目前,发展铁硅铝磁粉芯的主要国家是美国、韩国、日本、俄罗斯、英国、印度、中国等。据不完全统计,2005年全球铁硅铝磁粉芯的产值为 0.8亿美元,2006年产值应在1.12亿美元,预计到2010年将达到5亿美元。同时,我国铁硅铝磁粉芯的产业规模还很小,2006年的产值大约不到50万元人民币!
我国的铁硅铝磁粉芯市场目前主要由美国、韩国占领。国内具有国家独立技术的公司主要有海宁伊尔曼格电子有限公司、上海钢铁研究所附属工厂、武汉钢铁所的山武钢实业浩源化工有限公司。另外,还有进口配制粉料的北京七星飞行、湖州柯达、杭州波峰、及美国独资企业建立的厦门工厂等。随着电子技术的高节能化,新型的电子节能材料铁硅铝磁粉芯越来越显得重要。
1、 铁硅铝磁粉芯是高频化的必然趋势 随着电子技术的发展,设备小型化、轻型化、导致电子器件的必须小型化。而小型化、功率密度化、必须使磁粉芯材料的高频化及低损耗化,而铁硅铝磁粉芯具有高频率化、低损耗化和低成本化的特点。在一定的功率下,铁硅铝磁粉芯的频率越高,体积就越小。所以高频化必须要发展高频电子材料,而铁硅铝磁粉芯,已经具有高频化、低损耗、低成本的条件。 现在铁硅铝磁粉芯按有效磁导率μi可分为五大类:μi=26,最高用频率20MHz;μi=60,最高使用频率8MHz ;μi= 75 ,最高使用频率3MHz;μi=90,最高使用频率2MHz;μi=125,最高使用频率1MHz。高频化将推动了电子产品性能的提高及市场发展。
2、节能环保是发展铁硅铝磁粉芯的推动力金属磁粉芯,主要有铁镍钼磁粉芯,高磁通磁粉芯,铁硅铝磁粉芯3类。这3类均具有优越的性能。但是铁镍钼磁粉芯含Ni81%,Mo2%,Fe17%;高磁通磁粉芯含Ni50%,Fe50%;铁硅铝磁粉芯均不含贵金属Ni,Mo材料,在今天的形势下,Ni,Mo 价格昂贵,用户除军事领域之外,均用铁硅铝磁粉芯取代。铁粉芯具有优越的性能,价格便宜,广泛应用,但功率损耗太大。铁硅铝磁粉芯的有效磁导率μi=125,是μi=26,60,75,90中损耗最大的,但与铁粉芯相比,功耗损耗相当小,铁硅铝磁粉芯功率损耗P=140W/kg,铁粉芯的磁损耗P=680W/kg,铁硅铝磁粉芯比铁粉芯小3.8倍。因此,由于节能环保,性能又好,所以铁硅铝磁粉芯发展很快。
3、铁硅铝磁粉芯的主要技术特性
(1)频率特性铁硅铝磁粉芯的磁导率具有好的频率特性,频宽0 ~200MHz,频率提高,可以小型化,因为体积V~f 成正比。
(2)直流偏置磁场与M n Z n 铁氧体相比,即使开气隙,偏置电流用的是很小的;NiZn铁氧体与其相比,却是弱电流中应用,而铁硅铝磁粉芯是大电流中应用,可以从零到几百安培。其磁场可大到500Oe,其优势明显。
(3 )有效磁导率与交流(A C )磁通密度我们用有效磁导率的变化值与交流磁通密度(Gs)来表示。明显具有交流磁通密度大,变化小的优点,很多场合要求交流磁通密度大,就可进行使用。
(4 )有效磁导率对温度的变化率有效磁导率对温度的变化率随着磁导率的增加而变大,到40℃时,变化为零,过了40℃,又开始变小,但总的变化不大,说明温度稳定性好,这是非常重要的性能指标。
(5)磁通密度铁硅铝磁芯的最大磁通密度Bs为10500Gs即1.05T。比铁氧体磁芯和铁镍钼磁粉芯均高,铁氧体在5000Gs,铁镍钼不到8000Gs,而铁硅铝磁粉芯可存储更多的能量,就同样的存贮能量,铁硅铝磁粉芯体积就小,有利于元器件的小型化。
4、 铁硅铝磁粉芯的应用
(1)高频功率滤波器:铁硅铝磁粉芯μi=26,功率0 ~20MHz,比铁氧体高。现在MnZn最高频率在1MHz 且是电流较小,大多在mA级、安培级。NiZn频率较高,但是在弱电流中应用电流在μH 。而铁硅铝磁粉芯是大电流中应用,可达到几十到几百安培。现在开关电源高频化,滤波器越来越重要,高频滤波器均具有大电流作用,例现在大屏幕液晶显示器中正在广泛应用均具有电流作用。
(2)不间断电源(UPS)功率校正器(P F C ):不间断电源应用十分普及,如电源,通讯、电力,均用到不间断电源,而且正向大功率方向发展。例如美国APC在中国、印度等分公司正在生产不间断电源,而且是高频化的大功率不间断电源,用到的铁硅铝磁粉芯为 φ57.2×26.4×15.2,磁导率μi=26。法国梅兰日兰在中国天津公司总部、上海浦东建立公司,生产发展UPS电源,他们也正朝着应用铁硅铝磁粉芯方向发展。
(3 )功率扼流圈、功率谐振电感器、移相补偿电感: 应用铁硅铝磁粉芯是功率扼流圈、功率谐振电感器、移相补偿电感的最佳选择。功率扼流圈广泛应用,全桥、半桥扼流圈、开关电源输出扼流圈,P F C 电感器及变压器等广泛应用。
(4)脉冲变压器:脉冲变压在通讯中广泛应用,用铁氧体要开集中气隙,大大增加了气隙的损耗,而应用铁硅铝不需要开气隙,没有气隙损耗,损耗就减小,具有很大的优势。
(5)行输出变压器:行输出变压器现在习惯上应用MnZn铁氧体,要开气隙,损耗大,而应用铁硅铝磁粉芯不要开气隙,损耗小,而且可在大电流电应用,具有很强的优势。