铁氧体

铁粉芯
铁粉芯是磁性材料四氧化三铁的通俗说法，主要应用于电器回路中解决电磁兼容性（EMC）问题。

实际应用时，根据不同波段下对滤波要求不同会添加各种不同的其他物质（一般为企业机密）。

电磁兼容是指电器回路中由于各种不同原因产生的杂波，这些杂波不仅对电器回路的正常运转有妨害，而且其辐射对人体有一定害处。

所以各国（尤其是欧盟）对此有各种规定，即电磁兼容性（EMC）。

产品有2材，8材，14材，18材，26材，28材，33材，34材，35材，38材，40材，52材铁粉芯磁环28材，铁粉芯磁环26材（黄白环），铁粉芯磁环52材（兰绿环），铁粉芯磁环33材（灰黄色），铁粉芯磁环18材，铁粉芯磁环2材（红灰环），铁粉芯磁环40材（绿黄环），铁粉芯磁环8材（黄红环）。

特性
电线上面的杂波主要通过磁环来解决其电磁兼容性问题。

当一定波段的杂波通过磁环时，磁环的电磁特性导致这一波段的电流被转化为磁力以及部分热量从而被消耗掉。

来达到降低杂波的目的。

磁环的材料目前比较多的是铁粉芯（价格低廉，应用广泛），高级的还有稀土材料等。

铁粉芯绝缘方法的改进
在由混合和干燥组成的绝缘处理工艺中，为使铁粉完全绝缘，需注意以下二点：第一是选定最佳的界面活性剂，绝缘处理首先在铁粉中添加水溶性的绝缘处理液，用专用混合机混合。

此时，在绝缘处理液中因所添加的界面活性剂的种类不同可以发现固有电阻的差异。

选择具有最低接触角度的界面活性剂，能得到最高的固有电阻，这一点从实验中已得到充分验证。

第二是在溶液中添加防锈剂，不添加防锈剂的时候，密度、固有电阻值均显示最低值。

当防锈剂添加量为某一数值时，固有电阻最大，密度也变大。

以上的实验结果说明，选择最佳界面活性剂和添加防锈剂，对在压粉磁芯表面形成均匀绝缘膜层是有效的。

铁粉芯温度稳定性
使用的金属粉末具有和电磁钢板相同的成分，具有良好的温度稳定性，且环氧树脂也是具有优良稳定性的材料。

对制备的复合材料在155℃的空气中，进行过1000小时的试验，没发现材料特性的退化。

铁粉芯磁环噪声
由于磁性复合材料在其结构上机械阻尼大，因而铁芯噪声小，使用环状铁氧体铁芯的电抗器和具有同一尺寸形状以及电感量的磁性复合材料电抗器进行噪声特性比较时，对500Hz～20KHz的正弦波电压，用磁性复合材料的电抗器的噪声大约降低10db。

铁粉芯结论
长期以来，电力电子器件中使用的磁性材料一直是电工钢材料，在商用频率范围，这种材料具有优良的磁特性，但随着频率的升高，其特性急剧地变差，而铁氧体材料与之相反，其高频特性优良，但由于饱和磁通密度低，无法作为大功率器件使用。

压粉磁芯材料具有优良的高频特性和高的磁通密度，能广泛应用于电工钢、铁氧体无法应用的领域。

这种材料由模具成型，能制成各种复杂的形状，并且有可加工性等特点。

作为一种在电力电子，抗EMI 领域中有广泛应用的新材料应该引起重视。

磁环的材料目前比较多的是铁粉芯（价格低廉，应用广泛），高级的还有稀土材料等。

铁粉芯磁环各种铁粉芯的饱和磁感强度Bs值高达500-1300mT，磁导率范围从22～100；能在高的磁化场下不被饱和，具有良好的交、直流叠加稳定性；初始磁导率μi随频率的变化稳定性好；价格在各种金属软磁粉芯中是最低的。

但高频下损耗高。

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 F e(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，F e3N 等杂质的存在，同时，铁粉表面也会对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。

将铁粉用H2气体还原1小时，铁含量将提高到99.0%左右，同时其他元素的含量也将明显降低。

这种还原过的羰基铁粉，硬度稍低，也被称之为软粉。

羰基铁粉活性很大，正常情况放置一段时间后，因为熵的增加，会发生自动团聚。

发生团聚的铁粉颗粒度增加，颗粒粘结，对于注射成型应用有比较大的影响。

铁粉芯- 铁粉芯型号
-2材质（红灰环）：是一种低导磁率材料，它比其他没有附加空隙损耗的材料更能降低操作时的交流通量密度。

-8材质（黄红环）：这种材料在高偏流下损耗低，且线性良好，是良好的高频材料。

此种材料在铁粉芯中价格是最贵的。

真正的-8材质型铁粉芯是用羰基铁粉生产的，较一般材质价高达10倍以上。

-18材质：这种材料跟-8材质一样损耗较低，但导磁率较高，且有良好的直流饱和特性，价格较低。

-26材质（黄白环）：最为通用的材料，是一种使用成本效益高的材料。

适于功率转换和线路滤波等各种用途，目前使用最为广泛。

-28/-30材质：这种材料导磁率较低，具有良好的线性度，价格低廉，使用广泛，特别是广泛使用于大尺寸的大功率UPS抗流器。

-33/-34/-35材质（灰黄色）：此种材料具有-8材质类似的优良特性，且高直流偏场下线性良好，是-8材质的良好代用品。

适合高频下磁芯损耗可允许较-8材质大一些的情况下使
用，其价格比-8材质大大降低。

-38材质：是一种高磁导率，可替代材料-26的低成本选择，最适合线性频率的应用-40材质（绿黄环）：其特性及通用性类似于-26材质。

在使用较大尺寸磁芯的情况下，其价格比-26材质便宜。

-45材质：一种磁导率最高的材料，可替代材料-52，但磁芯损耗较高
-52材质（兰绿环）：这种材料具有与-26材质一样的导磁率，然而在高频下损耗比-26材质低，在新型的高频抗流器上得到广泛使用。

-2/93材质：是一种可替代材料-2但不昂贵的选择，适应于高频率时磁芯损耗不重要的情况。

高偏流时线性良好。

-8/93材质：是一种可替代材料-8，但不昂贵的选择，磁芯损耗接近-8，高偏流时线性良好。

铁粉芯- 铁粉芯特性
铁粉芯一般适用于-65℃~125 ℃的温度范围，当磁芯处于较高的温度环境中，会使电感品质因数（Q）永久性的降低，这是由于其在制造过程中使用了有机粘结剂，如环氧树脂等；当使用温度超过150 ℃时，其材料内部的树脂会恶化，使磁芯的损耗增大，降低铁粉芯的使用寿命。

这种特性的偏离程度取决于时间、温度、磁芯大小、频率和磁通密度等。

铁粉芯- 铁粉芯区别.
由于铁粉芯的磁通量比铁氧体多近三倍，在通常衰减50%的情况下，如果设计方案使用适度饱和的铁粉芯，那么就可以在磁芯体积减少35%的情况下获得更佳性能。

高温时二
者的磁通量差异会更加明显，因为铁氧体的磁通量会随温度升高而降低，而铁粉芯则相对保持稳定。

铁粉芯：使用安匝数>800, 能在高的磁化场下不被饱和, 能保证电感值最好的交直流叠加稳定性。

在200kHz以内频率特性稳定；但高频损耗大，适合于10kHz以下使用。

MPP 磁芯（钼坡莫合金粉芯81%Ni,2%Mo,17%Fe）：使用安匝数< 200，50H z~1kHz，μe ：125 ~ 500 ；1 ~ 10kHz；μe ：125 ~ 200；> 100kHz：μe：10 ~ 125 HF 磁芯（高磁通量粉芯,50%Ni,50%Fe）：使用安匝数< 500，能使用在较大的电源上，在较大的磁场下不易被饱和，能保证电感的最小直流漂移，μe ：20 ~ 125 FeSiAl磁芯：代替铁粉芯使用，使用频率可大于8kHz。

DC偏压能力介于MPP与HF 之间。

铁氧体：饱和磁密低(5000Gs)，DC偏压能力最小。

铁粉芯- 铁粉芯用途 .
用于高频抗流器、功率转换输出抗流器、EMI噪音滤波器、脉冲变压器、DC输入输出
滤波器、调光抗流器、功率因数修正电感器、连续态返驰电感器的制作。

如何提高铁粉芯磁环内阻,降低铁粉芯磁环铁损
1. 铁粉芯磁环绝缘方法的改进
在由混合和干燥组成的绝缘处理工艺中，为使铁粉完全绝缘，需注意以下二点：
第一是选定最佳的界面活性剂，绝缘处理首先在铁粉中添加水溶性的绝缘处理液，用专用混合机混合。

此时，在绝缘处理液中因所添加的界面活性剂的种类不同可以发现固有电阻的差异。

选择具有最低接触角度的界面活性剂，能得到最高的固有电阻，这一点从实验中已得到充分验证。

第二是在溶液中添加防锈剂，不添加防锈剂的时候，密度、固有电阻值均显示最低值。

当防锈剂添加量为某一数值时，固有电阻最大，密度也变大。

以上的实验结果说明，选择最佳界面活性剂和添加防锈剂，对在压粉磁芯表面形成均匀绝缘膜层是有效的。

2. 铁粉芯磁环温度稳定性
使用的金属粉末具有和电磁钢板相同的成分，具有良好的温度稳定性，且环氧树脂也是具有优良稳定性的材料。

对制备的复合材料在155℃的空气中，进行过1000小时的试验，没发现材料特性的退化。

3.铁粉芯磁环噪声
由于磁性复合材料在其结构上机械阻尼大，因而铁芯噪声小，使用环状铁氧体铁芯的电抗器和具有同一尺寸形状以及电感量的磁性复合材料电抗器进行噪声特性比较时，对500Hz～20KHz的正弦波电压，用磁性复合材料的电抗器的噪声大约降低10db。

4. 结论
长期以来，电力电子器件中使用的磁性材料一直是电工钢材料，在商用频率范围，这种材料具有优良的磁特性，但随着频率的升高，其特性急剧地变差，而铁氧体材料与之相反，其高频特性优良，但由于饱和磁通密度低，无法作为大功率器件使用。

压粉磁芯材料具有优良的高频特性和高的磁通密度，能广泛应用于电工钢、铁氧体无法应用的领域。

这种材料由模具成型，能制成各种复杂的形状，并且有可加工性等特点。

作为一种在电力电子，抗EMI领域中有广泛应用的新材料应该引起重
视.。