纳米晶磁芯在EMI领域的应用
纳米晶软磁材料的应用
纳米晶软磁材料的应用【摘要】本文首先回顾了纳米晶软磁材料的发展过程，介绍了纳米晶软磁材料的组织结构与磁特性，并介绍了纳米晶软磁合金的应用。
【关键词】纳米晶；软磁材料；铁芯；铁基合金引言八十年代以来，由于计算机网络和多媒体技术、高密度记录技术和高频微磁器件等的发展和需要，越来越要求所用各种元器件高质量、小型、轻量，这就要求制造这些器件所用的软磁合金等金属功能材料不断提高性能，向薄小且高稳定性发展[1]。
正是根据这种需要，1988年日本的Yoshizawa等人首先发现，在Fe—Si—B非晶合金的基体中加人少量Cu和M（M=Nb，Fa，Mo，W等），经适当的温度晶化退火以后，可获得一种性能优异的具有b.c.c结构的超细晶粒（D 约10nm）软磁合金[2]。
这时材料磁性能不仅不恶化，反而非常优良，这种非晶合金经过特殊的晶化退火而形成的晶态材料称为纳米晶合金。
其典型成份为Fe73.5CuNb3Si13.5B9，牌号为Finemet。
其后，Suzuki等人又开发出了Fe—M—B （M=Zr，Hf，Ta）系。
到目前为止，已经开发了许多纳米晶软磁材料，包括：Fe基、Co基、Ni基[3]。
由于Co基和Ni基易于形成K、λs、同时为零的非晶态或晶态合金，如果没有特殊情况，实用价值不大。
故本文主要介绍铁基纳米晶软磁合金。
铁基纳米晶合金是以铁元素为主，加人少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料，这种非晶态材料经热处理后可获得直径为l0—20纳米的微晶，弥散分布在非晶母体上，被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料。
纳米晶材料具有优异的综合磁性能：高饱和磁感（1.2T）、高初始磁导率（8万）、低Hc（0.32A/M），高磁感下的高频损耗低（P0.5T/20kH=30W/kg），电阻率为80微欧厘米，比坡莫合金（50—60微欧厘米）高，经纵向或横向磁场处理，可得到高Br（0.9T）或低Br值（1000Gs）。
纳米晶取电铁芯
纳米晶取电铁芯
纳米晶取电铁芯是一种新型的铁芯材料，它是由纳米晶带材经过特殊的加工工艺制成的。
相比传统的铁芯材料，纳米晶取电铁芯具有以下优势：
1. 高磁导率：纳米晶取电铁芯的磁导率比传统铁芯材料高得多，可以提高电磁铁的效率和功率密度。
2. 低损耗：纳米晶取电铁芯的损耗非常低，可以减少电磁铁的发热量，提高电磁铁的稳定性和可靠性。
3. 高频特性好：纳米晶取电铁芯具有良好的高频特性，可以在高频下工作，适用于高频电磁铁和高频变压器等领域。
4. 小尺寸：纳米晶取电铁芯的尺寸非常小，可以制作出更加紧凑和轻便的电磁铁和变压器。
5. 良好的温度稳定性：纳米晶取电铁芯的温度稳定性好，可以在较宽的温度范围内工作，适用于各种恶劣的工作环境。
总之，纳米晶取电铁芯具有高磁导率、低损耗、高频特性好、小尺寸和良好的温度稳定性等优势，是一种非常有前途的铁芯材料，在电磁铁、变压器、电感器等领域有着广泛的应用前景。
非晶、纳米晶软磁合金磁芯介绍
非晶、纳米晶软磁合金磁芯介绍1、讲授人：朱正吼,非晶、纳米晶软磁合金磁芯介绍,非晶及纳米晶软磁合金,牌号和基本成分铁基非晶合金铁镍基非晶合金铁基纳米晶合金非晶及纳米晶软磁合金磁芯非晶及纳米晶磁芯应用汇总销售---思索,,牌号和基本成分,,铁基非晶合金,组成：80%Fe、20%Si,B 类金属元素性能：1.高饱和磁感应强度〔1.54T〕；2.与硅钢片的损耗比较：磁导率、激磁电流和铁损等都优于硅钢片。
特殊是铁损低〔为取向硅钢片的1/3－1/5〕，代替硅钢做配电变压器可节能60－70％。
应用：广泛应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆变器铁芯，适合于10kHz以2、下频率使用。
,,铁镍基非晶合金,组成：40%Ni、40%Fe及20%类金属元素性能：1.具有中等饱和磁感应强度〔0.8T〕、较高的初始磁导率和很高的最大磁导率以及高的机械强度和优良的韧性。
2.在中、低频率下具有低的铁损。
3.空气中热处理不发生氧化，经磁场退火后可得到很好的矩形回线。
应用：广泛用于漏电开关、精密电流互感器铁芯、磁屏蔽等。
,,铁基纳米晶合金,组成：铁元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金，经快速凝固工艺形成一种非晶态材料。
热处理后获得直径为10－20nm的微晶,弥散分布在非晶态的基体上，被称为微晶、纳米晶材料。
性能：具有优异3、的综合磁性能，高饱和磁感、高初始磁导率、低Hc，高磁感下的高频损耗低，电阻率比坡莫合金高。
经纵向或横向磁场处理，可得到高Br或低Br值。
是目前市场上综合性能最好的材料。
应用：广泛应用于大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈铁芯、电流互感器铁芯、漏电爱护开关、共模电感铁芯。
,,非晶及纳米晶软磁合金磁芯,磁放大器磁芯滤波电感磁芯高频大功率磁芯恒电感磁芯电流互感器磁芯实例1：磁芯在开关电源中使用实例2：非晶磁芯在LED灯具上应用,,磁放大器磁芯,什么是磁放大器性能特点应用范围计算机ATX电源和通讯开关电源,,性能特点,,应用范围4、,磁放大器能使开关电源得到精确的掌握，从而提高了其稳定性。
EMI吸收磁环磁珠的应用及选型
时，最多绕3～4匝，防止饱和现象发生， 大部分实际应用中都是将线缆直接通过 吸收磁环，所以在选择吸收磁环时主要 看内径大小，能
EMI吸收磁环磁珠的应用及选 型
zso123
文做一些简要的阐述： 原理： 当电子设备环境周围有高频干扰 源时（一般指频率大于100MHz以上）， 这些
干扰信号是通过空间辐射的，而不通过 线缆。如果仅在线缆上做滤波处理只能 滤掉几十兆Hz的干扰，而对100 MHz以上 就不起作
用了。EMI吸收磁环磁珠就能为这一问题 得到有效的处理，磁环磁珠能吸收空间 信号，把电场能量转换为热能而有效的 损耗。吸收磁环
磁珠对电子设备本身的电路不会造成任 何影响，仅在有高频干扰时才会工作。 选型： 一般选择磁环时要看磁环在2
5MHz和100MHz两个频率点的阻抗值吸收磁环
德国VAC纳米晶材料
德国VAC公司的超微晶材料在高频开关电源（SMPS）功率变压器上的应用一、 VAC公司的超微晶材料用作开关电源功率变压器的优异性及其标准规格系列1. VAC公司的超微晶材料VITROPERM 500F用作开关电源功率变压器有着独特的优异性：非常低的铁损，且损耗在-40℃~+120℃范围内不随温度而变化。
非常高的饱和磁通密度(1.2T，即使在高温下也能保持)。
因此开关电源设计者可以考虑选择较低的工作频率，从而节省功率半导体和EMI滤波器件的成本。
足够高的磁导率，且磁导率随磁通密度和温度的变化都非常小。
磁芯由环氧树脂封装，具有非常高的机械强度；由于这种磁芯材料几乎没有磁滞伸缩，因此可以设计铸造元件。
VITROPERM超微晶可以抵抗非常强的振动应力。
2. VAC功率变压器磁芯的标准规格型号目前为止，VAC可以提供外径约10mm～500mm、高度约4mm～30mm的环形磁芯，可以通过叠加磁芯来获得更高的高度。
目前标准系列的磁芯外径为16mm～130mm，由这此磁芯组合可以做出功率高达40kW的功率变压器。
矩形磁芯可按要求定做。
下表是VAC功率变压器磁芯的标准规格型号（注意：VITROPERM 500F 是铁基超微晶材料，用于推挽式（全桥、半桥）变换器可参考上表，各种规格的磁芯在20kHz频率下所传输的功率（仅为典型值，条件不一样所传输的功率值也会不一样）。
在频率f=20kHz, 环境温度T≤60℃，允许的温升△T＝50K，变压器为浇铸设计时，变压器磁芯大小和所能传输的功率值列表如下（仅供参考指导）： ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 磁芯尺寸大小（外径×内径×高度mm） 所传输的功率(W) 50×40×20 130063×50×25 280080×63×25 4200100×80×25 6100100×80×25×2(个磁芯) 9000130×100×25 11000130×100×25×2(2个磁芯) 16000130×100×25×2(2个磁芯) 20000130×100×25×4(4个磁芯) 24000-------------------------------------------------------------------- 如果变压器采用强迫冷却方式，所能输出的功率将可增大50%。
纳米晶磁环使用频段 -回复
纳米晶磁环使用频段-回复纳米晶磁环是一种新型材料，具有优异的磁学性能，被广泛应用于射频（Radio Frequency，RF）和微波领域。
在这篇文章中，我们将一步一步回答关于纳米晶磁环使用频段的问题。
第一步：了解纳米晶磁环的基本特性纳米晶磁环是一种由纳米晶颗粒组成的磁性薄膜，具有高磁导率和低损耗的特点。
由于其具有纳米级别的晶粒尺寸，使得纳米晶磁环具有优异的磁学性能。
这种材料可以在较低的磁场强度下实现高饱和磁感应强度，同时具有较低的磁滞回线损耗和磁场吸收能力。
第二步：理解纳米晶磁环的应用领域由于纳米晶磁环具有优异的磁学性能，其在射频和微波领域有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 通信领域：纳米晶磁环可以用于制造天线和滤波器，使得无线通信设备具有更高的传输效率和更好的信号质量。
纳米晶磁环的低损耗和高磁导率特性，使得其成为制造高频率天线和微波滤波器的理想材料。
2. 雷达系统：纳米晶磁环可以在雷达系统中起到更好的辐射和接收微波信号的作用。
它可用于制造高性能的雷达天线和接收器，提高雷达系统的灵敏度和探测距离。
3. 感应加热：基于纳米晶磁环的感应加热技术已经在一些领域得到应用，如医疗、工业加热等。
纳米晶磁环可以将高频电磁能量转换为热能，实现对特定材料的快速加热。
4. 安全门：纳米晶磁环的低损耗和高磁导率使其成为制造金属检测器和安全门的关键材料。
它可以实现快速、准确的金属探测和识别，以提高安全检查系统的效率。
第三步：了解纳米晶磁环的频段特性纳米晶磁环的频段特性是指其在不同频率范围内的性能表现。
纳米晶磁环在射频和微波领域的应用主要集中在几百MHz到几十GHz的范围内。
具体的频段特性主要包括以下几个方面：1. 饱和磁感应强度（Bs）：纳米晶磁环在不同频段下的饱和磁感应强度可以决定其磁场响应能力。
一般来说，纳米晶磁环在低频范围内具有较高的饱和磁感应强度。
2. 磁滞回线损耗（Hc）：纳米晶磁环的磁滞回线损耗是指在交变磁场作用下，在磁感应强度从正向到负向变化时产生的能量损耗。
什么是超微晶磁芯？
什么是超微晶磁芯？
什么是超微晶磁芯？
超微晶（亦称纳米非晶）磁芯是一种新型软磁材料，它因具有高磁导率、高矩形比、磁芯损耗低、高温稳定性好等优点而备受人们的青眯。
用超微晶磁芯取代传统的铁氧体磁芯，能减小开关电源的体积。
超微晶磁芯具有以下特点：
1、极高的初始磁导率，u=30000~80000，且磁导率随磁通密度和温度的变化非常小。
2、磁芯损耗极低，并且在-40~+120℃范围内不随温度而变化。
3、非常高的饱和磁通密度（Bs=1.2T），允许选择较低的开关频率，能降低开关电源及EMI滤波器的成本。
4、磁芯采用环氧树脂封装，机械强度高，无磁滞伸缩现象，能承受强振动。
5、可取代传统的铁氧体磁芯以减小开关电源的体积，提高可靠性。
6、超微晶磁芯还适合制作EMI滤波器中的共模电感（亦称共模扼流圈），只需绕很少的匝数即可获得很大的电感量，从而能降低铜损，节省线材，减小共模电感的体积。
用超微晶磁芯制成的共模电感具有很高的共模插入损耗，能在很宽的频率范围内对共模干扰起到抑制作用，因而不需要使用复杂的滤波电路。
此外，在超微晶磁芯上绕一圈或几圈铜线，即可制成一个尖峰抑制器，其构造非常简单，而对噪声干扰的抑制效果非常好。
emi屏蔽材料
emi屏蔽材料EMI屏蔽材料。
EMI屏蔽材料是一种能够有效阻止电磁干扰（EMI）传播的材料。
在现代电子设备中，EMI屏蔽材料的应用越来越广泛，它不仅可以保护设备免受外部电磁辐射的影响，还可以防止设备本身产生的电磁辐射对周围环境和其他设备造成干扰。
本文将介绍EMI屏蔽材料的种类、特性和应用领域。
首先，我们来看一下EMI屏蔽材料的种类。
根据其材料特性，EMI屏蔽材料可以分为导电性材料和磁性材料两大类。
导电性材料主要包括金属材料和导电涂层材料，金属材料如铜、铝等具有良好的导电性能，可以有效地吸收和屏蔽电磁波；而导电涂层材料则是将导电性材料通过涂覆的方式应用在设备表面，起到屏蔽的作用。
磁性材料则是利用其磁性能对电磁波进行吸收和屏蔽，常见的磁性材料有铁氧体、镍锌铁氧体等。
其次，我们来了解一下EMI屏蔽材料的特性。
EMI屏蔽材料具有良好的导电性能和磁性能，能够有效地吸收和屏蔽电磁波。
此外，它还具有良好的加工性能和稳定性，可以根据设备的形状和尺寸进行定制加工，而且在不同的工作环境下能够保持稳定的屏蔽性能。
除此之外，EMI屏蔽材料还具有耐腐蚀、耐磨损等特性，能够保证设备长期稳定地工作。
最后，我们来探讨一下EMI屏蔽材料的应用领域。
EMI屏蔽材料广泛应用于通信设备、医疗设备、航空航天设备、汽车电子设备等领域。
在通信设备中，EMI 屏蔽材料可以有效地阻止外部电磁干扰对信号传输的影响，保证通信设备的稳定运行；在医疗设备中，EMI屏蔽材料可以有效地防止设备产生的电磁辐射对患者和医护人员造成影响；在航空航天设备和汽车电子设备中，EMI屏蔽材料可以有效地防止设备受到外部电磁辐射的干扰，保证设备的安全和可靠性。
综上所述，EMI屏蔽材料作为一种重要的电磁兼容材料，在现代电子设备中具有非常重要的应用价值。
随着电子设备的不断发展和普及，EMI屏蔽材料的需求也将不断增加，相信在未来的发展中，EMI屏蔽材料将会有更广阔的应用空间和发展前景。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
谢谢！
纳米磁芯技术 - 让您的电机工作更可靠
Cu casting wheel T = 20°C
v = 100km/h
什么是纳米晶磁芯
纳米晶磁芯带材的制作 - 切割成型
什么是纳米晶磁芯
纳米晶磁芯带材的制作 - 卷制成磁芯
什么是纳米晶磁芯
纳米晶磁芯带材的制作 - 热处理
什么是纳米晶磁芯
纳米晶磁芯带材的制作 - 性能测试
纳米晶磁芯工作原理
（6）使用差分式电路
目前消除共模电流的方法
对于一般常规电路采取的办法 - 共模电流发生后，采用 专用设备进行消除
（1）采用滤波器 (EMC FILTER)
EMC滤波器，又名“电磁兼容性滤波器”，主要用于仪器仪表、自动化控制系统中，用 来抑制和消除工业自动化系统现场的强电磁干扰和电火花干扰，勘正现场仪器仪表， 保证自动化控制系统的安全可靠运行。 但是滤波器仅消除控制器本身的共模噪音问题，而无法消除控制器所连接的电缆及其 他负载上产生的共模电流。
装配纳米晶磁芯后电流波形：
纳米晶磁芯应用效果验证
首先将磁芯短路：
打开短路电线后：
纳米晶磁芯方案的优点
便于安装与方案改进 选型非常方便 效果直观，且立即见效 同时作用于电磁传导及辐射 免维护 如果设计方案合理可长时间工作 相对于接地碳刷及轴承绝缘等其他方案成本低廉
纳米晶磁芯产品介绍
共模电流磁芯
纳米晶磁芯磁芯选型
磁芯选型表
差模电流磁芯 - 组合式磁芯方案
纳米晶磁芯磁芯选型
磁芯选型表
典型应用案例
2MW风机改造项目 - 2006年
将共模电流从60A减小至10A，目前设备仍正常运行。
典型应用案例
造纸厂设备改造项目
典型应用案例
500KW太阳能逆变器项目
替代滤波器方案
共模电流的产生原因
实际产品中发生共模电流的器件
IGBT - IGBT高频切换（dv/dt)时产生了高频共模电流。 - IGBT目前主流频率为1-30KHz，且频率有进一步上升的趋势。频率越大，控 制器体积可以缩小，降低成本，但是共模电流将更大。
共模电流的危害
产 生 EMC （ electromagnetic compatibility ）/EMI （electromagnetic interference）问题，影响其他器件 正常工作。 在传输电缆上发出共模噪音。 对电机轴承造成电腐蚀。
共模电流的检测方式
测试设备
频谱分析仪 电流卡钳 变频器 测试电机 直流电机
共模电流的检测方式
测试方式
共模电流的检测方式
测试方式
电流波形放大效果
目前消除共模电流的方法
对于一般常规电路采取的办法 - 从源头或器件本身减少 EMC/EMI影响
（1）采用屏蔽双绞线并有效接地 （2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽 （3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线 （4）不要和电控锁等易产生干扰的设备共用同一个电源 （5）采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV)
共模电流的产生原因
理论上分析共模电流的发生原因
1、外界电磁场在电路走线中的所有导线上感应出来电压（这个电压相对于大 地是等幅和同相的），由这个电压产生的电流；
2、由于电路走线两端的器件所接的地电位不同，在这个地电位差的驱动下产 生电流；
3、器件上的电路走线与大地之间有电位差，这样电路走线上会出现共模电流。
纳米晶磁芯工作原理
对电机
电机壳体 - 轴承 - 转子轴的结构也可视作为一个寄生电容。
纳米晶磁芯工作原理
对电机
电机壳体 - 轴承 - 转子轴的结构也可视作为一个寄生电容。
纳米晶磁芯工作原理
对电机
对一台 250 KW电机的机壳及转子轴检测容 值，测得容值为7nF。而根据有关工厂对 2MW电机的实测结果，大致容值为20nF。
目前消除共模电流的方法
对于电机采取的办法
（1）轴端安装接地碳刷 目的在降低轴电位。需使接地碳刷可靠 接地，并且与转轴可靠接触，保证转轴 电位为零电位，以消除轴电流。
（2）安装绝缘轴承 目的在阻隔轴电流，避免轴电流直接流 过轴承，而造成电弧烧伤。
什么是纳米晶磁芯
纳米晶磁芯是用厚度为20um的超薄非 晶带材进行热处理，使得带材内部形 成约20nm大小的纳米晶晶粒，并具备 一定导磁性能的环形器件。 纳米晶磁芯可通过感应的方式将共模 电流转换成热量散发掉。 共模电流的损耗是传统硅钢片带材的 1/1000左右，因此它可以用于几个Hz 到100MHz的广泛领域。
纳米晶磁芯通过感应加热的原理，吸收电缆中的共模电流， 并转换成热量发散掉。
纳米晶磁芯工作原理
对传输电缆
电缆线本身会产生寄生电容，电缆线越长，则寄生电容容值越大。寄生的含义就是本 来没有在那个地方设计电容，但由于布线之间总是有互容，互容就好像是寄生在布线 之间的一样，所以叫寄生电容（Parasitic Capacitance)，又称杂散电容。寄生电容 在低频情况下表现不是很明显，而在高频情况下，容值会增大，不能忽略。 C=εS/d=εS/4πkd（真空）= Q/U 共模电流在电缆线上的物理想象为共模噪音。 在电缆线上套上纳米晶磁芯后，纳米晶磁芯通过感应吸收共模电流，并转换成热量。
纳米晶磁芯在EMI领域的应用 科磁电子科技（上海）有限公司
目录
共模电流定义 共模电流的产生原因 共模电流的危害 共模电流的检测 目前消除共模电流的方法 什么是纳米晶磁芯 纳米晶磁芯工作原理 纳米晶磁芯应用效果验证 纳米晶磁芯方案的优点 纳米晶磁芯产品介绍 纳米晶磁芯选型 典型应用案列
基本条件
电缆线规格 -- 确定磁芯内径，以保证电缆线能通过 共模电流大小 -- 选用磁导率及磁路长度合适的磁芯 磁芯温升 -- 最佳工作温度为 60 - 80 度 电缆线长度 -• 当（dv/dt)恒定的时候，电缆线越长，则寄生电容（Ck) 越大，导致共模电流越大。
纳米晶磁芯磁芯选型
磁芯选型表
按产品性能
标准磁芯 COOL BLUE 系列磁芯 COOL BLUE (+) COOL TUBE NaLa 系列磁芯 特殊型材
纳米晶磁芯产品介绍
按产品形状
圆形 跑道形 方形 平面异形
纳米晶磁芯磁芯选型
根据安培环路定律
H Le = N Ipeak • • • • H -- 磁场大小 Le -- 磁路长度 N -- 匝数 Ipeak -- 共模电流 （不平衡电流 / 漏电流 / ）
什么是纳米晶磁芯
纳米晶磁芯带材的制作 - 喷带技术
liquid metal under pressure, T = 1200°C melting furnace
induction heating
Байду номын сангаас
ceramic nozzle
amorphous strip 20-25 m thickness
RIBBON.AVI
共模电流的定义
共模电流定义
共模干扰电流定义为在任意（或全 部）载流导线和参考地之间的无用 电位差所形成的电流。干扰电流在 电路走线中的所有导线上的幅度、 相位相同，它在电路走线与大地之 间形成的回路中流动。 由于认知的不同，目前对共模电流 的名称有不平衡电流，共模噪音， 轴电流，谐波电流，漏电流等，但 是实际上描述的都是同一概念。 由于电路中局部产生寄生电容，结 合共模电流的高频特性，会在局部 电路产生噪音，或在局部造成电腐 蚀等损害现象。
低频状态下，轴承本身的绝缘性能可以产 生足够的阻抗。但是随着频率提高，阻抗 逐步变小，直至短路状态。 阻抗变小后，在轴电压相对恒定的情况下， 将产生很大的轴电流。则造成类似于焊机 的工作状态，即低电压/高电流的状态，并 最终在轴承滚道表面形成电腐蚀现象。
纳米晶磁芯工作原理
对电机
对进线电缆装配纳米晶磁芯前电流波形：