1前言

由于環(huán)保和節(jié)能要求的不斷提高，使得變壓器、電動機等電磁轉換裝置的作用越來越大。電磁轉換裝置主要由鐵芯和線圈構成。鐵芯是決定電磁轉換裝置轉換效率、輸出功率和體積大小的重要部件。用做鐵芯的材料有電工鋼板等鐵系合金材料、非晶態(tài)材料和軟磁鐵氧體等氧化物材料，這些材料分別適用于不同頻率和勵磁條件（圖1）。

近年來，將表面涂敷絕緣皮膜的強磁性鐵粉壓縮成壓粉鐵芯的鐵芯材料受到人們的關注。過去，電抗器和電動機鐵芯使用的是電動鋼板，現(xiàn)在壓粉鐵芯在電抗器和電動機鐵芯的用量不斷增加。壓粉鐵芯除了使用鐵粉，還使用Fe-Si合金粉末和非晶態(tài)等強磁性粉末。鐵粉過去主要用做燒結部件的原料，現(xiàn)在壓粉鐵芯出現(xiàn)了的新用途，因此對鐵粉的磁學特性特別關注，并推進了新型磁性鐵粉的開發(fā)。以下對純鐵粉壓粉鐵芯特性提高技術和壓粉鐵芯用于電磁轉換裝置的預期效果進行簡要介紹。

2壓粉鐵芯的磁學特性

對電磁轉換裝置的要求是高效率、高功率。電磁轉換裝置鐵芯的磁感應強度、磁導率和鐵損是評價裝置效率和功率的主要指標。因此要求鐵芯具有高磁感應強度、高磁導率和低鐵損。材料的磁學特性用材料在靜磁場中的磁滯曲線和交變磁場中的鐵損來評價。

磁化過程中的磁感應強度可用磁導率和外磁場強度之積（（1）式）來計算。

因此，鐵芯高磁導率，可獲得高磁感應強度。此外，飽和磁感應強度與鐵芯中的磁性體量成正比，所以增加壓粉鐵芯的密度可有效提高鐵芯的飽和磁感應強度。

B=μH………………（1）

式中，B：磁感應強度；μ：磁導率；H：外磁場強度。

磁導率（μDC）可用計算強磁粉末成形體直流磁導率的Ollendorf理論公式（2）計算。

μDC=ημ0（μt－μ0）/+μ0………………（2）

式中，μDC：直流磁導率；η：鐵粉填充率；N：鐵粉粒子的有效反磁場系數(shù)；μt：鐵粉粒子的固有磁導率。

由于μ0是常數(shù)，所以根據(jù)（2）式可知，直流磁導率μDC與鐵粉填充率η、鐵粉粒子的有效反磁場系數(shù)N、鐵粉粒子的固有磁導率μt有函數(shù)關系。因此與磁感應強度的情況一樣，當鐵粉相同時，鐵粉成形體高密度化是獲得高磁導率的有效方法。

鐵損主要由磁滯損耗和渦流損耗構成，其控制因子如圖2。磁滯損耗相當于圖3的靜磁場磁滯曲線包圍的面積，與矯頑力有很大關系。矯頑力的控制因子是阻礙疇壁移動的因子。降低阻礙疇壁移動因子的作用可以使磁滯損耗下降。鐵損（Wt）是磁滯損耗(Wh)和渦流損耗(We)之和（（3）式）。磁滯損耗與交變電流頻率成正比，渦流損耗與交變電流頻率的平方成正比。因此在高頻區(qū)，降低渦流損耗更為重要。

Wt=Wh+We=K1?f?Bm1.6+K2?f2?Bm2………………(3)

式中，K1、K2：系數(shù)；f：交變電流頻率；Bm；最大磁感應強度。

渦流損耗是交變磁場中發(fā)生的渦電流產(chǎn)生的焦耳熱損失。為了降低這種能量損失并防止部件發(fā)熱，應對渦流損耗進行控制。渦流損耗有粒子內渦流損耗和粒子間渦流損耗。粒子間渦流在跨越粒子間的大范圍內流動，造成的渦流損耗很大。所以為抑制粒子間渦流，在鐵粉粒子表面形成絕緣皮膜。

壓粉鐵芯的高密度化可有效提高磁感應強度和磁導率。此外，為了降低渦流損耗，在粒子表面形成絕緣皮膜，使粒子間具有電絕緣性。影響壓粉鐵芯磁學特性的主要因子如表1。為提高壓粉鐵芯磁學特性，在磁性鐵粉開發(fā)方面，主要是開發(fā)新型鐵粉和新型絕緣皮膜。