非晶納米晶軟磁材料和電子變壓器分析

隨著電子技術的不斷發展，有源器件的進步，電子產品體積和重量大為減少，這就推動了包括電子變壓器在內的電子元器件向輕、薄、小的方向發展。電子變壓器的生產工藝面臨一場巨大的變革，電子變壓器向高頻化、低損耗、重量輕、體積小方向發展是必然的趨勢，作為電子變壓器核心部件的軟磁鐵芯將是這場變革的首當其沖元件，因而推廣應用具有高飽和磁感、高初始磁導率和高頻損耗低的非晶納米晶軟磁合金材料用作電子變壓器磁芯將大大促進電子變壓器的小型化，滿足電子行業的發展需要。

　　1．目前隨著納米科學技術和快淬技術的發展，各種新型納米材料如納米晶粉末材料、納米薄膜材料和納米顆粒膜材料等不斷開發出來，這些新型納米材料，一旦產業化，將大大促進電子變壓器向高頻、小型化、片式化方向發展。

　　2．非晶納米晶合金材料在電子變壓器中的應用

　　一般來講，電子變壓器對其鐵芯材料主要有以下要求：

　　（1）高的飽和磁感；

　　（2）盡可能低的高頻損耗；

　　（3）高的初始磁導率；

　　（4）高的居里溫度和良好的溫度穩定性；

　　（5）環境穩定性好，對應力不敏感；

　　（6）有些用途如脈沖變壓器還要求高的矩形比Br/Bs或低Br。非晶納米晶軟磁合金材料由于其帶厚和電阻率等因素決定在50~1000kHz范圍內（通常在幾百kHz以下）能達到上述性能要求，這使得非晶納米晶合金目前在這一頻段內開發應用非常活躍，已研制成各種各樣的磁性器件廣泛應用于電力工業、電子工業及電力電子領域，用作電流互感器、開關電源、逆變電源和程控交換機電源的變壓器、電抗器、濾波器以及抗EMI器件等。

　　作者認為目前在以下幾個方面存在推廣應用市場：

　　（1）．替代極薄硅鋼產品，從上海鋼研所極薄硅鋼產品市場需求知道，極薄硅鋼（厚度<0.1mm）在20世紀70年代大量用于400Hz以上各種電子元件如高頻變壓器、電抗器、磁屏蔽等，目前這方面市場需求較大，但供方難以滿足市場需要，使用非晶納米晶合金材料替代之，不僅可以提高產品性能、質量和促使小型化，而且價格上也有利可圖。

　　（2）．高磁導率和大功率磁芯器件，由于國內鐵氧體生產設備、技術條件限制，高磁導率、高性能、大功率鐵氧體難以滿足國內市場需求，如采用非晶納米晶材料取而代之，可以促使一些電子設備國產化、小型化。

　　（3）．工作環境溫度高和環境惡劣等的電子產品，一些電子產品如油田鉆探、海洋探測等特殊環境使用的電子產品用的各種磁性器件選用非晶納米晶合金材料制作，可以物盡其用，避免選材上的困擾。

　　（4）．航空航天等軍工產品用的各種磁性器件，這些器件需要小而輕、溫度穩定性好、磁性能要求高，使用非晶納米晶合金材料遠優于其他軟磁材料。

　　（5）．高頻、大電流、大功率電源變壓器、電抗器、濾波器等器件的小型化，目前這些器件大都采用鐵氧體或冷軋硅鋼，工作頻率f=20kHz，工作磁感B=0.2-0.3T，如采用非晶納米晶合金磁芯,將工作頻率提高到f=40~50kHz，工作磁感B=0.5-0.6T，可以大大減小磁芯器件的體積和尺寸。

　　（6）．高精度精密互感器用磁芯，隨著電力工業的發展，高精度計量用的精密電流互感器、精密電壓互感器及檢流計等需要采用高性能的磁性鐵芯，傳統的硅鋼材料已無法滿足其性能要求，只能選用鐵基納米晶合金和坡莫合金材料，兩者的性價比是不言而愈的。