磁性材料综述.docx

铁氧体磁芯与粉末磁芯综述 铁氧体磁芯与粉末磁芯综述  摘 要 软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力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。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、电视广播、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、计算机等行业的发展，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。  目录  TOC \o 1-3 \h \z \u  HYPERLINK \l _Toc470293689 一、组成与分类  PAGEREF _Toc470293689 \h 3  HYPERLINK \l _Toc470293692 二、材料特性  PAGEREF _Toc470293692 \h 5  HYPERLINK \l _Toc470293695 三、磁芯材料的基本参数  PAGEREF _Toc470293695 \h 6  HYPERLINK \l _Toc470293702 四、主要性能指标  PAGEREF _Toc470293702 \h 8  HYPERLINK \l _Toc470293703 五、磁芯的形状  PAGEREF _Toc470293703 \h 9  HYPERLINK \l _Toc470293710 六、主要应用  PAGEREF _Toc470293710 \h 10  PAGE \* MERGEFORMAT 10 铁氧体磁芯与粉末磁芯综述  PAGE \* MERGEFORMAT 1 一、组成与分类[1] 1.铁氧体磁芯 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（Tc）。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。磁芯形状种类丰富，有E、I、U、EC、ETD形、方形(RM、EP、PQ)、罐形(PC、RS、DS)及圆形等。 2.粉末磁芯 粉芯材料是将一些合金原料研磨成精细的粉末状颗粒，然后在这些颗粒的表面覆盖上一层绝缘物质（它用来控制气隙的尺寸，并且降低涡流损耗），最后这些粉末在高压下形成各种磁芯形状。 由于原料成分的不同，粉芯材料又可分为铁粉芯、钼坡莫合金粉芯（MPP）和高磁通粉芯（铁镍磁粉芯）等材料。 铁粉芯是所有粉芯材料中最为便宜的材料，磁导率一般在4～80左右。由于颗粒之间相互都绝缘，与硅钢片相比虽然涡流损耗被大大地降低，但高频情况下由损耗导致的温升仍很高。 MPP磁芯的相对磁导率一般在14～350，饱和磁感应强度为?0.7T左右。在现有的粉芯材料中，MPP具有损耗低、温度稳定性好的优势。此外，它也是磁导率选择范围最广的粉芯材料。但是由于镍的含量高，所以它也是最昂贵的粉芯材料。 高磁通粉芯是一种气隙均匀分布的磁环，由50%镍和50%铁合金粉末制成，它的相对磁导率一般在14～200。高磁通粉芯的饱和磁感应强度高达1.5T，而一般MPP为0.7T，铁氧体为0.45T。与铁粉芯相比，高磁通粉芯的磁损大大地降低，又由于高饱和磁感应强度，该磁芯使得绝大多数场合下铁粉环尺寸降低成为可能。 表1所示为（纯）铁粉芯、高磁通磁粉芯、铁硅铝粉芯、铁镍钼磁粉芯和铁氧体磁芯的磁芯材料成分组成。 表1不同磁性材料的组成成分 （纯）铁粉芯高磁通 磁粉芯铁硅铝粉芯钼坡莫合金磁粉芯铁氧体磁芯磁芯材料基本成分组成100%铁粉50%镍和50%铁合金粉85%铁9%硅和6%铝合金粉80%镍20%铁锰锌氧化物与铁氧化物的陶瓷状结合体二、材料特性[2] 1