正在迅速崛起的铁硅铝(FeSiAl)磁粉芯.doc

铁硅铝磁粉芯正在迅速崛起，全球正以40%以上的速度在发展。2006年在1.12亿美元。我国2010年计在5亿美元左右。我国2006年大约在500万元人民币。促进这一新型节能化材料的发展，晋升磁性强国！我们已开发成功国际上公认的磁导率：ui=26,60,75,90,125,并已产业化，最高频率达到20MHz。
正在迅速崛起的铁硅铝（FeSiAl）磁粉芯
海宁市伊尔曼格电子有限公司
祁峰 祁关泉
铁硅铝磁粉芯是新型复合电子材料，国外称为Sendust或KoolMu磁粉芯。国内常称铁硅铝（FeSiAl）磁粉芯。我国正在发展之中，全球正在以40%以上的速度在发展，下面介绍铁硅铝磁粉芯的发展情况。

一、正在迅速崛起的铁硅铝磁粉芯
进入二十一世纪以来，逆变电路高频化，高功率密度小，小型化及抗电磁干扰的更高要求，加上人们对金属磁粉芯认识的提高，全球铁硅铝磁粉芯以40%以上的速度在发展，超过了任何其他软磁材料[1]。铁硅铝磁粉芯在静悄悄地迅速崛起！
据不完全统计，2005年产值0.8亿美元，2006年产值应在1.12亿美元，据此，到2010年将近有5亿美元的产值。
现在，发展铁硅铝磁粉芯的主要国家是美国、韩国、日本、俄罗斯、英国、印度、中国等。现在，我们国家2006年，大约不到500万元人民币！
我国的市场主要由美国、韩国占领，江苏省进口大约5000万元人民币。
现在，我们国家，具有国家独立技术的公司主要有我们海宁伊尔曼格电子有限公司、上海钢铁研究所附属工厂、武汉钢铁所的浩源。还有进口粉料的北京七星飞行、湖州柯达、杭州波峰、及美国独资企业建立的厦门工厂。这大体是国内的情况。

二、铁硅铝磁粉芯在磁性材料中的位置
随着电子技术的高节能化，新型的电子节能材料——铁硅铝磁粉芯，越来越显得重要。我们可以从下列磁性材料中可看到铁硅铝磁粉芯的位置。具体是如下：

可见铁硅铝磁粉芯是金属软磁植材料的重要组成部分，具有十分重要的位置。
它是金属磁粉芯——铁镍钼磁粉芯、高磁通磁粉芯、铁硅铝磁粉芯，由于金属价格的原因，铁硅铝磁粉芯发展特别迅速。

三、铁硅铝磁粉芯是高频化的必经趋势
随着电子技术的发展，设备小型化、轻型化、导致电子器件的必须小型化。而小型化、功率密度化、必须使磁粉芯材料的高频化及低损耗化，而铁硅铝磁粉芯具有高频率化，低损耗化的特点，从下面的公式可见：
V=3/4（WR JBF）
V：磁粉芯的体积；
W：功率；
R：电阻；
J：电流密度；
B：磁感应强度；
F：频率
从式可见，在一定的功率下，铁硅铝磁粉芯的频率越高，体积就越小。所以高频化必须要发展高频电子材料，而铁硅铝磁粉芯，已经具有高频化，低损耗的条件。

现在铁硅铝磁粉芯实际上已分为五大类，分成i=26,最高频率20MHz, i=60,最高频率8MHz; i=75,最高频率3MHz; i=90,最高频率2MHz, i=125,最高频率1MHz.
例, i=26,≤54±8% u H,Q值在300KHz,￠0.26路径，V=1V。
损耗以 i=125，FeSiAl磁粉芯来说，功率损耗P=140/Kg;而铁粉芯是P=680W/Kg,铁粉芯比铁硅铝磁粉大3.8倍。

四、节能化必然要发展铁硅铝磁粉芯
金属磁粉芯，主要有铁镍钼磁粉芯，高磁通磁粉芯，铁硅铝磁粉芯三类。这三类均具有优越的性能。但是铁镍钼磁粉含Ni81%,Mo2%,Fe17%;高磁通磁粉芯含Ni50%，Fe50%；铁硅铝磁粉芯均不含贵金属Ni，Mo材料，在今天的形式下，Ni，Mo价格昂贵，用户除军事领域之外，均用铁硅铝磁粉芯取代。
铁粉芯，具有优越的性能，价格便宜，广泛应用，但功率损耗太大。
铁硅铝磁粉芯 i=125，是 i=26，60，75，90中损耗最大，但与铁粉芯相比，功耗应相当小，铁硅铝磁粉芯功率损耗P=140W/KG，铁粉芯的磁损耗P=680W/KG，铁硅铝磁粉芯比铁粉芯小3.8倍。
节能环境的条件下，铁硅铝磁粉芯是必然的选择。

五、铁硅铝磁粉芯「2」，主要有哪些技术特性？
1.频率特性
i=26，fe=20MHz,…… i=125,fe=1MHz,我们用磁导率的百分数与频率来描述，则有：
从图可见，磁导率具有好的频率特性。
2.直流偏置磁场
与MnZn铁氧体相比，即使开气隙，偏置电流用的是很小的；NiZn铁氧体相比，却是弱流中应用，而铁硅铝磁粉芯可用很大的电流，是大电流中应用，可以从0-几百安培。其磁场可大到500奥斯特。磁场与电流，可用H= 来调节，H是磁场，N是导线匝数，I是电流，le是有效磁场度。下面我们用图形来描述：

从图可见，有效磁导率与直流磁场的关系，明显优越。
3.有效磁导率与交流（AC）磁通密度
我们用有效磁导率的变化值与交流磁通密度（GAUSS）来表示。明显具有交流磁通密度大，变化小的优点。我们用图来描述：

4.有效磁导率对温度的变化率；
有效磁导率对温度的变化率；-50℃——+100℃， i =26，80×10-5 /℃； i=60，100×10-5 /℃； i=75，120×10-5 /℃； i=90，160×10-5 /℃； i=125，200×10-5 /℃。
温度的变化率随着磁导率的增加而变大， i=26，80×10-5 /℃，而 i=125，200×10-5 /℃，具体如下：

5.功率损耗密度曲线
我们用损耗密度，磁通密度，随频率的变化，由图来表示。

以图上可知，功率损耗密度，铁硅铝磁粉芯，明显比铁粉芯低， i=125，铁硅铝磁粉芯是140W/KG，而铁粉芯是680W/KG， ，铁粉芯损耗是铁硅磁粉芯的3.8倍。

6.磁通密度
铁硅铝磁芯，最大磁通密度B=10500高斯，1.05特斯拉，比铁氧体磁芯，铁镍钼磁粉芯均较高，从而铁硅铝磁粉芯可存储更多的流量。

上面论述了铁硅铝磁粉芯的优良性能，下面来论述它的应用。

六、铁硅铝磁粉芯应用有哪些方面？
铁硅铝磁粉芯主要应用于有哪些？有下列五个方面：
1.高频功率滤波器
铁硅铝磁粉芯 i=26，功率0-200MHZ，比铁氧体高，现在MnZn最高频率在1MHz，但是电流较小，NiZn频率较高，但是在弱电流中应用。而铁硅铝磁粉芯是大电流中应用，可达到几十——几百安培。现在开关电源高频化，滤波器越来越重要，高频滤波器具有节能作用，例现在大屏幕液晶显示器中正在广泛应用。
2.不间断电源（UPS）功率校正器（PFC）
不间断电源应用十分普及，如电源，通讯、电力，均用到不间断电源，而且正向大功率方向发展。
例美国APC在中国、印度等分公司正在生产不间断电源，而且是高频化的大功率不间断电源，用到的铁硅铝磁粉芯是￠57.2×26.4×15.2磁导率 i=26。
法国梅兰日兰在上海浦东建立公司，生产发展UPS电源，他们也正朝着应用铁硅磁粉芯方向发展。
3.功率扼流圈、功率偕振电感器、移相补偿电感应用铁硅铝磁粉芯是最佳选择。功率扼流圈广泛应用，全桥、半桥扼流圈、开关电源输出扼流圈，PFC电感器及变压器等电感器广泛应用。
4.脉冲变压器，通讯中广泛应用，用铁氧体要开集中气隙，大大增加了气隙的损耗，而应用铁硅铝不需要开气隙，没有气隙损耗，损耗就减小，具有很大的优势。
5.行输出变压器
行输出变压器现在习惯上应用MnZn铁氧体，开气隙损耗大，而应用铁硅铝磁粉芯不用开气隙，损耗小，而且可在大电流电应用，具有很强的优势。

七、我们已做的工作
我们公司2005年建立，已开发成功的铁硅铝磁粉芯磁导率有 i=26，60，75，90，125。这是国际上公认的五大系列，并产业化、包括环型铁硅铝磁粉芯、EE型铁硅铝磁粉芯。特别是代表国际水平，技术难度最大， i=26，频率达到20MHz，我们克服了巨大的困难，已开发成功，并产业化，这是代表了我们国家铁硅铝磁粉芯的水平，现在我们要深化开发，把产业规模扩大，进一步推向国内，国际市场。

八、建议
铁硅铝磁粉芯是复合技术的新型电子节能材料，无三废，符合环保要求，符合国家可持续发展战略。发展我国这一新型材料，在海宁市党和人民政府，海宁市科技局、上海市发改局、浙江省信息产业厅的高度重视、大力支持。得到快速发展。但铁硅铝磁粉芯是新型电子材料，发展非常迅速，现在国家发改会、科技部、信息产业部以及科技人员还不十分了解。所以我们要将其宣传，使国家发改会，科技部，信息产业部等政府有关部门的高度重视。以便使这一材料得到国家支持，迅速发展，国家得益，这是我们的期望！
注：
[1]：七星飞行2006年3月网上文章
[2]：LITERATURE AVAILABLE AT www.mag-