軟磁基礎(chǔ)知識講稿課件

軟磁鐵氧體基礎(chǔ)知識主講陳元富教授軟磁鐵氧體基礎(chǔ)知識

-----營銷人員培訓(xùn)一.軟磁鐵氧體簡述二.軟磁鐵氧體主要參數(shù)三.國內(nèi)外主要鐵氧體生產(chǎn)公司四.軟磁鐵氧體分類及應(yīng)用一.簡述軟磁鐵氧體研發(fā)于二十世紀(jì)三十年代，上個世紀(jì)四十年代開始工業(yè)化生產(chǎn)。我國于上世紀(jì)六十年代由本所開始研發(fā)，經(jīng)過五十年來的發(fā)展，軟磁鐵氧體工業(yè)化生產(chǎn)日趨成熟，由歐美國家紛紛開始轉(zhuǎn)移到發(fā)展中國家，特別是中國已經(jīng)成為生產(chǎn)軟磁鐵氧體主要國家，但其品質(zhì)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(zhì)和工業(yè)生產(chǎn)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(dǎo)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(chǎn)工藝。

工藝流程圖預(yù)燒粉碎選粒干混濕混球磨機械成型燒結(jié)檢測包裝預(yù)處理涂覆配料混合要生產(chǎn)出軟磁鐵氧體容易，但要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)軟磁鐵氧體也并非容易之事。因為除了正確配方設(shè)計之外，在固相反應(yīng)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(jié)構(gòu)組成的軟磁鐵氧體。當(dāng)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?zé)Y(jié)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(chǎn)生了如圖1所示磁滯回線：

圖1.磁滯回線1.飽和磁感應(yīng)強度Bs鐵氧體在受到磁場H>5Hc時所得到的磁感應(yīng)強度為飽和磁感應(yīng)強度Bs。2.剩余磁感應(yīng)強度Br當(dāng)磁場H加大到磁性材料飽和時，再單調(diào)下降到磁場為零時的磁感應(yīng)強度為剩余磁感應(yīng)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(diào)改變磁場，待磁感應(yīng)強度降低到零時的磁感應(yīng)強度為矯頑力Hc。6.比損耗正切tgδ/μitgδ=μs”/μs’式中μs’為復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率實部，μs”為復(fù)數(shù)磁導(dǎo)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(zhì)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(yīng)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(yīng)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(nèi)外主要鐵氧體公司1.日本TDK公司該公司是生產(chǎn)研發(fā)力量最強、世界最著名鐵氧體公司。就當(dāng)今世界而言，該公司已經(jīng)代表世界最高水平，就整個亞洲而言，都以該公司標(biāo)準(zhǔn)為參考。近年來，該公司除了在本土生產(chǎn)外，也紛紛在中國、臺灣、泰國、菲律賓、馬來西亞等國設(shè)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(shè)立了分廠。4.PHILIPS公司該公司早期是研究生產(chǎn)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(lǐng)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(yīng)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(biāo)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(zhuǎn)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(dǎo)磁率，經(jīng)過幾十年發(fā)展，在廣播電視、通訊等各種電子設(shè)備中早已處于主導(dǎo)地位，應(yīng)用領(lǐng)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(zhuǎn)換，它的基本用途是作電感器和變壓器。現(xiàn)將其主要用途予以介紹。軟磁鐵氧體應(yīng)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(shù)和高頻技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)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(guān)電源，工作頻率從25KHz提高到1MHz，應(yīng)用鐵氧體做開關(guān)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(guān)電源，目前大量使用的PC40、PC44已能在50KHz~200KHz開關(guān)電源中廣泛使用，使用量逐漸增大的PC50可在500KHz~1MHz開關(guān)電源中使用。隨著數(shù)字化技術(shù)進一步發(fā)展，未來1MHz以上的開關(guān)電源材料3F4、4F1可以成功得到應(yīng)用。更高頻率開關(guān)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(nèi)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(yīng)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(yīng)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(yīng)電子產(chǎn)品小型化的要求，在電子技術(shù)，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(guān)注的焦點材料。μ為20000~40000早已開發(fā)出來，但至今能真正應(yīng)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(chǎn)品性能。比較有代表的見表二：表二：高磁導(dǎo)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(shè)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(yīng)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(yīng)用范圍。4.EMI軟磁鐵氧體隨著信息化技術(shù)迅速發(fā)展，電子產(chǎn)品小型化，多功能化，數(shù)字化越來越引起人們關(guān)注，人們使用電子產(chǎn)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(yīng)用。有代表EMI鐵氧體材料如表三所示。