非晶纳米晶软磁材料和电子变压器分析

　　随着电子技术的不断发展，有源器件的进步，电子产品体积和重量大为减少，这就推动了包括电子变压器在内的电子元器件向轻、薄、小的方向发展。电子变压器的生产工艺面临一场巨大的变革，电子变压器向高频化、低损耗、重量轻、体积小方向发展是必然的趋势，作为电子变压器核心部件的软磁铁芯将是这场变革的首当其冲元件，因而推广应用具有高饱和磁感、高初始磁导率和高频损耗低的非晶纳米晶软磁合金材料用作电子变压器磁芯将大大促进电子变压器的小型化，满足电子行业的发展需要。

　　1．目前随着纳米科学技术和快淬技术的发展，各种新型纳米材料如纳米晶粉末材料、纳米薄膜材料和纳米颗粒膜材料等不断开发出来，这些新型纳米材料，一旦产业化，将大大促进电子变压器向高频、小型化、片式化方向发展。

　　2．非晶纳米晶合金材料在电子变压器中的应用

　　一般来讲，电子变压器对其铁芯材料主要有以下要求：

　　（1）高的饱和磁感；

　　（2）尽可能低的高频损耗；

　　（3）高的初始磁导率；

　　（4）高的居里温度和良好的温度稳定性；

　　（5）环境稳定性好，对应力不敏感；

　　（6）有些用途如脉冲变压器还要求高的矩形比Br/Bs或低Br。非晶纳米晶软磁合金材料由于其带厚和电阻率等因素决定在50~1000kHz范围内（通常在几百kHz以下）能达到上述性能要求，这使得非晶纳米晶合金目前在这一频段内开发应用非常活跃，已研制成各种各样的磁性器件广泛应用于电力工业、电子工业及电力电子领域，用作电流互感器、开关电源、逆变电源和程控交换机电源的变压器、电抗器、滤波器以及抗EMI器件等。

　　作者认为目前在以下几个方面存在推广应用市场：

　　（1）．替代极薄硅钢产品，从上海钢研所极薄硅钢产品市场需求知道，极薄硅钢（厚度<0.1mm）在20世纪70年代大量用于400Hz以上各种电子元件如高频变压器、电抗器、磁屏蔽等，目前这方面市场需求较大，但供方难以满足市场需要，使用非晶纳米晶合金材料替代之，不仅可以提高产品性能、质量和促使小型化，而且价格上也有利可图。

　　（2）．高磁导率和大功率磁芯器件，由于国内铁氧体生产设备、技术条件限制，高磁导率、高性能、大功率铁氧体难以满足国内市场需求，如采用非晶纳米晶材料取而代之，可以促使一些电子设备国产化、小型化。

　　（3）．工作环境温度高和环境恶劣等的电子产品，一些电子产品如油田钻探、海洋探测等特殊环境使用的电子产品用的各种磁性器件选用非晶纳米晶合金材料制作，可以物尽其用，避免选材上的困扰。

　　（4）．航空航天等**产品用的各种磁性器件，这些器件需要小而轻、温度稳定性好、磁性能要求高，使用非晶纳米晶合金材料远优于其他软磁材料。

　　（5）．高频、大电流、大功率电源变压器、电抗器、滤波器等器件的小型化，目前这些器件大都采用铁氧体或冷轧硅钢，工作频率f=20kHz，工作磁感B=0.2-0.3T，如采用非晶纳米晶合金磁芯,将工作频率提高到f=40~50kHz，工作磁感B=0.5-0.6T，可以大大减小磁芯器件的体积和尺寸。

　　（6）．高精度精密互感器用磁芯，随着电力工业的发展，高精度计量用的精密电流互感器、精密电压互感器及检流计等需要采用高性能的磁性铁芯，传统的硅钢材料已无法满足其性能要求，只能选用铁基纳米晶合金和坡莫合金材料，两者的性价比是不言而愈的。