金属磁粉芯材料的应用.pdf

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 1 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 2 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。 3 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 硅钢片 纯铁粉(P类)