變壓器磁芯材質有哪些

1) 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。鐵粉芯初始磁導率隨直流磁場強度的變化。鐵粉芯初始磁導率隨頻率的變化　(2)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；磁致伸縮系數接近零，在不同的頻率下工作時無噪聲產生。主要應用於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。主要應用於線路濾波器、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。　(3) 鐵矽鋁粉芯（Kool Mμ Cores）　鐵矽鋁粉芯由9%Al、5%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；磁致伸縮系數接近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。主要應用於交流電感、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。　2． 軟磁鐵氧體（Ferrites）　軟磁鐵氧體　軟磁鐵氧體是以Fe2O3為主成分的亞鐵磁性氧化物，采用粉末冶金方法生產。有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等幾類，其中Mn-Zn鐵氧體的產量和用量最大，Mn-Zn鐵氧體的電阻率低，為1～10 歐姆-米，壹般在100kHZ 以下的頻率使用。Cu-Zn、Ni-Zn鐵氧體的電阻率為102～104 歐姆-米，在100kHz～10 兆赫的無線電頻段的損耗小，多用在無線電用天線線圈、無線電中頻變壓器。磁芯形狀種類豐富，有E、I、U、EC、ETD形、方形（RM、EP、PQ）、罐形（PC、RS、DS）及圓形等。在應用上很方便。由於軟磁鐵氧體不使用鎳等稀缺材料也能得到高磁導率，粉末冶金方法又適宜於大批量生產，因此成本低，又因為是燒結物硬度大、對應力不敏感，在應用上很方便。而且磁導率隨頻率的變化特性穩定，在150kHz以下基本保持不變。隨著軟磁鐵氧體的出現，磁粉芯的生產大大減少了，很多原來使用磁粉芯的地方均被軟磁鐵氧體所代替。 國內外鐵氧體的生產廠家很多，在此僅以美國的Magnetics公司生產的Mn-Zn鐵氧體為例介紹其應用狀況。分為三類基本材料：電信用基本材料、寬帶及EMI材料、功率型材料。　電信用鐵氧體的磁導率從750～2300, 具有低損耗因子、高品質因素Q、穩定的磁導率隨溫度/時間關系， 是磁導率在工作中下降最慢的壹種，約每10年下降3%～4%。廣泛應用於高Q濾波器、調諧濾波器、負載線圈、阻抗匹配變壓器、接近傳感器。寬帶鐵氧體也就是常說的高導磁率鐵氧體，磁導率分別有5000、10000、15000。其特性為具有低損耗因子、高磁導率、高阻抗/頻率特性。廣泛應用於***模濾波器、飽和電感、電流互感器、漏電保護器、絕緣變壓器、信號及脈沖變壓器，在寬帶變壓器和EMI上多用。功率鐵氧體具有高的飽和磁感應強度，為4000～5000Gs。另外具有低損耗/頻率關系和低損耗/溫度關系。也就是說，隨頻率增大、損耗上升不大；隨溫度提高、損耗變化不大。廣泛應用於功率扼流圈、並列式濾波器、開關電源變壓器、開關電源電感、功率因素校正電路。　(二) 帶繞鐵　1．矽鋼片鐵芯　矽鋼片是壹種合金，在純鐵中加入少量的矽（壹般在4.5%以下）形成的鐵矽系合金稱為矽鋼。該類鐵芯具有最高的飽和磁感應強度值為20000Gs；由於它們具有較好的磁電性能，又易於大批生產，價格便宜，機械應力影響小等優點，在電力電子行業中獲得極為廣泛的應用，如電力變壓器、配電變壓器、電流互感器等鐵芯。是軟磁材料中產量和使用量最大的材料。也是電源變壓器用磁性材料中用量最大的材料。特別是在低頻、大功率下最為適用。常用的有冷軋矽鋼薄板DG3、冷軋無取向電工鋼帶DW、冷軋取向電工鋼帶DQ，適用於各類電子系統、家用電器中的中、小功率低頻變壓器和扼流圈、電抗器、電感器鐵芯，這類合金韌性好，可以沖片、切割等加工，鐵芯有疊片式及卷繞式。但高頻下損耗急劇增加，壹般使用頻率不超過400Hz。從應用角度看，對矽鋼的選擇要考慮兩方面的因素：磁性和成本。對小型電機、電抗器和繼電器，可選純鐵或低矽鋼片；對於大型電機，可選高矽熱軋矽鋼片、單取向或無取向冷軋矽鋼片；對變壓器常選用單取向冷軋矽鋼片。在工頻下使用時，常用帶材的厚度為0.2~0.35毫米；在400Hz下使用時，常選0.1毫米厚度為宜。厚度越薄，價格越高。　2．坡莫合金　坡莫合金鐵芯　坡莫合金常指鐵鎳系合金，鎳含量在30~90%範圍內。是應用非常廣泛的軟磁合金。通過適當的工藝，可以有效地控制磁性能，比如超過105的初始磁導率、超過106的最大磁導率、低到2‰奧斯特的矯頑力、接近1或接近0的矩形系數，具有面心立方晶體結構的坡莫合金具有很好的塑性，可以加工成1μm的超薄帶及各種使用形態。常用的合金有1J50、1J79、1J85等。1J50 的飽和磁感應強度比矽鋼稍低壹些，但磁導率比矽鋼高幾十倍，鐵損也比矽鋼低2~3倍。做成較高頻率(400~8000Hz)的變壓器，空載電流小，適合制作100W以下小型較高頻率變壓器。1J79 具有好的綜合性能，適用於高頻低電壓變壓器，漏電保護開關鐵芯、***模電感鐵芯及電流互感器鐵芯。1J85 的初始磁導率可達十萬105以上，適合於作弱信號的低頻或高頻輸入輸出變壓器、***模電感及高精度電流互感器等。 3、非晶及納米晶軟磁合金（Amorphous and Nanocrystalline alloys）　矽鋼和坡莫合金軟磁材料都是晶態材料，原子在三維空間做規則排列，形成周期性的點陣結構，存在著晶粒、晶界、位錯、間隙原子、磁晶各向異性等缺陷，對軟磁性能不利。從磁性物理學上來說，原子不規則排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶態結構對獲得優異軟磁性能是十分理想的。非晶態金屬與合金是70年代問世的壹個新型材料領域。它的制備技術完全不同於傳統的方法，而是采用了冷卻速度大約為每秒壹百萬度的超急冷凝固技術，從鋼液到薄帶成品壹次成型，比壹般冷軋金屬薄帶制造工藝減少了許多中間工序，這種新工藝被人們稱之為對傳統冶金工藝的壹項革命。由於超急冷凝固，合金凝固時原子來不及有序排列結晶，得到的固態合金是長程無序結構，沒有晶態合金的晶粒、晶界存在，稱之為非晶合金，被稱為是冶金材料學的壹項革命。這種非晶合金具有許多獨特的性能，如優異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高的強度、硬度和韌性，高的電阻率和機電耦合性能等。由於它的性能優異、工藝簡單，從80年代開始成為國內外材料科學界的研究開發重點。目前美、日、德國已具有完善的生產規模，並且大量的非晶合金產品逐漸取代矽鋼和坡莫合金及鐵氧體湧向市場。　中國自從70年代開始了非晶態合金的研究及開發工作，經過“六五”、“七五”、“八五”期間的重大科技攻關項目的完成，***取得科研成果134項，國家發明獎2項，獲專利16項，已有近百個合金品種。鋼鐵研究總院現具有4條非晶合金帶材生產線、壹條非晶合金元器件鐵芯生產線。生產各種定型的鐵基、鐵鎳基、鈷基和納米晶帶材及鐵芯，適用於逆變電源、開關電源、電源變壓器、漏電保護器、電感器的鐵芯元件，年產值近2000萬元。“九五”正在建立千噸級鐵基非晶生產線，進入國際先進水平行列。　目前，非晶軟磁合金所達到的最好單項性能水平為：　初始磁導率 μo = 14 × 104　鈷基非晶最大磁導率 μm= 220 × 104　鈷基非晶矯頑力 Hc = 0.001 Oe 磁性材料

鈷基非晶矩形比 Br/Bs = 0.995　鈷基非晶飽和磁化強度 4πMs = 18300Gs　鐵基非晶電阻率 ρ= 270μΩ/cm　常用的非晶合金的種類有：鐵基、鐵鎳基、鈷基非晶合金以及鐵基納米晶合金。其國家牌號及性能特點見表及圖所示，為便於對比，也列出晶態合金矽鋼片、坡莫合金1J79 及鐵氧體的相應性能。這幾類材料各有不同的特點，在不同的方面得到應用。　牌號基本成分和特征：　1K101 Fe-Si-B 系快淬軟磁鐵基合金　1K102 Fe-Si-B-C 系快淬軟磁鐵基合金　1K103 Fe-Si-B-Ni 系快淬軟磁鐵基合金　1K104 Fe-Si-B-Ni Mo 系快淬軟磁鐵基合金　1K105 Fe-Si-B-Cr(及其他元素)系快淬軟磁鐵基合金　1K106 高頻低損耗Fe-Si-B 系快淬軟磁鐵基合金　1K107 高頻低損耗Fe-Nb-Cu-Si-B 系快淬軟磁鐵基納米晶合金　1K201 高脈沖磁導率快淬軟磁鈷基合金　1K202 高剩磁比快淬軟磁鈷基合金　1K203 高磁感低損耗快淬軟磁鈷基合金　1K204 高頻低損耗快淬軟磁鈷基合金　1K205 高起始磁導率快淬軟磁鈷基合金　1K206 淬態高磁導率軟磁鈷基合金　1K501 Fe-Ni-P-B 系快淬軟磁鐵鎳基合金　1K502 Fe-Ni-V-Si-B 系快淬軟磁鐵鎳基合金