軟磁磁芯

軟磁材料在工業中的套用始於19世紀末。隨著電力工及電訊技術的興起，開始使用低碳鋼製造電機和變壓器，在電話線路中的電感線圈的磁芯中使用了細小的鐵粉、氧化鐵、細鐵絲等。

基本介紹

• 中文名：軟磁磁芯
• 外文名：Soft magnetic core

軟磁材料的常用磁性能參數

飽和磁感應強度bs：其大小取決於材料的成分，它所對應的物理狀態是材料內部的磁化矢量整齊排列。 　剩餘磁感應強度br：是磁滯回線上的特徵參數，h回到0時的b值。 　矩形比：br∕bs 　矯頑力hc：是表示材料磁化難易程度的量，取決於材料的成分及缺陷（雜質、應力等）。 　磁導率μ：是磁滯回線上任何點所對應的b與h的比值，與器件工作狀態密切相關。 　初始磁導率μi、最大磁導率μm、微分磁導率μd、振幅磁導率μa、有效磁導率μe、脈衝磁導率μp。 　居里溫度tc：鐵磁物質的磁化強度隨溫度升高而下降，達到某一溫度時，自發磁化消失，轉變為順磁性，該臨界溫度為居里溫度。它確定了磁性器件工作的上限溫度。 　損耗p：磁滯損耗ph及渦流損耗pe p = ph + pe = af + bf2+ c pe ∝ f2 t2 / ，ρ 降低， 　磁滯損耗ph的方法是降低矯頑力hc；降低渦流損耗pe 的方法是減薄磁性材料的厚度t 及提高材料的電阻率ρ。在自由靜止空氣中磁芯的損耗與磁芯的溫升關係為： 　總功率耗散（mw）/表面積（cm2）

特點

粉芯類特點如下：

磁粉芯

磁粉芯是由鐵磁性粉粒與絕緣介質混合壓制而成的一種軟磁材料。由於鐵磁性顆粒很小(高頻下使用的為0.5～5微米)，又被非磁性電絕緣膜物質隔開，因此，一方面可以隔絕渦流，材料適用於較高頻率;另一方面由於顆粒之間的間隙效應，導致材料具有低導磁率及恆導磁特性;又由於顆粒尺寸小，基本上不發生集膚現象，磁導率隨頻率的變化也就較為穩定。主要用於高頻電感。磁粉芯的磁電性能主要取決於粉粒材料的導磁率、粉粒的大小和形狀、它們的填充係數、絕緣介質的含量、成型壓力及熱處理工藝等。

常用的磁粉芯有鐵粉芯、坡莫合金粉芯及鐵矽鋁粉芯三種。

磁芯的有效磁導率μe及電感的計算公式為：μe = DL/4N2S × 109

其中：D為磁芯平均直徑(cm)，L為電感量(享)，N為繞線匝數，S為磁芯有效截面積(cm2)。

鐵粉芯

常用鐵粉芯是由碳基鐵磁粉及樹脂碳基鐵磁粉構成。在粉芯中價格最低。飽和磁感應強度值在1.4T左右;磁導率範圍從22～100;初始磁導率μi隨頻率的變化穩定性好;直流電流疊加性能好;但高頻下損耗高。

坡莫合金粉芯

坡莫合金粉芯主要有鉬坡莫合金粉芯(MPP)及高磁通量粉芯(High Flux)。

MPP

是由81%Ni、2%Mo及Fe粉構成。主要特點是：飽和磁感應強度值在7500Gs左右;磁導率範圍大，從14～550;在粉末磁芯中具有最低的損耗;溫度穩定性極佳，廣泛用於太空設備、露天設備等;磁致伸縮係數接近零，在不同的頻率下工作時無噪聲產生。主要套用於300kHz以下的高品質因素Q濾波器、感應負載線圈、諧振電路、在對溫度穩定性要求高的LC電路上常用、輸出電感、功率因素補償電路等，

在AC電路中常用，粉芯中價格最貴。

高磁通粉芯HF是由50%Ni、50%Fe粉構成。主要特點是：飽和磁感應強度值在15000Gs左右;磁導率範圍從14～160;在粉末磁芯中具有最高的磁感應強度，最高的直流偏壓能力;磁芯體積小。主要套用於線路濾波器、交流電感、輸出電感、功率因素校正電路等，在DC電路中常用，高DC偏壓、高直流電和低交流電上用得多。價格低於MPP。

鐵矽鋁粉芯(Kool Mμ Cores)

鐵矽鋁粉芯由6%Al、9%Si、85%Fe粉構成。主要是替代鐵粉芯，損耗比鐵粉芯低80%，可在8kHz以上頻率下使用;飽和磁感在1.05T左右;導磁率從26～125;磁致伸縮係數接近0，在不同的頻率下工作時無噪聲產生;比MPP有更高的DC偏壓能力;具有最佳的性能價格比。主要套用於交流電感、輸出電感、線路濾波器、功率因素校正電路等。有時也替代有氣隙鐵氧體作變壓器鐵芯使用。

常用軟磁磁芯的種類

鐵、鈷、鎳三種鐵磁性元素是構成磁性材料的基本組元。 　按（主要成分、磁性特點、結構特點）製品形態分類： 　(1) 粉芯類： 磁粉芯，包括：鐵粉芯、鐵矽鋁粉芯、高磁通量粉芯（high flux）、坡莫合金粉芯（mpp）、鐵氧體磁芯 　(2) 帶繞鐵芯：矽鋼片、坡莫合金、非晶及納米晶合金

軟磁材料的發展

到20世紀初，研製出了矽鋼片代替低碳鋼，提高了變壓器的效率，降低了損耗。直至現在矽鋼片在電力工業用軟磁材料中仍居首位。到20年代，無線電技術的興起，促進了高導磁材料的發展，出現了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。從40年代到60年代，是科學技術飛速發展的時期，雷達、電視廣播、積體電路的發明等，對軟磁材料的要求也更高，生產出了軟磁合金薄帶及軟磁鐵氧體材料。進入70年代，隨著電訊、自動控制、計算機等行業的發展，研製出了磁頭用軟磁合金，除了傳統的晶態軟磁合金外，又興起了另一類材料-非晶態軟磁合金。