芯和铁氧体的比较铁氧体作为一种万能材料几乎可以制作任何感性器件,目前国内多数专业电源设计人员对于铁氧体都比较熟悉,但对于金属磁粉芯相对比较陌生。
严格意义上说,金属磁粉芯只能制作电感类器件,下面列出了金属磁粉芯和铁氧体制作的电感(下称前者和后者)的区别:1) 由于金属磁粉芯Bs 较高,前者可以在同等体积下实现更高电感,或言前者功率密度高,同时偏磁曲线具有准线性的特征使得磁芯不容易进入饱和状态。
2) 由于金属磁粉芯的均匀分布气隙的特点,前者可以避免后者由于气隙造成的局域损耗。
3) 由于金属磁粉芯比铁氧体对于环境变化(指温度变化和机械冲击)反应迟钝,这是由于金属材料和陶瓷材料本身的特性决定,因此前者的可靠性要优于后者,这也是军工领域普遍采用金属磁粉芯的主要缘由。
前者工作温度范围比后者宽,有些金属磁粉芯材料本身可以工作在300℃。
4) 前者设计方法相对简单,特别是在设计功率扼流圈时几乎不必测试动态指标进行设计验证,而铁氧体由于材料稳定性差,需要在设计上针对不同情况进行不同的设计而且需要动态测试验证。
近一两年,随着国内工程师们对金属磁粉芯的认识的加深,学习国外整机设计中采用金属磁粉芯的成功经验,特别是随着行业内对EMI 的重视和新的相关EMC 标准要求,以及在许多运用逆变电路(如开关电源、变频器等)的整机中有源PFC 电路所采用的由金属磁粉芯制造的PFC 扼流圈给工程师带来的意外收获,等等,进一步推动了金属磁粉芯的产业发展速度。
五.金属磁粉芯的主要指标及主要应用方向为方便,下表中所列举的材料系北京七星飞行电子有限公司的牌号(铁镍钼称Y 类,高磁通称H 类,铁硅铝称A 类,铁粉芯称P 类,羰基铁称T 类),后文将以此类称。
其它公司的相应型号请查阅相关对照表。
另外说明如下:1)μ严格讲指初始磁导率。
由于金属磁粉芯μ绝对值很小,一般Bm 不是很大(100Gs 以内)时,初始磁导率和振幅磁导率差异很小,所以多数专业人员简称磁导率。
2)功耗因子指工作频率f/磁通密度峰值Bpk 在50kHz/1000Gs 下的标称值相对比较,仅作为参考。
不同工作条件下以及不同μ值其功耗因子会有偏差。
3) 价格因子是指目前市场平均价格。
金属磁粉芯主要材料特性比较 材料μ Bs T 功耗 因子 比重g/cm 3价格 因子 主要特点 1P 75 1.0 5 7.2 1 价格低廉,损耗最大 3P 75 1.1 4 7.2 2 比1P 损耗小,偏磁性较好 4P 33 1.1 4 7.0 2 性能和3P 相当但μ小铁粉芯T 9 1.0 3 6.0 10 100kHz-10M 涡流损耗小 高磁通H 60/125 1.5 1 7.6 15 偏磁性好,损耗较小 铁镍钼Y 60-300 0.8 0.5 7.6 20 损耗最小,温度稳定性最好,μ范围宽 铁硅铝 A 60/125 1.1 0.8 5.8 10 性价比最好,偏磁性较好,损耗小铁硅合金 32 1.5 2.5 7.6 不详偏磁性最好 下面对每种材料的特点及应用作更细致的说明:1) 铁粉芯(1P ):是制造差模滤波器和无源PFC 电感最廉价实用的材料。
2) 铁粉芯(3P 、4P ):是制造功率扼流圈廉价实用的材料,但一般情况下应用于对空间要求不高的场合。
如多数中低频(一般小于50kHz )UPS 电源中大多采用4P 材料作为输出扼流圈。
特别提醒应用频率不应超过100kHz 。
很多情况下采用3P 材料制造差模滤波器或无源PFC 电感是基于应用噪声问题。
这里特别指出的是铁粉芯材料有两方面的缺点值得设计者关注,相关细节可以参考厂家的专业说明。
一是铁粉芯材料由于磁致伸缩的原因,有时不可避免会造成噪声,一般1P 材料最甚,3P 、4P 材料次之(不同品牌的铁粉芯材料磁致伸缩因子差异比较大),而其它类型的金属磁粉芯材料磁致伸缩因子几乎为零,不存在应用噪声问题。
二是铁粉芯材料本身有热衰退问题,即长期在高温下(一般指100℃以上)使用会造成损耗永久增大,影响铁粉芯材料使用寿命。
3) 羰基铁T :由于采用超细铁粉制作,这种材料具有相对较小的涡流损耗,特别适宜于应用在频率100kHz-100MHz 范围(大家知道,磁性材料在小信号下主要表现为涡流损耗,较大信号即功率应用情况下超过100kHz 时涡流损耗占主导地位),是制造高频功率扼流圈(特别是高频谐振电感)、RF 调谐电感芯体理想的材料。
4) 高磁通H :制造功率扼流圈可以实现体积最小化(即最大功率密度)。
在军工领域,考虑到体积最小化和性能最优化,更多选用H125材料制造差模滤波器和无源PFC 电感。
5) 铁镍钼Y:制造功率扼流圈可以实现损耗最小化,此外由于μ选择范围宽,在某些特定场合(如高压小电流输出扼流圈)更具实用性。
Y 材料温度系数最小是军工领域应用最为普遍的重要原因。
6) 铁硅铝A :尽管偏磁性比H 材料略差,损耗比Y 材料略差,但由于价格低廉使得A 材料成为制造功率扼流圈性价比最高的材料。
在民品市场,A 材料几乎占据了金属磁粉芯扼流圈80%以上的市场份额。
六.金属磁粉芯的应用设计由于金属磁粉芯工艺特点及目前应用状况,金属磁粉芯产品大多为环形。
随着应用频率的提高及追求更小体积化,一些其它形状的产品如EE 形、扁平罐形等应用而生。
下文主要论述环形磁芯的应用设计,其它形状的应用设计与此雷同。
1.差模滤波器差模滤波器的设计比较简单,多数设计人员都知道用金属磁粉芯制造差模滤波器需要单层绕线但不知其故,其实原因很简单,单层绕线一般可以实现高频全频带范围内阻抗最大化。
特殊情况下,如希望滤除更多低/高频干扰需要采用多层绕线/间绕。
关于选择磁芯大小的问题,这里解释一下。
选择越大尺寸的磁芯,滤波效果越好,亦即高频阻抗会越大。
进一步深入进行专业设计,就需要确定一定频率干扰的衰减(dB)要求,计算出负载的阻抗,分析和测试滤波器在该频率下的阻抗,进行比较计算就能够估算出适当尺寸。
需要特别提醒的是,设计人员必须考虑差模滤波器有一定的偏流成分(AC输入时要考虑峰值电流的情况),按照偏流下的动态电感推出滤波器工作时的真正阻抗进行设计。
2.无源PFC电感通常应用频率(指逆变频率)不高(一般指低于50kHz)的情况下,采用有气隙的硅钢是制造无源PFC电感的较佳选择,但采用金属磁粉芯特别在较高频率下不失为实用的选择。
用金属磁粉芯制造无源PFC电感要注意以下两个方面:①绕线尽量多占窗口(特殊规格的磁芯要考虑饱和问题),至少要实现半窗原则(后文有解释);②选择适当品牌和材料实现应用噪声最小化。
3.功率扼流圈运用金属磁粉芯制作功率扼流圈广泛应用在BUKE(如全桥、半桥、推挽开关电源输出扼流圈)、BOOST(如有源PFC电感)、CUKE、BUKE-BOOST(如单端反激变压器)等拓扑模式的电路中,也是功率谐振电感(移相补偿电感)的较佳选择。
应用中最为常见的是开关电源输出扼流圈(BUKE)及有源PFC电感(BOOST)的设计,下面会详细论述其设计方法,其它扼流圈的设计方法与此相似。
首先设计人员必须了解以下几点:1)最好选用生产厂家的标准尺寸产品。