鐵粉芯是以高純鐵粉或羰基鐵粉經(jīng)絕緣、成型、涂覆后制成的磁芯。
各種鐵粉芯的飽和磁感強(qiáng)度Bs值高達(dá)500-1300mT,磁導(dǎo)率范圍從22~100;能在高的磁化場(chǎng)下不被飽和,具有良好的交、直流疊加穩(wěn)定性;初始磁導(dǎo)率μi隨頻率的變化穩(wěn)定性好;價(jià)格在各種金屬軟磁粉芯中是最低的。但高頻下?lián)p耗高。
羰基鐵粉是通過(guò)CO與鐵在高溫高壓下反應(yīng),生成5羰基鐵油狀物,經(jīng)低壓分離后得到產(chǎn)品。經(jīng)退火防氧化處理即可得到。當(dāng)溫度為200℃,200bar的條件下羰基合成反應(yīng)式如下
Fe+5CO——Fe(CO)5
羰基鐵在300℃,1bar的條件下分解為Fe和CO
Fe(CO)5 ——Fe+5CO
在分解過(guò)程中,因?yàn)镕e 有催化CO與CO2 反應(yīng)的作用,通常采用通NH3 作為保護(hù)氣體來(lái)抑制該反應(yīng)。這樣一來(lái)羰基鐵粉中就不可避免的會(huì)有N元素的存在。從旋風(fēng)收集器中收集到的產(chǎn)品一般鐵含量約在97%左右,其中C和N的含量均小于1%。由于有Fe2O3,F(xiàn)e3N 等雜質(zhì)的存在,同時(shí),鐵粉表面也會(huì)對(duì)CO和NH3氣體有一定的吸附,這些因素造成鐵粉硬度比較大,通常被稱之為硬粉。
將鐵粉用H2氣體還原1小時(shí),鐵含量將提高到99.0%左右,同時(shí)其他元素的含量也將明顯降低。這種還原過(guò)的羰基鐵粉,硬度稍低,也被稱之為軟粉。羰基鐵粉活性很大,正常情況放置一段時(shí)間后,因?yàn)殪氐脑黾?,?huì)發(fā)生自動(dòng)團(tuán)聚。發(fā)生團(tuán)聚的鐵粉顆粒度增加,顆粒粘結(jié),對(duì)于注射成型應(yīng)用有比較大的影響。
材質(zhì)型號(hào):
-2材質(zhì):是一種低導(dǎo)磁率材料,它比其他沒(méi)有附加空隙損耗的材料更能降低操作時(shí)的交流通量密度。
-8材質(zhì):這種材料在高偏流下?lián)p耗低,且線性良好,是良好的高頻材料。此種材料在鐵粉芯中價(jià)格是最貴的。真正的-8材質(zhì)型鐵粉芯是用羰基鐵粉生產(chǎn)的,較一般材質(zhì)價(jià)高達(dá)10倍以上。
-18材質(zhì):這種材料跟-8材質(zhì)一樣損耗較低,但導(dǎo)磁率較高,且有良好的直流飽和特性,價(jià)格較低。
-26材質(zhì):最為通用的材料,是一種使用成本效益高的材料。適于功率轉(zhuǎn)換和線路濾波等各種用途,目前使用最為廣泛。
-28/-30材質(zhì):這種材料導(dǎo)磁率較低,具有良好的線性度 ,價(jià)格低廉,使用廣泛,特別是廣泛使用于大尺寸的大功率UPS抗流器。
-33/-34/-35材質(zhì):此種材料具有-8材質(zhì)類似的優(yōu)良特性,且高直流偏場(chǎng)下線性良好,是-8材質(zhì)的良好代用品。適合高頻下磁芯損耗可允許較-8材質(zhì)大一些的情況下使用,其價(jià)格比-8材質(zhì)大大降低。
-38材質(zhì):是一種高磁導(dǎo)率,可替代材料-26的低成本選擇,最適合線性頻率的應(yīng)用
-40材質(zhì):其特性及通用性類似于-26材質(zhì)。在使用較大尺寸磁芯的情況下,其價(jià)格比-26材質(zhì)便宜。
-45材質(zhì):一種磁導(dǎo)率最高的材料,可替代材料-52,但磁芯損耗較高
-52材質(zhì):這種材料具有與-26材質(zhì)一樣的導(dǎo)磁率,然而在高頻下?lián)p耗比-26材質(zhì)低,在新型的高頻抗流器上得到廣泛使用。
-2/93材質(zhì):是一種可替代材料-2但不昂貴的選擇,適應(yīng)于高頻率時(shí)磁芯損耗不重要的情況。高偏流時(shí)線性良好。
-8/93材質(zhì):是一種可替代材料-8,但不昂貴的選擇,磁芯損耗接近-8,高偏流時(shí)線性良好。
鐵粉芯溫度特性:
鐵粉芯一般適用于-65℃~125 ℃的溫度范圍,當(dāng)磁芯處于較高的溫度環(huán)境中,會(huì)使電感品質(zhì)因數(shù)(Q)永久性的降低,這是由于其在制造過(guò)程中使用了有機(jī)粘結(jié)劑,如環(huán)氧樹(shù)脂等;當(dāng)使用溫度超過(guò)150 ℃時(shí),其材料內(nèi)部的樹(shù)脂會(huì)惡化,使磁芯的損耗增大,降低鐵粉芯的使用壽命。這種特性的偏離程度取決于時(shí)間、溫度、磁芯大小、頻率和磁通密度等。
常用軟磁磁芯的特點(diǎn)比較:
由于鐵粉芯的磁通量比鐵氧體多近三倍,在通常衰減50%的情況下,如果設(shè)計(jì)方案使用適度飽和的鐵粉芯,那么就可以在磁芯體積減少35%的情況下獲得更佳性能。高溫時(shí)二者的磁通量差異會(huì)更加明顯,因?yàn)殍F氧體的磁通量會(huì)隨溫度升高而降低,而鐵粉芯則相對(duì)保持穩(wěn)定。
鐵粉芯:使用安匝數(shù)>800, 能在高的磁化場(chǎng)下不被飽和, 能保證電感值最好的交直流疊加穩(wěn)定性。在200kHz以內(nèi)頻率特性穩(wěn)定;但高頻損耗大,適合于10kHz以下使用。
MPP 磁芯(鉬坡莫合金粉芯81%Ni,2%Mo,17%Fe):使用安匝數(shù)< 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):使用安匝數(shù)< 500,能使用在較大的電源上,在較大的磁場(chǎng)下不易被飽和,能保證電感的最小直流漂移,μe :20 ~ 125
FeSiAl磁芯:代替鐵粉芯使用,使用頻率可大于8kHz。DC偏壓能力介于MPP與HF之間。
鐵氧體:飽和磁密低(5000Gs),DC偏壓能力最小
用途:
用于高頻抗流器、功率轉(zhuǎn)換輸出抗流器、EMI噪音濾波器、脈沖變壓器、DC輸入輸出濾波器、調(diào)光抗流器、功率因數(shù)修正電感器、連續(xù)態(tài)返馳電感器的制作。