软磁复合材料研究进阶

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1、软磁复合材料研究进阶Researchofsoftmagneticcompositeadvanced陈晖，李红兵广东大比特资讯广告发展有限公司广州510630摘要：随着电气设备小型化趋势，对各式微型粉芯的需求日益显著。为了研制出体积更小、重量更轻，能效更高的粉芯，开发新型软磁复合材料(SMC)成为当前一个热点。文章综述了SMC材料的制备工艺与研究进展、软磁复合材料性能和软磁复合材料应用；并对软磁复合材料在节能减排和新能源起的作用和潜在市场作了展望。关键词：软磁材料，软磁复合材料，研究进展中图分类号

2、：TM27文献标识码：A文章编号：1606-7517(2015)02-8-117O>፛ዔ随着电气设备小型化趋势，对各式微型粉芯的需求日益显著。为了研制出体积更小，重量更轻、能效更高的粉芯，开发新型软磁复合材料(SoftMagneticComposite，SMC)已成为当前一个热点。SMC材料不仅能有效降低高频、涡流损耗，而且还结合粉末冶金技术的生产优势，在未来几年它将在航空、航天、电子、电工、能源和混合动力汽车、图1SMC材料结构示意图家用电器等领域得到广泛的应用。本文对近几年来SMC材料的制备

3、工艺与研究进展、软年来逐渐发展起来的一种新型铁基粉末软磁材料。它通常选磁复合材料性能、软磁复合材料应用作了综述，并对软磁复用高纯铁粉的基材，经有机材料和无机材料绝缘包覆处理，合材料在节能减排和新能源起的作用和潜在市场作了展望。利用粉末冶金技术使混合粉末成为各向同性的材料。利用SMC材料生产各类磁芯具有许多突出的优点：P>ྟࠟআ੝ݢ೯(1)各向同性。这大大增加了设计自由度，单位重量可生产铁粉基软磁材料时，为降低涡流损耗有两种常用获得更大转矩以及更大铜的填充率，实现重量更轻，体积[1~3]方法。更小

4、的目的。(1)一种是利用合金添加剂来提高材料电阻率，降低(2)利用粉末冶金技术能压制成型为最终形状的产品，涡流损耗，如铁—硅合金（通常含Si3%）铁—磷合金材料利用率提高，成本损耗降低，产品控制更精确，复杂（一般含P0.45%~0.75%），铁—镍合金（含铁50%，含镍形状加工能力更强。50%）等。但这样降低了饱和磁感应强度，而且合金含量此外，SMC电机还能采用模块式结构，装卸方便，这在商业使用上还有一定限度。这种方法适合应用于直流或使材料回收和再利用容易，十分有利于环保。较低频率交流装置。叠层

5、硅钢片和软磁铁氧体是两类传统的铁芯材料。硅(2)另一种方法则是对磁性颗粒进行绝缘包覆处理，这钢片在直流和交流较低频率时，具有高磁通密度和磁导率；就是软磁复合材料(SoftMagneticComposite，SMC)，其结构但随着频率增加，涡流损耗急剧增加。铁氧体铁芯虽然高如图1所示。SMC材料，有时也称“绝缘包覆铁粉”，是近频磁性能优良，电阻率大，铁损低；但存在磁通密度低的2015.02·磁性元件与电源117缺点。它们均在交流设备小型化过程中均遇到了困难。目前，QLP>ᄤॏࡼ௾Ꮟ۞঄ଆၣ利用粉末

6、冶金技术生产SMC材料已成为当前研究和开发目前绝缘包覆主要以有机聚合物和无机氧化物为主。的热点。研究表明，如果SMC材料能同时满足高磁导率、针对不同使用范围，最近几年国内外迅速开发了一系列高磁感应强度，低铁损的要求，将能弥补叠层硅钢片和铁SMC产品及绝缘包覆工艺。目前常用的SMC材料主要氧体铁芯中，高频使用时性能的不足（如图2）。TM有：瑞典HoganasAB（赫格纳斯）公司的Permite75、TMTMABM100.32、Somaloy500和Somaloy550，加拿大[1~5]Quebec

7、公司的ATOMETEM-1，FLOMETEM-1等。根据绝缘包覆材料的不同，SMC材料大概可以分为以下几类。3.2.1有机绝缘包覆铁粉采用有机聚合物作为绝缘包覆材料已经商品化。(1)20世纪90年代初，人们将有机树脂包覆的铁磁粉末作为铁芯的原材料，用在中频至高频的电磁转化装置中。这类材料是由铁粉和树脂组成，有时还添加少量润滑剂；图2各种软磁材料的最佳频率应用范围在压制-热处理过程中实现铁粉的绝缘包覆。(2)20世纪末，日本利用酚醛树脂和环氧树脂作为粘结Q>ྟࠟআ੝ݢ೯ᒜ۸৔ጳᎧዐ௅஠ᐱ剂，直接生

8、产出压粉磁芯。2000年加拿大Quebec公司指出，只要运用高纯度、QLO>qkaݢ೯ᒜ۸৔ጳ高压缩性的水雾化铁粉，这类铁—树脂SMC材料也可应[1~4]SMC材料制备工艺步骤：用在较低频率的场合。(1)原材料选择2005年，日本JFE公司研发了铁—树脂混合粉末并投以高纯度高压缩性的水雾化铁粉、海绵铁粉或铁基合入生产，这种SMC材料是以粒度约为100μm的纯铁型还金化粉末（含Si、Ni、Al、Co等元素）为原材料。原铁粉为基本原料的。(2)粉末绝缘包覆以及混合过程(3)虽然有机树脂包覆层可以使压