软磁复合材料研究进阶
1 引言
随着电气设备小型化趋势，对各式微型粉芯的需求日益显著。为了研制出体积更小，重量更轻、能效更高的粉芯，开发新型$软磁复合材料(Soft Magnetic Composite，SMC)已成为当前一个热点。SMC材料不仅能有效降低高频、涡流损耗，而且还结合粉末冶金技术的生产优势，在未来几年它将在航空、航天、电子、电工、能源和混合动力汽车、家用电器等领域得到广泛的应用。
本文对近几年来SMC材料的制备工艺与研究进展、软磁复合材料性能、软磁复合材料应用作了综述，并对软磁复合材料在节能减排和新能源起的作用和潜在市场作了展望。
2 软磁复合材料
生产铁粉基软磁材料时，为降低涡流损耗有两种常用方法[1~3]。
(1)一种是利用合金添加剂来提高材料电阻率，降低涡流损耗，如铁—硅合金（通常含Si 3%）铁—磷合金（一般含P 0.45%~0.75%），铁—镍合金（含铁50%，含镍50%）等。但这样降低了饱和磁感应强度，而且合金含量在商业使用上还有一定限度。这种方法适合应用于直流或较低频率交流装置。
(2)另一种方法则是对磁性颗粒进行绝缘包覆处理，这就是软磁复合材料(Soft Magnetic Composite，SMC)，其结构如图1所示。SMC材料，有时也称“绝缘包覆铁粉”，是近年来逐渐发展起来的一种新型铁基粉末软磁材料。它通常选用高纯铁粉的基材，经有机材料和无机材料绝缘包覆处理，利用粉末冶金技术使混合粉末成为各向同性的材料。
利用SMC材料生产各类磁芯具有许多突出的优点：
(1)各向同性。这大大增加了设计自由度，单位重量可获得更大转矩以及更大铜的填充率，实现重量更轻，体积更小的目的。
(2)利用粉末冶金技术能压制成型为最终形状的产品，材料利用率提高，成本损耗降低，产品控制更精确，复杂形状加工能力更强。
此外，SMC电机还能采用模块式结构，装卸方便，这使材料回收和再利用容易，十分有利于环保。
叠层硅钢片和软磁铁氧体是两类传统的铁芯材料。硅钢片在直流和交流较低频率时，具有高磁通密度和磁导率；但随着频率增加，涡流损耗急剧增加。铁氧体铁芯虽然高频磁性能优良，电阻率大，铁损低；但存在磁通密度低的缺点。它们均在交流设备小型化过程中均遇到了困难。目前，利用粉末冶金技术生产SMC材料已成为当前研究和开发的热点。研究表明，如果SMC材料能同时满足高磁导率、高磁感应强度，低铁损的要求，将能弥补叠层硅钢片和铁氧体铁芯中，高频使用时性能的不足（如图2）。
详细资料见：http://www.big-bit.com/uploadfile/2015/0311/20150311084435217.pdf
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