一、金属磁粉芯的汗青

在铁氧体磁材出现以前，软磁均是金属及其合金，如工业纯铁、坡莫合金、铁硅合金、铁铝合金、铁硅铝合金等金属软磁材料，它们具有高μ、高Bs 的特点，但电阻率低;在高频下，因涡流损耗随频率升高而剧增，无法应用。

金属磁粉芯是用金属或合金软磁材料制成的粉末，经由过程特别的工艺压抑而成的一种具有优胜综合机能的新型软磁材料。它既保存了金属软磁和铁氧体软磁的一些优良特点，同时又最大年夜限度地克服了它们的某些缺点，使得金属磁粉芯磁导率较小但线性度好、饱和磁密较高，工作频率范围较宽，这对于电子产品向高精度、高灵敏度和安闲量、小型化偏向成长具有极为重要的意义。

大年夜上世纪50年代开端，磁粉芯大年夜一些科技蓬勃国度（如美国）开端进行大年夜量的研发工作，并取得了很大年夜的成就。

1921 年，美国西方电气公司起首成功地用电解铁粉压抑采取作德律风线路中加感线圈的粉芯，但这种粉芯损耗大年夜，Q 值小。1923 年，他们又创造了高μ 坡莫合金，1927 年初次制成了坡莫合金磁粉芯。

1925 年阁下，德国巴斯夫(BASF)公司创造了羰基铁粉。今朝， 该公司拥有全球最大年夜、最先辈的羰基铁粉临盆线。 羰基铁粉广泛用于高品德铁粉芯的制造之中，美国Micrometals 公司很多产品都是基于BASF 公司供给的羰基铁粉制造的。

1935 年，日本东北大年夜学金属材料研究所开辟出了铁硅铝合金。到了80 年代初期，Sendust 磁粉芯被开辟出来并实现了商品化。

1940 年，美国贝尔实验室开辟了铁镍钼合金(MPP)磁粉芯，因为加了2％阁下的钼，该磁芯具有高磁导率和电阻率、时光稳定性好、温度系数小、损耗低等特点，因而受到看重,广泛应用于航空、军用、医疗及高温情况。

在20世纪末之前，根本上都是美国产品垄断了世界市场，其他工业化国度如日本、德国等也具有相当范围，21世纪初韩国产品有了快速的成长，特别是韩国昌星电子（CSC）在合金磁粉芯范畴甚至跨越了美磁（Magnetics）。近十年我国的金属磁粉芯也有了较快的成长，特别是跟着绿色能源的快速成长，我国多俭朴业也开端了金属磁粉芯的研制工作，产品德量和临盆范围大年夜大年夜晋升，促进了我们金属磁粉芯项目标成长，缩小了和国际上的差距。

二、金属磁粉芯的近况

1，铁粉芯的近况

金属磁粉芯中，价廉闻绫抢、汗青最悠长的当属铁粉芯, 一向以来重要由美国的微金属公司（Micrometals）产品为主导。上世纪末，台商进入这个行业，并在中国大年夜陆殍厂，主如果珠海可达、东莞嘉城、及居磁等厂商。因为技巧门槛相对较低，今朝国内的临盆厂家有近百家，然则大年夜多范围偏小，重要集中在华南懈弛东地区，通俗材质的品德根本上可以和国外程度相差不大年夜，都以Micrometals的产品为标杆。

浙江科达磁电有限公司（KDM）大年夜2000年9月成立之初就开端铁粉芯的研发和范围化临盆，经由10多年的成长，产品机能和产量大年夜大年夜晋升，今朝公司的铁粉芯年产4000吨，产品机能与Micrometals相当，具有很强的市场竞争力。下表1重要列举了KDM公司重要的铁粉芯产品与Micrometals产品的机能比较。

由上表可知，KDM产品机能优良，损耗值与Micrometals产品邻近，甚至更低，完全可替代国外同类产品。

铁粉芯固然价廉闻绫抢，然则其存在老化现象，韩国有一制造铁粉芯的厂家曾经因为铁粉芯的老化问题造成烧机，而进行补偿并倒闭，所以应用厂商一向对铁粉芯存在安然上的疑虑，今朝浙江科达磁电有限公司开辟出了耐高温铁粉芯(HTC200 Iron Powder Core)，公司现有-75材，-76材，可以或许耐高温200℃，是性价比异常高的产品，使产品在应用中安然机能大年夜大年夜进步。图1是传统铁粉芯和耐高温铁粉芯的高温老化比较曲线。

另一方面，因为风能、太阳能、混淆动力车和纯电动跑车以及云端Server的快速成长，各类合适其应用的外形、尺寸将加倍多样，如POT Core，因为具有优胜的直流叠加特点、异常好的电磁樊篱特点、极低的磁芯损耗、异常高的绕线窗口应用率，并且在大年夜电流下不轻易饱和等特点，是广泛应用在太阳能光伏、风电和靠得住性电源、轨道交通等新型家傍边的“逆变器”、“滤波器”、“电抗器”的核心元件，市场前景广泛。今朝主流产品为德国的SMP、HKR公司所临盆，浙江科达磁电（KDM）经由过程自身优势，研究材料机能，开辟出的POT Core产品机能优于国外同类产品，获得国表里有名企业的肯定。当然还有包含其他外形，如Block Core、PQ Core、ER Core等等。

跟着铁粉芯进入微利时代，同时推敲到铁粉芯损耗较大年夜，温升高，进入二十一世纪跟着逆变电路的高频，高功率和EMC的更高请求，以及光伏、风电范畴的需求，加上人们对金属磁粉芯材料的熟悉的进一步加深，合金磁粉芯的家当化成长将跨越其他任何软磁材料。经由近几年获得快速的成长，引起了很多厂商的存眷，比来国内也出现出如东磁、浙江科达、武汉浩源、天通、安徽首文（首钢投资）等厂商进入该域，今朝估计大年夜大年夜小小的也有二三十家。

因为一般在电路中，在高负载或者满载的情况下，可以经由过程参数的调剂，使其效力可以晋升的很高，然则限制于磁粉芯材料本身的机能影响，在轻载部分的机能晋升较为艰苦，而KAM系列可以或许尽可能的晋升电源模块中轻载部分的有效输出。经由过程对一个1.5KW的电源模块，采取KAM106-060A和韩国CSC的High Flux CH270060效力比较实验，表10是比较数据，在轻载（20%）的情况下，可以或许比传统的铁镍磁粉芯赶过0.4%，当然在50%负载，和100%负载的情况下，KAM系列同样拥有优良的表示。

日本、俄罗斯也有企业临盆高磁通、铁硅铝、铁镍钼，但范围很小，在市场上很难看到。值得一提的是，俄罗斯临盆的铁镍钼产品技巧程度很高，综合指标跨越MAGNETICS 程度，但仅在国内作专用配套。

个中成长最快的是韩国昌星（CSC），近几年快速成长，今朝已成为合金磁粉芯范围第一；浙江科达(KDM)早在2004年就形成了年产600吨铁硅铝磁粉芯临盆线。今朝该公司拥有铁硅铝磁粉芯（Sendust Cores）、硅铁磁粉芯（Si-Fe Cores）、高磁通磁粉芯（High Flux Cores）、铁镍钼磁粉芯（MPP Cores）、铁硅镍磁粉芯（Neu Flux Cores）等全系列合金磁粉芯产品线，今朝产能达到3000t/年。

在合金类磁粉芯中，最为常用的是铁硅铝磁粉芯。铁硅铝磁粉芯原资估中不含贵金属，成本低于含镍的高磁通磁粉芯和MPP磁粉芯。价格相对较低，同时具有优胜的高频磁机能，优胜的温度稳定性，宽恒导磁及低损耗、接近零磁致伸缩、低成本等特点，异常实用于功率因数校订电路，以及单向驱动器的应用，例如脉冲变压器和回扫变压器，也是清除在线噪音滤波器和电感器中的可听频率噪声的最佳选择，是以成长特别敏捷。

经由这几年的成长，铁硅铝磁粉芯的机能进一步晋升，今朝在市场上机能较好、占领率较高的重要厂家有:Magnetics、CSC、Arnold以及国内的┞枫江科达（KDM）、东磁和武汉浩源等。因为铁硅铝磁粉芯的技巧较为成熟，国内产品的机能与国外产品相当，或者更好。下图2、3以浙江科达（KDM）公司为例，重要列举了磁导率为60的铁硅铝磁粉芯与国外公司的产品在50kHz的前提下的Core Loss比较和产品的直流偏置（DC-Bias）的比较。

由上图，可知浙江科达（KDM）的铁硅铝磁粉芯产品机能与国外同类产品比拟完全处在同一程度，异常具有竞争力。而比来因为电动汽车和混淆动力车的开端成长，KDM公司针对铁硅铝磁导率26μ进行了直流偏置的晋升，DC-Bias大年夜本来的74%μ₀（@100 Oe）晋升到80%%μ₀，客户反竽暌钩优胜。表3是比较数据，图4是比较曲线。

今朝，铁硅铝在全球的发卖额在2亿美元阁下。铁硅铝的价格今朝也异常低，可以说袈溱2005年前，韩国企业开端进入铁硅铝制造范畴，然则技巧程度一般，所以价格冲击影响不大年夜。然则在2005年今后，韩国企业技巧成熟，特别是CSC快速成长，冲击市场。2009年今后中国国内企事迹科达、东磁、铂科等）的快速成长，竞争进入白热化，价格已处于底部运行。表4是铁硅铝磁粉芯的价格走势。

而其他合金磁粉芯中，高磁通磁粉芯（High Flux core）因其优良的机能，在高端应用中非经常见，其重要特点是饱和磁感应强度值袈溱15000Gs阁下，在粉末磁芯中具有最高的直流偏置才能，重要应用于线路滤波器、交换电感、输出电感、功率身分校订电路等；在DC电路中，高DC偏压、高直流电和低交换电上用的多。然则因为其制造工艺复杂，各公司的产品机能相差很大年夜，今朝产品机能较好、市场占领率较高的公司重要有CSC、Magnetics、Arnold等，个中以CSC其产品为最好。国内临盆的厂家和国外比照样存在必定的差距，2011年浙江科达磁电（KDM）技巧中间对原有的高磁通磁粉芯（High Flux core）进行改进，Core Loss大年夜本来的420mW/cm³（@50kHz/1000Gs）降低到250 mW/cm³，产品机能达到了与CSC一样的世界一流水准。表5是KDM和国际其他厂商的比较测试数据，图5是比较曲线图。

三、金属磁粉芯的将来

跟着全世界能源的缺乏以及依附袈浣来越严重，须要对能源转换的效力进行进步，以降低能耗，如许就请求磁粉芯的损耗低，同时Bs高，成本又要低，如许就带来了非晶及纳米晶粉末磁芯的成长，这也是金属磁粉芯将来的成长偏向。

近二十多年以来，各国科技人员在非晶、超微晶、纳米晶、复合磁粉芯等方面都作了大年夜量研发工作，取得了不少进展。1984 年，美国Metglas 公司的用Fe-B-Si非晶态粉末以简单的压抑办法制成非晶粉末磁芯，但没有见到批量化上市。非晶和纳米晶粉末磁芯虽有优良的磁机能，但温度稳定性没有金属磁粉芯好，制造工艺还比较复杂，今朝真正范围化临盆的厂商异常之少。特别是纳米晶粉末磁芯更是没有批量上市，尚处于成长初期，还有诸多问题须要解决，但前景是看好的。

今朝非晶粉末磁芯真正能批量临盆并上市的厂家也很少，主如果由日本和韩国控制，如日本的日立金属和古河(FAA系列)、韩国AMOSENSE(APH系列)，特别是AMOSENSE的(APH)系列已经被广泛的应用，据说每月达到2KK的量，并且比来又推出了APM系列的纳米晶粉末磁芯，克服了本来非晶粉末磁芯强度差，有噪音的问题，并且损耗又进一步降低，达到MPP的标准。近年国内也有厂家如北京安泰科技、江西大年夜有科技等在这方面进行了测验测验。但没有看到真正的批量上市。

金属磁粉芯今朝的市场份额中，铁粉芯大年夜约在4亿美元阁下。然则自负年夜2000年今后，台湾企业进入铁粉芯行业，造成了铁粉芯价格的下滑。2005年前期中国大年夜陆企业大年夜量进入铁粉芯行业，造成不良竞争，价格一下跌到了成本。近几年，原材料快速上涨，导致发卖价格上升，全部行业微利经营。表2是铁粉芯的价格走势

针对非晶粉末磁芯的优势，浙江科达磁电（KDM）于2011年11月成功开辟出新一代的纳米晶磁粉芯产品—Nanodust材料，该材料具有低损耗、高Bs、低成本的特点。今朝该材料有KAH和KAM两大年夜系列。今朝都能批量上市。

Nanodust-KAH系列其Core Loss与铁镍磁粉芯（High Fiux）相当，DC-Bias在70%阁下，饱和磁感应强度值袈溱14000Gs阁下，比拟于非晶产品如韩国AMOSENSE(APH系列)、CSC用来部分替代铁镍磁粉芯的Fe-Si-Al-Ni磁粉芯（HS系列）具有更低的损耗和更高的直流偏置才能，同时产品具有相对较低的成本，是低成本应用中的极佳产平辜表6、7是Nanodust-KAH和其它产品的比较数据，图6、7是比较曲线。

三、金属磁粉芯的将来

2，合金磁粉芯的近况

跟着全世界能源的缺乏以及依附袈浣来越严重，须要对能源转换的效力进行进步，以降低能耗，如许就请求磁粉芯的损耗低，同时Bs高，成本又要低，如许就带来了非晶及纳米晶粉末磁芯的成长，这也是金属磁粉芯将来的成长偏向。

近二十多年以来，各国科技人员在非晶、超微晶、纳米晶、复合磁粉芯等方面都作了大年夜量研发工作，取得了不少进展。1984 年，美国Metglas 公司的用Fe-B-Si非晶态粉末以简单的压抑办法制成非晶粉末磁芯，但没有见到批量化上市。非晶和纳米晶粉末磁芯虽有优良的磁机能，但温度稳定性没有金属磁粉芯好，制造工艺还比较复杂，今朝真正范围化临盆的厂商异常之少。特别是纳米晶粉末磁芯更是没有批量上市，尚处于成长初期，还有诸多问题须要解决，但前景是看好的。

今朝非晶粉末磁芯真正能批量临盆并上市的厂家也很少，主如果由日本和韩国控制，如日本的日立金属和古河(FAA系列)、韩国AMOSENSE(APH系列)，特别是AMOSENSE的(APH)系列已经被广泛的应用，据说每月达到2KK的量，并且比来又推出了APM系列的纳米晶粉末磁芯，克服了本来非晶粉末磁芯强度差，有噪音的问题，并且损耗又进一步降低，达到MPP的标准。近年国内也有厂家如北京安泰科技、江西大年夜有科技等在这方面进行了测验测验。但没有看到真正的批量上市。

针对非晶粉末磁芯的优势，浙江科达磁电（KDM）于2011年11月成功开辟出新一代的纳米晶磁粉芯产品—Nanodust材料，该材料具有低损耗、高Bs、低成本的特点。今朝该材料有KAH和KAM两大年夜系列。今朝都能批量上市。

Nanodust-KAH系列其Core Loss与铁镍磁粉芯（High Fiux）相当，DC-Bias在70%阁下，饱和磁感应强度值袈溱14000Gs阁下，比拟于非晶产品如韩国AMOSENSE(APH系列)、CSC用来部分替代铁镍磁粉芯的Fe-Si-Al-Ni磁粉芯（HS系列）具有更低的损耗和更高的直流偏置才能，同时产品具有相对较低的成本，是低成本应用中的极佳产平辜表6、7是Nanodust-KAH和其它产品的比较数据，图6、7是比较曲线。

Nanodust-KAM系列产品具有与MPP一样的损耗，和高达68%的DC-Bias值，同时饱和磁感应强度值为13000Gs，产品机能远优于MPP 磁粉芯，饱和磁感应强度高，更合适于高端应用。公司产品与其他公司产品如MPP磁粉芯、铁镍磁粉芯及韩国AMOSENSE最新推出的纳米晶粉末磁芯(APM)比拟，产品机能卓越，是一种可以应用在白金级电源、高机能Server机种的新材料。表8、9是Nanodust-KAM和其它产品的比较数据，图8、9是比较曲线。

当然非晶、纳米晶粉末磁芯今朝还处于起步阶段，往后将是金属磁粉芯范畴一一颗刺眼的新星，值得等待。

在应用方面，不久的将来一体成型的电感器将快速成长。一体成型电感有DIP，SMD两种。且都是压铸成型，材料一般采取羰基铁粉，今朝也有采取合金粉末，为了降低成本有些甚至采取用还原铁粉。压铸成型工艺，因为在成型时要采取必定的压力，就有可能会对铜线造成毁伤而造成短路的隐患。临盆厂家重要集中在台资企业如乾坤科技、台庆科技、美磊科技、嘉城电子等。但有可能存在专利的问题，今朝的专利是Vishay(威世) 的。

射出成型一体电感器，该技巧很好的解决了压铸成型的安然隐患。今朝科达磁电已经开辟出这类技巧。

我信赖，金属磁粉芯形成家当化是在20世纪80年代；而跟着新能源的成长，金属磁粉芯的春天就在不远的将来。

                          

 

 

                   浙江科达磁电有限公司    柯昕