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铁粉芯

 

        铁粉芯是以高纯铁粉或羰基铁粉经绝缘、成型、涂覆后制成的磁芯。

       各种铁粉芯的饱和磁感强度Bs值高达500-1300mT,磁导率范围从22~100;能在高的磁化场下不被饱和,具有良好的交、直流叠加稳定性;初始磁导率μi随频率的变化稳定性好;价格在各种金属软磁粉芯中是最低的。但高频下损耗高。

       羰基铁粉是通过CO与铁在高温高压下反应,生成5羰基铁油状物,经低压分离后得到产品。经退火防氧化处理即可得到。当温度为200℃,200bar的条件下羰基合成反应式如下 

Fe+5CO——Fe(CO)5  

羰基铁在300℃,1bar的条件下分解为Fe和CO

Fe(CO)5 ——Fe+5CO

       在分解过程中,因为Fe 有催化CO与CO2 反应的作用,通常采用通NH3 作为保护气体来抑制该反应。这样一来羰基铁粉中就不可避免的会有N元素的存在。从旋风收集器中收集到的产品一般铁含量约在97%左右,其中C和N的含量均小于1%。由于有Fe2O3,Fe3N 等杂质的存在,同时,铁粉表面也会对CO和NH3气体有一定的吸附,这些因素造成铁粉硬度比较大,通常被称之为硬粉。

       将铁粉用H2气体还原1小时,铁含量将提高到99.0%左右,同时其他元素的含量也将明显降低。这种还原过的羰基铁粉,硬度稍低,也被称之为软粉。羰基铁粉活性很大,正常情况放置一段时间后,因为熵的增加,会发生自动团聚。发生团聚的铁粉颗粒度增加,颗粒粘结,对于注射成型应用有比较大的影响。

材质型号:

-2材质:是一种低导磁率材料,它比其他没有附加空隙损耗的材料更能降低操作时的交流通量密度。

    -8材质:这种材料在高偏流下损耗低,且线性良好,是良好的高频材料。此种材料在铁粉芯中价格是最贵的。真正的-8材质型铁粉芯是用羰基铁粉生产的,较一般材质价高达10倍以上。

    -18材质:这种材料跟-8材质一样损耗较低,但导磁率较高,且有良好的直流饱和特性,价格较低。

    -26材质:最为通用的材料,是一种使用成本效益高的材料。适于功率转换和线路滤波等各种用途,目前使用最为广泛。

    -28/-30材质:这种材料导磁率较低,具有良好的线性度 ,价格低廉,使用广泛,特别是广泛使用于大尺寸的大功率UPS抗流器。

 -33/-34/-35材质:此种材料具有-8材质类似的优良特性,且高直流偏场下线性良好,是-8材质的良好代用品。适合高频下磁芯损耗可允许较-8材质大一些的情况下使用,其价格比-8材质大大降低。

    -38材质:是一种高磁导率,可替代材料-26的低成本选择,最适合线性频率的应用

    -40材质:其特性及通用性类似于-26材质。在使用较大尺寸磁芯的情况下,其价格比-26材质便宜。

    -45材质:一种磁导率最高的材料,可替代材料-52,但磁芯损耗较高

    -52材质:这种材料具有与-26材质一样的导磁率,然而在高频下损耗比-26材质低,在新型的高频抗流器上得到广泛使用。

    -2/93材质:是一种可替代材料-2但不昂贵的选择,适应于高频率时磁芯损耗不重要的情况。高偏流时线性良好。

    -8/93材质:是一种可替代材料-8,但不昂贵的选择,磁芯损耗接近-8,高偏流时线性良好。

铁粉芯温度特性:

       铁粉芯一般适用于-65℃~125 ℃的温度范围,当磁芯处于较高的温度环境中,会使电感品质因数(Q)永久性的降低,这是由于其在制造过程中使用了有机粘结剂,如环氧树脂等;当使用温度超过150 ℃时,其材料内部的树脂会恶化,使磁芯的损耗增大,降低铁粉芯的使用寿命。这种特性的偏离程度取决于时间、温度、磁芯大小、频率和磁通密度等。

常用软磁磁芯的特点比较:

      由于铁粉芯的磁通量比铁氧体多近三倍,在通常衰减50%的情况下,如果设计方案使用适度饱和的铁粉芯,那么就可以在磁芯体积减少35%的情况下获得更佳性能。高温时二者的磁通量差异会更加明显,因为铁氧体的磁通量会随温度升高而降低,而铁粉芯则相对保持稳定。

铁粉芯:使用安匝数>800, 能在高的磁化场下不被饱和, 能保证电感值最好的交直流叠加稳定性。在200kHz以内频率特性稳定;但高频损耗大,适合于10kHz以下使用。

MPP 磁芯(钼坡莫合金粉芯81%Ni,2%Mo,17%Fe):使用安匝数< 200,50Hz~1kHz, μe :125 ~ 500 ;1 ~ 10kHz;μe :125 ~ 200; > 100kHz:μe: 10 ~ 125

HF 磁芯(高磁通量粉芯,50%Ni,50%Fe):使用安匝数< 500,能使用在较大的电源上,在较大的磁场下不易被饱和,能保证电感的最小直流漂移,μe :20 ~ 125

FeSiAl磁芯:代替铁粉芯使用,使用频率可大于8kHz。DC偏压能力介于MPP与HF之间。
铁氧体:饱和磁密低(5000Gs),DC偏压能力最小

用途:

       用于高频抗流器、功率转换输出抗流器、EMI噪音滤波器、脉冲变压器、DC输入输出滤波器、调光抗流器、功率因数修正电感器、连续态返驰电感器的制作。


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