常用软磁磁芯的特点
(一). 粉芯类
1. 磁粉芯
磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁性颗粒很小（高频下使用的为0.5~5微米），又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。
常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。
磁芯的有效磁导率me及电感的计算公式为： me = DL/4N2S ´ 109
其中：D为磁芯平均直径（cm），L为电感量（享），N为绕线匝数，S为磁芯有效截面积（cm2）。
(1). 铁粉芯
常用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。在粉芯中价格最低。饱和磁感应强度值在1.4T左右；磁导率范围从22~100; 初始磁导率mi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(High Flux)。
MPP是由81%Ni, 2%Mo, 及Fe粉构成。主要特点是: 饱和磁感应强度值在7500Gs左右；磁导率范围大，从14~550; 在粉末磁芯中具有最低的损耗；温度稳定性极佳，广泛用于太空设备、露天设备等；磁致伸缩系数接近零，在不同的频率下工作时无噪声产生。主要应用于300KHz以下的高品质因素Q滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高的LC电路上常用、输出电感、功率因素补偿电路等, 在AC 电路中常用, 粉芯中价格最贵。
高磁通粉芯HF是由50%Ni, 50%Fe粉构成。主要特点是: 饱和磁感应强度值在15000Gs左右；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。主要应用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因素校正电路等, 在DC电路中常用，高DC偏压、高直流电和低交流电上用得多。价格低于MPP。
(3). 铁硅铝粉芯(Kool Mm Cores)
铁硅铝粉芯由9%Al, 5%Si, 85%Fe粉构成。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；饱和磁感在1.05T左右；导磁率从26~125；磁致伸缩系数接近零，在不同的频率下工作时无噪声产生；比MPP有更高的DC偏压能力；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。有时也替代有气隙铁氧体作变压器铁芯使用。
2. 软磁铁氧体(Ferrites)
软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物，采用粉末冶金方法生产。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，为1～10欧姆-米，一般在100KHZ 以下的频率使用。Cu-Zn、Ni-Zn铁氧体的电阻率为102～104欧姆-米，在100kHz～10兆赫的无线电频段的损耗小，多用在无线电用天线线圈、无线电中频变压器。
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。在应用上很方便。
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。
国内外铁氧体的生产厂家很多，在此仅以美国的Magnetics公司生产的Mn-Zn铁氧体为例介绍其应用状况。分为三类基本材料：电信用基本材料、宽带及EMI材料、功率型材料。
电信用铁氧体的磁导率从750~2300, 具有低损耗因子、高品质因素Q、稳定的磁导率随温度/时间关系, 是磁导率在工作中下降最慢的一种，约每十年下降3%～4%。广泛应用于高Q滤波器、调谐滤波器、负载线圈、阻抗匹配变压器、接近传感器。
宽带铁氧体也就是常说的高导磁率铁氧体，磁导率分别有5000、10000、15000。其特性为具有低损耗因子、高磁导率、高阻抗/频率特性。广泛应用于共模滤波器、饱和电感、电流互感器、漏电保护器、绝缘变压器、信号及脉冲变压器，在宽带变压器和EMI上多用。
功率铁氧体具有高的饱和磁感应强度，为4000~5000 Gs。另外具有低损耗/频率关系和低损耗/温度关系。也就是说，随频率增大、损耗上升不大；随温度提高、损耗变化不大。广泛应用于功率扼流圈、并列式滤波器、开关电源变压器、开关电源电感、功率因素校正电路。
(二). 带绕铁芯
1. 硅钢片铁芯
硅钢片是一种合金，在纯铁中加入少量的硅（一般在4.5%以下）形成的铁硅系合金称为硅钢
该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为20000高斯; 由于它们具有较好的磁电性能，又易于大批生产，价格便宜，机械应力影响小等优点，在电力电子行业中获得极为广泛的应用，如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。是软磁材料中产量和使用量最大的材料。也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。特别是在低频、大功率下最为适用。常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带DW、冷轧取向电工钢带DQ，适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯，这类合金韧性好，可以冲片、切割等加工，铁芯有叠片式及卷绕式。但高频下损耗急剧增加，一般使用频率不超过400Hz。从应用角度看，对硅钢的选择要考虑两方面的因素：磁性和成本。对小型电机、
电抗器和继电器，可选纯铁或低硅钢片；对于大型电机，可选高硅热轧硅钢片、单取向或无取向冷轧硅钢片；对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。在工频下使用时，常用带材的厚度为0.2~0.35毫米；在400Hz下使用时，常选0.1毫米厚度为宜。厚度越薄，价格越高。
2. 坡莫合金
坡莫合金常指铁镍系合金，镍含量在30~90%范围内。是应用非常广泛的软磁合金。通过适当
的工艺，可以有效地控制磁性能，比如超过十万的初始磁导率、超过一百万的最大磁导率、低到千分之二奥斯特的矫顽力、接近1或接近零的矩形系数，具有面心立方晶体结构的坡莫合金具有很好的塑性，可以加工成1微米的超薄带及各种使用形态。常用的合金有1J50、1J79、1J85等。1J50的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些，但磁导率比硅钢高几十倍，铁损也比硅钢低2~3倍。做成较高频率(400~8000Hz)的变压器，空载电流小，适合制作100瓦以下小型较高频率变压器。1J79具有好的综合性能，适用于高频低电压变压器，漏电保护开关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。1J85的初始磁导率可达十万以上，适合于作弱信号的低频或高频输入输出变压器、共模电感及高精度电流互感器等。
3.非晶及纳米晶软磁合金(Amorphous and Nanocrystalline alloys)
硅钢和坡莫合金软磁材料都是晶态材料，原子在三维空间做规则排列，形成周期性的点阵结构，存在着晶粒、晶界、位错、间隙原子、磁晶各向异性等缺陷，对软磁性能不利。从磁性物理学上来说，原子不规则排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶态结构对获得优异软磁性能是十分理想的。
非晶态金属与合金是70年代问世的一个新型材料领域。它的制备技术完全不同于传统的方法，而是采用了冷却速度大约为每秒一百万度的超急冷凝固技术，从钢液到薄带成品一次成型，比一般冷轧金属薄带制造工艺减少了许多中间工序，这种新工艺被人们称之为对传统冶金工艺的一项革命。由于超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，称之为非晶合金，被称为是冶金材料学的一项革命。这种非晶合金具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。目前美、日、德国已具有完善的生产规模，并且大量的非晶合金产品逐渐取代硅钢和坡莫合金及铁氧体涌向市场。
我国自从70年代开始了非晶态合金的研究及开发工作，经过“ 六五”、“ 七五”、“ 八五” 期间的重大科技攻关项目的完成，共取得科研成果134 项，国家发明奖2 项，获专利16项，已有近百个合金品种。钢铁研究总院现具有4条非晶合金带材生产线、一条非晶合金元器件铁芯生产线。生产各种定型的铁基、铁镍基、钴基和纳米晶带材及铁芯，适用于逆变电源、开关电源、电源变压器、漏电保护器、电感器的铁芯元件，年产值近2000万元。“ 九五”正在建立千吨级铁基非晶生产线，进入国际先进水平行列。
目前，非晶软磁合金所达到的最好单项性能水平为：
初始磁导率 m0 = 14 ´ 104 钴基非晶
最大磁导率 mm = 220 ´ 104 钴基非晶
矫顽力Hc = 0.001 Oe 钴基非晶
矩形比Br/Bs = 0.995 钴基非晶
饱和磁化强度4pMs = 18300 Gs 铁基非晶
电阻率r = 270 微欧厘米
（1）. 铁基非晶合金(Fe-based amorphous alloys)
铁基非晶合金是由80 % Fe 及20% Si,B类金属元素所构成,它具有高饱和磁感应强度（ 1.54T〕，磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点，特别是铁损低（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％。铁基非晶合金的带材厚度为0.03毫米左右，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以下频率使用。
（2）.铁镍基钴基非晶合金 (Fe-Ni based-amorphous alloy)
铁镍基非晶合金是由40%Ni、40%Fe及20%类金属元素所构成,它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。在中、低频率下具有低的铁损。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。价格比1J79 便宜30－50％。
铁镍基非晶合金的应用范围与中镍坡莫合金相对应, 但铁损和高的机械强度远比晶态合金优越；代替1J79，广泛用于漏电开关、精密电流互感器铁芯、磁屏蔽等。铁镍基非晶合金是国内开发最早，也是目前国内非晶合金中应用量最大的非晶品种，年产量近200吨左右.空气中热处理不发生氧化铁镍基非晶合金（1K503〕获得国家发明专利和美国专利权。
1K501、坡莫合金的磁化曲线比较 1K503不同频率下的动态损耗曲线
钴基非晶合金DC磁滞回线钴基非晶合金的动态损耗特性
(4). 铁基纳米晶合金（Nanocrystalline alloy）
铁基纳米晶合金是由铁元素为主，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10－20 纳米的微晶,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／20kHz＝30 W/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(0.9)或低Br值(1000Gs). 是目前市场上综合性能最好的材料; 适用频率范围：50Hz-100kHz，最佳频率范围：20kHz-50kHz. 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、漏电保护开关、共模电感铁芯.
（三）. 常用软磁磁芯的特点比较
1. 磁粉芯、铁氧体的特点比较:
MPP磁芯: 使用安匝数< 200，50Hz~1kHz: me : 125 ~ 500 ; 1 ~ 10kHz: me : 125 ~ 200; > 100kHz: me : 10 ~ 125
HF磁芯: 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，me : 20 ~ 125
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。
FeSiAlF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
2. 硅钢、坡莫合金、非晶合金的特点比较:
硅钢和FeSiAl材料具有高的饱和磁感应值Bs，但其有效磁导率值低，特别是在高频范围内；
坡莫合金具有高初始磁导率、低矫顽力和损耗，磁性能稳定，但Bs不够高，频率大于20kHz时，损耗和有效磁导率不理想，价格较贵，加工和热处理复杂；
钴基非晶合金具有高的磁导率、低Ｈｃ、在宽的频率范围内有低损耗，接近于零的饱和磁致伸缩系数,对应力不敏感，但是Bs值低，价格昂贵；
铁基非晶合金具有高Bs值、价格不高,但有效磁导率值较低。
纳米晶合金的磁导率、Hc值接近晶态高坡莫合金及钴基非晶，且饱和磁感Bs与中镍坡莫合金相当，热处理工艺简单，是一种理想的廉价高性能软磁材料；虽然纳米晶合金的Bs值低于铁基非晶和硅钢，但其在高磁感下的高频损耗远低于它们，并具有更好的耐蚀性和磁稳定性。纳米晶合金与铁氧体相比，在低于50kHz 时，在具有更低损耗的基础上具有高二至三倍的工作磁感，磁芯体积可小一倍以上。
电源用软磁材料
天水电气传动研究所徐泽玮（天水741018）
1引言
软磁材料是指矫顽磁力小，容易磁化的磁性材料。以软磁材料为主制成的电磁元件，是电源的主要元件之一。
电磁元件对软磁材料的选择，根据不同的使用特性，有不同的要求。但是有一个共同点，那就是要求软磁材料损耗低。不管那一种电磁元件选择软磁材料，都把损耗作为一个主要指标。软磁材料的损耗包括
涡流损耗、磁滞损耗和剩余损耗，除了与材料的电阻率，宽度和厚度等材料本身的参数有关外，还与磁通在电磁元件中变化速度有关，也就是与工作频率f和工作磁通Bm乘积有关。因此表示软磁材料损耗的参数——单位重量（或体积）的损耗P，都要标明使用的工作频率f和工作磁通密度Bm，一般写作PBm/f。Bm 的单位用T或0.1T(kGs)，f的单位用Hz或kHz。在超过1MHz的高频时，由于测试电源的限制，不直接测损耗，而测磁导率μ，也要标明测试时的工作频率f和磁场强度H。变压器是电源中第一个重要的电磁元件，它对软磁材料的损耗特别关注，因此低损耗是软磁材料发展的主要追求。
本文对电源中应用的主要软磁材料作一介绍，并进行一些分析。
2硅钢
硅钢是电源使用最早的软磁材料，它稳定性好，环境适应性强，磁通密度高，成本低，适用于大规模生产，而且批量之间性能差异小，是在工频和中频范围内使用量最大的软磁材料。现在的硅钢，经过近80年的发展，性能已有很大的改善，其使用范围已经扩展到20kHz以上，最高可达200kHz～325kHz。因此，不能再把硅钢排斥在高频电源使用的软磁材料之外。
从20世纪20年代起，就已经用热轧工艺生产硅钢。从50年代起，逐渐转向冷轧工艺生产。再经过热处理，使硅钢晶粒从无方向排列的无取向，变成晶粒有方向排列的取向硅钢。60年代发明了高集成度有方向排列晶粒织构（HI－B织构）工艺，饱和磁通密度Bs上升，损耗下降。现在生产的0.30mm厚的HI－B
织构取向硅钢的代表性参数是Bs为2.03T，损耗P1.3T/50Hz为0.60W/kg，P1.7T/50Hz为1.02W/kg。我国生产的硅钢只是一般的取向冷轧硅钢，个别的可达到HI－B织构取向硅钢水平。
减少硅钢的厚度，可以减少涡流损耗。最早生产的硅钢带材厚度为0.50mm，以后到50年代逐渐下降到0.35mm，现在已降到0.30mm和0.23mm。从0.30mm下降到0.23mm，取向硅钢的损耗P1.7T/50Hz可下降0.15W/kg。更薄的硅钢带材厚度已降到0.10mm，0.08mm，0.05mm。但是随着带材厚度下降，饱和磁通密度也随着下降。为了克服这个缺点，80年代末开发出三次再结晶新工艺，制造的超薄带硅钢的厚度可以达到0.005mm(5μm)。从表1列出的数据可以看出：厚度为81μm和32μm的硅钢，比300μm取向硅钢的损耗有大幅度下降，接近和超过通过磁场热处理的20μm～40μm厚的铁基非晶合金带材的水平。不过这种超薄带硅钢工艺复杂，成本高。我国生产的0.10mm厚硅钢的价格已经是20μm～40μm厚铁基非晶合金带材的2倍以上，更不用说0.08mm以下的超薄硅钢了，只有在追求体积小损耗也小的电源变压器和电抗器中才使用。
增加硅钢中硅含量可以使铁损下降，当硅含量增加到6.5％时具有最佳的特性，磁致伸缩趋近于零，磁导率比无取向3％硅钢高，损耗小。但是，随着硅含量的增高，延伸率急剧下降。因此用轧制法生产的硅钢带材硅含量都在3.5％以下。90年代初开发成功的利用化学沉积（CVD）方法生产6.5％硅钢的制造工艺，用3％硅钢带材作原始材料，加热到1200℃后与SiCl4气体进行反应而形成高硅层，逐步均匀扩散到带材中心，从而制得6.5％硅钢带材。现在已能生产0.50mm～0.05mm厚的6.5％硅钢带材，最大宽度640mm。其主要特性与3％取向硅钢，无取向硅钢的比较见表2。表中还列出铁基非晶合金和锰锌铁氧体的数据。从表中可以看出：用6.5％硅钢制造的工频和中频电磁元件（50Hz～20kHz）损耗都比3％硅钢小，同时由于磁致伸缩系数λs小，其可闻噪声低。这对要求降低噪声干扰，重视环境保护的地方特别重要。值得高兴的是我国也试制成功这种低损耗低噪声的6.5％硅钢带材。
特别有意义的是，利用化学沉积法还可以控制硅钢带材表面和中心的硅含量，从而得到性能特殊的硅钢，例如高、中频超低损耗硅钢和低剩磁硅钢。高、中频超低损耗硅钢带材表面硅含量高，磁导率高，磁通集中，涡流也集中在表面（再加上集肤效应）。但是表面层硅含量比中心层高，呈梯度分布。这种梯度
分布的高含量硅钢（牌号NKSuperHF）的损耗比均匀分布的高含量硅钢低（见表3），可以用于20kHz以下的电源变压器和电抗器中。低剩磁硅钢也是控制表面层和中心层的硅含量而得到的（牌号NKSuperBR），Br为0.35T，而取向硅钢的Br为1.28T，这样ΔB从0.4T可以上升到1.2T，可用于电源中的单向激磁脉冲变压器和开关电源变压器中。希望我国的冶金工作者在试制成功6.5％硅钢的基础上，早日试制出这种梯度分布的硅钢。
对硅钢的进一步改进已进入到磁畴范围。采取磁畴细化处理工艺，可以使损耗P1.5T/50Hz比原来再下降0.1W/kg。磁畴细化处理工艺包括机械刻痕、脉冲激光照射、直流激光照射、电火花磨削、等离子辐射、齿形辊刻槽、电解腐蚀成槽等等。日本采用磁畴细化硅钢制造的节能型电力变压器，比我国用取向硅钢制造的S9型电力变压器空载损耗低35％以上。如果变压器和直流大功率电源的整流变压器用这种磁畴细化硅钢制造，其节能效果将不亚于节能型电力变压器，值得注意。
3软磁铁氧体
20世纪40年代开始使用的软磁铁氧体，由于具有电阻率高，批量生产容易，可制成各种形状铁心而且性能稳定，成本低等特点，现已成为在中、高频电磁元件中大量使用的软磁材料，特别是在家用电器中占
绝对统治地位。由于加工大型铁氧体不容易，而且易破碎，因此使用功率受到限制。又因饱和磁通密度低，在工频和1kHz以下的中频中，很少使用软磁铁氧体。
如果认为铁氧体电阻率高，从而得出在中频和高频领域，铁氧体损耗比其他软磁材料低的结论是错误的。软磁铁氧体和其他软磁材料一样，它的损耗包括磁滞损耗，涡流损耗和剩余损耗三部分。磁滞损耗和涡流损耗与工作磁通密度Bm和工作频率f的乘积有关，当f上升时，要保持损耗不迅速增加，Bm要相应下降。涡流损耗与电阻率ρ成反比，但是ρ也随工作频率f变化。在低于一定极限工作频率时，ρ比较高；f超过极限工作频率，ρ急剧下降；然后ρ又基本上不变，但数值相当低。剩余损耗决定于磁畴壁的运动和谐振，不能忽略。
有人详细研究过一种添加CaO和SiO2的锰锌铁氧体在10MHz以下的损耗机制，进行了详细的测量和分析。在fBm为25000kHzT条件下，f低于1.1MHz时，损耗决定于磁滞损耗，与f成反比，随f升高而逐渐下降，在1.1MHz时，达到最低点，功率损耗60kW/m3（相当于0.06W/cm3）。超过1.1MHz到3MHz，损耗决定于剩余损耗，随f升高而迅速上升。在3MHz以上，损耗决定于涡流损耗，但这时ρ已相当低，功率损耗处在200kW/m3的高水平上，基本不变。这种锰锌铁氧体的最佳工作频率在1MHz左右，极限工作频率在3MHz左右。
对电源变压器用铁氧体，IEC已发布分类标准，中国也发布相等同的行业标准，根据工作频率，极限工作频率、工作磁通密度、100℃时损耗把它分为PW1、PW2、PW3、PW4和PW5五类（见表4）。PW2相当于20世纪70年代时开发出的第一代高频软磁铁氧体。PW3相当于80年代初开发出的第二代高频软磁铁氧体，如日本TDK的PC30，中国的R2KG，RM2KB2，R2KH。PW4相当于80年代后期开发出的第三代高频软磁铁氧体，如日本TDK的PC40，中国的R2KB1，RM2KB3。PW5相当于90年代中期以后开发出的第四代高频软磁铁氧体，如日本TDK的PC50，中国试制的R1.4K，已成功用于750kHz的开关电源。中国生产的电源变压器用软磁铁氧体大多数处于PW3和PW4类水平。与此同时，中国生产的高磁导率电感器用软磁铁氧体，μi仍低于1×104，而国外大多数产品都高于1×104。
软磁铁氧体的性能与温度有关，因此在给出它的性能参数时一定要标明温度值。例如有一种锰锌铁氧
体的饱和磁通密度Bs，在100℃时只有25℃时的70％。
同时，软磁铁氧体的磁致伸缩系数比较大，工作在10Hz～20kHz声频范围内的电磁元件，有比较大的可闻噪声。即使用于超过20kHz的中、高频，如果有声频振荡载波，也有可闻噪声。
4高导磁合金（坡莫合金）
高导磁合金是指初始导磁率和最大导磁率高的铁镍合金等，商品名称大多数被叫做“坡莫合金”。除了高导磁率外，坡莫合金损耗比较低，特别是环境适应性比较好，性能稳定，虽然价格贵，但是仍然使用在条件比较严格的电源中。
坡莫合金主要种类是铁镍合金，由镍（35％～85％）、铁和添加的钼、铜、钨等组成。在20世纪40年代已基本定型，到70年代和80年代大量使用，形成了几十种型号，一般根据镍含量多少来分类。镍含量在30％～50％之间为低镍合金，如中国的1J30、1J34、1J50、1J51等。镍含量在65％～85％之间为高镍合金，如中国的1J66、1J79、1J80、1J88等。根据电源的需要，已经制定出各种各样的坡莫合金带材。有磁滞回线为矩形的、非矩形的、线性的（恒导磁）材料。可以轧制成0.20mm至0.005mm(5μm)厚度的各种规格。一般0.20mm厚的坡莫合金用于50Hz,0.005mm厚的坡莫合金用于500kHz～1MHz，涵盖了工频，中频至高频整个频率范围，早已突破了只能用于20kHz以下的旧观念。
和硅钢、软磁铁氧体一样，坡莫合金近十年来也在迅猛的发展。一个是用低镍含量的铁镍合金添加铬等元素，使其达到高镍含量的导磁性能，从而降低成本。已经报导的Ni38Cr8Fe合金，在H=0.4A/m下磁导率达到100000～300000，接近高镍含量合金的水平。更突出的是国内外近年来相继推出高初始导磁率200000～300000，最大导磁率350000～500000的坡莫合金产品。还有一个是突破坡莫合金薄带制造工艺，轧成0.01mm～0.005mm厚超薄带，扩大频率应用范围。0.005mm厚的Ni80Mo5坡莫合金超薄带，在Bm为0.1T 时，500kHz下损耗为0.126W/g，1MHz下为0.392W/g，5MHz下为6.79W/g，10MHz下为23.1W/g。可以用于1MHz以上的电源变压器中。
5非晶和微晶合金
20世纪60年代末及以后研究出用快速凝固技术制造的各种非晶合金软磁材料，以及再退火晶化技术制造的各种微晶材料，成为当代电磁元件用软磁材料研究开发的方向。
非晶合金没有形成结晶粒晶格，而形成类似玻璃那样的一种合金，因此商品名叫“金属玻璃”。现在非晶合金软磁材料有三种基本类型：
（1）铁基非晶合金，主要成分为铁硅硼，饱和磁通密度高，工频和中频下损耗小，价格便宜，用于工频和中频电源领域。
（2）钴基非晶合金，主要成分为钴铁硅硼，磁导率高，中、高频损耗低，价格贵，主要用于中、高频领域。
（3）铁镍基非晶合金，初始导磁率高，可达106，低频下损耗低，可用于电源中的检测电磁元件和漏电开关用互感器。
非晶合金也可以制成矩形，非矩形和线性磁滞回线。非晶合金带材厚度一般为20μm～40μm，可以制成
150μm～250μm厚的带材，也可以制成18μm～3.5μm厚的超薄带材，还可以制成小于1μm的薄膜。非晶合金的应用涵盖了电源中从低频到高频领域的各种电磁元件，是今后最有发展前途的软磁材料。
为了克服钴基合金饱和磁通密度低，价格贵的缺点，1988年日立公司开发出微晶合金，商品名叫“Finement”，它是在铁基非晶合金中加微量的铜和铌，再经过适当的热处理，使其部分晶化，而得到晶粒大小为微米至纳米范围的微晶合金。晶粒大小为纳米范围的又称为纳米晶。以后采用类似的工艺，制造出各种各样的微晶合金。例如FeMB和FeZrNbCu微晶合金，商品名“Nanoperm”。
非晶和微晶合金在近十年来发展迅速，不但在材料和工艺，而且在应用方面都取得了很大的进步。
铁基非晶合金主要应用在低频电磁元件中，。它在电力配电变压器中的应用已取得良好效果，成为现在生产量最大的非晶合金。可以向电源中的整流变压器，滤波电抗器等电磁元件扩展。1990年开发出的FeMB （M为Zr、Hf、Ta）和FeZrNbBCu微晶合金（Nanoperm合金），不但工频损耗低，而且饱和磁密高，磁致伸缩系数也小，是工频电磁元件用软磁材料中性能比较理想的，在低频领域可以代替硅钢和铁基合金，在中、高频领域可以代替钴基非晶合金和铁镍高导磁合金。1998年开发出FeCoZrBCu非晶合金（商品名Hitperm），饱和磁通密度Bs高达2.0T，可以代替FeCoV系高导磁合金，是低频电磁元件用软磁材料的最新进展。以上介绍的低频领域中应用的非晶和微晶合金的性能见表5。其中Nanoperm型合金还列出中、高频领域的损耗。
中、高频领域首选的非晶和微晶合金是钴基非晶合金和铁基微晶合金。一般(18～25)μm厚的带材，用于100kHz，小于18μm厚的薄带，用于500kHz～1MHz。钴基非晶合金20μm厚的薄带，P0.2T/100kHz 只有30W/kg。现在见到报导最好的3.8μm厚渗铬的CoFeCrSiB非晶合金薄带，P0.1T/1MHz为140W/kg，P0.1T/10MHz为1022W/kg，μe(1MHz)为1×104。表6列出中、高频用非晶和微晶合金的性能，除Nanoperm 型微晶合金已在表5中列出外，是现有报导中见到的损耗最低的中、高频软磁材料。
迄今为止，上述软磁材料所见报导的代表性直流性能列于表7。可以看出，各种软磁材料都有自己的优点，都有自己能显示出综合素质的应用领域，并且在低频、中频和高频领域的应用中进行着激烈的竞争，这也推动各种软磁材料向前发展。
6结语
（1）磁粉芯属于一种铁心结构，一种由几类材料复合而成的复合型铁心，不算是软磁材料，因此本文未予以介绍。由于收集的资料有限，本文介绍的软磁材料都属于高维（三维）材料，包括高度为厘米级以上的立体式铁心结构材料和高度为毫米级（低高度）的平面式铁心结构材料。低维材料包括二维材料的薄膜，一维材料的细丝，零维材料的微粉粒。由于只要有一维达到纳米级尺度，就称为纳米材料，因此，很大部分（除部分薄膜而外）都归入纳米材料范围，其物理特性与常规的非纳米材料有很大的差异。现在包括软磁纳米材料在内的纳米材料，正成为材料科学的研究热点，已经有在电源中应用的例子，以后有机会再进行介绍。
（2）各种软磁材料都有自己的优缺点，都有自己的应用领域。理想的软磁材料只是一个追求的目标。
（3）选择一种软磁材料，应当根据电源所要求的、电磁元件应具备的性能和使用条件，也就是根据实际的工作频率和工作磁通密度，综合考虑性能和价格等因素来决定。对工频和中频领域中使用的电磁元件，可用的软磁材料多，价格是一个主要因素。对高频领域中使用的电磁元件，可用的软磁材料少，价格已不
是主要因素，而重量、体积和损耗，却成为了主要因素。
（4）影响软磁材料价格的因素比较多，不单要根据材料的成份，还要考虑工艺的复杂程度，才能最终决定它的成本。例如：0.35mm～0.30mm厚的硅钢带材比铁基非晶合金带材价格低，但是0.10mm厚的硅钢带材的价格已经高于铁基非晶带材，更不用说0.025mm～0.005mm厚的超薄硅钢带材了。又例如：20μm～40μm厚的钴基非晶合金和微晶合金带材比同样厚的坡莫合金带材价格低，但是在18μm以下厚的薄带和超薄带，坡莫合金可以经过多次轧制而成，比较容易，而钴基非晶合金和微晶合金要喷制出均匀的薄带相当困难，因此价格反而比坡莫合金高。再例如：软磁铁氧体由于批量生产容易和成本低，在中、高频领域中占了绝大部分份额。现在时髦的低高度平面变压器和平面电感器都采用软磁铁氧体。但是近几年崛起的薄膜软磁材料，不但容易批量生产，成本也低，更重要的是性能好，使电磁元件达到了更高的工作频率，更轻薄短小，性能价格比更高。因此，未来高频领域中的电磁元件将是薄膜变压器和薄膜电感器的天下。这个未来，并不是十年、二十年，而是几年的时间。现在大规模使用的移动电话（手机）和个人计算机已经使用了薄膜电磁元件，其优越性是很明显的。而且由于半导体集成电路加工设备很容易改变为生产薄膜电磁元件的加工设备，条件基本成熟。更主要是市场追求价格低、性能高的导向，使这种换代只是时间早晚的问题。
（5）各种软磁材料都在不断发展，为此对某种软磁材料的判断，不能停留在以往的认识水平上，要不断提高对发展中的软磁材料的认识，不断接受新的信息，跟上技术发展的步伐，开发出采用更新软磁材料的电磁元件。
物质安全资料表（MSDS） 一、产品名称及产商资料： 产品中文名称：镍锌软磁铁氧体磁芯+PARYENE coating 产品英文名称：The soft ferrite cores of Nickel and Zinc with PARYENE coating 制造商或供应商名称： 制造商或供应商地址： 制造商或供应商电话/传真：TEL：FAX： 二、成分/组成信息： 组成成分成分百分比CAS NO.危害物质分类及图式Fe2O365-68wt%1309-37-1N/A ZnO15-20wt%1314-13-2N/A NiO8-11wt%1313-99-1N/A CuO3-5wt%1317-38-0N/A Parylene N0.1%1633-22-3N/A 三、危险性概述： 最重要危害效应健康危害效应： 如果过敏体质者接触而没有立即清洗，可能会导致脱皮等症状。 环境影响：N/A 物理性及化学性危害：N/A 特殊危害：N/A 主要症状：主要症状：头痛、困倦、晕眩、恶心、呕吐、头昏眼花、暴躁、食欲不振、器官协调功能降低、失去知觉、平衡失调、心率不整、呼吸困难。 物品危害分类： 四、急救措施： 不同暴露途径之急救方法： ●皮肤接触：过敏体质者接触应立即用水冲洗干净即可。 最重要症状及危害效应：如果过敏体质者接触而没有立即清洗，可能会导致脱皮等症状。 对急救人员之防护： 对医师之提示：告诉接触方式,化学品名 五、灭火措施： 适用灭火剂：惰性气体、干粉、水 特殊灭火程序：1、在安全情况下将可能引燃物品搬离火场。2、大区域之大型火灾，使用无人操作之水雾控制架、水管架或自动摇摆消防水瞄，若不可行则撤离，监控火燃烧完。 消防人员之特殊防护设备： 六、泄漏处理方法： 个人应注意事项：N/A 环境应注意事项：N/A 清理方法：N/A 七、安全处置与储存方法： 处置：1、远离火源、引燃源及不相容物。 2、张贴“严禁烟火”的警告标示。
常用铁氧体磁芯规格、型号与技术参数来源：中国变压器供应网发布时间：2007-10-20 0:00:00 功率铁氧体磁芯 EI EE EE PQ EC EI60EE80EE35PQ50/50EC90 EI50EE72EE30PQ40/40EC70 EI40EE70EE25PQ35/35EC52 EI35EE60EE19PQ32/30ECI70 EI33EE55EE16PQ32/20EER49/54 EI30EE50EE13PQ26/25EER49/43 EI28EE49EE10PQ26/20EER49/38 EI25EE42—PQ20/20EER42/43 EI22EE42/20—PQ20/16EER42/45 EI19———EER40/45 EI16——UF102EER28L 常用功率铁氧体材料牌号技术参数 项目条件单位PC30PC402500B B253C8N27μi——250023002500230020002000
Bms H=1200A/m mT510510490510450510 Br H=800A/m mT11795100130——Hc—A/m1214.315.915.918.820 Tc —℃>230>215>230>220>200>220 P200mT23℃ 25KHz60℃ 100℃KW/m31306009560090048 —KW/m390—70————KW/m3100—75————100mT60℃ 100KHz100℃ KW/m3—450—450———KW/m3—410—410—— 公司——TDK TDK TOKIN TOKIN FERROC XLUBE SIEMENS EI型磁芯规格及参数 型号A B C D E F H Ae (c㎡) Le (cm) Ve (cm3) AL nH/N2 μe EI1616——512.2—20.198 3.460.6711001575
磁性材料 一. 磁性材料的基本特性 1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 矩形比：Br∕Bs 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。 磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。 居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝f2 t2 / ，ρ 降低， 磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（mW）/表面积（cm2） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。 二、软磁材料的发展及种类 1. 软磁材料的发展
磁芯材料知識 摘要： 1.磁芯材料基本概念 ui值磁芯的初始透磁率，表征材料對于磁力線的容納與傳導能力。（ui=B/ H） AL值：電感系數. 表征CORE成品所具備的幫助線圈產生電感的能力.其數值等于單 1.磁芯材料 基本概念 ui值 磁芯的初始透磁率，表征材料對于磁力線的容納與傳導能力。（ui=B/H） AL值：電感系數. 表征CORE成品所具備的幫助線圈產生電感的能力.其數值等于單匝電感值,單位是nH/N2 . 磁滯回線：1﹕B－H CURVES （磁滯曲線） Bms:飽和磁束密度﹐表征材料在磁化過程中﹐磁束密度趨于飽和狀態的物理量﹐磁感應強度單位﹕特斯拉＝104高斯﹒ 我們對磁芯材料慢慢外加電流，磁通密度(磁感應強度)也會跟著增加，當電流加至某一程度時我們會發現磁通密度會增加很慢，而且會趨近一漸進線，當趨近這一漸進線時這個時候的磁通密度我們就稱為的飽和磁通密度（Bms） Bms高：表明相同的磁通需要較小的橫截面積，磁性元件體積小
Brms:殘留磁束密度﹐也叫剩余磁束密度﹐表征材料在磁化過程結束以后﹐外磁場消失﹐而材料內部依然尚存少量磁力線的特性﹒ Hms:能夠使材料達到磁飽和狀態的最小外磁場強度﹐單位﹕A/m=104/2π奧斯特﹒ Hc:矯頑力﹐也叫保持力﹐是磁化過程結束以后﹐外磁場消失,因殘留 磁束密度而引起的剩余磁場強度﹒因為剩余磁場的方向与磁化方向一 致﹐所以﹐必須施加反向的外部磁場﹐才可以使殘留磁束密度減小到 零﹒ 從磁滯回線我們可以看出：剩磁大，表示磁芯ui值高。磁滯回線越傾斜，表示Hms越大磁芯的耐電流大。矯頑力越大，磁芯的功率損耗大。 鐵粉芯： 鐵粉芯是磁芯材料四氧化三鐵的通俗說法，主要成分是氧化鐵，價格比較低，飽和磁感應強度在1.4T左右：磁導率范圍從22-100，初始磁導率ui值隨頻率的變化穩定性好，直流電流疊加性能好，但高頻下消耗高。 該材料可以從涂裝顏色來辨認材質，例如：26材：黃色本體/白色底面，52材：綠色本體/藍色底面。該類材料價格便宜，如果感量不很高，該材料是首選。可以根據感量大小和IDC要求，選擇所需材料，8材耐電
软磁铁氧体磁心主要品种规格及其应用(一) 适于高频电子变压器和电感器应用的软磁铁氧体磁心，品种规格很多主要有E 型、U 型、罐型及特殊磁心等，下面作一些重点介绍。 (1) E 型磁心 具有矩形截面的E型磁心，由于结构和制造简单，已成为最广泛应用的高频变压器磁心，可以在低磁通密度或高磁通密度下使用。这类磁心通常成对使用，组成闭合磁路。常用规格可细分为 EE 型、EI 型、ETD(EC) 型；新开发的有 EPC、 EFD 型等，在平面变压器中使用。 ① EE 型磁心常用规格有 EE13、EE16、EE19、EE20、EE22、EE25、EE28、EE30、EE40、EE55等。分别表示磁心的外形尺寸。有的适用于开关电源变压器，有的可制作驱动变压器，脉冲变压器等。平面变压器采用更小尺寸的规格，如 EE5、EE10 等。 ② EI 型磁心用一个 E 型和一个条型磁心配对作用，常用规格有 EI22、EI25、EI28、EI30、EI35、EI40、EI50等，这类磁心可以制作开关电源的变压器，也在彩电中制作枕校变压器，近年来，在平面变压器中采用更小规格除菌过滤器磁心，
如 EI14、EI18 等。 ③ ETD(EC) 型磁心国际电工委员会早在 1992 年就推荐了 ETD 磁心尺寸系列，以后又陆续将尺寸系列作了一些扩展，这类磁心中心柱为圆形截面（见图1-1.3）， 与相同面积的方形截面相比，绕线长度短，因而微孔滤膜铜耗小，漏感也低。这类磁心国内习惯于称为 EC 型磁心，国外也有称为 ER 型磁心。国际标准推荐的尺寸规格有 ETD19、ETD29、ETD34、ETD39、ETD44、ETD49、ETD54、ETD59。这类磁心主要用于制作功率变压器和扼流图，更适合高频使用。在平面变压器推荐使用低矮形的 ER 型磁心，尺寸规格有 ER95、ER11、ER14.5。
1.初始磁导率i μ 初始磁导率是磁性材料的磁导率（B/H ）在磁化曲线始端的极限值，即 i μ=01μ0H lim →H B 式中0μ为真空磁导率（4л×710-H/m ） H 为磁场强度（A/m ） B 为磁通密度（T ） 2.有效磁导率e μ 在闭合磁路中，如果漏磁可忽略，可以用有效磁导率来表征磁芯的性能。 e μ=20N L ?μ﹒e e A L 式中 L 为装有磁芯的线圈的电感量（H ） N 为线圈匝数 Le 为有效磁路长度（m ） e A 为有效截面积（2m ） 0μ为真空磁导率（4л×710-H/m ） 3. 饱和磁通密度Bs(T) 磁化到饱和状态的磁通密度。见图1. 4.剩余磁通密度Br(T) 从饱和状态去除磁场后，剩余的磁通密度。见图1.
5.矫顽力Hc(A/m) 从饱和状态去除磁场后，磁芯继续被反向磁场磁化，直至磁通密度减为零，此时的磁场强度称为矫顽力。见图1. 6.损耗因数 tanδ 损耗因数是磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗三者之和 tanδ =tan h δ+tan e δ+tan r δ 式中tan h δ为磁滞损耗因数 tan e δ为涡流损耗因数 tan r δ为剩余损耗因数 7.相对损耗因数 tanδ/μ 相对损耗因数是损耗因数与磁导率之比 tanδ/i μ（适用于材料） t anδ/e μ（适用于磁路中含有气隙的磁芯） 8.品质因数Q 品质因数为损耗因数的倒数： Q=1/tanδ 9.温度系数μα（1/K ） 温度系数为温度在T1和T2范围内变化时，每变化1K 相应的磁导率的相对变化量： μα=1 2112T T 1-?-μμμ （T2＞T1） 式中1μ 为温度为1T 时的磁导率 2μ 为温度为2T 时的磁导率 10.相对温度系数r μα(1/k) 温度系数和磁导率之比：r μα=1222 12T T 1-?-μμμ （T2>T1）
4、E型磁芯 与罐型磁芯相比，E型磁芯的费用要低的多，再加上绕制和组装都比较简单，这种磁芯形状现在应用最广，但是它的缺点是不能提供自我屏蔽;E型磁芯可以进行不同方向的安装，也可以几付叠加应用更大的功率;这种磁芯可以作成扁平形状(是现在平面变压器很流行的磁芯形状)；也可以提供无针和插针型骨架;由于其散热非常好、可以叠加使用，一般大功率电感器和变压器都使用这种形状的磁芯。 5、EC、ETD和EER型磁芯 这些类型的磁心结构介于E型和罐型之间。和E型磁芯一样，他们能提供足够的空间供大截面的引线引出(适合现在开关电源低压大电流的趋势);这些形状的磁心散热也非常好;有于中心柱为圆柱形，与相同截面的长方体相比，单匝的绕组的长度缩短了11%，这样致使铜损也降低了11%，同时使的磁心能提供一个更高的输出功率;同时中心柱为圆柱形，与长方体中心柱相比，也避免了由于长方体棱角在绕制时破坏绕组线材绝缘的隐患。
6、PQ型磁芯 PQ型磁芯专门为开关电源用电感器和变压器设计。PQ形状的设计优化了磁芯体积、表面积和绕组绕制面积之间的比率;这种设计，使的使用最小的磁芯提供最大的电感量和最大化的绕制面积成为可能;这种设计，使得在最小的变压器体积和重量下，获得最大的输出功率，并且占用最小的PCB安装空间;可以使用一付夹子进行安装固定;这种有效的设计也使的磁芯的磁路截面积更加统一，因此这种磁芯结构也使得比其它的磁芯结构设计有更少的工作热点。 8、环形磁芯 对于制造商来说，环型磁芯是最经济的，在与其可比较的各种磁芯中，它的花费是最低的（不过个人觉得对于变压器绕制厂商的绕制成本比较高）;由于使用骨架，附加的和组装的费用等于零;适合时可以使用绕线机进行绕制;它的屏蔽也是非常不错的。
一.磁性材料的基本特性 1.磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。 材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2.软磁材料的常用磁性能参数 ?饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列； ?剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs； ?矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）； ?磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关； ?初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp； ?居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度； ?损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r； ?在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米） 3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换
一). 粉芯类 1. 磁粉芯 磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁性颗粒很小（高频下使用的为0.5~5微米），又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。 常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。 磁芯的有效磁导率me及电感的计算公式为： me = DL/4N2S ′ 109 其中： D为磁芯平均直径（cm），L为电感量（享），N为绕线匝数，S为磁芯有效截面积（cm2）。 (1). 铁粉芯 常用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。在粉芯中价格最低。饱和磁感应强度值在1.4T左右；磁导率范围从22~100; 初始磁导率mi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(High Flux)。 MPP是由81%Ni, 2%Mo, 及Fe粉构成。主要特点是: 饱和磁感应强度值在7500Gs左右；磁导率范围大，从14~550; 在粉末磁芯中具有最低的损耗；温度稳定性极佳，广泛用于太空设备、露天设备等；磁致伸缩系数接近零，在不同的频率下工作时无噪声产生。主要应用于300KHz以下的高品质因素Q滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高的LC电路上常用、输出电感、功率因素补偿电路等, 在AC电路中常用,粉芯中价格最贵。 高磁通粉芯HF是由50%Ni, 50%Fe粉构成。主要特点是: 饱和磁感应强度值在15000Gs左右；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。主要应用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因素校正电路等, 在DC 电路中常用，高DC偏压、高直流电和低交流电上用得多。价格低于MPP。 (3). 铁硅铝粉芯 (Kool Mm Cores) 铁硅铝粉芯由9%Al, 5%Si, 85%Fe粉构成。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；饱和磁感在1.05T左右；导磁率从26~125；磁致伸缩系数接近零，
1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。 材料的工作状态相当于M～H曲线或 B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 饱和磁感应强度 Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列; 剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs; 矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等); 磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关 初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp 居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度 损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r 在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料；
软磁铁氧体磁芯现下的市场形态 发布时间：2014-7-7 9:59:17 浏览次数：16 软磁铁氧体磁性材料和软磁铁氧体磁芯统称软磁铁氧体，长期以来软磁铁氧体产量的增长是建立在其生产技术和应用技术共同发展的基础之上的。电子技术的飞速发展，对软磁铁氧体器件，如电感器、变压器、滤波器等不断提出了各种新的要求，这种要求促进了软磁铁氧体的发展，如适应开关电源向高频化发展的高频低功耗功率铁氧体材料，适应光纤通信和数字技术发展的宽频带变压器和抗干扰扼流圈用的高磁导率与宽频带铁氧体材料，同时具有高μ与高Bs的材料（双高材料），适应高清晰度和大屏幕显示器发展的偏转线圈和回扫变压器用高频低损耗功率材料，以及适应表面贴装技术发展的平面电感器和变压器用低烧结温度和低热阻的铁氧体材料等等，就是生产和应用技术共同发展的最直接结果。 在开发和研究过程中，由于软磁铁氧体材料和磁芯的研究始终结合在一起，从而形成了由各种软磁铁氧体材料制成的各种形状的磁芯，所有这些材料及磁芯的不同组合可以具有各种不同的性能、特点和用途，以满足各种需求。 软磁铁氧体磁芯材料是一种用途广、产量大、成本低的电子工业及机电工业和工厂产业的基础材料，是其重要的支柱产品之一，它的应用直接影响电子信息、家电工业、计算机与通讯、环保及节能技术的发展，亦是衡量一个国家经济发达程序的标志之一。 软磁铁氧体材料是品种最多、应用最广的一类磁性功能材料，也是铁氧体材料中发展最早的一类材料。自从1935年荷兰Philip实验室研究开发成功至今已有将近七十年的历史，其性能也已得到了很大的改进和提高。由于这类材料具有高的本征电阻率ρ，所以在交流条件下具有许多金属软磁材料所无法比拟的优越性且价格低廉，并可制成各种形状的磁芯，因此，在高频区一般都使用软磁铁氧体材料。用这类材料制成的磁芯被广泛应用于通信、广播、电视、自动控制、航天技术、计算机技术、电子设备及其它IT产业中来制作各种类型的电感器、变压器、扼流圈、抑制器和滤波器等器件。 目前由于软磁铁氧体具有广阔的发展前景和可预期的市场潜力，从而成为世界各国铁氧体公司开发和研究的重点。权威机构对全球软磁行业的评估认为，世界软磁铁氧体需求量的平均增长速度在今后几年中将继续保持在10%～15%的水平。由此可以看出，开发具有自己独立知识产权的可批量生产的综合性能好的软磁铁氧体材料并迅速占领市场已经成为各个公司的当务之急。本文在对软磁材料，特别是软磁铁氧体材料的发展过程及发展趋势进行综合分析之后，指出了一些研究和开发人员在材料研究中普遍容易忽视的问题。 一、软磁铁氧体材料的发展过程及发展趋势 一般地，从应用角度来分，软磁铁氧体材料主要分为功率材料和高磁导率材料两大类，为适应世界电子技术发展的需要，这两类铁氧体材料都已经得
2.软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 矩形比：Br∕Bs 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。 磁导率m：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp。 居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（mW）/表面积（cm2） 3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数的转换 在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。 二、软磁材料的发展及种类 1.软磁材料的发展 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。直到现在硅钢片在电力工业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、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。 2.常用软磁磁芯的种类 铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。 按（主要成分、磁性特点、结构特点）制品形态分类： (1)粉芯类：磁粉芯，包括：铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯（HighFlux）、坡莫合金粉 芯（MPP）、铁氧体磁芯 (2)带绕铁芯：硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金 三常用软磁磁芯的特点及应用 (一)粉芯类 1.磁粉芯 磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁性颗粒很小（高频下使用的为0.5～5微米），又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主
常用铁氧体磁芯资料
PM型磁芯PM CORES 型号尺寸Dimensions(mm) Type A B C D E F PM50 49.15±0.85 39.65±0.65 19.70±0.30 5.50±0.10 26.80±0.40 38.80±0.20 PM62 61.00±1.00 48.0min 25.00±0.70 5.30±0.30 33.80±0.60 48.80±0.50 PM74 74.00 0 57.0min 29.00±1.00 5.40±0.30 41.00±0.80 59.00±0.60 -3.0 PM87 87.00 +2.0 66.5min 31.70±1.50 8.50±0.40 48.40±0.80 70.00±0.80 -3.0 PM114 114.00 0 88.0min 42.00±1.50 5.40±0.40 63.80±0.80 92.50±0.50 -5.0 型号磁芯参数Core parameter 重量LP2 LP3 Type C1 (mm- 1) Ae (mm2) le (mm) Ve (mm3) weight (g/pr.) AL(nH/N2 ±25%) Pc(W) (max) AL(nH/N2 ±25%) Pc(W) (max) PM50 0.227 370 84.0 31000 140 7700 3.1 PM62 0.190 570 109 62000 385 9700 6.2 PM74 0.162 790 128 101000 470 10000 3.5* PM87 0.161 910 146 133000 817 13000 4.0* 13000 2.7* PM114 0.116 1720 200 344000 1886 18000 10.3* 16000 6.9* 注:AL:1kHz,0.5mA,100Ts Pc:25kHz,200mT,100℃ 100kHz,200mT,100℃ EE型磁芯 EE CORES
磁芯材料知識 摘要：1.磁芯材料基本概念ui值磁芯的初始透磁率，表征材料對于磁力線的容納與傳導能力。（ui=B/ H）AL值：電感系數. 表征CORE成品所具備的幫助線圈產生電感的能力.其數值等于單 1.磁芯材料 基本概念 ui值 磁芯的初始透磁率，表征材料對于磁力線的容納與傳導能力。（ui=B/ H） AL值：電感系數. 表征CORE成品所具備的幫助線圈產生電感的能力.其數值等于單匝電感值,單位是nH/N2 . 磁滯回線：1﹕B－H CURVES （磁滯曲線） Bms:飽和磁束密度﹐表征材料在磁化過程中﹐磁束密度趨于飽和狀態的物理量﹐磁感應強度單位﹕特斯拉＝104高斯﹒ 我們對磁芯材料慢慢外加電流，磁通密度(磁感應強度)也會跟著增加，當電流加至某一程度時我們會發現磁通密度會增加很慢，而且會趨近一漸進線，當趨近這一漸進線時這個時候的磁通密度我們就稱為的飽和磁通密度（Bms）
Bms高：表明相同的磁通需要較小的橫截面積，磁性元件體積小 Brms:殘留磁束密度﹐也叫剩余磁束密度﹐表征材料在磁化過程結束以后﹐外磁場消失﹐而材料內部依然尚存少量磁力線的特性﹒ Hms:能夠使材料達到磁飽和狀態的最小外磁場強度﹐單位﹕A/m=104/ 2π奧斯特﹒ Hc:矯頑力﹐也叫保持力﹐是磁化過程結束以后﹐外磁場消失,因殘留磁束密度而引起的剩余磁場強度﹒因為剩余磁場的方向与磁化方向一致﹐所以﹐必須施加反向的外部磁場﹐才可以使殘留磁束密度減小到零﹒ 從磁滯回線我們可以看出：剩磁大，表示磁芯ui值高。磁滯回線越傾斜，表示Hms越大磁芯的耐電流大。矯頑力越大，磁芯的功率損耗大。 鐵粉芯： 鐵粉芯是磁芯材料四氧化三鐵的通俗說法，主要成分是氧化鐵，價格比較低，飽和磁感應強度在1.4T左右：磁導率范圍從22-100，初始磁導率ui值隨頻率的變化穩定性好，直流電流疊加性能好，但高頻下消耗高。
物质安全资料表（MSDS ） 一、产品名称及产商资料： 产品中文名称：锰锌软磁铁氧体磁芯+ PARYENE coating 产品英文名称：the soft ferrite cores of Manganese and Zinc with PARYENE coating 制造商或供应商名称： 制造商或供应商地址： 制造商或供应商电话/传真： TEL ： FAX ： 二、成分/组成信息： 组成成分化学文摘号CAS No.# 成分百分比危害物质分类及图式 Fe 2O 31309-37-1 68--73wt% N/A ZnO 1314-13-2 10--15wt% N/A MnO 1317-35-7 13-17wt%N/A PARYENE-N 1633-22-3 0.1-0.15% N/A 三、危险性概述：健康危害效应：涂层汽化物会抑制中枢神经系统。高浓度可能导致意识丧失。环境影响：涂层汽化物会影响空气品质。 物理性及化学性危害：高温（超过300℃）会分解产生毒气。 最 重要危害 效 应 特殊危害：N/A 主要症状：头痛、困倦、晕眩、恶心、呕吐、头昏眼花、暴躁、食欲不振、器官协调功能降低、失去知觉、平衡失调、心率不整、呼吸困难。 物品危害分类： 四、急救措施： 不同暴露途径之急救方法： ●吸入：1、远离暴露区到通风良好处。2、休息和保暖，若呼吸停止即施与人工呼吸或心肺复生术。3、移除污染源。4、立即就医。 ●皮肤接触：过敏体质者接触应立即用水冲洗干净即可。 最重要症状及危害效应：涂层汽化物会刺激眼睛，引起结膜炎。 对急救人员之防护： 佩戴口罩和手套 对医师之提示：接触方式,化学品名; 五、灭火措施： 适用灭火剂：二氧化碳或干粉 特殊灭火程序：1、在安全情况下将可能引燃物品搬离火场。2、大区域之大型火灾，使用无人操作之水雾控制架、水管架或自动摇摆消防水瞄，若不可行则撤离，监控火燃烧完。3、向燃烧着炙热的物品上喷射灭火剂可能导致火势蔓延。4、消防人员需着化学防护衣和正压空气呼吸器或自抽式空气面具。 消防人员之特殊防护设备：消防人员必须配戴空气呼吸器、消防衣及防护手套。
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
常用铁氧体磁芯规格、型号与技术参数 功率铁氧体磁芯 EI EE EE PQ EC EI60 EE80 EE35 PQ50/50 EC90 EI50 EE72 EE30 PQ40/40 EC70 EI40 EE70 EE25 PQ35/35 EC52 EI35 EE60 EE19 PQ32/30 ECI70 EI33 EE55 EE16 PQ32/20 EER49/54 EI30 EE50 EE13 PQ26/25 EER49/43 EI28 EE49 EE10 PQ26/20 EER49/38 EI25 EE42 — PQ20/20 EER42/43 EI22 EE42/20 — PQ20/16 EER42/45 EI19 — — — EER40/45 EI16 — — UF102 EER28L 常用功率铁氧体材料牌号技术参数 项目 条件 单位 PC30 PC40 2500B B25 3C8 N27 μi — — 2500 2300 2500 2300 2000 2000 Bms H=1200A/m mT 510 510 490 510 450 510 Br H=800A/m mT 117 95 100 130 — — Hc — A/m 12 14.3 15.9 15.9 18.8 20 Tc — ℃ >230 >215 >230 >220 >200 >220 P 200mT23℃ 25KHz60℃ 100℃ KW/m3 130 600 95 600 900 48 KW/m3 90 — 70 — — — KW/m3 100 — 75 — — — 100mT60℃ 100KHz100℃KW/m3 — 450 — 450 — — KW/m3 — 410 — 410 — — 公司 — — TDK TDK TOKIN TOKIN FERROCXLUB E SIEMENS
软磁铁氧体材料的发展趋势及产业化研究 和开发的几个误区 刘亚丕1,2，何时金3，包大新3，任旭余3 （1．浙江大学材料与化学工程学院材料科学与工程学系，浙江杭州 310027； 2．横店集团东磁有限公司博士后科研工作站，浙江东阳 322118； 3．横店集团东磁有限公司中央研究所，浙江东阳 322118） 摘要：纳米结构的金属软磁材料的崛起，使高频性能优良的铁氧体软磁材料面临着巨大的挑战。本文在对软磁材料，特别是软磁铁氧体材料的发展过程及发展趋势进行综合分析之后，指出了一些当前在软磁材料研究和开发中普遍容易忽视的问题。 关键词：软磁材料；铁氧体软磁材料；纳米晶软磁材料；发展趋势；产业化
软磁铁氧体材料是品种最多、应用最广的一类磁性功能材料，也是铁氧体材料中发展最早的一类材料。自从1935年荷兰Philip实验室研究开发成功至今已有将近七十年的历史，其性能也已得到了很大的改进和提高。由于这类材料具有高的本征电阻率ρ，所以在交流条件下具有许多金属软磁材料所无法比拟的优越性且价格低廉，并可制成各种形状的磁芯，因此，在高频区一般都使用软磁铁氧体材料。用这类材料制成的磁芯被广泛应用于通信、广播、电视、自动控制、航天技术、计算机技术、电子设备及其它IT产业中来制作各种类型的电感器、变压器、扼流圈、抑制器和滤波器等器件。 软磁铁氧体材料和软磁铁氧体磁芯统称软磁铁氧体，长期以来软磁铁氧体产量的增长是建立在其生产技术和应用技术共同发展的基础之上的。电子技术的飞速发展，对软磁铁氧体器件，如电感器、变压器、滤波器等不断提出了各种新的要求，这种要求促进了软磁铁氧体的发展，如适应开关电源向高频化发展的高频低功耗功率铁氧体材料，适应光纤通信和数字技术发展的宽频带变压器和抗干扰扼流圈用的高磁导率与宽频带铁氧体材料，同时具有高μ与高B s的材料（双高材料），适应高清晰度和大屏幕显示器发展的偏转线圈和回扫变压器用高频低损耗功率材料，以及适应表面贴装技术发展的平面电感器和变压器用低烧结温度和低热阻的铁氧体材料等等，就是生产和应用技术共同发展的最直接结果。在开发和研究过程中，由于软磁铁氧体材料和磁芯的研究始终结合在一起，从而形成了由各种软磁铁氧体材料制成的各种形状的磁芯，所有这些材料及磁芯的不同组合可以具有各种不同的性能、特点和用途，以满足各种需求。 目前由于软磁铁氧体具有广阔的发展前景和可预期的市场潜力，从而成为世界各国铁氧体公司开发和研究的重点。权威机构对全球软磁行业的评估认为，世界软磁铁氧体需求量的平均增长速度在今后几年中将继续保持在10%～15%的水平。由此可以看出，开发具有自己独立知识产权的可批量生产的综合性能好的软磁铁氧体材料并迅速占领市场已经成为各个公司的当务之急。本文在对软磁材料，特别是软磁铁氧体材料的发展过程及发展趋势进行综合分析之后，指出了一些研究和开发人员在材料研究中普遍容易忽视的问题。 1 软磁铁氧体材料的发展过程及发展趋势 一般地，从应用角度来分，软磁铁氧体材料主要分为功率材料和高磁导率材料两大类，为适应世界电子技术发展的需要，这两类铁氧体材料都已经得到了很大的发展，并且它们各自的分类也越来越细。现代功率铁氧体材料也主要分为两大类：一类主要用于高频开关电源，即所谓高频低功耗材料；另一类主要用于高清晰度彩色电视机和显示器，即所谓偏转磁芯（Deflection Yoke）。我国在1997年发布的SJ/T1766-1997《软磁铁氧体材料分类》行业标准中，按工作频率的不同把功率铁氧体材料分成了PW1～PW5五类：PW1材料的工作频率为15～100kHz；PW2的为25～200kHz；PW3的为100～300kHz；PW4的为0.3～1MHz；PW5的为1～3MHz。目前，国内的大多数企业都已经能大批量生产出相当于PW1～PW3的材料，部分企业也已经研究开发出了相当于PW4和PW5的材料，并且这些材料在各方面的性能指标也都已经基本上达到甚至超过了国外同类产品的先进水平，但对此类产品能实现大批量生产的企业还为数不多。 自日本TDK公司在国际上最早批量生产各种软磁铁氧体磁芯以来，因其特殊
软磁材料的种类、特点及应用 一软磁材料的发展 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。直至现在硅钢片在电力工业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、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。 二常用软磁磁芯的种类 铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。 按（主要成分、磁性特点、结构特点）制品形态分类： (1) 粉芯类：磁粉芯，包括：铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯（High Flux）、坡莫合金粉芯（MPP）、铁氧体磁芯 (2) 带绕铁芯：硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金 三常用软磁磁芯的特点及应用 (一) 粉芯类 1. 磁粉芯 磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁性颗粒很小（高频下使用的为0.5～5 微米），又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。 常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。 磁芯的有效磁导率μe及电感的计算公式为：μe = DL/4N2S × 109 其中：D 为磁芯平均直径（cm），L为电感量（享），N 为绕线匝数，S为磁芯有效截面积（cm2）。 (1) 铁粉芯 常用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。在粉芯中价格最低。饱和磁感应强度值在1.4T左右；磁导率范围从22～100；初始磁导率μi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（High Flux）。 MPP 是由81%Ni、2%Mo及Fe粉构成。主要特点是：饱和磁感应强度值在7500Gs左右；
常用软磁磁芯的特点 (一). 粉芯类 1. 磁粉芯 磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁性颗粒很小（高频下使用的为0.5~5微米），又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。 常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。 磁芯的有效磁导率me及电感的计算公式为： me = DL/4N2S ´ 109 其中：D为磁芯平均直径（cm），L为电感量（享），N为绕线匝数，S为磁芯有效截面积（cm2）。 (1). 铁粉芯 常用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。在粉芯中价格最低。饱和磁感应强度值在1.4T左右；磁导率范围从22~100; 初始磁导率mi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(High Flux)。 MPP是由81%Ni, 2%Mo, 及Fe粉构成。主要特点是: 饱和磁感应强度值在7500Gs左右；磁导率范围大，从14~550; 在粉末磁芯中具有最低的损耗；温度稳定性极佳，广泛用于太空设备、露天设备等；磁致伸缩系数接近零，在不同的频率下工作时无噪声产生。主要应用于300KHz以下的高品质因素Q滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高的LC电路上常用、输出电感、功率因素补偿电路等, 在AC 电路中常用, 粉芯中价格最贵。 高磁通粉芯HF是由50%Ni, 50%Fe粉构成。主要特点是: 饱和磁感应强度值在15000Gs左右；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。主要应用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因素校正电路等, 在DC电路中常用，高DC偏压、高直流电和低交流电上用得多。价格低于MPP。 (3). 铁硅铝粉芯(Kool Mm Cores) 铁硅铝粉芯由9%Al, 5%Si, 85%Fe粉构成。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；饱和磁感在1.05T左右；导磁率从26~125；磁致伸缩系数接近零，在不同的频率下工作时无噪声产生；比MPP有更高的DC偏压能力；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。有时也替代有气隙铁氧体作变压器铁芯使用。