鐵氧體磁芯

鐵氧體磁芯上繞上線圈可制成電感器或變壓器，它們廣泛用于儀器儀表，通信設(shè)備和家用電器中。 鐵氧體磁芯的材料牌號(hào)較多，幾何形狀也繁多，有柱形、工字形、帽形、單孔、雙孔、四孔、 U 形、罐形、 E 形、 EI 形， EC 形、 RM 形， PQ 形、 EP 形，見附圖所示。每一種形狀的磁芯自成一系列，供用戶選用。 鐵氧體磁芯的選擇范圍很廣，可以依照不同磁性參數(shù)，來(lái)選擇不同的材料和形狀由于在高頻率下的低磁損，它們廣泛用于開關(guān)模式電源(SMPS)，射頻(RF)變壓器和電感器。各種形狀和尺寸的鐵氧體磁芯應(yīng)用于高頻電源和高質(zhì)量通信市場(chǎng)的電感器，脈沖變壓器，高頻變壓器，和噪音濾波器等。鐵氧體的最大特點(diǎn)是高滲透性，良好的溫度特性，和低衰減率。

在鐵氧體磁芯上繞上線圈制成的電感器與同體積的空心線圈相比電感量大，而且 Q 值（品質(zhì)因數(shù)）也高。如 Gu － 22×13 罐形磁芯，用它制成 4mH 的電感器時(shí)，只要繞 43 匝線圈就行了，如不用罐形磁芯，改為空心線圈，需繞 600 匝才能得到 4mH 的電感器。由此可見，使用了磁芯后，可大大縮小電感器或變壓器的體積。2100433B

鐵氧體磁芯是主要由鐵(Fe)，錳(Mn)，和鋅(Zn)3種金屬元素組成，通常被稱為錳鋅鐵氧體。環(huán)形鐵氧體磁芯由于沒有氣隙，且截面積一致，因此磁效應(yīng)很高。

鐵氧體磁環(huán)有非常多的規(guī)格尺寸，根據(jù)磁環(huán)的材質(zhì)的不同，可供選擇，而且可以使用不同的涂層簡(jiǎn)化繞制并提高擊穿電壓。

鐵氧體磁芯是由致密勻質(zhì)的陶瓷結(jié)構(gòu)非金屬磁性材料制成,有低矯頑力，亦稱為軟磁鐵氧體。它由氧化鐵(Fe2O3)和一種或幾種其他金屬（例如錳，鋅，鎳，鎂）的氧化物或碳酸鹽化合物組成。 鐵氧體原料通過壓制，后經(jīng)1300℃高溫?zé)Y(jié)，最后通過機(jī)器加工制成滿足應(yīng)用需求的成品磁芯,相比于其他類型的磁性材料，鐵氧體的優(yōu)點(diǎn)是磁導(dǎo)率很高，并且在廣泛的頻率范圍內(nèi)具有高電阻和渦流損耗小等優(yōu)勢(shì)。這些材料特性使得鐵氧體成為制造高頻變壓器，寬帶變壓器，可調(diào)電感器和其他從10kHz到50MHz的高頻電路等應(yīng)用的理想材料。

輻射加工作為核技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用，已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。采用絕緣芯變壓器（ICT）型高壓電源的電子加速器是1MeV以下低能區(qū)輻射加工應(yīng)用的一種理想機(jī)型。ICT型高壓電源的傳統(tǒng)方案如下：磁材料選用硅鋼片，磁路結(jié)構(gòu)為三相結(jié)構(gòu)，工頻三相正弦波勵(lì)磁，聚四氟乙烯或云母片作為絕緣層，三相柱形調(diào)壓器控制高壓輸出。而目前電力電子、電工材料、高壓等領(lǐng)域的快速發(fā)展，使得將新技術(shù)和新設(shè)計(jì)引入絕緣芯變壓器型高壓電源成為可能。本研究提出了一種新型的絕緣芯變壓器型高壓電源的設(shè)計(jì)方案：第一，磁材料用鐵氧體替代，抑制了渦流損耗，使得提高工作頻率成為可能；第二，磁路結(jié)構(gòu)改用四相結(jié)構(gòu)，提高了空間利用率；第三，采用5kHz的方波進(jìn)行勵(lì)磁，能夠有效降低電源的體積和整流電容的要求；第四，采用聚酰亞胺薄膜作為絕緣層，減小了絕緣層的厚度，從而減小了漏磁。針對(duì)該方案的關(guān)鍵技術(shù)，展開了理論研究和物理設(shè)計(jì)，包括方波逆變器的設(shè)計(jì)、二倍壓整流電路的設(shè)計(jì)、磁路設(shè)計(jì)等，并針對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)與優(yōu)化。在研究過程中，取得了一系列的成果：研制了一臺(tái)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，大氣下實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為理想；形成了一套較為完整的絕緣芯變壓器型高壓電源的設(shè)計(jì)方法；探索了不同漏磁補(bǔ)償方法，包括匝數(shù)補(bǔ)償、電容補(bǔ)償、組合補(bǔ)償；對(duì)應(yīng)用絕緣芯變壓器型高壓電源的電子槍燈絲電源進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)等等。研究結(jié)果對(duì)于絕緣芯變壓器型高壓電源的設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值，有望為輻射加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用做出貢獻(xiàn)。 2100433B

輻射加工作為核技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用，已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。采用絕緣芯變壓器型高壓電源的電子加速器是1MeV以下能區(qū)輻射加工應(yīng)用的一種理想機(jī)型，其高壓電源的傳統(tǒng)方案采用硅鋼片疊制磁芯，工作在工頻，正弦波勵(lì)磁，對(duì)稱二倍壓整流，三相柱形調(diào)壓器控制高壓輸出。而目前電力電子、電工材料、高壓等領(lǐng)域的快速發(fā)展，使得將新技術(shù)和新設(shè)計(jì)引入絕緣芯變壓器型高壓電源成為可能：采用鐵氧體材料加工磁芯，工作在數(shù)千赫茲頻率下，方波勵(lì)磁，全橋整流，半導(dǎo)體開關(guān)控制的高頻PWM波整流器取代笨重的柱形調(diào)壓器，相比傳統(tǒng)方案能夠有效提高能量傳輸效率，減小電源體積，降低對(duì)整流電容的要求，實(shí)現(xiàn)輸出高壓快速精確的控制，工作穩(wěn)定，易于維護(hù)。本研究將針對(duì)絕緣鐵氧體磁芯變壓器型高壓電源關(guān)鍵技術(shù)，開展理論研究和物理設(shè)計(jì)，對(duì)電磁場(chǎng)分布進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化，完成基本參數(shù)設(shè)計(jì)，開展假原方工作原理以及其勵(lì)磁電流控制方法的研究，形成一套較為完整的設(shè)計(jì)方案。

根據(jù)磁性粉末的不同組合主要構(gòu)成兩大類鐵氧體物質(zhì)，錳鋅鐵氧體和鎳鋅鐵氧體。在這兩大類的下面又根據(jù)參雜的物質(zhì)不同可以構(gòu)成不同特性的鐵氧體磁芯，也就是說(shuō)鐵氧體磁芯有很多不同的牌號(hào)。各種不同的鐵氧體磁芯牌號(hào)都有其自己的特殊用途。