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。
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。大家注意到，各厂家给出的尺寸系列几乎完全相同，如标准外径39.9mm的磁环，内径和厚度一定是24.1mm和14.5mm，这不是随意制定的，是厂家根据磁粉芯的饱和特点、绕线材料（铜）的电阻率以及应用中最普遍采用的频率范围和电压电流匹配等综合因素专业制定的。考虑到μ值的可选择性，生产厂家给出的标准尺寸产品几乎可以覆盖目前多数应用设计要求。
2）把握磁芯选用的两个原则：一是工作频率较低/高，要选用较高/低μ值的材料，通常情况下建议采用标准尺寸产品工作频率不超过300kHz；二是工作电压较高/低（即相对工作电流较低/高），要选用较高/低μ值的材料。对于工作频率过高或电压电流匹配过偏的情况，可以考虑选用非标磁芯，但选用较大尺寸的磁芯也不失为经济实用的方法。
3）功率扼流圈的绕线原则：半窗原则或称线圈占窗面积３／４原则（仅适宜于磁环，其它如EE形、扁平罐形当然要遵循满窗口原则）。即指在通常情况下绕线后剩余窗口直径为原来的一半。这种设计最为美观实用，也接近最佳设计。变压器设计人员都清楚以下事实，即变压器绕线圈数越多，磁芯内产生的Bm越小，铁损越小但铜损越大，这种情况同样适宜于功率扼流圈。适当地增加绕线圈数也不失为一种提高扼流圈整体转换功率、减小整体损耗的有效办法。
4）功率扼流圈磁芯大小的选择。这个问题笔者曾经在很多场合回答过应用设计者的提问，即根据笔者多年的实践经验选择单位体积磁芯的转换功率30-100W/cm3，但这个回答过于简单，严格地讲，还需要考虑以下因素：
①首先必须要考虑的是功率扼流圈的损耗问题，即温升必须要满足设计要求。这个问题比较复杂，要从以下几个方面考虑：
a．功率扼流圈的应用功率和其损耗并非简单线性关系。不同的拓扑模式情况各异，单
就开关电源输出扼流圈而言，视应用情况不同而不同，占空比越大，磁芯损耗越小。
b ． 不同材料类别损耗不同，如选用损耗最小的铁镍钼材料，磁芯选择可以较小；
c ． 功率扼流圈的应用散热条件好可以选择较小的磁芯。
d ． 磁芯大小不同，尽管单位体积损耗相同，引起的温升不同，这是由于磁芯外表面积（和散热速度相关）和体积（和总铁损相关）并非线形关系所致。换言之，尺寸较小的磁芯，其单位体积表面积较大，在一定单位体积损耗情况下温升会较低。
②应用频率。一般应用频率较高，选用的磁芯越小。
③设计对纹波电流的要求越小，需要的动态电感量越大，选用的磁芯就越大。
④和材料类别相关，如选用高磁通材料，可以选用相对较小的磁芯。
事实上，设计人员最需要考虑的是第一条即功率扼流圈的损耗问题。一般情况下，按照笔者的经验，定性考虑以上因素进行适当调整在大多数情况下是实用可行的。
一般说，更专业的设计方法是：按经验选择适当的磁芯，根据应用状况计算出磁芯不同情况下的工作点(Bm)，对照厂家提供的损耗表（P-f-Bm ），计算出扼流圈的平均铁损（即磁芯损耗），同时根据绕线估算出扼流圈的铜损，然后参考以下资料估算功率扼流圈的温升。
下列公式及数据是美国MICROMETALS 公司经过试验得出的，对于功率扼流圈的温升估测具有实用参考意义。
试验对象：铁粉芯系列磁环
试验条件：静止置放，无风
试验目的：总结磁芯损耗和温升的关系
试验结果如下表： 实现以下温升需要单位体积损耗(mW/cm 3) 磁环尺寸
(D*d*H)
(mm) 10℃ 25℃ 40℃
7.80*3.84*3.25 400 1148 2026
9.53*5.21*3.25 412 1170 2065
11.2*5.82*4.04 310 884 1556
12.7*7.70*4.83 307 874 1535
17.5*9.40*4.83 234 664 1167
20.2*12.6*6.35 212 602 1056
23.9*14.2*7.92 160 454 802
26.9*14.5*11.1 114 322 566
33.0*19.8*11.1 117 331 582
39.9*24.1*14.5 94 266 468
50.8*31.8*14.0 87 260 436
77.2*49.0*12.7 62 186 327
102*57.2*16.5 43 130 228
数据处理后得出近似公式：温升(℃)=[磁芯损耗(mW )/磁芯表面积(cm 2
)]0.833
这里需要提醒设计人员注意以下几点，设计时作参考并适当进行调整：
①由于不同金属磁粉芯材料的比热系数有所不同，比热系数越大，同样尺寸同样损耗会导致较小的温升，所以对于不同材料，在参考铁粉芯的温升经验数据时要有所考虑。不同金属磁粉芯材料比热系数由大到小排序：Y 类，H 类，P 类，T 类，A 类。
②要定性考虑磁环绕线后形状变化带来的散热面积的变化，对设计作一定调整。 ③对扼流圈的铜损的计算不是简单的I 2R dc ，要从专业角度分析和综合考虑趋肤效应和邻近效应对铜损的影响。对于这方面的专业分析计算以及由此相关的专业绕线方式的分析本文
不作论述，请读者参阅相关资料。
七．金属磁粉芯的应用设计实例
下面分别列举用具有代表种类的采用金属磁粉芯设计的开关电源输出扼流圈和有源PFC电感各一例，其它类型的功率扼流圈设计方法与此雷同。
3.6kW开关电源输出扼流圈：
要求：频率50kHz(电源全桥25kHz整流)，输出DC300V*12A(Uo*Io)，占空比D=0.4-0.8，工作时无风自然冷却，体积尽量小。
1）磁环选择：七星飞行型号高磁通材料H60-560两只(尺寸Φ56*Φ32*20)（功率密度111W/ cm3），相关参数Ae=2.4 cm2，Le=13.5cm，Ve=32.4cm3，AL=132nH/N2。
2）电感量计算：按最大占空比的情况，纹波电流按ΔI=Io*20%设计。
根据Uo=L*ΔI/t off，计算出L= 500μH。此为扼流圈流过Io时要求的电感量。
3）圈数计算：一般按L的2倍设定静态电感Lo=1mH（即无直流成分时的电感），根据Lo=AL*N2，计算出圈数N=87Ts。
4） 圈数调整：按电流选择合股漆包线Φ0.27*40根(2.29mm2)，实际设计和制作时考虑扼流圈匝间绝缘，提高可靠性，合股线外增加绝缘层，考虑窗口，圈数调整为78Ts，实际绕制后窗口较满（剩余内径大约6mm左右）。
计算实际工作参数进行设计评估：
1）电感量：静态电感Lo=AL*N2=800μH。根据环路定律HLe=NIo，计算出磁环工作点磁化强度H=6933A/m即87 Oe，根据厂家提供的H60材料的μ%—H曲线（见下图）查出μ大约为静态值的78%，由此得出动态电感量为624μH。
2）铁损：要考虑最小占空比D=0.4的情况，此时铁损最大。
根据电磁感应定律Uo=N*2Bpk*Ae/t off计算出磁环工作时峰值磁通密度Bpk=960Gs，根据厂家提供的H60材料的P-f-Bpk曲线（见下图）查出磁环功率损耗密度大约为380mW/ cm3。按前文综合考虑，铁损引起的温升大约在45℃左右。
3）铜损：绕线后直流电阻大约为50mΩ，定性考虑趋肤及邻近效应，铜损引起的温升大约在15℃左右。
经上机试验，扼流圈在设计条件下，输入电压最大、输出满载（对应最小占空比）时，温升在60℃左右，和设计基本吻合。
800W有源PFC电感：
如果说采用铁氧体材料制作开关电源输出扼流圈仍不失为一种经济的选择，那么对于AC输入的有源PFC电感的制作在多数情况下需要采用金属磁粉芯，因为金属磁粉芯具有优良的饱和特性以及有效避免局域损耗问题给工程师们设计有源PFC电感带来了意外的惊喜。
要求：工作频率50kHz，输入220Vrms-30%，输出DC400V*2A，工作时无风自然冷却，体积尽量小，成本要低。
1）磁环选择：七星飞行型号铁硅铝材料A60-399 (尺寸Φ39.9*Φ24.1*14.5)（功率密度73W/ cm3），相关参数Ae=1.072 cm2，Le=9.84cm，Ve=10.5cm3，AL=81nH/N2。
2）电感量计算：效率按95%考虑，按最大输入电流点设计。
最大输入峰值电流Ipk=21/2*400*2/(220*0.7)/0.95=7.73A。
纹波电流按ΔI=Ipk*20%=1.55A，此时占空比D=1-220/400=0.45。
按(400-220)V=L* ΔI*(100*103)/ (1-0.45)推得L=640μH。
3）圈数计算：一般按L的2倍设定静态电感Lo=1.28mH，根据Lo=AL*N2，计算出圈数N=126Ts。
4）圈数调整：按电流选择漆包线Φ1.05，考虑半窗口原则，圈数调整为140Ts，实际绕制后窗口适当（剩余内径大约9mm左右）。
计算实际工作参数进行设计评估：
1）电感量：静态电感Lo=AL*N2=1.59mH。根据环路定律HLe=NIo，计算出磁环最大工作电流Ipk点磁化强度H=140Oe，根据厂家提供的A60材料的μ%—H曲线（见下图）查出μ大约为静态值的32%，由此得出动态电感量为500μH。
2）铁损：有源PFC电感铁损的精确计算比较复杂，输入电压本身是可变数，同时在50Hz的半个周期内电压不断变化，因此每个逆变周期内输入电压是不同的，占空比也不同，由此在磁芯内引起的Bpk也不同。对于有源PFC电感，最大Bpk发生在D=0.5即输入电压为200V的情况，此时铁损最大。
最大铁损计算：根据电磁感应定律Uo-Ui=N*2Bpk*Ae/T off推得Bpk=330Gs，根据厂家提供的A60材料的P-f-Bpk曲线（见下图）查出磁环功率损耗密度大约为230mW/cm3。
专业的理论计算表明，磁芯平均损耗的最坏情况是磁芯铁损最大值的70%左右。这一点务请设计人员记在心里。
磁环平均功率损耗密度大约为160mW/cm3。按前文综合考虑，铁损引起的温升大约在20℃左右。
3）铜损：绕线后直流电阻大约为170mΩ，最大铜损发生在输入电压最小时，定性考虑趋肤及邻近效应，最大铜损引起的温升大约在40℃左右。
经上机试验，扼流圈在设计条件下，输入电压最小、输出满载时，温升在60℃左右，和设计基本吻合。
结论和建议：金属磁粉芯软磁材料具有和铁氧体不同的独特性能，在许多应用场合
具有独特的应用优势，建议电源工程师们更深入地认识和研究这类材料，以期进行更理想的
选择和设计。
参考文献
<1>Jim Cox:”Iron Powder Cores for Switchmode Power Supply Inductors” ,MICROMETALS website,2004.
<2>Bruce Carsten:” Simplified Calculations of Magnetic and Electrical Losses in Unity Power Factor Boost Preregulators”
<3>Dale J.Nicol:”An Objective Comparison of Powder Core Materials for Inductive Components with Selected Design Examples”, ,MICROMETALS website,2004.
<4>刘胜利《现代高频开关电源实用技术》，电子工业出版社，2001.9 ISBN 7-5053-6929-6
<5>”Inductor Design in Switching Regulators”,MAGNETICS Technical Bulletin SR-1A
<6>”For Designers of Chokes,Coils,Inductors,Filters and Resonant
Circuits” ,MAGNETICS Technical Bulletin CG-02
铁磁材料在现代科学中的应用
铁磁材料在现代科学中的应用 【关键词】铁磁材料,磁导率,磁滞,软磁材料 铁磁材料在现代科学技术中得到广泛的应用,随着材料科学的发展,它已成为一种重要的智能材料。本文主要介绍铁磁材料的原理，分类，及其应用；并对三类主要铁磁材料详细介绍，包括软磁材料，硬磁材料，矩磁材料。 随着工及电讯技术的兴起，开始使用低碳钢制造电机和变压器，在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉。氧化铁。细铁丝等。到20世纪初，研制出了硅钢片代替低碳钢，提高了变压器的效率，降低了损耗。直至现在硅钢片在电力用软磁材料中仍居首位。到20年代，无线电技术的兴起，促进了高导磁材料的发展，出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。从40年代到60年代，是科学技术飞速发展的时期，雷达。广播。集成电路的发明等，对软磁材料的要求也更高，生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。进入70年代，随着电讯。自动控制。等行业的发展，研制出了磁头用软磁合金，除了传统的晶态软磁合金外，又兴起了另一类材料—非晶态软磁合金。 铁磁材料是受到外磁场作用时显示很强磁性的材料。例如铁，钴，镍和它们的一些合金，稀土族金属以及一些氧化物都属于铁磁材料，具有明显而特殊的磁性。首先，它们都有很大的磁导率μ；其次，它们都有明显的磁滞效应。 磁导率（magnetic permeability）：表征磁介质磁性的量。常用符号μ表示，μ为介质的磁导率，或称绝对磁导率。磁滞----铁磁体在反复磁化的过程中，它的磁感应强度的变化总是滞后于它的磁场强度，这种现象叫磁滞。高磁导率是铁磁材料应用特别广泛的主要原因。磁滞特性使永磁体的制造成为可能，但在许多其他应用中却带来不利影响。当铁磁材料处于交变磁场中时将沿磁滞回线反复被磁化。在反复磁化的过程中要消耗额外的能量，以热的形式从铁磁材料中释放，这种能量损耗称为磁滞损耗，磁滞损耗不仅造成能量的浪费，而且使铁芯的温度
正在迅速崛起的铁硅铝(FeSiAl)磁粉芯
铁硅铝磁粉芯正在迅速崛起，全球正以40%以上的速度在发展。2006年在1. 12亿美元。我国2010年计在5亿美元左右。我国2006年大约在500万元人民币。促进这一新型节能化材料的发展，晋升磁性强国！我们已开发成功国际上公认的磁导率：ui=26,60,75,90,125,并已产业化，最高频率达到20MHz。 正在迅速崛起的铁硅铝（FeSiAl）磁粉芯 海宁市伊尔曼格电子有限公司 祁峰祁关泉 铁硅铝磁粉芯是新型复合电子材料，国外称为Sendust或KoolMu磁粉芯。国内常称铁硅铝（FeSiAl）磁粉芯。我国正在发展之中，全球正在以40%以上的速度在发展，下面介绍铁硅铝磁粉芯的发展情况。 一、正在迅速崛起的铁硅铝磁粉芯 进入二十一世纪以来，逆变电路高频化，高功率密度小，小型化及抗电磁干扰的更高要求，加上人们对金属磁粉芯认识的提高，全球铁硅铝磁粉芯以40%以上的速度在发展，超过了任何其他软磁材料[1]。铁硅铝磁粉芯在静悄悄地迅速崛起！ 据不完全统计，2005年产值0.8亿美元，2006年产值应在1.12亿美元，据此，到2010年将近有5亿美元的产值。 现在，发展铁硅铝磁粉芯的主要国家是美国、韩国、日本、俄罗斯、英国、印度、中国等。现在，我们国家2006年，大约不到500万元人民币！ 我国的市场主要由美国、韩国占领，江苏省进口大约5000万元人民币。 现在，我们国家，具有国家独立技术的公司主要有我们海宁伊尔曼格电子有限公司、上海钢铁研究所附属工厂、武汉钢铁所的浩源。还有进口粉料的北京七星飞行、湖州柯达、杭州波峰、及美国独资企业建立的厦门工厂。这大体是国内的情况。 二、铁硅铝磁粉芯在磁性材料中的位置 随着电子技术的高节能化，新型的电子节能材料——铁硅铝磁粉芯，越来越显得重要。我们可以从下列磁性材料中可看到铁硅铝磁粉芯的位置。具体是如下：
金属软磁粉芯项目经营分析报告(项目总结分析)
金属软磁粉芯项目经营分析报告 规划设计 / 投资分析
第一章项目总体情况说明 一、经营环境分析 1、近年来，我市工业经济在加速发展过程中，主要存在传统产业比重 偏高、产业结构不合理、科技含量不高、企业创新能力不足、产业链条短、市场竞争力弱等方面的问题。针对这些工业经济发展中存在的问题及现状，该县进一步优化工业产业结构，推进工业产业转型升级，促进工业经济高 质量发展。 2、我市工业在“十二五”期间实现了高速增长，但是，发展不足、发 展水平不高仍然是最大的问题，稳定增长与转型升级仍然是本市工业面临 的现实压力。产业结构层次偏低，传统产业增长动力逐渐减弱，新兴产业 尚未形成支撑，产业发展面临“青黄不接”；自主创新能力不强，主要以 引进、消化、吸收、改造为主，缺乏具有自主知识产权的核心关键技术和 产品,整体竞争力不强；大的工业项目缺乏，新的增长动力尚未形成；新一 代信息技术在制造业的应用处于初期，以智能制造为核心的两化深度融合 才刚起步；三次产业发展相对滞后，生产性服务业发展不足，制造业服务 化水平与本市工业化发展程度极不相称；资源和生态环境约束加大等仍然 是本市工业发展需要面临的严峻挑战和亟待解决的一系列问题。“十三五”时期是我市深入贯彻落实制造强国战略，抢抓新一轮科技革命和产业变革 的机遇，创新驱动转型发展取得重大突破，产业发展迈向中高端，工业化
和信息化融合程度进一步提高，高端制造业加快发展，新产业新业态不断 成长的关键期，是建设现代化工业强市和更高标准小康社会的战略机遇期。 3、“十三五”时期，是全面建成小康社会的决胜阶段，也是战略性新 兴产业发展大有作为的重要战略机遇期。在经济处于“三期叠加”、原有 增长动力减弱、增长步入“新常态”的大背景下，党中央、国务院积极推 进供给侧结构性改革，深入实施西部大开发、创新驱动等重大发展战略， 并相继出台了《中国制造2025》《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》《“十三五”国家科技创新规划》《国家创新驱动发展战略纲要》等重大指导政策，为推动技术创新、管理创新、模式创新和产业创新 提供了良好的政策环境支撑，为培育壮大战略性新兴产业带来新契机。战 略性新兴产业是引领经济社会发展的重要力量，当前，加快战略性新兴产 业发展，抢占发展机遇，已成为各地推动经济发展的必然选择。我省要实 现高质量发展，必须把发展战略性新兴产业摆在更加重要地位，积极培育 发展新动能。大力发展战略性新兴产业，将吸引大量投资进入高科技产业，优化我省产业结构，并通过高科技产业化提高投资效率，提升我省经济发 展的质量效益。同时，战略性新兴产业通过技术溢出，会有效提升产品的 技术含量，引导我省传统企业实现技术升级，从而有力促进产业转型升级，实现经济持续健康发展。“十三五”时期是我国全面建成小康社会的决胜 阶段，也是战略性新兴产业大有可为的战略机遇期。我国创新驱动所需的 体制机制环境更加完善，人才、技术、资本等要素配置持续优化，新兴消
常用磁芯材料总结
常用磁芯材料 （一）粉芯类 1.磁粉芯 可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；材料具有低导磁率及恒导磁特性，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主要用于高频电感。 常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。 (1).铁粉芯 在粉芯中价格最低。磁导率范围从22~100; 初始磁导率me随频率的变化稳定性好；直流电流叠加性能好；但高频下损耗高。 (2).坡莫合金粉芯 坡莫合金粉芯主要有钼坡莫合金粉芯(MPP)及高磁通量粉芯 MPP主要特点是:磁导率范围大，14~550;在粉末磁芯中具有最低的损耗；温度稳定性极佳，在不同的频率下工作时无噪声产生。粉芯中价格最贵。 高磁通粉芯主要特点是:磁导率范围从14~160;在粉末磁芯中具有最高的磁感应强度，最高的直流偏压能力；磁芯体积小。 价格低于MPP。 (3).铁硅铝粉芯 铁硅铝粉芯主要是替代铁粉芯，损耗比铁粉芯低80%，可在8KHz以上频率下使用；导磁率从26~125；在不同的频率下工作时无噪声产生；具有最佳的性能价格比。主要应用于交流电感、输出电感、线路滤波器、功率因素校正电路等。 2. 软磁铁氧体 软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物。有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等几类，其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大，Mn-Zn铁氧体的电阻率低，一般在100KHZ以下的频率使用。Cu-Zn、Ni-Zn铁氧体在100kHz～10兆赫的无线电频段的损耗小。 由于软磁铁氧体不使用镍等稀缺材料也能得到高磁导率，粉末冶金方法又适宜于大批量生产，因此成本低，又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感，在应用上很方便。而且磁导率随频率的变化特性稳定，在150kHz以下基本保持不变。随着软磁铁氧体的出现，磁粉芯的生产大大减少了，很多原来使用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。 综上所述，可以选择Mn-Zn铁氧体作为磁芯的材料。 轴套材料选择
金属磁粉心的研究与发展
综述·动态·评论 金属磁粉心的研究与发展 张瑞标，朱小辉，杜成虎，柏海明，许佳辉 (天通控股股份有限公司，浙江海宁 314412) 摘 要：金属磁粉心具有优异的软磁性能，广泛应用于电感元件和变压器等领域。概括介绍了金属磁粉心的发展情况，重点对其磁性能的影响因素（粉料、绝缘包覆、成型和烧结等）进行了分析。 关键词：金属磁粉心；磁性能；影响因素 中图分类号：TM271 文献标识码：A 文章编号：1001-3830(2011)03-0001-03 Research and development of soft metal powder core ZHANG Rui-biao, ZHU Xiao-hui, DU Cheng-hu, BAI Hai-ming, XU Jia-hui TDG Holding Limited Company, Haining 314412, China Abstract: Metal powder core is widely applied in inductance components and transformerdes for its excellent soft magnetic properties. This article mainly presents the situation of metal powder systematically, and also analyses the influencing factors of magnetic performances, including magnetic medium, insulating, pressing and sintering. Key words:metal powder core； magnetic properties； influencing factors 1 引言 金属磁粉心是采用粉末冶金法制作粉料，经过绝缘包覆、压制成型、热处理工艺制成的软磁材料，具有高频涡流损耗小、温度稳定性好、良好的频率特性、恒导磁、饱和磁感应强度高等特性，用于线路滤波器、脉冲变压器、功率电感等功能元器件上具有其它材料难以比拟的优势而快速发展起来，已经成长为软磁材料家族中的一个非常重要的成员，在能量转换和信息处理等相关领域发挥着越来越重要的作用 [1~3]。 2 金属磁粉心发展及分类 2.1 磁粉心的发展 金属磁粉心生产历史悠久，最早是在19世纪末用蜡绝缘包覆压制磨碎铁粉，之后开发者通过优化合金成分研制出性能更良好的坡莫系合金。二战 收稿日期：2011-02-25 修回日期：2011-04-05 基金项目：浙江省省级工业新产品开发项目(201008DC0004) 通讯作者：朱小辉 E-mail: zxh-516@https://www.360docs.net/doc/613580039.html, 期间，日本开发了铁硅铝合金(Sendust)，性价比较Fe-Ni合金更高。近20年来，各国科研人员相继在非晶、超微晶、纳米晶和复合磁粉心等方面做了大量的研发工作，取得了一定的成就[4]。1984年，美国联合公司用Fe79B16Si5非晶态粉末制成非晶磁粉心。上世纪80年代末，上海钢研所用Fe47Ni29V2Si8B14粉末机械压制成非晶磁粉心。近年来随着逆变技术的快速发展及应用，伴随着EMC 的需求，金属磁粉心的发展又出现新的势头。世界各国科研工作者们纷纷开始着眼超微晶、纳米晶磁粉心的开发研究。传统上用单一成分合金粉制成的磁粉心已不能满足对磁心多样化的需求，为此把两种及两种以上不同成分的金属软磁合金粉末混合在一起制成复合磁粉心，通过调整各种合金粉的比例，可以控制多方面的磁性能，充分发挥每种粉末的各自优点，如朱正吼等人[5]利用铁基非晶与铁氧体复合制成Fe78Si13B9/铁氧体复合磁粉心。 2.2 金属磁粉心的分类 根据制备磁粉心原材料的不同，可以将磁粉心分为铁粉心、坡莫合金粉心、铁硅铝粉心以及非晶、
电子设计竞赛-磁性元件-金属磁粉心感器杂记
金属磁粉心设计电感器杂记 一 金属磁粉心市场增长的动力之源 金属磁粉心的市场来自对铁氧体市场的掠夺，而这种掠夺主要来自三方面的因素：一是金属磁粉心产品在设计和制作电感器产品方面具有的性能优势；另一方面是整个世界对电子产品的EMI 和EMC 的强制认证要求；三是金属磁粉心技术和工艺的发展，新材料不断涌现，高频损耗特性越来越小，以及新的金属磁粉心磁集成技术，满足现在低压大流高功率密度需求，另外制作成电感器的相对成本不断下降。 1、金属磁粉心的特性（与铁氧体对比）（内因） a 闭和磁路（铁氧体要开气隙，有EMI ），对外界几乎无EMI 干扰见图1； b 由于金属磁粉心内部天然分布气隙，避免了像铁氧体要开气隙造成的局部损耗过高，造成热点温度，严重影响电感器绕组的寿命图1； b 具有铁氧体2倍的高Bs ，制作成电感器具有很高的功率密度，体积可比铁氧体减少近1/3，尤其是做成一体式SMD 电感器见图2； c 金属磁粉心的直流偏磁特性既直流偏磁场和磁导率（或电感系数）的变化是容易得到，且成平滑规律曲线状，电感器的饱和过程是软饱和见图3，按曲线设计成的电感器的实际效果和实际工作动态基本相一致； d 金属磁粉心具有很好的抗外界应力特性，使其具有更高的可靠性： 由于是粉末冶金工艺，使材料更具有韧性，抗机械冲击能力强于其他软磁材料； 金属磁粉心有更宽的工作温度范围（－55℃-200℃），很低的温度系数，一般小于300 ppm ； 局部气隙损耗和辐 射在绕组上形成的 涡流致使绕组温度 过高，寿命降低对外EMI 干扰 POL 种的金 属磁粉心 SMD 电感器 图1 金属磁粉心与铁氧体比较 图2 金属磁粉心SMD 电感器
金属磁粉芯简介
PREPARED BY 林平长REPORT DATE: 2008-01-25 SUBJECT 主题金属磁粉芯简介 目录 第1章磁性材料简介 (2) 第2章金属磁粉芯的历史 (5) 第3章金属磁粉芯的特性 (6) 第4章金属磁粉芯与铁氧体的比较 (8) 第5章金属磁粉芯的损耗模型 (9) 第6章金属磁粉芯的重要制造商 (14) 第7章铁粉芯的老化 (16) 第8章铁硅磁粉芯简介 (17) 第9章节能时代的铁硅铝磁粉芯 (19)
PREPARED BY 林平长REPORT DATE: 2008-01-25 SUBJECT 主题金属磁粉芯简介 第1章磁性材料简介 1831 年，法拉第证实了电磁感应现象的存在。此后，麦克斯韦（Maxwell）通过方程组的揭示了电与磁之间的内在联系。麦克斯韦方程组构成了一切电磁感应应用的数理基础，而电磁感应这一自然法则，也构成了磁性材料实际应用之工作机理。 磁性材料的应用广泛，从CRT 电视到平板电视（LCD TV、 PDPTV），从有线模拟通信系统到无线数据通信系统，从传统电机到音圈电机，从传统喇叭到高档音响，无不需要磁性材料。图1展示了磁性材料经典的B-H曲线。通常，磁性材料有以下三大应用场合。 第一场合，能量形式的转换。发电装置采用磁材的目的在于将机械能转换为电能，电机马达（含 VCM 电机）和喇叭音响采用磁材的目的在于将电能转换为机械能。在能量转换场合下，多采用永磁材料。 第二场合，电流参数的变换。对于电子类产品而言，不同的电流参数如电压、频率和相位均表征了不同的信号内容，故需要进行频繁的参数变换。这种变换，多是通过LC 振荡回路实现，L 即电感，而软磁材料即L 的主要构成部分。这也正是软磁材料在IT 领域得到广泛运用的原因所在。 第三场合，提供强大的恒定磁场。此场合的民用领域主要是MRI 核磁共振仪。MRI 的基本原理在于利用强大的外加磁场与人体的氢原子产生核磁共振，通过计算机将此核磁共振信号形成人体内部组织之形态图像，从而达到医疗诊断的目的。强大的磁场是此应用场合的关键，因此， MRI 系统通常需要用到数以吨计的钕铁硼磁材。 通常，可以按图2、图3对磁性材料、软磁材料进行划分(图4)。传统上，认为矫顽力小于1000A/m的材料的磁性是软的，矫顽力大于1000A/m的材料是硬的。在镍合金比如坡莫合金中得到的矫顽力可以小到 0.4A/m，在某些新近发现的永磁材料中所观察到的内禀矫顽力通常在1.2×10 6A/m在右。 本文仅对金属软磁材料中的金属磁粉芯做介绍。 图1 磁性材料的B-H曲线
金属磁粉芯和MnZn铁氧体的对比分析-蒋胜勇
金属磁粉芯和MnZn铁氧体的对比分析 蒋胜勇 一、金属磁粉芯和MnZn软磁铁氧体同属“软磁家族” 二、金属磁粉芯目前市场份小但增长速度快于MnZn软磁增长的速度 根据有关专家的初步统计， 2006年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，远大于铁氧体等软磁材料的增长速度。 三、金属磁粉芯与MnZn软磁铁氧体的磁导率及Bs对比倍，但饱和磁通密度Bs高，两者相比约2倍 1、金属磁粉芯磁导率远低于MnZn软磁铁氧体。 从下表中可看出，金属磁粉芯磁导率在9-300左右，同比低功耗MnZn磁导率在1800-3500，高导MnZn铁氧体磁导率在4000-18000。 2、金属磁粉芯磁导Bs值明显高于MnZn软磁铁氧体。 从下表中可看出，金属磁粉芯饱和磁通密度Bs在800-15000mT，同比MnZn为300-540mT。
四、不同类型金属磁粉芯的细致说明 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。
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。 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
磁粉芯
铁粉芯 铁粉芯是以高纯还原铁粉或基铁粉经表面绝缘包覆、粘合剂混合压制而成 的一种软磁化场下不被饱和的软磁材料。具有良好的直流叠加特性。其生产工 艺简单，价格在各类金属磁粉芯中式最低的，目前在各类金属磁粉芯中是使用 最普及用量最大的一种，依据其使用粘合剂的不同又分为普通铁粉芯和HTC200 耐高温铁粉芯二大类。 由于磁粉芯是密度比较高的产品，任何不正确的搬运或碰撞都可能导致磁 芯损坏，如果磁芯初击一个坚硬的平面，磁芯表面涂层会出现裂痕或碎裂。磁 粉芯比其他产品重，一般本公司的载货箱重量在15-20kg，存放时切勿压叠超 过5箱货物，以免压碎底层货物。由于磁粉芯内有均匀的气隙分布，使磁粉芯 不能存储静电电荷，所以静电释放对磁芯的影响，无须过分担心。磁粉芯需要 存放在无油、溶剂、污垢、灰尘和酸性液体的地方。特别是表面没有保护层的 磁粉芯，如E型、I型、管状型、U型等。存放时应充分考虑防潮和防雨的问题，储存时间不宜过长，我们建议使用前的仓储期间不要打开原产品包装，防止产 品锈蚀。 普通铁粉芯 普通铁粉芯是利用传统生产工艺，是由Fe含量99%以上的纯铁粉末其经表 面经绝缘包覆，然后采用有机粘合剂混合压制而成的一种磁性材料，由于其材 料没有做高温处理，故其使用温度在-65C~+125C。磁导率从10μ~100μ，形状 有环型、E型、U型、R棒型等较为复杂的产品。由于铁粉芯内有天然的气隙分 布特性，被广泛应用于储能电感器、调光抗流器、EMI噪音滤波器、DC输出/输
入滤波器等，是磁粉芯中价格最便宜的一种材料。 铁粉芯一般适用-65℃-+125℃的温度范围，当磁芯处于较高的温度环境中，会使电感和品质因数（Q）永久性的降低，这是由于其在制造过程中使用了有机 粘接剂，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。
磁芯材料的介绍
电力电子电路常用磁芯元件的设计 一、常用磁性材料的基本知识 磁性元件可以说是电力电子电路中关键的元件之一，它对电力电子装置的体积、效率等有重要影响，因此，磁性元件的设计也是电力电子电路系统设计的重要环节。磁性材料有很多种类，特性各异，不同的应用场合有不同的选择，以下是几种常用的磁性材料。 1．低碳钢 低碳钢是一种最常见的磁性材料，这种材料电阻率很低，因此涡流损耗较大，实际应用时常制成硅钢片。硅钢片是一种合金材料（通常由97%的铁和3%的硅组成），它具有很高的磁导率，并且每一薄片之间相互绝缘，使得材料的涡流损耗显著减小。磁芯损耗取决于材料的厚度与硅含量，硅含量越高、电阻率越大。这种材料大多应用于低频场合，工频磁性元件常用这种材料。 2．铁氧体 随着工作频率的提高，对磁芯损耗的要求更高，硅钢片由于制造工艺的限制，已经很难满足这种要求，铁氧体就是在这种形势下出现的。 铁氧体是一种暗灰色或者黑色的陶瓷材料。铁氧体的化合物是MeFe2O4，这里Me代表一种或几种二价的金属元素，例如，锰、锌、镍、钴、铜、铁或镁。这些化合物在特定的温度范围内表现出良好的磁性能，但是如果超出某个温度值，磁性将失去，这个温度称为居里温度（T c）。铁氧体材料非常容易磁化，并且具有相当高的电阻率。这些材料不需要像硅钢片那样分层隔离就能用在高频的应用场合。 高频铁氧体磁性材料主要可分为两大类：锰锌（MnZn）铁氧体材料和镍锌（NiZn）铁氧体材料。比较而言，NiZn材料的电阻率较高，一般认为在高频应用场合下具有较低的涡流损耗。但是最近的研究表明，如果颗粒的尺寸足够小而且均匀，在几兆赫兹范围内MnZn材料显示出较NiZn材料更为优越的特性，例如，TDK公司的H7F材料以及MAGNETICS公司的K材料就是采用这种技术，适用于兆赫兹工作频率下工作的新型铁氧体材料。 3．粉芯材料
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。也就是说，在各类金属软磁粉芯的生产过程中，人们可以通过控制和改变其生产工艺技术条件，生产出各种具有独特性能的金属软磁粉芯，从而能最大限度地满足各种使用条件下的各种不同要求。这对于提高产品的性能和质量，特别是对于高科技和国防军工领域，是具有非常重要意义的。 如磁性能一致性的控制，产品生产控制水平均比国外产品提高了一个档次。铁粉芯由国外产品±10％缩小至±5％，合金系列产品由国外±8％也缩小至±5％，这在使用方面的好处，我们将在后面应用部分说明。其他如温度系数，通过改进处理工艺及添加补赏合金，可使其温度系数低于100ppm以下，从而具有良好的温度稳定性。还有在降低损耗、改善频率特性等方面也可通过改进生产工艺而得到改善。总之，通过改变生产工艺技术，可以使金属软磁粉芯具有某种独特的优良特性，从而为人们很好的加以利用是金属软磁粉芯的又一特性，且
粉末冶金材料的分类及应用分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/613580039.html, 粉末冶金材料的分类及应用分析 作者：蒋福海 来源：《中国房地产业·上旬》2017年第08期 [摘要]随着我国社会主义经济的不断发展，冶金行业也有了很大程度的进步。冶金材料的种类也变得越来越多样化。就目前来说，粉末冶金材料最为普遍，粉末冶金材料主要由硬质合金、粉末冶金结构材料等等一系列的材料构成。本文主要针对粉末冶金材料的具体分类进行深入的研究和分析，并且对其应用进行分析和探究。 [关键词]粉末冶金材料；材料分类；应用 粉末冶金材料是指用粉末冶金工艺制得的多孔、半致密或全致密材料（包括制品）。粉末冶金材料具有传统熔铸工艺所无法获得的独特的化学组成和物理、力学性能，如材料的孔隙度可控，材料组织均匀、无宏观偏析（合金凝固后其截面上不同部位没有因液态合金宏观流动而造成的化学成分不均匀现象），可一次成型等。 1、粉末冶金材料的主要分类 ①粉末冶金减摩材料，又称烧结减摩材料。通过在材料孔隙中浸润滑油或在材料成分中加减摩剂或固体润滑剂制得。材料表面间的摩擦系数小，在有限润滑油条件下，使用寿命长、可靠性高；在干摩擦条件下，依靠自身或表层含有的润滑剂，具有自润滑效果。广泛用于制造轴承、支承衬套或作端面密封等。 ②粉末冶金多孔材料。又称多孔烧结材料。由球状或不规则形状的金属或合金粉末经成型、烧结制成。材料内部孔道纵横交错、互相贯通，一般有30%～60%的体积孔隙度，孔径1～100微米。透过性能和导热、导电性能好，耐高温、低温，抗热震，抗介质腐蚀。用于制 造过滤器、多孔电极、灭火装置、防冻装置等。 ③粉末冶金结构材料。又称烧结结构材料。能承受拉伸、压缩、扭曲等载荷，并能在摩擦磨损条件下工作。由于材料内部有残余孔隙存在，其延展性和冲击值比化学成分相同的铸锻件低，从而使其应用范围受限。 ④粉末冶金摩擦材料。又称烧结摩擦材料。由基体金属（铜、铁或其他合金）、润滑组元（铅、石墨、二硫化钼等）、摩擦组元（二氧化硅、石棉等）3部分组成。其摩擦系数高，能很快吸收动能，制动、传动速度快、磨损小；强度高，耐高温，导热性好；抗咬合性好，耐腐蚀，受油脂、潮湿影响小。主要用于制造离合器和制动器。 ⑤粉末冶金工模具材料。包括硬质合金、粉末冶金高速钢等。后者组织均匀，晶粒细小，没有偏析，比熔铸高速钢韧性和耐磨性好，热处理变形小，使用寿命长。可用于制造切削刀具、模具和零件的坯件。
金属磁粉芯及其应用设计
金属软磁粉芯及其应用设计 1 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，由于矫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矫顽力极小，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……。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。这样称呼既确切、明确指明了它的软磁特性，又不易与其他材料相混淆。 金属软磁粉芯目前主要包括铁粉芯、铁硅铝磁粉芯、高通量磁粉芯和钼坡莫磁粉芯四大系列。 铁粉芯(iron cores)是用高纯铁粉或羟基铁粉经配料、压制、涂覆生产的磁芯。由于生产工艺较其他几种简单，原材料最便宜，且具有较好的磁性能，是四大系列金属软磁粉芯中使用量最大、最为广泛的一种。从μe10的-2材质铁粉芯到μe75的-26、-52等各种材质的铁粉芯，适用于各种不同的使用场合。还有用铁氧体掺入适量铁粉做的复合铁粉芯，具有较高的导磁率，在某些使用场合可以弥补铁粉芯导磁率较低的缺陷。 铁硅铝磁粉芯(sendust cores)是用含铝5.4％、硅9.6％、其余为铁的合金制成的粉末生产出来的一种金属软磁粉芯。铁硅铝合金是
2020年金属软磁粉芯项目可行性研究报告
金属软磁粉芯项目可行性研究报告 规划设计 / 投资分析
摘要 该金属软磁粉芯项目计划总投资16265.48万元，其中：固定资产投资12108.45万元，占项目总投资的74.44%；流动资金4157.03万元，占项目总投资的25.56%。 达产年营业收入32817.00万元，总成本费用24903.61万元，税金及附加306.00万元，利润总额7913.39万元，利税总额9310.89万元，税后净利润5935.04万元，达产年纳税总额3375.85万元；达产年投资利润率48.65%，投资利税率57.24%，投资回报率36.49%，全部投资回收期4.24年，提供就业职位470个。 本报告所涉及到的项目承办单位近几年来经营业绩指标，是以国家法定的会计师事务所出具的《财务审计报告》为准，其数据的真实性和合法性均由公司聘请的审计机构负责；公司财务部门相应人员负责提供近几年来既成的财务信息，确保财务数据必须同时具备真实性和合法性，如有弄虚作假等行为导致的后果，由公司财务部门相关人员承担直接法律责任；报告编制人员只是根据报告内容所需，对相关数据承做物理性参照引用，因此，不承担相应的法律责任。 项目总论、项目背景研究分析、产业分析预测、项目规划分析、选址评价、土建工程、项目工艺先进性、环境影响分析、职业保护、建设及运营风险分析、项目节能评估、项目进度方案、项目投资估算、项目经济收益分析、综合评估等。
金属软磁粉芯项目可行性研究报告目录 第一章项目总论 第二章项目背景研究分析 第三章产业分析预测 第四章项目规划分析 第五章选址评价 第六章土建工程 第七章项目工艺先进性 第八章环境影响分析 第九章职业保护 第十章建设及运营风险分析 第十一章项目节能评估 第十二章项目进度方案 第十三章项目投资估算 第十四章项目经济收益分析 第十五章项目招投标方案 第十六章综合评估
铁硅铝磁粉芯生产工艺的研究
铁硅铝磁粉芯生产工艺的研究 惠州市科力磁元有限公司王寿良 摘要 近年来对生产优良性能的铁硅铝磁粉芯进行了开发研究，摸索了生产工艺过程对磁电性能的影响。因此，总结了制作Fe-Si-AL磁粉芯的主要几个工艺因素对磁电性能的影响及指出在制作过程中要注意的问题。研究结果表明：磁粉芯的磁电性能主要取决于粉末材料的成份、粉末粒度的分布、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺。化学成份偏离Sendust或Kool Μμ范围太大会导致Fe-Si-Al磁粉芯的综合性能达不到实用要求，粉末粒度分布偏粗、绝缘介质含量少、成型密度大和适当的热处理，会得到最佳的导磁率μe125或μe147的磁电性能。 前言 近年来科学技术的发展，特别是强调节能减排，减少环境污染，节省贵重资源，对电子、电器行业的推动很大。与本项目有关的是太阳能发电、风力发电、大功率照明电源、电动大型电动汽车快速充电器以及工业控制设备，都涉及开关电源，其中有频率变换、储能线路滤波、功率因数校正器、抗电磁干扰等都要应用电感，且必须要用到铁芯以提高电感量和良好的磁性能。数十赫兹的频率是大量应用硅钢片制造变压器电机、电器等的铁芯，数兆赫兹到数十兆赫兹应用软磁铁氧体制作电感铁芯，而数十千赫兹到数百千赫兹则要用金属磁粉芯，金属磁粉芯中大量应用价格低的纯铁粉芯，但铁芯损耗大，磁导率约为75。合金磁粉芯中铁镍、铁镍钼磁粉芯价格较高，而铁硅铝磁粉芯作为一种新型电子器件用磁性材料价格适中，磁性能与铁镍、铁镍钼磁粉芯相近，所以促进了铁硅铝磁粉芯的开发、研究和生产。 合金磁粉芯是用合金具有本征的磁特性，将其制成粉末与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。铁硅铝磁粉芯具有高饱和磁感应强度、高的交直流叠加特性及良好的温度稳定性、低的铁芯损耗、低成本，适合电子器件的高频化、大功率、小型化及抗电磁干扰的要求，市场应用范围不断扩大，受到电子行业极大的关注。
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。这样称呼既确切、明确指明了它的软磁特性，又不易与其他材料相混淆。 金属软磁粉芯目前主要包括铁粉芯、铁硅铝磁粉芯、高通量磁粉芯和钼坡莫磁粉芯四大系列。 铁粉芯(iron cores)是用高纯铁粉或羟基铁粉经配料、压制、涂覆生产的磁芯。由于生产工艺较其他几种简单，原材料最便宜，且具有较好的磁性能，是四大系列金属软磁粉芯中使用量最大、最为广泛的一种。从μe10的－2材质铁粉芯到μe75的－26、－52等各种材质的铁粉芯，适用于各种不同的使用场合。还有用铁氧体掺入适量做的复合铁粉芯，具有较高的导磁率，在某些使用场合可以弥补铁粉芯导磁率较低的缺陷。
如何选取磁粉芯材料
在功率电感和扼流圈设计中怎样选取粉芯（分布式气隙）材料 简介： 本应用指南给出了粉芯材料（MPP,Sendust，Kool Mu，High Flux以及Iron Powder）在电感，扼流圈以及滤波器的设计中的选型和优化。 具体选择何种材料取决于以下具体的应用情况： 1）电感中通过的直流偏置电流大小。 2）环境温度和允许的温升。目前的应用环境温度超过100℃已经非常普遍。 3）尺寸约束和焊接方法（表面贴装或者通孔插装） 4）成本考虑：铁粉芯最便宜，MPP最贵。 5）磁芯电气性能随温度变化的稳定性。 6）磁芯材料的可选择性。比如：微晶公司铁粉芯主要为#26和#52材料，而MPP最常用的材料为磁导率为125的材料。 随着近年来铁磁技术的飞速发展，工程师设计优化时的材料可选择性大大提高。对于开关电源、电感、扼流圈以及滤波器设计方面，最常用的材料包括MPP(钼坡莫合金)，High Flux （高磁通磁芯），Sendust（铁硅铝）以及铁粉芯磁芯。针对不同的应用场合，每种材料都有各自的特点。 粉芯磁芯的主要生产厂家如下： 1）美国微晶公司主要生产铁粉芯。目前只有该公司的铁粉芯具有很高的热稳定性。 2）美国Magnetic公司以及Arnold公司，CSC公司，T/T电子公司生产MPP,Sendust(Kool Mu)以及High Flux磁芯。 3）日本TDK,Tokin，Toho生产Sendust磁芯。 粉芯材料磁芯是由高磁导率材料经过研磨或者喷雾造粒形成粉末，磁芯的磁导率取决于高磁导率材料微粒的尺寸和密度大小。调整微粒的尺寸和密度可以得到不同磁导率的磁芯。微粒尺寸越小，磁芯磁导率越小，直流偏置特性越好，但是成本更高。粉末微粒之间彼此绝缘，因此磁芯固有的分布气隙具有更好的储能能力，特别适合在储能电感中应用。 粉芯的分布式气隙特性确保能量储存在整个磁芯体中。这就使得磁芯的温度稳定性更高。而传统的开气隙的铁氧体磁芯由于能量储存在气隙附近，漏感较大，使得气隙损耗和电磁干扰都明显增加。有时局部气隙损耗甚至比磁芯本身的损耗都大。因此，磁芯的温度稳定性不太稳定。优化磁芯选择原则是选择能够满足所有的设计目标需求的同时，具有最小折衷的材料。如果成本是首要考虑因素，铁粉芯是最佳选择。如果温度稳定性是优先考虑因素，那么首选MPP磁芯。 MPP（钼坡莫合金粉芯磁芯） 成分：Mo-Ni-Fe 在所有粉芯磁芯中，MPP粉芯磁芯具有最小的磁芯损耗和最好的温度稳定性。典型情况下，直到140℃，电感的公差漂移都小于1％。MPP磁芯的初始磁导率(μi)有26，60， 125，160，173，200，500。MPP磁芯具有高电阻率，低磁滞损耗和涡流损耗，在直流偏置和交流条件下都非常好的电感稳定性等优点。对于μi=125的磁芯，交流激励（交流磁化磁感应增量超过2000高斯）下，电感变化仍低于2％（非常稳定）。MPP在直流磁化或直流偏置下也不易饱和。MPP 的最大饱和磁感应强度大约为8000高斯（800mT）. 同其他粉芯材料相比，MPP价格最贵，但是在磁心损耗和稳定性方面性能最好。在直流偏