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作家相片Yuhsuan Chen

軟磁合金粉與鐵氧體材料在電感產品上的優劣比較


軟磁合金粉和鐵氧體材料是電感產品中常見的磁性材料,各自具有不同的特性和優缺點,適用於不同的應用場景。以下是兩者在電感產品上的比較:


軟磁合金粉(Soft Magnetic Alloy Powder)


優點:

  1. 高飽和磁通密度:軟磁合金通常具有更高的飽和磁通密度(Bs),適合大電流應用。

  2. 低磁滯損耗:在高頻下具有較低的磁滯損耗,有助於提高效率。

  3. 高磁導率:提供更好的磁路特性,減少磁通損失。

  4. 寬頻特性:適用於較寬的頻率範圍,特別是在中高頻應用中表現出色。

  5. 穩定性:在高溫和大電流下性能更穩定。

缺點:

  1. 成本較高:製造工藝較複雜,材料成本也較高。

  2. 加工難度大:需要精密的粉末冶金工藝來保持特性。

  3. 高頻損耗:在極高頻下(>10MHz),渦流損耗會增加。

應用領域:

  • 大電流電感

  • 電源模組(如DC-DC轉換器)

  • EMI濾波器

  • 高效能伺服驅動器


各材料特性分析

1️⃣ FeSiCr(鐵-矽-鉻合金粉)

  • 特性: 良好的頻率特性、溫度穩定性,適合中頻應用。

  • 優勢: 適中成本,低損耗,機械強度良好。

  • 應用: EMI濾波器、中頻電感器。


2️⃣ FeSi(鐵-矽合金粉)

  • 特性: 高飽和磁通密度,低損耗,適合低中頻應用。

  • 優勢: 成本低,磁導率適中。

  • 應用: 變壓器核心、低頻電感器。


3️⃣ FeSiAl(鐵-矽-鋁合金粉 / Sendust)

  • 特性: 良好的頻率特性,低損耗,溫度穩定性好。

  • 優勢: 適合中高頻應用,適合大電流環境。

  • 應用: 功率電感、高頻濾波器。


4️⃣ FeNi(鐵-鎳合金粉 / 坡莫合金, Permalloy)

  • 特性: 極高磁導率,低磁滯損耗,適合低頻應用。

  • 優勢: 優異的磁屏蔽特性,低頻電感效果極佳。

  • 應用: 精密變壓器、磁屏蔽材料、傳感器。


5️⃣ 奈米晶合金(Nanocrystalline Alloys)

  • 特性: 超高磁導率,低損耗,頻率範圍廣。

  • 優勢: 具備極佳的溫度穩定性及頻率特性,適合高頻應用。

  • 應用: EMI濾波器、精密變壓器、高頻電感。


6️⃣ 鐵基非晶合金(FeCrBSi)

  • 特性: 良好的飽和磁通密度,低損耗,適合中高頻應用。

  • 優勢: 高磁導率,優異的溫度穩定性,低渦流損耗。

  • 應用: 高頻變壓器、EMI濾波器、功率電感。


🔑 選材建議

  • 低頻應用(1kHz以下): FeNi (坡莫合金)

  • 中頻應用(50kHz-200kHz): FeSiCr

  • 中高頻應用(50kHz-500kHz): FeSiAl、FeCrBSi

  • 高頻應用(100kHz-1MHz): 奈米晶合金

  • 高飽和磁通需求: FeSi

  • 高磁導率需求: 奈米晶合金、FeNi


特性比較表 :

特性 / 材料

FeSiCr

FeSi

FeSiAl (Sendust)

FeNi (坡莫合金)

奈米晶合金 (Nanocrystalline)

鐵基非晶合金 (FeCrBSi)

主要成分

Fe (鐵) + Si (矽) + Cr (鉻)

Fe (鐵) + Si (矽)

Fe (鐵) + Si (矽) + Al (鋁)

Fe (鐵) + Ni (鎳)

Fe (鐵) + Si (矽) + B (硼) + Nb (鈮) + Cu (銅)

Fe (鐵) + Cr (鉻) + B (硼) + Si (矽)

飽和磁通密度 (Bs)

中等 (~1.5T)

高 (~1.7T)

中等 (~1.0T)

低至中 (~0.8T - 1.0T)

高 (~1.25T - 1.3T)

中等 (~1.56T)

磁導率 (µ)

中等 (100-400)

中等 (~200)

中等 (~100-125)

高 (~10,000 - 100,000)

極高 (~100,000以上)

高 (~10,000)

頻率特性

中頻 (50kHz-200kHz)

低中頻 (50Hz-100kHz)

中高頻 (50kHz-500kHz)

低頻 (1kHz以下)

高頻 (100kHz-1MHz)

中高頻 (50kHz-500kHz)

磁滯損耗

極低

極低

渦流損耗

高頻下較高

極低

溫度穩定性

優秀

良好

優秀

一般

優秀

優秀

成本

中等

中等

中等

機械強度

良好

良好

良好

易碎

脆性

良好

適用電流

中等

中等

中等

應用場景

EMI濾波器、中頻電感

變壓器核心、電感器

功率電感、高頻濾波器

精密變壓器、磁屏蔽材料

EMI濾波器、精密變壓器、高頻電感

EMI濾波器、高頻變壓器、功率電感



鐵氧體材料(Ferrite Material)

優點:

  1. 高電阻率:有效減少高頻時的渦流損耗,特別適合高頻應用。

  2. 低成本:材料和製造成本較低,適合大規模生產。

  3. 高頻性能佳:在高頻範圍內(特別是>10MHz)表現優異。

  4. 穩定性好:對溫度變化的穩定性較好。

缺點:

  1. 低飽和磁通密度:無法承受大電流,容易進入磁飽和狀態。

  2. 磁導率較低:磁性能相對於軟磁合金稍差。

  3. 易碎:材料較脆,機械強度較弱。

應用領域:

  • 高頻變壓器

  • RF電感

  • 小電流電感元件

  • EMI濾波器


長星科技供應國外高端氣霧化/水霧法製粉供應商的軟磁合金粉產品

種類有: FeSiCr, FeSi, FeNi, FeSiAl, Fe基非晶, 奈米晶合金 

粒徑(D50)選擇: 3um~10um, 15~20um, 25~30um, 40~50um

可配合客戶要求進行表面絕緣處理, 歡迎聯繫指教



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