金属软磁粉芯及其应用设.doc

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金属软磁粉芯及其应用设计
陈一平武汉浩源磁材科技发展有限公司
内容提要：文章对金属软磁粉芯及其主要特性作了简明的叙述，并着重对金属软磁粉芯的应用及应用设计的方法、步骤进行了较为具体的描述，并以具体的实例进行了说明。鉴于全国各地许多设计人员经常向我询问这方面的问题，有的则干脆要我帮他们进行选材和设计计算，故以此文章希望能对广大科技工作者有所帮助。
关键词：金属软磁粉芯
一、金属软磁粉芯概述
在当今世界上各种科技领域中，广泛使用的软磁材料有四大类别：金属软磁材料、铁氧体软磁材料、非晶微晶软磁材料和金属软磁粉芯。所谓软磁材料是相对于硬磁或者永磁材料而言的，所有的磁性材料都有一个共同的特性，就是具有高的饱和磁感应强度。硬磁材料由于具有高的饱和磁感而具有高的磁能积；而软磁材料由于具有高的饱和磁感因而具有高的导磁率。所不同的是硬磁材料被感应磁化了后，由于乔顽力大磁性不能消失，所以更确切的称之为永磁材料。软磁材料和永磁材料的区别就是其乔顽力极小，也就是说当你给它一个磁化场时，由于磁感应被磁化了具有磁性能。而当磁化场被去掉时，其磁性能消失不具备有磁性，这就是我们所说的软磁特性。所有的软磁材料的另一共同特性，就是具有磁电转换的特殊功能。正是由于这一特性，使得软磁材料在各个科技领域得到愈来愈广泛的应用。
金属软磁粉芯是一种软磁材料，它是用金属或合金软磁材料制成的粉末，通过特殊的工艺生产出来的一种磁芯。对于金属软磁粉芯的称呼，目前还是较为混乱不确切的：如称为粉芯，铁粉芯、磁粉芯、金属磁粉芯等。粉芯或磁粉芯顾名思义即为磁性粉末做的磁芯。钕铁硼是以合金粉末生产的磁芯，但它是永磁材料。同样，软磁铁氧体和硬磁铁氧体也都是磁性粉末生产的磁芯，如果简单的把金属软磁粉芯看作是磁性粉末做的磁性材料的话，这些材料都可以归作一类，称作粉芯或磁粉芯。同样，金属磁粉芯的称呼也是不确切的，因为铝镍钴合金等永磁材料都可以制成粉末磁芯。所以，我把它定义为金属软磁粉芯。这样称呼既确切、明确指明了它的软磁特性，又不易与其他材料相混淆。
金属软磁粉芯目前主要包括铁粉芯、铁硅铝磁粉芯、高通量磁粉芯和钼坡莫磁粉芯四大系列。
铁粉芯(ironcores)是用高纯铁粉或羟基铁粉经配料、压制、涂覆生产的磁芯。由于生产工艺较其他几种简单，原材料最便宜，且具有较好的磁性能，是四大系列金属软磁粉芯中使用量最大、最为广泛的一种。从μe10的－2材质铁粉芯到μe75的－26、－52等各种材质的铁粉芯，适用于各种不同的使用场合。还有用铁氧体掺入适量做的复合铁粉芯，具有较高的导磁率，在某些使用场合可以弥补铁粉芯导磁率较低的缺陷。
铁硅铝磁粉芯(sendustcores)是用含铝5.4％、硅9.6％、其余为铁的合金制成的粉末生产出来的一种金属软磁粉芯。铁硅铝合金是二十世纪三十年代，由日本人增本亮和山本宏二人发明的。其发明地在日本仙台县，故又称为Sendust合金，它是一种较好的软磁材料。但由于其性能又硬又脆，无法加工，故作为一种金属软磁材料，它远不及各种坡莫合金那样使用广泛。铁硅铝磁粉芯开始由于其成型性能较差，使用并不多。近年由于镍价的飞涨，使得铁硅铝磁粉芯性价比优良这一特性突出出来，从而使其用量迅速超过了MPP磁粉芯，成为目前三种合金系列的软磁粉芯中使用量最大、最为广泛的一种。μe10～μe147各种性能档的铁硅铝磁粉芯，凡是能取代MPP等的地方，就都可改用铁硅铝磁粉芯了。由于需求量大增，反过来又促使其生产工艺技术的改进及产品质量的提高。
高通量磁粉芯(highfluxcores)是以NiFe50坡莫合金制成的粉末生产的，其最大特点是具有高的饱和磁通密度，可高达1300mT以上，导磁率从μe10～μe160的各种性能档磁芯都比其他两种合金系列的饱和值要高。由于这一特点，也使得在某些使用场合就非得用它不可了。
钼坡莫磁粉芯(M.P.Pcores)是用Ni81Mo2坡莫合金粉末生产的一种金属软磁粉芯。在四大系列金属软磁粉芯中，又以钼坡莫磁粉芯的综合性能为最好。其导磁率可高达μe500以上。它是最具优良特性的金属软磁粉芯的典型代表。因此在三种合金系列产品中，它是最早获得广泛应用的。特别是在国防、军工产品和高科技产品上，要求比较好的材料时都会选用钼坡莫磁粉芯。
除了上述四大系列的软磁粉芯外，近年铁硅系列及非晶微晶系列的金属软磁粉芯也在逐步扩大使用。
金属软磁粉芯主要以环形磁芯使用，从Φ3.6～77.8mm的各种常用规格，在国际上已形成通用标准化的尺寸。铁粉芯最大规格达Φ130mm。为了增大容量可以数只磁芯叠绕使用。除环形磁芯外，各种U型和E型的金属软磁粉芯在国内外也形成了标准化的统一规格。
二、金属软磁粉芯的一般特性
我们说过，每种新材料的出现，它都具有一些新的独特的优良特性。