目的
abs-210
规范公司电磁元件中软磁材料和磁芯的选用，保证我司在电磁元件设计合理地选用软磁材料和磁芯。 2. 适用范围
本规范适用于艾默生网络能源有限公司所有产品的电磁元件设计，应用于但不限于电磁元件的设计、工艺审查、试验、测试等活动。
本规范之前的相关标准、规范的内容如与本规范的规定相抵触的，以本规范为准。
3. 规范引用文件
三相混合步进电机3.1 GB/T9637-2001 《电工术语 磁性材料与元件》
3.2 SJ/T10281-91 《磁性零件有效参数的计算》片剂加工
4. 术语和定义
4.1 有效参数 effective parameter
在以磁性特性为基础计算磁芯的磁特性时，设磁芯被一个理想的环所替代，如果使磁环上绕的匝数与原来磁芯上的线圈匝数相同时，则可得到完全相同的电性能，这个代用环的磁特性和尺寸参数叫有效参数。如，有效磁路长度 Le ，有效横截面积 Ae ，有效磁导率μ e 等。 4.2 振幅磁导率 amplitude permeability μ a
当磁场强度 随时间作周期性变化且其平均值为零，并且材料处于指定的磁中性状态时，由磁通密度的峰值和外磁场强度的峰值（两者之一处于规定的幅度）求得的相对磁导率。
4.3 起始磁导率 initial permeability μ i
当磁场强度趋近于零时的振幅磁导率的极限值。
4.4 增量磁导率 initial permeability μΔ
当一随时间周期性变化的磁场叠加在指定的静磁场上，并且磁通密度和磁场强度两者之一
的振幅为规定值时，由磁通密度峰—谷值求得的相对磁导率。
4.5 磁滞伸缩系数
磁性材料磁化状态的变化引起其形状、尺寸改变的现象称为磁致伸缩效应，磁滞伸缩系数为磁性材料伸长或缩短值Δ L 与原长 L0 之比。
5. 规范内容 5.1 软磁材料的选用
软磁材料一般是指矫顽力（ Hc ）低于 800A /m 的铁磁性材料（金属软磁材料）或亚铁磁性材料（铁氧体软磁材料），其最大特征是磁滞回线面积小，磁导率（μ）高而矫顽力（ Hc ）低。常用的软磁材料主要有：电工纯铁、硅钢（铁硅合金）、铁镍合金、铁基或钴基非晶态合金、铁氧体、磁粉芯、磁性薄膜等，本规范只考虑硅钢（铁硅合金）、铁镍合金、铁基或钴基非晶态合金、铁氧体、磁粉芯的选用。 5.1.1 软磁材料的特性
5.1.1 .1 铁氧体材料的特性
铁氧体材料又称氧化物磁性材料，它是由铁和其它金属组成的复合氧化物，其磁性属亚铁磁性，是由被氧离子所隔开的磁性金属离子间产生超交换相互作用，从而使处于不同晶格位置上的磁性金属离子磁矩反向排列，若两者的磁矩不相等，则表现出强磁性。软磁铁氧体材料是各种铁氧体材料中产量最多，用途最广泛的一种。这类材料的主要特点是起始磁导率高和矫顽力低，主要的晶格结构为尖晶石结构。若按化学成分分类，软磁铁氧体材料主要有 MnZn 系、 NiZn 系、 MgZn 系三大类；若按应用特性参数分类，可分为高磁导率、功率铁氧体材料、高频铁氧体材料、高电阻率材料、甚高频软磁铁氧体材料（六角晶系高频铁氧体）、高频大功率铁氧体材料等
MnZn 系铁氧体具有高的起始磁导率，较高的饱和磁感应强度，在无线电中频或低频范围有低的损耗，它是 1 兆赫兹以下频段范围磁性能最优良的铁氧体材料。常用的 MnZn 系铁氧体起始磁导率μ i =400-20000 ，饱和磁感应强度 Bs=400-530mT 。
NiZn 系铁氧体使用频率 100kHz ～ 100MHz ，最高可使用到 300MHz 。这类材料磁导率较低，电阻率很高，一般为 105 ～ 107 Ω cm 。因此，高频涡流损耗小，是 1MHz 以上高频段磁性能最优良材料。常用 NiZn 系材料的磁导率μ i =5-1500 ，饱和磁感应强度 Bs=250-400mT 。
MgZn 系铁氧体材料的电阻率较高，主要应用于制作显像管或显示管的偏转线圈磁芯。
5.1.1 .2 磁粉芯材料的特性
磁粉芯是由颗粒直径很小（ 0.5~5 m m ）的铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的磁芯，一般为环形，也有压制成 E 形的。磁粉芯的电磁特性取决于金属粉粒材料的导磁率、粉粒的大小与形状、填充系数、绝缘介质的含量、成型压力、热处理工艺等。磁粉芯主要用于电感铁芯，由于金属软磁粉末被绝缘材料包围，形成分散气隙，大大降低了金属软磁材料的高频涡流损耗，使磁粉芯具有抗饱和特性与宽频响应特性，特别适用于制作谐振电感、功率因数校正电感、输出滤波电感、 EMI 滤波器电感等。
常用磁粉芯主要有铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量（ High Flux ）粉芯、坡莫合金粉芯（ MPP ）。
铁粉芯由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成，由于价格低廉，铁粉芯至今仍然是用量最大的磁粉芯，磁导率为 10 ～ 100 。
铁硅铝粉芯的典型成分为： 9%Al 、 55Si 、 85%Fe 。由于在纯铁中加入了硅和铝，使材
料的磁滞伸缩系数接近零，降低了材料将电磁能转化为机械能的能力，同时也降低了材料的损耗，使铁硅铝粉芯的损耗比铁粉芯的损耗低。铁硅铝粉芯的饱和磁感应强度在 1.05T 左右，磁导率有 26 、 60 、 75 、 90 、 125 等 5 种，比铁粉芯具有更强的抗直流偏磁能力。由于不含有机成分，铁硅铝粉芯不存在老化问题，工作温度可达 200 ℃ 。
高磁通量（ High Flux ）粉芯的成分为： 50%Ni 、 50%Fe ，饱和磁感应强度为 1.4T 左右，磁导率有 14 、 26 、 60 、 125 、 147 、 160 等，是磁粉芯中具有最强抗直流偏磁能力的材料（如磁导率为 60 的 HF 材料在 1000Oe 磁场下仍然没有饱和），磁芯损耗与铁粉芯相近，比铁硅铝大许多。主要用在高 DC 偏压、大直流电和低频交流电路中，也用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因数校正电感等，价格高于铁粉芯和铁硅铝粉芯。
钼坡莫合金粉芯（ MPP ）的成分为： 81%Ni 、 2%Mo 、 19%Fe ，饱和磁感应强度较低，约为 0.75T ，磁导率变化范围大，从 14 到 550 ，磁滞伸缩系数接近零，温度稳定性极佳（磁导率小于 330 的材料从 -60 ℃ 到 80 ℃ 磁导率相对变化小于 0.4% ），在磁粉芯中具有最低的磁芯损耗，抗直流偏磁能力仅次于铁硅铝粉芯，由于含镍量高，价格也是磁粉芯中最贵的。
5.1.1 .3 硅钢与铁镍合金的特性
硅钢（铁硅合金）具有稳定性好、环境适应性好和磁通密度高等特点，是电力和电子工业中用途最广、用量最大的一种软磁材料。 硅钢是立方晶系的多晶体金属合金，硅钢片的性能受硅含量、杂质（ C 、 O 、 S 、 Mn 、 P 等）、晶粒取向、应力、晶粒尺寸、钢片厚度、钢片表面质量等七个因数的影响，提高硅钢片性能有三条主要措施：改变晶粒结构、调整硅含量和减少带材厚度。硅钢片又称电工钢板，按其制造工艺可分为热轧电工钢（含硅 2%-4.5% ）、冷轧无取向硅钢（含硅 0.5%-3% ）和冷轧取向硅钢（含硅约 3% ）。 80 年代末， 已可以批量生产含硅量为 6.5% （磁滞伸缩在该成分下趋近于零）的无取向带材，可进一步降低噪声。
铁镍合金又称坡莫（ Permalloy ），含镍量在 30%-90% 范围内，主要形状为带材，主要特点是在弱、中磁场下有很高的磁导率和极小的矫顽力，加工性能好，有较好的防锈性能；经过特定的加工，可获得很好的磁性能，如超过十万的起始磁导率、超过百万的最大磁导率，小于 2 mOe 的矫顽力、接近 1 的矩形比系数、在相当宽的磁场范围内保持恒导磁率等。由于含有镊、钴等贵重元素，此类合金价格高，带材越薄、价格越昂贵。
5.1.1 .4 非晶态合金与超微晶合金的特性
非晶态合金是一种新型软磁材料，在晶态材料中原子在空间作周期性的有序排列，形成所谓晶体点阵结构，而在非晶态材料中原子在空间的排列无序，不存在宏观的磁各向异性。非晶态材料具有优异的磁性和韧性，具有高的电阻率和机电耦合系数，具有耐腐蚀、耐磨、高强度、高硬度的良好的材料特性。
非晶态合金是以铁 、镍、钴为基材制作的合金。 铁基非晶态合金铁含量在 80 ％左右，具有高的饱和磁感应强度和低的铁损 、低的价格。
5.1.1 .5 各种软磁材料的性能对比
各种软磁材料的特性参数不同，应用环境也不一样，表 1 给出了各种软磁材料的性能比较。
表 1 各种软磁材料的性能比较
类别 | 名 称 | 材料主要成分 | 导磁率 | Bs(mT) | 最高工作温度℃ | 最高使用频率 f(kHz) | 特点说明 |
金属磁性材料 | 硅钢片 | Si-Fe | ～ 1800 | 2000 | ～ 300 | ～ 10 | 由于电阻率低，涡流损耗大，除非晶态合金合、超微晶材料外，其它的金属磁性材料只能在 30kHz 以下的频率应用。 |
铁镍合金 | Ni-Fe | ～ 100000 | 750 | ～ 150 | ～ 30 |
非晶态合金 | Fe(Co,Ni) | ～ 100000 | 1500 | ～ 150 | ～ 500 |
超微晶 | Fe | ～ 80000 | 1500 | ～ 150 | ～ 100 |
磁 粉 芯 | 铁粉芯 | Fe | 3 ～ 100 | ～ 1400 | ～ 150 | ～ 500 | 导磁率低，主要应用于中低频滤波电感。 WWW.02245.INFO |
铁硅铝粉芯 | Al,Si,Fe | 26 ～ 125 | ～ 1050 | ～ 200 | ～ 1000 |
高磁通粉芯 | Ni,Fe | 14 ～ 160 | ～ 1400 | ～ 200 | ～ 1000 |
钼坡莫合金粉芯 | Mo,Ni,Mo | 14 ～ 550 | ～ 800 | ～ 200 | ～ 1000 |
铁氧体材料 | 锰锌铁氧体 | Mn,Zn,Fe,O | 1000 ～ 18000 | 510 | ～ 125 | ～ 1000 | |
镍锌铁氧体 玻璃纤维带 | Ni,Zn,Fe,O | 15 ～ 2500 | 400 | ～ 100 | ～ 120000 |
镁锌铁氧体 | Mg,Zn,Fe,O | ～ 10 | | | ～ 200000 |
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5.1.2 软磁材料的选用原则
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