軟磁基礎知識講稿課件

軟磁鐵氧體基礎知識主講陳元富教授軟磁鐵氧體基礎知識

-----營銷人員培訓一.軟磁鐵氧體簡述二.軟磁鐵氧體主要參數(shù)三.國內外主要鐵氧體生產公司四.軟磁鐵氧體分類及應用一.簡述軟磁鐵氧體研發(fā)于二十世紀三十年代，上個世紀四十年代開始工業(yè)化生產。我國于上世紀六十年代由本所開始研發(fā)，經過五十年來的發(fā)展，軟磁鐵氧體工業(yè)化生產日趨成熟，由歐美國家紛紛開始轉移到發(fā)展中國家，特別是中國已經成為生產軟磁鐵氧體主要國家，但其品質仍是以中低檔水平為主。就其原因來說，主要在于原材料品質和工業(yè)生產現(xiàn)代化裝備。什么是軟磁鐵氧體呢？就磁滯回線而言，矯頑力比較低，利用磁導率特性的一類鐵氧體。其制備方法是采用下面工藝流程所示的陶瓷生產工藝。

工藝流程圖預燒粉碎選粒干混濕混球磨機械成型燒結檢測包裝預處理涂覆配料混合要生產出軟磁鐵氧體容易，但要生產優(yōu)質軟磁鐵氧體也并非容易之事。因為除了正確配方設計之外，在固相反應過程中，要嚴格控制氣氛和晶柱尺寸大小及均勻性都是十分困難的。所謂鐵氧體，就是分子式為MFeO4（M為Ni，Mn，Zn，Li，Cu）的尖晶石結構組成的軟磁鐵氧體。當然，除了上述制備鐵氧體工藝外，還有其他諸如共沉淀法、低溫燒結制備片式電感法等。二.軟磁鐵氧體主要參數(shù)軟磁鐵氧體被磁化時，產生了如圖1所示磁滯回線：

圖1.磁滯回線1.飽和磁感應強度Bs鐵氧體在受到磁場H>5Hc時所得到的磁感應強度為飽和磁感應強度Bs。2.剩余磁感應強度Br當磁場H加大到磁性材料飽和時，再單調下降到磁場為零時的磁感應強度為剩余磁感應強度Br。3.矯頑力Hc磁性材料被磁化到飽和時，沿飽和磁滯回線單調改變磁場，待磁感應強度降低到零時的磁感應強度為矯頑力Hc。6.比損耗正切tgδ/μitgδ=μs”/μs’式中μs’為復數(shù)磁導率實部，μs”為復數(shù)磁導率虛部如圖3所示：磁性材料在交變場每周期中損耗能量與儲存能量之比。tgδ表示低場下材料能量的損耗。tgδ/μi是衡量材料損耗大小的重要參數(shù)。7.品質因數(shù)QQ表示損耗正切的倒數(shù)。其數(shù)值表示在特定尺寸、特定線圈匝數(shù)、特定頻率下磁芯損耗的大小。所以Q值通常不能用來表示材料損耗特性。8.功耗Pω在特定頻率和高的磁感應強度下測得的材料損耗。一般用Kω/m3或mω/g來表示。9.溫度系數(shù)α在兩個溫度間隔之間，所測得磁芯電感相對變化量除以引起變化溫度差。10.比溫度系數(shù)11.居里溫度Tc磁性材料自發(fā)磁化為零時所對應溫度，如圖4所示：12.直流電阻率ρ單位長度測得直流電阻大小，以Ω-cm或Ω-m表示。三.國內外主要鐵氧體公司1.日本TDK公司該公司是生產研發(fā)力量最強、世界最著名鐵氧體公司。就當今世界而言，該公司已經代表世界最高水平，就整個亞洲而言，都以該公司標準為參考。近年來，該公司除了在本土生產外，也紛紛在中國、臺灣、泰國、菲律賓、馬來西亞等國設立分廠。2.日本FDK公司3.日立金屬鐵氧體公司該公司除在本國建廠外，在我國廣東也設立了分廠。4.PHILIPS公司該公司早期是研究生產軟磁鐵氧體水平最高的公司之一。隨著鐵氧體發(fā)展日趨成熟，近年來紛紛退出該領域。5.西門子公司該公司與PHILIPS公司情況基本相同。四.軟磁鐵氧體分類與應用按其材料類別可分為：MnZn軟磁鐵氧體。其主要使用頻率段為0.01MHz~3MHz的低場和高場鐵氧體器件。NiZn軟磁鐵氧體。因其電阻率高，主要適用于0.1MHz~200MHz低場和高場鐵氧體器件。MgZn軟標磁鐵氧體。因其表面電阻率高，Bs低，成本低，主要適用于0.01MHZ~1MHZ偏轉磁芯，近年來也大量用于EMI磁芯，但性能較差。六角晶系軟磁鐵氧體。主要用于1000MHz以上特高頻器件。2.按其形狀可分為：開路型和閉路型兩大類。分別有棒型、環(huán)型、EE型、EI型、RM型、PQ型、U型等等。軟磁鐵氧體由于電阻率高，原材料成本低和高的導磁率，經過幾十年發(fā)展，在廣播電視、通訊等各種電子設備中早已處于主導地位，應用領域十分廣泛。軟磁器件基本功能能量儲存、訊號傳輸和能量轉換，它的基本用途是作電感器和變壓器?，F(xiàn)將其主要用途予以介紹。軟磁鐵氧體應用鐵氧體功率材料MnZn鐵氧體是軟磁鐵氧體主體，然而MnZn功率型鐵氧體又是MnZn軟磁鐵氧體的主體。隨著數(shù)字技術和高頻技術的發(fā)展，相應的MnZn功率鐵氧體Bs要求也在提高，功耗在降低，使用頻率在增加。這種材料廣泛用于開關電源，工作頻率從25KHz提高到1MHz，應用鐵氧體做開關電源市場份額已占整個電源市場的80%，各種代表材料見表一：從上表可看出，早期PC30僅適用于25KHz開關電源，目前大量使用的PC40、PC44已能在50KHz~200KHz開關電源中廣泛使用，使用量逐漸增大的PC50可在500KHz~1MHz開關電源中使用。隨著數(shù)字化技術進一步發(fā)展，未來1MHz以上的開關電源材料3F4、4F1可以成功得到應用。更高頻率開關電源寄希望于具有高電阻率NiZn功率鐵氧體材料。在寬溫范圍內具有低功耗負溫度系數(shù)的PC95材料正是目前熱門材料。在目前的無極燈應用中，使用頻率在2.65MHz。3F4和4F1材料是目前功率材料首選材料。特別是80W~120W無極燈應用材料，要求功耗低，居里溫度高，溫度穩(wěn)定性能好。2.高μi軟磁鐵氧體為適應電子產品小型化的要求，在電子技術，特別是在寬帶變壓器和脈沖變壓器中，高μ材料一直為人們所關注的焦點材料。μ為20000~40000早已開發(fā)出來，但至今能真正應用的高μ材料為10000~15000MnZn鐵氧體。我國通過多年努力，目前也能用氧化物法制備出μ為10000~12000MnZn鐵氧體，但其性能仍落后于國外產品性能。比較有代表的見表二：表二：高磁導率鐵氧體3.射頻鐵氧體所謂射頻鐵氧體是指運用傳輸線理論而設計寬頻帶鐵氧體器件所使用的鐵氧體。如R1K、R1K5、R2K、R3K鎳鋅鐵氧體，以及雙5000和μi為10000的錳鋅鐵氧體。在射頻器件中，不僅應用材料μ’，而且還用材料μ”，從而使器件頻率大大拓寬（幾兆~2000MHz）。諸如射頻變壓器、功率分配器、混頻器，定向耦合器等等。從而拓寬了軟磁鐵氧體應用范圍。4.EMI軟磁鐵氧體隨著信息化技術迅速發(fā)展，電子產品小型化，多功能化，數(shù)字化越來越引起人們關注，人們使用電子產品受到電磁干擾越來越嚴重。為了有效抑制電磁干擾，人們往往采取了各種抗干擾元件，其中EMI鐵氧體元件因其價格低廉，抗干擾效果好，使用方便，從而被廣泛應用。有代表EMI鐵氧體材料如表三所示。