范文一:铁硅铝磁粉芯磁导率的研究
下半月出版Material&HeatTreatment材料热处理技术
铁硅铝磁粉芯磁导率的研究
金丹,孙可为,姚燕燕,袁蝴蝶
(西安建筑科技大学材料科学与工程学院,陕西西安710055)
摘
要:采用粉末冶金法制备铁硅铝磁粉芯,研究了绝缘粘结剂用量、成型压力、退火温度和磁粉粒度对铁硅铝磁
粉芯磁导率的影响。结果表明,随着绝缘粘结剂用量的增多,磁粉芯的磁导率减小;去应力退火有助于提高磁粉芯的磁导率,随退火温度的升高,磁粉芯的磁导率增大;随着磁粉粒度及成型压力的增大,磁粉芯的磁导率增大。
关键词:铁硅铝磁粉芯;磁导率;成型压力;退火处理中图分类号:TG113.22+5
文献标识码:A
文章编号:1001-3814(2011)14-0087-02
StudyonPermeabilityofFeSiAlMagneticPowderCore
JINDan,SUNKewei,YAOYanyan,YUANHudie
(SchoolofMaterialScienceandEngineering,Xi'anUniversityofArchitecture&Techonology,Xi'an710055,China)Abstract:FeSiAlmagneticpowdercorewaspreparedbypowdermetallurgy.ThepermeabilityofFeSiAlmagneticpowdercorewasstudiedbyinsulatingmaterial,shapingpressure,annealingtemperaturesandgranularity.Theresultsindicatethatincreasinginsulatingmaterialcandecreasethepermeabilityofmagneticpowdercore.Thestressreliefannealingishelpfultoimprovethepermeability,increasingannealingtemperaturecanincreasethepermeability.Increasingthegranularityofmagneticpowderandshapingpressurecanincreasethepermeabilityofmagneticpowdercore.
Keywords:FeSiAlmagneticpowdercore;permeability;shapingpressure;annealingtreatment
磁粉芯是由磁性材料粉末与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于其可在较高的频率及较高的功率下使用,在许多应用场合具有其他磁性材料难以比拟的优势,已被广泛应用于电讯、雷达、电视和电源等技术中的电感滤波器、扼流线圈及开关电源铁芯等。根据磁性材料粉末的不同,磁粉芯可分为以下几类:铁粉芯、钼坡莫合金粉芯、高磁通量粉芯、铁硅铝粉芯及非晶纳米晶磁粉芯。其中铁硅铝磁粉芯由于具有良好的磁性能、频率及温度稳定性、低损耗及低成本等特点,市场需求日益增加。磁粉芯的磁导率是衡量其磁性能的重要参量,本文主要讨论制备工艺对磁粉芯磁导率的影响[1-4]。
铁硅铝磁粉芯的工艺流程如下:母合金冶炼→机械球磨→分筛→绝缘包覆→压制成型→退火处理→性能检测。
取适量的磁粉与水玻璃均匀混合,进行绝缘包覆处理。将绝缘包覆的磁粉均匀装入模具中,在室温下压制成20.6mm×12.5mm×6.2mm的环形磁粉芯样品,在600~720℃的氩气气氛中进行去应力退火。
用TH2828PrecisionLCRMeter测量样品在选定频率下的电感,由公式(1)计算出磁粉芯的磁导率。
μe=
N×μ0×Ae
2
(1)
式中:L为装有磁芯线圈的电感(H),N为线圈匝数,
1实验材料与方法
实验选用成分为Si-9%Al-6%Fe-85%的母合金,将母合金粗破碎后放入球磨罐中进行机械球磨,球磨后筛分,获得实验所需的不同粒度分布的磁粉。
收稿日期:2011-01-18
基金项目:陕西省教育厅科研计划项目资助(09JK526);西安建筑科技
大学科技基金资助项目(JC0916)
作者简介:金丹(1965-),女,辽宁锦州人,副教授,硕士生导师,主要从事
磁性材料及器件的研究;电话:13319292821;
Le为有效磁路长度(m),Ae为有效截面积(m2),μ0为
真空磁导率(4π×10-7H/m)。
2实验结果及分析
实验选用3种不同粒度分布的磁粉制备磁粉芯
2.1磁粉粒度对磁粉芯磁导率的影响
样品,在频率为50kHz下,其磁导率的变化如图1所示。可知,随磁粉粒度的减小,磁粉芯的磁导率降低。因为当磁粉材料选定后,磁粉芯的磁导率与磁粉芯的密度成正比[5]。磁粉粒度越小,比表面积越大,界面越多,磁粉间的空隙越多,故磁粉芯的密度越
E-mail:jindan@xauat.edu.cn
《热加工工艺》2011年第40卷第14期87
材料热处理技术Material&HeatTreatment
磁导率μ
2011年7月
从而使磁粉芯的磁导率获得良好的频率稳定性。
2.3退火温度对磁粉芯磁导率的影响
将相同的磁粉芯样品分别在600、640、680和
目
720℃退火处理,在50kHz频率下,其磁导率的变化
如图3所示。可知,随退火温度的升高,磁粉芯的磁导率增大。这是因为磁粉芯在压制成型过程中,压坯中存在大量的内应力,而内应力的存在将阻碍技术磁化过程中磁畴的移动,导致磁粉芯的磁导率降低。通过退火处理,可使磁粉芯的结构更加均匀,减小成型时产生的内应力,从而提高磁粉芯的磁导率。且退火温度越高,内应力释放效果越好,所以磁粉芯的磁导率越大,因此磁粉芯压制后的退火处理是必不可少的。
磁导率μ
图低,磁导率降低;反之,磁粉粒度越大,磁粉芯的密度就越大,则磁导率也越大。
2.2绝缘粘结剂用量对磁粉芯磁导率的影响
取相同质量和粒度配比的磁粉,分别加入2wt%、
4wt%、6wt%的绝缘粘结剂制备磁粉芯样品,在25~150kHz频率范围内,其磁导率的变化如图2所示。
130120磁导率μ
退火温度/℃
2wt%4wt%6wt%
1101009080
25
50
100
频率/kHz75
125
150
图3磁粉芯的磁导率随退火温度的变化
Fig.3Dependenceofpermeabilityofsampleson
annealingtemperatures
图2不同绝缘粘结剂用量的磁粉芯磁导率随频率的变化
2.4成型压力对磁粉芯磁导率的影响
分别选取1.5、1.8、2.1GPa的成型压力制备磁粉芯样品。在25~150kHz频率范围内,其磁导率的变化如图4所示。可知,磁粉芯的磁导率随成型压力的增加而增大。因为磁粉芯的磁导率与其密度成正比。成型压力越大,磁粉芯压得越密实,内部的空隙越小,其密度就越大,故磁粉芯的磁导率就增大。反之,压制出的磁粉芯密度减小,磁导率就会降低。从图4中还可知,成型压力的增大虽可提高磁粉芯的
140130磁导率μ
Fig.2Dependenceofpermeabilityofsamplesaddedwithdifferentamountsofinsulatingmaterialonfrequency
磁粉芯的磁导率:
μ=3+(μa-1)(3-3g)
a积百分数。当μa≥1时,可将上式简化为:
(2)
式中:μa为磁粉的磁导率,g为绝缘粘结剂所占的体
μ∝3-3
g
(3)
从图2可知,磁粉芯的磁导率随绝缘粘结剂用量的增加而减小。因为随着绝缘粘结剂用量的增加,磁粉芯中非磁性的绝缘粘结剂体积百分数增大。由式(3)可得出,磁粉芯的磁导率降低。从图2中还可看出,不同绝缘粘结剂用量的磁粉芯其磁导率都随频率的增加而减小,且绝缘粘结剂用量越多的磁粉芯,其磁导率随频率的变化越小。其中绝缘粘结剂用量为6wt%的磁粉芯,其磁导率的频率特性明显好于其他粘结剂用量的磁粉芯。这是因为绝缘粘结剂用量增多,则磁粉芯的电阻率提高,磁芯损耗降低,
1201101009080
25
50
75100频率/kHz
125
1.5GPa1.8GPa2.1GPa
150
图4不同成形压力的磁粉芯磁导率随频率的变化
Fig.4Dependenceofpermeabilityofsampleswithdifferent
shapingpressureonfrequency
(下转第92页)
HotWorkingTechnology2011,Vol.40,No.14
88
材料热处理技术Material&HeatTreatment料中可消除Mo5Si3C相[14]。
通过原位合成SiC/MoSi2复合材料的热力学分析及试验,在反应体系合适的元素粉末配比及制备条件下,通过原位反应合成了SiC/MoSi2复合材料。
[2][3]
2011年7月
席俊杰,陈华辉,吴中,等.MoSi2材料的强韧化[J].金属热处理,2006,31(8):32-35.
沈建兴,田文莉,李传山,等.MoSi2含量对原位生成MoSi2/
Si3N4复合材料高温氧化性能的影响[J].热加工工艺,2007,36(12):7-10.[4]
HenagerJrCH,BrimhallaJL,HirthbJP.SynthesisofaMoSi2-SiCcompositeinsituusingasolidstatesoliddisplace-mentreaction[J].Mater.Sci.Eng.,1992,A155:109-114.[5]
KePeng,MaozhongYi,RanLP,etal.ReactivehotpressingofSiC/MoSi2nano-composites[J].J.Am.Ceram.Soc.,2007,90(11):3708-3711.[6][7][8][9]
桂尤国,徐金富,叶以富.MoSi2-SiC原位复合材料的制备及其性能研究[J].中国钼业,2005,29(4):43-46.
许剑光,张厚安,张宝林,等.SiCw/MoSi2的化学炉自蔓延高温合成及反应过程研究[J].矿冶工程,2008,28(4):98-100.张来启.MoSi2-SiC复合材料的制备、组织结构及性能[D].北京:北京科技大学,1999.
席俊杰,阿米娜·艾拜,吴中.SiC/MoSi2复合材料的原位反应热压烧结工艺[J].金属热处理,2009,34(11):38-41.
Mo-Si-C三元系制备SiC/MoSi2复合材料的总反应
为式(15),通过设计m、n值,可得到理论上有不同SiC含量的SiC/MoSi2复合材料。
3结论
(1)采用Mo、Si、C原始粉末为原料,进行机械
球磨混合,采用不锈钢球磨罐,磨球为准10mm的玛瑙球,球料比3:1,转速选择300r/min,球磨时间为
14h,所制备的混合粉仍为单质相Mo、Si、C,没有发
生机械合金化。
(2)Mo-Si-C三元系混合粉在1450℃下烧结20~40min,然后升温至1650℃并保温30~60min,
在28MPa压力下进行热压成形,获得相组成为SiC与MoSi2的SiC-40vol%/MoSi2复合材料。该复合材料的组织致密,各相分布均匀,颗粒细小,没有发现
[10]SchwarzRB,SrinivasanSR,PetrovicJJ,etal.Synthesis
ofmolybdenumdisilicidebymechanicalalloying[J].Mater.Sci.Eng.,1992,A155:75-83.
[11]MaE,PaganJ,CranfordG,etal.Evidenceforself-sustained
MoSi2formationduringroom-temperaturehigh-energyballmillingofelementpowders[J].Mater.Res.,1993,18(8):1836-1844.[12]
张红耀,甘国友,孙加林,等.1600℃Mo-Si-C三元系组元化学势相图及其应用[J].昆明理工大学学报(理工版),2004,29(2):
SiC和MoSi2颗粒的异常长大。
(3)探讨了Mo-Si-C三元系原位反应制备SiC/MoSi2复合材料的原位反应途径,得到了与热力
学分析结果一致的结论,反应体系的总反应为
mMo+(2m+n)Si+nC→mMoSi2+nSiC,m和n为实验
设计的化学计量数。参考文献:
[1]
BerztissDA,CerchiaraRR.OxidationofMoSi2andcomparisonwithothersilicidematerials[J].Mater.Sci.andEng.,1992,A155:165-181.
[14]
14-18.
[13]BoettingerWJ,PerepezkoJH,FrankwiczPS.Application
ofternaryphasediagramtothedevelopmentofMoSi2-basedmaterials[J].Mater.Sci.Eng.,1992,A155:33-44.
康鹏超,尹钟大,李明伟,等.机械合金化反应烧结制备SiC/
MoSi2复合材料[J].稀有金属材料与工程,2005,34(12):1974-1977
.
(上接第88页)磁导率,但当成型压力达到2.1GPa
时,磁粉芯的磁导率增加趋势变缓。
当成型压力达到2.1GPa时,磁粉芯磁导率的增加趋势变缓。参考文献:
[1][2][3][4][5]
祁峰,祁关泉.迅速崛起中的铁硅铝磁粉芯产业[J].新材料产业,2007,(6):75-78.
赵修科.开关电源中磁性元器件[M].沈阳:辽宁科技出版社,
3结论
(1)随磁粉粒度的减小,磁粉芯密度降低,磁导
率减小。
(2)随绝缘粘结剂用量的增多,磁粉芯的磁导
率降低。随绝缘粘结剂用量的增多,磁粉芯的磁导率稳定性越好。
2002.52.
张卫东.金属磁粉芯材料的应用[J].粉末冶金工业,2007,(3):
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(3)退火温度提高,有助于消除磁粉芯的内应
力,增加磁粉芯的磁导率。
(4)随成型压力的增加,磁粉芯的磁导率增大。92
HotWorkingTechnology2011,Vol.40,No.14
范文二:铁硅铝磁粉芯磁导率的研究
铁硅铝磁粉芯磁导率的研究
金 丹, 孙可为, 姚燕燕, 袁蝴蝶
,西安建筑科技大 学 材料科学与工程学院, 陕 西 西 安 710055,
摘 要,采用粉末冶金法制备铁硅铝磁粉芯,研究了绝缘粘结剂用量、成型压力、退火温度和磁粉粒度对铁硅铝磁 粉芯磁导率的影响。 结果表明,随着绝缘粘结剂用量的增多,磁粉芯的磁导率减小,去应力退火有助于提高磁粉芯的磁
,随退火温度的升高,磁粉芯的磁导率增大,随着磁粉粒度及成型压力的增大,磁粉芯的磁导率增大。 导率
关键词,铁硅铝磁粉芯, 磁导率, 成型压力, 退火处理
+中图分类号,TG113.225 文献标识码,A 文章编号,1001-3814(201114)-0087-02
Study on Permeability of FeSiAl Magnetic Powder Core
JIN Dan, SUN Kewei, YAO Yanyan, YUA N Hudie (School of Material Science and EngineeXi'anring Univ, ersity of Architecture& T echonologXi'any, 710055, China)
Abstract,FeSiAl magnetic powder core was prepabyred po wder metallurgy. The permeability of FeSiAl magnetic
powder core was studied by nsulatng matera, shaping pressurae,nne ang temperatures andgra nularty. The resultsnd icate iiilliiithat increasing insulating material can decrease ther mpeeability of magnetic powder core. The strreelisesf annealing is helpful to improve the permeability, increasing annealing temperature caninc rease the permeability. Increasing the granularity of magnetic powder and shaping pressurei nccanrea se the permeability of magnetic powderc ore.
Key words,FeSiAl magnetic powder core;pe rmeability; shaping pressurae;nne aling treatment
磁粉芯是由磁性材料粉末与绝缘介质混合压制, ? 铁硅铝磁粉芯的工艺流程如下母合金冶炼机械而成的一种软磁材料。 由于其可在较高的频率及较 球磨?分筛?绝缘包覆?压制成型?退火处理?性
。 能检测, 在许多应用场合具有其他磁性材 高的功率下使用
取适量的磁粉与水玻璃均匀混合,进行绝缘包覆 ,已被广泛应用于电讯、雷达、电 料难以比拟的优势
。 将绝缘包覆的磁粉均匀装入模具中,在室温下 、 扼流线圈及开关 处理视和电源等技术中的电感滤波器
。 根据磁性材料粉末的不同,磁粉芯可 电源铁芯等压制成 20.6 mm × 12.5 mm × 6.2 mm 的环形磁粉芯样
,铁粉芯、钼坡莫合金粉芯、高磁通量 分为以下几类品,在 600:720?的氩气气氛中进行去应力退火。 、 铁硅铝粉芯及非晶纳米晶磁粉芯。 其中铁硅 粉芯用 TH2828 Precision LCRM eter 测 量 样 品 在 选
、 频率及温度稳定 铝磁粉芯由于具有良好的磁性能,由公式(1)计算出磁粉芯的磁导率。 定频率下的电感
、低损耗及低成本等特点,市场需求日益增加。 磁 性
L × L e(1) μ= e 2 N × μ× A 0 e本文主粉芯的磁导率是衡量其磁性能的重要参量,[1-4]要讨论制备工艺对磁粉芯磁导率的影响。 式中,L 为装有磁芯线圈的电感(H),N 为线圈匝数, 2 L为有效磁路长度(m),A为有效截面积(m), μ为 e e 0 -7 实验材料与方法1 真空磁导率(4π ×10H/m)。
实 验 选 用 成 分 为 Si-9% Al-6% Fe-85%的 母 合
实验结果及分析,将母合金粗破碎后放入球磨罐中进行机械球磨, 2 金
球磨后筛分,获得实验所需的不同粒度分布的磁粉。 2.1 磁粉粒度对磁粉芯磁导率的影响 实验选用 3 种不同粒度分布的磁粉制备磁粉芯收稿日期:2011-01-18 ,样品在频率为 50 kHz 下, 其磁导率的变化如图 1 基金项目:陕西省教育厅科研计划项目资助(09JK526); 西安建筑科技 所示。 可知,随磁粉粒度的减小,磁粉芯的磁导率降(JC0916) 大学科技基金资助项目低。因为当磁粉材料选定后,磁粉芯的磁导率与磁粉 作者简介:金丹(1965- ),女,辽宁锦州人,副教授,硕士生导师,主要从事 [5]。 磁粉粒度越小,比表面积越大, 芯的密度成正比磁性材料及器件的研究; 电话:1331929282,1
界面越多, 磁粉间的空隙越多, 故磁粉芯的密度越 E-mail:jindan@xauat.edu.cn
《热加工工艺 》 年第 卷第 期87 2011 40 14
材料热处理技术2011年 7 月 Material & Heat Treatment
115 从而使磁粉芯的磁导率获得良好的频率稳定性。 退火温度对磁粉芯磁导率的影响110 2.3 在 600、640、680 将相同的磁粉芯样品分别和 μ 105 率 720 ?, 50 kHz ,退火处理在频率下其磁导率的变化 导100 磁 如图 3 所示。 可知,随退火温度的升高,磁粉芯的磁
95 。这是因为磁粉芯在压制成型过程中,压坯 导率增大 , 而内应力的存在将阻碍技术磁 中存在大量的内应力90 100:200 200:300 300:400 ,导致磁粉芯的磁导率降低。通 化过程中磁畴的移动粒度 / 目,,可使磁粉芯的结构更加均匀减小成型 过退火处理图 1 磁粉芯的磁导率随磁粉粒度的变化
Fig.1 Dependenceof permeability of sampleson granularity ,从而提高磁粉芯的磁导率。 且退火 时产生的内应力
,内应力释放效果越好,所以磁粉芯的磁导率 温度越高 低,磁导率降低,反之,磁粉粒度越大,磁粉芯的密度,因此磁粉芯压制后的退火处理是必不可少的。 越大就越大,则磁导率也越大。
2.2 绝缘粘结剂用量对磁粉芯磁导率的影响
取相同质量和粒度配比的磁粉,分别加入 2wt%、 130 4wt%、6wt%, 在 25:的绝缘粘结剂制备磁粉芯样品120 150kHz频率范围 内,其磁导率的变化如图 2 所示。 μ 110 率 130 导 1002wt% 磁 4wt% 120 90 6wt% μ 11080 率 600 640 680 720 导100 磁 退火温度 / ? 图 3 磁粉芯的磁导率随退火温度的变化 90 Fig.3 Dependenceof permeability of sampleson 80annealing temperatures 25 50 75 100 125 150 频率 / kHz 2.4 成型压力对磁粉芯磁导率的影响图 2 不同绝缘粘结剂用量的磁粉芯磁导率随频率的变化 分 别 选 取 1.5、1.8、2.1 GPa 的 成 型 压 力 制 备 磁 Fig.2 Dependenceof permeability of samples addedwi th 。 在 25:150 kHz 频率范围内,其磁导率的 粉芯样品dierent amountsof nsulatng matera on requency ffiiilf
变化如图 4 所示。可知,磁粉芯的磁导率随成型压力 磁粉芯的磁导率,。 因为磁粉芯的磁导率与其密度成正 的增加而增大
。 成型压力越大,磁粉芯压得越密实,内部的空隙 3 + ( μ-1)(3 -3g)比aμ = (2) 3+ g ( μ1)- a越小,其密度就越大,故磁粉芯的磁导率就增大。 反 式中,μ为磁粉的磁导率,g 为绝缘粘结剂所占的体 ,压制出的磁粉芯密度减小,磁导率就会降低。 从 a 之
。 当 μ1 ,, 积百分数?时可将上式简化为a图 4 中还可知, 成型压力的增大虽可提高磁粉芯的
3 μ? -3(3) g 140 1.5GPa 从图 2 可知, 磁粉芯的磁导率随绝缘粘结剂用 1.8GPa130 2.1GPa 量的增加而减小。因为随着绝缘粘结剂用量的增加, 120μ 磁粉芯中非磁性的绝缘粘结剂体积百分数增大。 由 率110 导 (3)可得出,磁粉芯的磁导率降低。 从图 2 中还可 式 磁100 , 不同绝缘粘结剂用量的磁粉芯其磁导率都随 看出 90 , 且绝缘粘结剂用量越多的磁粉 频率的增加而减小 80 ,其磁导率随频率的变化越小。其中绝缘粘结剂用 芯25 50 75 100 125 150 量为 6wt%的磁粉芯, 其磁导率的频率特性明显好 频率 / kHz
图 4 不同成形压力的磁粉芯磁导率随频率的变化 。 这是因为绝缘粘结剂 于其他粘结剂用量的磁粉芯Fig.4 Dependenceof permeability of sampleswit h different ,则磁粉芯的电阻率提高,磁芯损耗降低, 用量增多shaping pressuonre frequency (下转第 92 页) 88 Hot WorkingTechnolo gy 2011, ol.40, No.14 V
材料热处理技术2011年 7 月 Material & Heat Treatment
[14],,,,oSJ, 席俊杰陈华辉吴中等Mi材料的强韧化[]金属热处[2] 2 料中可消除MoSiC 相。 53理,2006,31(8),32-35, 通过原位合成 SiC/MoSi复合材料的热力学分 2 沈建 兴 , 田 文 莉 , 李 传 山 , 等, MoSi含量对原位生成 MoSi/ 2 2 [3], 在反应体系合适的元素粉末配比及制备 析及试验 SiN复合材料高温氧化性能的影响[J],热加工工艺,2007,36 34 ,通过原位反应合成了 SiC/MoSi复合材料。 条件下2 (12),7-10,
Mo-Si-C 三元系制备 SiC/MoSi复合材料的总反应 Henager Jr C H, Brimhalla J L, Hirthb J P,Synthesis of a 2
[4] (15),通过设计 m、n 值,可得到理论上有不同 SiC 为式oS-SC composte in stu usng a sold state sold displace- Miiiiiii2
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20:40 min,然后升温至 1650 ?并保温 30:60 min, [9]席俊杰,阿米娜艾拜,吴中,SiC/MoSi 复合材料的原位反应 ?2 在 28 MPa , SiC 压力下进行热压成形获得相组成为热压烧结工艺[J],金属热处理,2009,34(11),38-41,
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(上接第 88 页) 磁导率, 但当成型压力达到 2.1 GPa 2.1 GPa 时, 磁粉芯磁导率的增加 当成型压力达到
时,磁粉芯的磁导率增加趋势变缓。 趋势变缓。
结论3 参考文献: [1] 祁峰,祁关泉,迅速崛起中的铁硅铝磁粉芯产业[J],新材料产 (1) 随磁粉粒度的减小,磁粉芯密度降低,磁导 业,2007,(6),75-78, 。 率减小赵修科,开关电源中磁性元器件[M],沈阳,辽宁科技出版社, [2] 2002,52, , 随绝缘粘结剂用量的增多磁粉芯的磁导(2) 张卫东,金属磁粉芯材料的应用 [J],粉末冶金工业,2007,(3), [3] 率降低。随绝缘粘结剂用量的增多,磁粉芯的磁导率33-38,
奥汉德利 R C,现代磁性材料原理和应用[M],北京,化学工 稳定性越好。 ,2002, 业出版社[4] 有助于消除磁粉芯的内应(3) 退火温度提高, 陆曹卫,水雾化制备非晶合金粉末及其磁粉芯性能研究[J],
物理学报,2006,55(5),450-453, 力,增加磁粉芯的磁导率。[5]
(4) 随成型压力的增加,磁粉芯的磁导率增大。
92 Hot WorkingTechnolo gy 2011, ol.40, No.14 V
范文三:铁硅铝
全称铁硅铝磁粉芯 磁性合金是二十世纪三十年代由日本人发明的。其发明 地在仙台县,故又称 Sendust 合金。随后,八十年代初期将其制成磁粉芯 也称 Sendust 磁粉芯,我们用 CS 来表示。铁硅铝磁粉芯的磁性能与高通量 磁粉芯相近似,且损耗比高通量磁粉芯要低,然而它的价格要便宜许多。 因此,近年来使用也愈来愈广泛。凡是能取代 MPP 、高通量磁粉芯的地方, 都可尽量采用铁硅铝磁粉芯。
铁硅铝合金的标准成分是:AL5.4%; Si9.6%;其余为铁。生产铁硅铝 磁粉芯用的合金成份控制范围是:AL5.2-5.6%; Si9.2-9.8%;其余为铁。 低频(1kHz 以下)使用的铁硅铝铁粉芯,其有效导磁率最高可达 μе147。 目前我们大量生产 供 货 的 铁硅铝 磁 粉芯 有 以下 几种性能档 次 :μе26; μе60; μе75; μе90; μе125等,这也是最常用的。铁硅铝磁粉芯的 饱和磁感应强度 Bs 值为:800-1000mT 。使用安匝数为 300左右。产品压制 密度 5.2-6.0。铁硅铝磁粉芯的各种常用规格见表 3。我们生产的铁硅铝磁 粉芯的涂层色标为黑色标记。也可以按用户要求的色标来涂层。各种规格 型号的铁硅铝磁粉芯的标记方法用 CS 加上外径和有效导磁率来表示。如型 号 CS330125表示 33×20×10.7㎜ μе的铁硅铝磁粉芯(详见高通量磁粉 芯)。
铁硅铝磁环
普遍用于开关电源用,他具有着温升低,高的饱和磁通密度,较高的导 磁率 C ,主要系列产品是铁粉芯磁环 28材,铁粉芯磁环 26材(黄白环), 铁粉芯磁环 52材(兰绿环),铁粉芯磁环 33材(灰黄色),铁粉芯磁环 18材,铁粉芯磁环 2材(红灰环),铁粉芯磁环 40材(绿黄环),铁粉芯磁环 8材(黄红环)等。 铁硅铝磁环
特点
比铁粉芯损耗更低; 良好的 DC 偏流特性; 成本处于铁粉芯和铁镍钼之间。 材质导磁率 (μ) 分别有:26、 60、 75、 90、 125 铁硅铝的标准色为黑色; 铁 硅铝磁环的规格标识依不同的生产厂家而有所不同,有的则把其印在磁环的 侧面。
范文四:铁硅铝磁芯优势
究竟是选择磁粉芯,还是铁粉芯?相信这个许多工程师在进行开关电源方案的设计中经常碰到。在高功率电感磁芯选择的问题上,磁芯、粉芯、铁硅铝以及铁氧体中的选择和比较是工程师经常探讨的问题。市场上高功率电感的磁芯选择还是挺多的,可供选择的电感材料有:铁硅铝(Kool Mμ)、铁粉芯、铁硅(硅钢叠片)、间隙铁氧体、钼坡莫(MPP)和高磁通 (High Flux)等。那么他们究竟有什么特性适合怎么样的应用呢?
磁芯材料比较
铁硅铝与间隙铁氧体
铁硅铝和间隙铁氧体是两种常用的材质,在软饱和方面,间隙铁氧体必须在下降曲线的安全区进行设计。铁硅被设计在受控制的下降曲线范围中,这样就能够提供好的容错特性,特别是在高功率时候。 信息请登陆:输配电设备网
在磁通量比较方面,假设特定的50%下降设计点,铁硅铝(Kool Mμ)的磁通量是间隙铁氧体的2倍以上, 这使磁芯的尺寸可缩小35%,设计时可以把磁芯的尺寸缩小30%至35%。 软饱和曲线使铁硅设计本身具有容错能力,而间隙铁氧体则没有。
铁氧体磁能力随温度变化,而铁硅保持相对稳定。很多铁氧体供应商或者厂家会给出产品在25℃到100℃不同环境下材质的差异。由于铁硅铝的材质及结构和间隙铁氧体不同,随着温度改变,变化不会很大。 信息来源:http://www.tede.
在边缘损耗方面,铁硅不会发生边缘损耗,而间隙铁氧体有很大的边缘损耗。铁芯的间隙部分随着温度的增加损耗会增加。铁硅铝(Kool Mμ)也有间隙,但是这是均匀的分布式间隙,因为这个形式,在高功率的应用上会更好。 信息来自:www.t
对于尺寸和储能,从铁硅铝(Kool Mμ)与锰锌铁氧体在LI2值比较中可以看出,当尺寸都是55mm的大小,测试铁硅铝用60μ,铁硅铝(Kool Mμ)在体积大小的情况下,储能大概是锰锌铁氧体的2倍多,如表1所示。
而当储能是一样的时候,LI2值一样,铁硅铝(Kool Mμ)体积缩小了很多,对于设计者来说,这有效缩小了设计尺寸。如表2所示。
表1.铁硅 与锰锌铁氧体之LI2值的比较 信息来自:www.tede.cn
表2.铁硅 与锰锌铁氧体尺寸上之比较
间隙铁氧体也有很多优点,间隙铁氧体可以有很高的有效磁导率μeff,铁氧体可以在500 以上而铁硅 目前受限于μeff = 125。间隙铁氧体使用在一些低功率的设计时更为适合。
间隙铁氧体电感系数的公差值较低,如果工艺好的话,多数的铁氧体电感系数的公差值为 ±3,而铁硅 为 ± 12% 。
间隙铁氧体有较多种类的形状,有Pot Cores、EFD's、PQ's等等,而铁硅形状目前受限于 E-Core、U-Core & Blocks。 信息来自:www.tede.cn
铁硅铝与铁粉芯
除了承受直流偏置外,开关稳压电感器还有一定交流电,通常在10kHz至300kHz。这种交流电流会产生高频磁场,造成磁芯损耗并导致磁芯变热。这种情况在铁硅铝(Kool Mμ)中会减少,因此电感更有效率,温度更低。
铁硅铝(Kool Mμ) 的磁芯损耗低于铁粉芯。关于接近零的磁致伸缩问题,铁硅铝(Kool Mμ)非常适用于消除滤波电感中的音频噪音。铁硅铝(Kool Mμ)在制造时没有使用有机粘结剂,因此,没有任何热老化的问题。所有铁硅铝(Kool Mμ)磁芯都能在200 ℃下连续操作,相对的,铁粉芯有磁致伸缩。
铁硅铝与硅铁 信息来源:http://www.tede.cn
大型电感器中也会使用特级的硅铁叠片,通常是块状或条状。硅铁的优势在于饱和磁通密度较高。铁硅形状(E、U、I型的磁芯)也可以经过适当的构造应用于大型电感器。虽然硅铁有较高的饱和磁通密度,但铁硅具备更多优点,例如较好的软饱和度、很低的磁芯损耗、温度稳定性和较低的成本。图1为各种大型铁硅铝器件。
图1.各种大型铁硅铝器件
硅铁块具有离散间隙,与铁硅铝(Kool Mμ)的分步式间隙不同,因此随着电流增加,饱和出现要快的多。铁硅铝(Kool Mμ) 可利用饱和曲线的优点,设计出较小的电感器。
硅钢装配件中所用的环氧树脂中一般不能像铁硅铝(Kool Mμ)在200 ℃操作。
铁硅铝(Kool Mμ)成本低于同等大小的硅钢块。
在铁损的部分,铁硅的磁芯损耗远低于硅钢叠片。用20μ铁硅铝和硅铁相比较,在10kHz和50kHz的频率情况下,硅铁的磁损更厉害。
铁硅铝的特点和应用
铁硅铝(Kool Mμ)是什么呢?简单来说,它是由铝-硅-铁组成,它拥有相当高的Bmax(1050mT),它的磁芯损耗远低于铁粉芯及高磁通,有低磁致伸缩(低噪音),是低成本的储能材料,无热老化,可以用于替代铁粉芯,在高温下性能非常稳定。 信息来源:http://www.t
总结一下铁硅铝的特点:适当的成本,优于钼坡莫合金/高磁通以及复合合金;较低的损耗,优于铁粉芯;高饱和度,优于间隙铁氧体;接近零的磁致伸缩,优于铁粉芯;无热老化现象,优于铁粉芯;软饱和,优于间隙铁氧体及复合合金。
铁硅铝(Kool Mμ)有六种磁导率(26μ、40μ、60μ、75μ、90μ和125μ)和三种形状 Toroids、 E core、 U core & Blocks。
铁硅铝应用包括功率因数校正扼流圈,升压/降压稳压器,直流输出电感器和回扫变压器。
大型铁硅铝 Kool Mμ应用在高电流 (功率)电感器、太阳能转换、UPS 不断电系统、混合动力汽车、风能转换和其他高电流应用。
除了大型铁硅铝,如图1所示还有一些平版型的铁硅铝。平版型的铁硅铝器件如图2所示。 信息来源:http:/
图2.平版型铁硅铝
平版型的铁硅铝有两种选择,有传统的方型和圆形。如图3所示。
图3.方型和圆形的铁硅铝
相对方型的,圆形的有诸多优点,比如缩小整个电感器因绕制而增加的体积,在相同的匝数下减少绕线线长的使用,最小化的DCR (直流电阻),降低铜损,降低使用铜导线上的成本和整个电感器的绕制成本。
铁硅铝Kool Mμ (平板形) 的特点有应用于高电流的设计、漏磁减少至非常低、较佳的直流偏置特性、良好的散热效果和温度稳定性、具存储能量的高性能、可直接安装在PCB上。铁硅铝Kool Mμ( 平板形) 的应用有在DC/DC转换器、大电流扼流圈、电脑中的中央处理器圈。
综上所述,在磁芯的选择上,要着重注意四个问题:第一,选择合适的磁芯材料,铁硅铝(Kool Mμ)、钼坡莫合金、高磁通、铁硅合金或铁氧体,第二,选择合适的磁芯尺寸,包括形状和大小;第三,选择时要注意绕制上的考量,比如电流密度、绕线的长短和匝数;第四点,选择时要兼顾性能和成本。
范文五:铁硅铝目录
深圳市科能磁业有限公司
磁粉芯形状尺寸
根据IEC525:1976标准,参考IEC60205, SJ/T2881-88制定本标准。
3.5.1.1根据IEC525:1976,环形合金磁粉芯命名如下:
牌号 环形
外径 磁导率
3.5.1.2主要尺寸
环形合金磁粉芯形状如图一,尺寸如表六,主要参数如表七。
表六 环形合金磁粉芯尺寸
牌号
KS025KS026KS027
外径(mm)最大最小6.356.056.66.67.87
6.36.37.57
内径(mm)
最大最小2.792.492.672.673.96
2.372.373.66
高度(mm)
最大最小6.996.694.782.543.18
4.482.242.88
KS031
KS038KS039KS040KS044KS050KS065KS068KS080KS090KS092KS106KS107KS130KS131KS132KS135KS141KS157KS168KS184KS185KS200KS225KS226KS250KS300KS301KS400KS401KS520
9.659.6510.211.212.716.517.320.322.923.626.926.933333334.335.839.942.946.746.750.857.257.26277.877.8101.6101.6312.54
9.359.359.810.812.316.116.919.922.523.226.526.532.632.632.633.935.439.342.346.146.150.256.656.661.377.177.1100.6100.6311.5
4.784.785.086.357.6210.29.6512.714.714.414.714.719.919.919.923.422.424.124.224.128.731.835.626.432.649.249.257.1557.1578.59
4.484.484.685.957.229.89.2512.314.31414.314.319.519.519.5232223.523.623.528.131.23525.831.948.548.556.1556.1577.59
3.963.183.963.964.756.356.356.357.628.8911.28.6410.78.7611.188.8910.514.516.261815.213.51415.22512.715.916.5113.5920.32
3.662.883.463.464.255.855.855.857.128.3910.78.1410.28.2610.688.391013.915.6617.414.612.913.414.624.31215.215.5112.5919.32
表七环形合金磁粉芯主要参数
牌号KS025-026AKS025-060AKS025-075A
电感系数(AL)102430
磁路长度le(cm)1.3611.3611.361
截面积Ae(cm2)0.0470.0470.047
体积V(cm3)0.0640.0640.064
窗口面积W(cm2)0.0410.0410.041
KS025-125AKS026-026AKS026-060AKS026-075AKS026-090AKS026-125AKS027-026AKS027-060AKS027-075AKS027-090AKS027-125AKS031-026AKS031-060AKS031-075AKS031-090AKS031-125AKS038-026AKS038-060AKS038-075AKS038-090AKS038-125AKS039-026AKS039-060AKS039-075AKS039-090AKS039-125AKS040-026AKS040-060AKS040-075AKS040-090AKS040-125AKS044-026AKS044-060AKS044-075AKS044-090AKS044-125AKS050-026AKS050-060AKS050-075AKS050-090AKS050-125A
50215062741031126323954112531375214324048661125323853143240486611263238531227344056
1.3611.3631.3631.3631.3631.3631.3631.3631.3631.3631.3631.7871.7871.7871.7871.7872.182.182.182.182.182.182.182.182.182.182.382.382.382.382.382.692.692.692.692.693.123.123.123.123.12
0.0470.0920.0920.0920.0920.0920.0470.0470.0470.0470.0470.0610.0610.0610.0610.0610.0940.0940.0940.0940.0940.0750.0750.0750.0750.0750.10.10.10.10.10.090.090.090.090.090.1140.1140.1140.1140.114
0.0640.1250.1250.1250.1250.1250.0640.0640.0640.0640.0640.1090.1090.1090.1090.1090.2060.2060.2060.2060.2060.1630.1630.1630.1630.1630.2380.2380.2380.2380.2380.2430.2430.2430.2430.2430.3560.3560.3560.3560.356
0.0410.0380.0380.0380.0380.0380.0410.0410.0410.0410.0410.0920.0920.0920.0920.0920.1420.1420.1420.1420.1420.1420.1420.1420.1420.1420.1640.1640.1640.1640.1640.2730.2730.2730.2730.2730.3830.3830.3830.3830.383
KS065-060AKS065-075AKS065-090AKS065-125AKS068-026AKS068-060AKS068-075AKS068-090AKS068-125AKS080-026AKS080-040AKS080-060AKS080-075AKS080-090AKS080-125AKS090-026AKS090-040AKS090-060AKS090-075AKS090-090AKS090-125AKS092-026AKS092-040AKS092-060AKS092-075AKS092-090AKS092-125AKS106-026AKS106-040AKS106-060AKS106-075AKS106-090AKS106-125AKS107-026AKS107-060AKS107-075AKS107-090AKS107-125AKS130-026AKS130-040AKS130-060A
35435272194353648914213241496819294354659022345163761053250759411315722597489123284161
4.114.114.114.114.144.144.144.144.145.095.095.095.095.095.095.675.675.675.675.675.675.885.885.885.885.885.886.356.356.356.356.356.356.3526.3526.3526.3526.3528.158.158.15
0.1920.1920.1920.1920.2320.2320.2320.2320.2320.2260.2260.2260.2260.2260.2260.3310.3310.3310.3310.3310.3310.3880.3880.3880.3880.3880.3880.6540.6540.6540.6540.6540.6540.4970.4970.4970.4970.4970.6720.6720.672
0.7890.7890.7890.7890.960.960.960.960.961.151.151.151.151.151.151.881.881.881.881.881.882.282.282.282.282.282.284.154.154.154.154.154.153.1553.1553.1553.1553.1555.485.485.48
0.7130.7130.7130.7130.6380.6380.6380.6380.6381.141.141.141.141.141.141.411.411.411.411.411.411.491.491.491.491.491.491.561.561.561.561.561.561.561.561.561.561.562.932.932.93
KS130-090AKS130-125AKS131-026AKS131-060AKS131-075AKS131-090AKS131-125AKS132-026AKS132-060AKS132-075AKS132-090AKS132-125AKS135-026AKS135-040AKS135-060AKS135-075AKS135-090AKS135-125AKS141-026AKS141-040AKS141-060AKS141-075AKS141-090AKS141-125AKS157-026AKS157-040AKS157-060AKS157-075AKS157-090AKS157-125AKS168-026AKS168-060AKS168-075AKS168-090AKS168-125AKS184-026AKS184-040AKS184-060AKS184-075AKS184-090AKS184-125A
9112722516476.5109286581971351625384757792437567084117355481101121168471081351612245990135169202281
8.158.158.1478.1478.1478.1478.1478.1478.1478.1478.1478.1478.958.958.958.958.958.958.988.988.988.988.988.989.849.849.849.849.849.8410.26110.26110.26110.26110.26110.7410.7410.7410.7410.7410.74
0.6720.6720.5510.5510.5510.5510.5510.6980.6980.6980.6980.6980.4540.4540.4540.4540.4540.4540.6780.6780.6780.6780.6780.6781.0721.0721.0721.0721.0721.0721.4751.4751.4751.4751.4751.991.991.991.991.991.99
5.485.484.494.494.494.494.495.6875.6875.6875.6875.6874.064.064.064.064.064.066.0886.0886.0886.0886.0886.08810.510.510.510.510.510.515.74115.74115.74115.74115.74121.321.321.321.321.321.3
2.932.932.9262.9262.9262.9262.9262.9262.9262.9262.9262.9264.014.014.014.014.014.013.643.643.643.643.643.644.274.274.274.274.274.273.6443.6443.6443.6443.6444.274.274.274.274.274.27
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