电力电子技术中磁性元器件的新进展
New Development of Magnetic Componement and
Divece Application in Power Electronic

摘 要：本文介绍近十年电力电子技术中磁性元器的性能、软磁材料和磁芯结构的新进展
关键词：电力电子技术 磁性元器件 软磁材料 磁芯结构

1.前言
电力电子技术的发展，决定于主要的电力电子元器件，例如电子开关元器件，整流元器件和控制元器件。作为配套元器件之一的磁性元器件也对电力电子技术产生不可低估的影响。磁性元器件根据它们的作用，有以下几种：
（1）起电能传送、电压变换和绝缘隔离作用的电源变压器，包括整流变压器、逆变变压器和开关电源变压器等。
（2）起控制开关元器件、脉冲变换和绝缘隔离作用的脉冲变压器、触发变压器和驱动变压器等。
（3）起电参数变换和稳定作用的相数变换变压器，频率变换变压器（铁磁式倍频器和分频器），稳压变压器、稳流变压器和参数变压器等。
（4）起抑制纹波、突变、EMI和噪声的滤波电感器、噪声和尖峰吸收电感器等。
（5）起电流电压信号变换和检测作用的电流互感器、电压互感器和霍尔电流电压检测器等。
有一段时期，这些电力电子技术中的磁性元件被称为特种变压器和特种电感器，以便与电力变压器和电力电感器相区别。后来，由于电力电子技术的发展，使电子技术涵盖了从低到高的频率范围，从小到大的功率范围，成为包括微电子技术，无线电电子技术和电力电子技术的一个整体。因此，把电力电子技术中的磁性元器件和其他电子技术中的磁性元器件归在一起，由于其中变压器占主要地位，都用"电子变压器"作为统一的名称。电力电子技术中的磁性元器件，是电子变压器的一部份。电力电子技术发展对磁性元器件提出的要求，是推动电子变压器发展的动力。电子变压器的发展，也为电力电子技术的发展提供有力的基础。特别是近十年来，磁性元器件所用的软磁材料和磁芯结构的新进展，使其性能有显著的变化，为电力电子技术高频化和小型化起着推动作用，解决了一些关键的难点。
为了使电力电子技术和电子变压器在我国都得到快速发展，两个行业之间进行信息交流将会起积极作用。《国际电子变压器》编辑部收集材料，编写"电力电子技术中磁性元器件的新进展"，是希望以本文为契机，加强与电力电子行业的交流和联系。同时也真诚的邀请电力电子技术专家和工作者，把电力电子技术中各种磁性元器件的要求和信息，通过《国际电子变压器》传递给电子变压器行业，以便使研发和生产的电子变压器，更好的满足电力电子行业要求。

2.磁性元器件用软磁材料的新进展
电力电子技术中磁性元器件采用的软磁材料有硅钢、软磁铁氧体、高磁导铁镍合金（坡莫合金），非晶和纳米晶合金以及磁粉芯和薄膜。下面分别介绍软磁材料近十年来取得的新进展。
2.1 硅钢
硅钢是电力电子技术中低频大功率磁性元器件常用的软磁材料，近十年来，从调整硅含量，减少厚度和改进工艺方面对它进行改进，使性能不断提高，工作频率范围从工频，扩大到400Hz~10KHz中频，最高达到200KHz~315KHz高频。不但用于大功率电源变压器，也可以用于追求体积小和环境适应性好的高频小功率开关电源变压器。
调整硅钢中的硅含量，从3％增加到6.5％，可以使其性能趋向最佳，磁导率升高，损耗下降，磁致伸缩系数变小，但是硅含量增加，硅钢延伸率下降，不能再采用轧制工艺直接生产。20世纪90年代初，日本开发成功用化学沉积法生产6.5％硅钢带材的大规模生产工艺。到1998年可大量生产0.50~0.05mm厚6.5％硅钢，宽度最大为640mm。2001年我国也试制成功6.5％硅钢。可以作为400Hz~10KHz中频磁性元器件大量使用的软磁材料。例如0.1mm厚6.5％硅钢在400Hz 1T下损耗为5.7w/Kg，0.1mm厚3％硅钢为7.2w/Kg，在10KHz 0.1T下损耗0.1mm厚6.5％硅钢为8.3w/Kg，0.1mm厚3％硅钢为18w/Kg。也就是说，用它们制造中频电源变压器，在保证一定损耗的条件下，6.5％硅钢工作磁通密度比3％硅钢高，用铁量减少。还有6.5％硅钢的磁致伸缩系数为0.1×10-6左右，比3％硅钢小8倍，可以降低人体敏感的400Hz~40KHz中频段的可闻噪声。日本已用0.1mm厚6.5％硅钢制造出一台200kVA 400Hz中频电源变压器，磁通密度为0.5T，用铁量为250Kg，用铜量为125Kg，总重量为420Kg，可闻噪声70db。用0.1mm厚3％硅钢，磁通密度为0.3T，用铁量为320Kg，用铜量为160Kg，总重量为550Kg，可闻噪声80db。同时，1998年日本采用同样的化学沉积工艺生产出硅含量梯度分布的低剩磁硅钢，磁通变化量△B可达1.2T左右，远大于3％硅钢的0.5T，可用于大功率脉冲变压器。
减少硅钢带材厚度，可使涡流损耗下降。到20世纪90年代，大功率50Hz磁性元器件使用的冷轧硅钢厚度，已从0.35mm下降到0.23mm，在50Hz，1.7T下的损耗可下降0.12~0.15w/Kg。90年代初采用三次再结晶轧制和处理工艺，轧制出0.081mm和0.032mm厚的薄硅钢，克服饱和磁通密度随厚度下降的缺点，仍为2.03T。在50Hz 1.7T下的损耗，0.081mm厚硅钢为0.37w/Kg，0.032mm厚硅钢为0.21w/Kg，比0.30mm厚硅钢的1.02w/Kg大幅下降。不但使50Hz大功率磁性元器件采用硅钢可以达到现在损耗的最低水平，而且可以扩展硅钢使用的工作频率到20KHz以上，已见到硅钢用于200KHz~315KHz高频磁性元器件中的报导。
从20世纪90年代开始，各国都投入大量的人力物力研究硅钢的磁畴细化处理工艺。现在取得的成果是使0.23mm厚硅钢在50Hz 1.5T下损耗再下降0.1w/Kg。日本已定型大量生产，用于新一代节能型电力变压器中，可使空载损耗比原来下降30％左可。估计用于整流变压器也可以取得相当的节能效果。我国正在试制这种磁畴细化处理后的硅钢。
2.2软磁铁氧体
软磁铁氧体是电力电子技术中的中高频中小功率磁性元器件常用的软磁材料，具有电阻率高，批量生产容易，性能稳定，可利用模具制成各种磁芯，特别是成本低的特点，但是，加工大型软磁铁氧体不容易，产品易破碎，使它的使用功率受到限制。软磁铁氧体饱和磁通密度低，在50Hz~1KHz频率范围内，很少使用它。有人认为软磁铁氧体环形磁芯没有气隙，在声频范围内工作时不会产生可闻噪声，那也是一种误解。软磁铁氧体磁致伸缩系数远大于硅钢，在声频范围内工作，有比较大的可闻噪声。
20世纪90年代初，对软磁铁氧体的损耗随频率变化的机制进行了详细研究。发现它有一个最佳工作频率，这时损耗处于最低点。有一个极限工作频率，超过它，损耗就始终比较大。因此90年代研究出的软磁铁氧体第四代产品，如日本TDK的H7F（PC50），中国的R1.4K，最佳工作频率为1MHz，最大极限工作频率3MHz，性能因子（Bxf）为25000，即在1MHz时工作磁通密度为25mT，比80年代的第三代产品有显著的提高。第三代产品，如日本TDK的H7C4(PC40)，中国的R2KB1，最佳工作频率300KHz，最大极限工作频率1MHz，性能因子为15000。近年来，一方面从改变添加剂，另一方面从改变工艺，使粉末细化，进一步改善软磁铁氧体的性能。但是粉末细化程度受磁畴尺寸限制，再要提高软磁铁氧体的工作频率相当难，不得不寻找新的途径，转向磁性复合材料和纳米材料。
2.3高磁导铁镍合金（坡莫合金）
高磁导合金的特点是磁导率高，损耗低，环境适应性强，缺点是价格贵。在电力电子技术中检测信号的磁性元器件中使用，有突出优点。同时，在环境条件要求严格的军工产品中，使用比较多。
为了降低成本，1992年开发出低镍含量的Ni38Cr8Fe合金，达到Ni80Mo5高镍合金的性能，在0.4A/m条件下，初始磁导率达到1~3×106。
从1996年开始，德国真空冶炼公司等国外公司开发出初始率2~3×106，掀起了提高磁导率的热潮。中国也研制出相应的产品1J77A和1J851A合金。不但磁导率高，可以提高检测磁性元器件的精度和灵敏度。而且损耗小，0.02mm厚合金带材，在0.5T 20KHz下损耗为28w/kg，已用于20KHz 1KVA电源变压器。
高磁导合金轧制0.02mm以下的合金超薄带材，生产工艺相对简单，成本相对较低，现在已能轧制出0.005mm厚的合金带材。0.005mm厚Ni80 Mo5合金带材在0.1T 1MHz时损耗为0.392w/Kg，10MHz时为23.1w/Kg，可用于1MHz以上的电源变压器和饱和电感器（磁放大器）中，突破了高磁导合金只能用于20KHz以下磁性元器件中的旧观念，其成本也低于超薄带硅钢、非晶和纳米合金，在市场上有竞争力。
2.4非晶和纳米晶合金
从20世纪60年代末起开发出来的非晶合金和从80年代后期起在非晶合金基础上开发出来的纳米晶合金，近十年来成为电力电子技术中磁性元器件用软磁材料的研究热点，不但在材料和工艺方面，而且在应用方面都取得了巨大进展。下面介绍比较突出的例子。
铁基非晶合金在低频大功率磁性元器件中的应用推向高潮。在电力变压器中，从90年代初的不到一万台，达到90年代末的上百万台。除了电力变压器外，也有用于整流变压器，逆变变压器和滤波电感的应用实例。1999年报道了高次谐波对铁基非晶合金和硅钢损耗影响的对比试验结果。在失真度为5％的电力变压器中，硅钢磁芯损耗增大到106％，非晶合金磁芯损耗增大到123％。在失真度为75％的整流变压器中，非晶合金磁芯损耗增大到160％，还可工作，硅钢磁芯损耗增大到大于300％，严重发热，必须采取冷却措施。证明了铁基非晶合金比硅钢更适合于电力电子技术中的低频 大功率磁性元器件中使用。现在铁基非晶合金磁芯制成的变压器容量一般为630KVA以下，最大已制成2500KVA。经过近十年努力，工作磁通密度从1.25T提高到1.35~1.40T。填充系数从0.70提高到0.85。带材价格从硅钢的600％降到150％。磁芯价格达到26元/Kg左右，已接近卷绕式硅钢磁芯价格。空载损耗比硅钢下降60％~80%。预计在未来十年内，铁基非晶合金将逐渐扩大在电力电子技术中磁性元器件中的应用，达到30％左右的份额。
现在铁基非晶合金厚度为25~40μm，填充系数为0.85左右。1995年以后开发出厚度为150~250μm厚FiSiB系铁基非晶合金和块状非晶合金，可以把填充系数提高到0.95，达到现在硅钢磁芯水平。块状非晶合金可以用于甚低频磁性元器件，降低损耗。
从1990年起，日本大力开展对FeMB系（M可为Zr、Hf、Ta）非晶合金和FeZrNbBCu系纳米晶合金的研究，商品名为"Ｎanoperm"。损耗比FeSiB系铁基非晶合金小，在1.4T和50Hz下损耗为0.14w/Kg左右，饱和磁通密度提高到1.70T，磁致伸缩系数下降到0.3×10-6以下，是到现在为止低频大功率比较理想的软磁材料。日本已联合产学研攻关，预计2003年制成低频大功率变压器样品，2005年投入规模生产。
1998年美国开发出FeCoZrBCu系非晶合金，商品名为"Hitperm"，饱和磁通密度高达2.0T，损耗也比较小，可代替现在的铁钴钒合金用于要求体积和重量小的低频大功率磁性元器件中。
近十年来是非晶和纳米晶合金与软磁铁氧体争夺电力电子技术中高频磁性元器件市场，最为激烈的时期，特别是100kHz以上的高频范围，效果更加明显。由于改进工艺，添加元素，钴基非晶和铁基纳米晶合金喷制出20μm以下的薄带。钴基非晶合金薄带在0.1T和1MHz条件下，损耗为0.1~0.4w/Kg。Nanoperm型纳米晶合金薄带在0.2T和1MHz条件下，损耗为1.15w/g左右。是迄今为止所见报道的最低水平。这样，在500kHz~1MHz范围内，工作磁通密度可达到0.2~0.1T，而软磁铁氧体只有0.05~0.025T，可以比软磁铁氧体减少中高频磁性元器件的损耗、体积和重量。
2.5磁粉芯
磁粉芯是由金属软磁材料粉末与绝缘材料混合以后压制而成的，一般为环形。由于金属软磁材料粉末被绝缘材料所包围，形成分散气隙，增加电阻率，降低高频涡流损耗，并具有抗饱和性能，主要作为电力电子技术中电感器的磁芯。
除了铁磁粉芯，铁镍钼磁粉芯，铁硅铝磁粉芯而外，20世纪90年代中期，开始研究非晶和纳米晶磁粉芯。在10KHz下测的有效磁导率为20~800，比现在其他磁粉芯范围宽，最大值高。在0.1T，20KHz条件下，损耗为10~25w/cm3，比现有其它磁粉芯低，可以减少发热量及温升。
2.6薄膜
电力电子技术发展到1MHz以上高频，可以大大减少电力电子装置的体积和重量。适合于便携式通讯设备（手机）和个人计算机相配。据日本电子杂志介绍，这两种信息传输和处理设备，是当前高频开关电源的主要用户。但是在1MHz~100MHz，甚至1000MHz范围内，原有的软磁材料损耗迅速增加，加工工艺愈来愈难，成本上升，因此作为纳米材料的一个分支，磁性薄膜应技术发展的要求，从1987年发展起来。由于测1MHz以上损耗比较困难，用磁导率作为表示薄膜性能的主要参数。
1998年日本用电镀法制成饱和磁通密度达1.8~2.2T的FeNiCo晶态合金薄膜，在10MHz下磁导率为1650~2200，可用于10MHz磁性元器件中。后来又开发出FeNi和FeNiMo晶态合金薄膜，电阻率比较大，可用于10MHz~30MHz磁性元器件中。
非晶合金薄膜在90年代初就有报道，把CoZr薄膜作为磁芯，制成电源变压器，滤波电感器和脉宽调制饱和电感器，组成1MHz开关电源。后来改进的CoZrRe薄膜，在10MHz下磁导率达到3000，在0.1T 和1MHz测损耗为1.2w/cm3，只有软磁铁氧体的1/6左右，已成功用于32MHz开关电源中。值得注意的是，薄膜属于纳米材料，其性能比非晶合金薄带有显著改善。例如钴基非晶合金薄带的饱和磁通为0.6~0.8T，而钴基非晶薄膜可升高到1.6T。
由于薄膜厚度一般都小于5μm，，很容易形成纳米晶，因此90年代开发出来的纳米晶薄膜比非晶薄膜多。其中FeMC（或CoMC）纳米晶薄膜，商品名"Nanomax"，已经作为磁头材料大量使用。Bs为1.48~1.72T，1MHz下磁导率为670~6500，可以用于1MHz左右的开关电源中。Nanoperm型纳米晶薄膜FeZrB，在50MHz下磁导率仍大于1000，可用于10MHz~50MHz开关电源中。经过氮化后，可以提高电阻率，磁导率在高频下仍然比较大。1994年韩国开发成功的FeHfCu薄膜在1MHz下磁导率达到7800，在100MHz下仍保持在1000左右，把使用频率推向100MHz。
把薄膜厚度减薄，可以再减少涡流损耗，然后将几个或十几个磁性薄膜粘接在一起形成多层薄膜。例如〔FeHfC/Fe〕多层薄膜，使1MHz下磁导率从4310上升到6000，一直可保持到100MHz，也有相当高的磁导率。由磁性薄膜和非磁性薄膜间交叉组成的多薄膜，电阻率更高，工作频率超过100MHz。例如1999年日本开发的〔CoFeB/SiO2〕多层薄膜，在800MHz下，磁导率为300~450。已经用它作磁芯制成GHZ级电感器，电感量比同类型的空芯电感器增加20％以上。
现在采用微细加工方法，把Fe或Co及其合金的纳米级颗粒，弥散的镶嵌在非磁性物体中，而形成纳米颗粒薄膜。国外把它称为复合磁性纳米材料，是现在磁性材料的一大热门研究课题。例如，FeHfO颗粒薄膜在100 MHz下磁导率为700~1400，在100 MHz下仍为100~500，电阻率为410~1100μm。现在已用于手机电源中。

3．磁性元器件用磁芯结构的新进展
3.1大容量低频磁性元器件磁芯结构

为了减少漏磁和损耗，从90世纪80年代末起，卷绕式磁芯结构在大容量低频磁性元器件中有几个新的进展。首先是R型磁芯结构在低频中得到大量应用，而形成R型变压器。容量从10VA到630VA。可以作为控制变压器、电源变压器，甚至电力变压器。R型磁芯的特点是截面近似圆形，框可以是环形，也可以是矩形（见图1）。由于漏磁少，采用硅钢制成的R型磁芯，比冲片或剪切片叠成的磁芯，激磁电流小，损耗低30％左右。缺点是硅钢带剪切和卷绕需要专用设备。大形R型磁芯退火不容易掌握。线圈绕制也需要专用设备，而且每次只能绕一个，大批量生产时效率不高。所以在100VA以下的小型变压器，生产量达到年产十万只以上时，又有不采用R型磁芯而采用冲片叠制磁芯的动向。这样，线圈可以同时绕到8~16只，生产效率显著提高，也不需要特殊的专用设备，成本下降。

其次是出现搭接式磁芯结构（见图2），搭接式磁芯不是连续绕制而成的，而是分为几十层搭接而成的，搭接部分均匀分布在磁芯的方框上部或下部。这样，线圈就可以象冲片叠制磁芯那样，单独或者成批绕制。单相变压器采用一个框搭接磁芯，三相变压器采用四个框（两大框，两小框）搭接磁芯。在装配时，可以将搭接层逐步打开，装入线圈后，再逐步合上。这种搭接磁芯最早是用于非晶合金变压器，后来也有用于硅钢变压器的。容量从5KVA至2500KVA，主要作为电力变压器，也可作为电力电子装置中的电源变压器。


还有，卷绕式磁芯的空间布置也有新的变化。除了平面布置的三框式（两小框，一大框），四框式（两大框，两小框）而外，还有立体布置的三角形三框式和放射形的三框式（图3）。三角形三框式，三框磁芯尺寸相同，磁芯比较好加工和热处理。但是绕线采用专门的骨架，不能充分利用包围的截面。由于这种布置方式，用的材料重量小，损耗也低。但是线圈平均匝长增加，铜损有所增加。放射形三框式，适合于组成饱和电抗器，可以减少控制绕组平均匝长和电阻，减少控制时间常数。还适合于组成磁性三倍频器，用于变压器匝间试验设备。它比平行三框式磁芯布置（图4）有明显的优点，用铜量和铜损都可以减少。
3.2低高度磁芯结构
20世纪90年代中，便携式通信设备（如手机）和计算机（如个人计算机）的迅速发展，要求其中的磁性元器件的高度降低到20mm以下，因而出现了一系列的低高度磁芯结构。

第一代低高度磁芯结构的磁性元器件是平面变压器和电感器。环形磁芯高度降到20mm以内，截面不变，材料可以是软磁铁氧体，也可以是高磁导率坡莫合金和非晶、纳米晶合金。E形磁芯高度降低后有两种形式（图5）：一种是截面不变，窗口仍然很大，便于绕线和散热。一种是截面增大，窗口减少。可以减少匝数，使绕组可以用铜箔等制造，减少趋表效应。已经生产的平面变压器和电感器从50KHz至2.5 MHz，磁芯采用高磁导、低损耗铁氧体材料。容量从5W至20KW。工作频率不同，容量也会发生变化。对各种尺寸的磁芯，有一个最大容量工作频率段，在使用中要注意。
第二代低高度磁芯结构的磁性元器件是片式变压器和电感器。由于表面安装技术的发展，出现了高度更低的片式变压器和电感器。磁芯结构高度低，也分为绕线式和叠层式两种。绕线式片式变压器和电感器是采用体积更小的磁芯，绕制线圈制成的。叠层式片式变压器和电感器是把磁性材料、导电材料和绝缘材料分为几层叠装起来制成的。这两种片式变压器和电感器都形成规模生产，年产量上亿只以上。
第三代低高度磁芯结构的磁性元器件是薄膜变压器和电感器。采用类似半导体集成技术的微加工技术制成。磁芯材料采用各种磁芯薄膜，线圈的导电材料和绝缘材料也采用各种薄膜材料制造。高度小于5mm。个别的达到1mm，可以直接装入厚度1.5~2mm的各种卡中。
3.3复合磁芯结构
复合磁芯结构有两种情况。第一种是用同一种磁性材料，制成两个以上部分，然后把它们装配在一起组成一个磁芯。其目的之一是经过搭配后，使磁芯的性能趋向同一个水平，或者都处于规定的变化范围之内。也有的一个部分无气隙，一个部分有气隙，以满足磁性元器件各个阶段对磁芯性能的要求。
第二种是用不同的材料（包括磁性材料和非磁性材料），制成两个以上部分，然后装配在一起组成一个磁芯，从而得到各种要求的磁性能和电性能。严格的说，磁粉芯就是这种复合磁芯结构，它是把铁粉、坡莫合金粉、铁硅铝粉、非晶合金粉与绝缘粘接剂混合后压制成一个磁芯的，从而得到不同的磁导率，不同的恒磁性能。现在，又兴起把纳米级磁性颗粒，弥散地镶嵌在绝缘体中，从而获得高磁导率高电阻率复合磁芯结构，可用于几十MHz到GHz频率下工作的磁性元器件。这种复合磁芯结构和复合磁性材料，已经成为高频磁性元器件开发研究的一个热点，引起广泛的关注，有可能取代软磁铁氧体成为高频磁性材料和磁芯结构的主流。
3.4集成磁芯结构

集成磁芯有两种含义。第一种含义是CuK提出集成磁芯时表达的，一个磁芯把两种以上磁芯（例如变压器和电感器）的功能集成在一起。图6就是一个例子，一边是变压器用磁芯，一边是电感器用磁芯，都组合集成在一个磁芯上。随着高频开关电源的发展，第一种含义的集成磁芯结构已经形成许多品种，并得到实际应用。
第二种含义是除了把几个或几种磁芯集成在一起而外，还把半导体元器件，阻容元件也集成在磁芯周围，而形成一个以磁芯为主的集成电路，例如一个单片开关电源。这种含义和一般集成电路没有多大区别，只是集成电路中包括一般集成电路中没有的磁性元器件。
3.5垂直磁芯结构

垂直磁芯结构又叫正交磁芯结构，图7是一个例子，由两半C形磁芯组成，不过不是直接对接，而是一半旋转90o后再对接。在旋转90o的一半绕上控制绕组，通以电流，可以控制另一半磁芯电感的变化。利用这种垂直磁芯结构，已经开发出交流调压电源、逆变电源和直流高频开关电源。日本索尼公司用这种垂直磁芯结构开发出各种性能比较理想的、价格又比较低的各种电视机用高频开关电源。

4磁性元器件性能的新进展
4.1高可靠性
磁性元器件是由磁芯、导线（铜材）、绝缘材料和结构材料组成，没有可动易损零部件，一般都认为是可靠性高的元器件。近年来，对可靠性又有新的认识。高可靠性包含着两层含义。第一层含义是要能在规定的工作条件下工作。规定的正常工作条件既包括通用的工作条件，也包括特殊的工作条件。因此，在特殊领域下使用的磁性元器件要进行特殊的环境试验，包括核辐射试验，超高温试验，超低温试验等。第二层含义是要能在规定的工作条件下工作到使用寿命期。影响使用寿命期的主要因素是绝缘材料。对许多在高频高温工作的磁性元器件，尽可能采用耐温等级高的绝缘材料，例如C级的Nomex及其制品。不但可以保证使用寿命，而且可以减小体积，综合考虑是可行。虽然磁性元器件的可靠性已被认同，但是近十年来，对可靠性的新认识，把磁性元器件的可靠性又提高到新水平，既可以在特殊环境中使用，又可以保证足够的使用寿命期（一般为20年），还可以保证在使用寿命期内基本上不要维修。更加突出磁性元器件可靠性高的特点。
4.2高效率
许多电子设备在近年来对效率提出了更高的要求，除了保证在额定工作状态下要求效率高而外，还要保证在待机工作状态下要求效率高。一般待机状态规定为额定状态下承担的负载的十分之一。在这种接近空截的情况下，磁性元器件的损耗占的比例大，因此，更加重视磁性元器件的高效率性能。待机状态下电子设备的效率为90％，其中磁性元器件的效率必须超过95％。否则，加上其它损耗，就不能保证待机状态下电子设备的效率达到90％。
影响待机状态下磁性元器件效率的主要是铁损。提高效率的办法是采用损耗低的磁性材料和改进热处理工艺。因此，在一定工作频率和工作磁通密度下的损耗，成为评价磁性材料的主要指标。
4.3低噪声
近年来，对保护环境越来越重视，要求电磁噪声低成为对磁性元器件的一个重要性能指标，在音频范围内工作的磁性元器件，还要求可闻噪声要小。磁性元器件产生电磁噪声的主要因素是磁性材料的磁致伸缩效应。因此在有些使用领域，不用磁性材料，而用空芯元器件或者压电陶瓷元器件，噪声可显著降低。降低电磁噪声的办法主要是采用各种屏蔽措施，近十年来都有显著的进展。另一方面，许多磁性元器件正好用于吸收电子设备的电磁干扰，因此给磁性元件带来了相应的市场机遇，促进磁性元器件的发展。
4.4低成本
磁性元器件作为电子产品的一部分，也是商品，回避不了市场对追求成本低的法则。近十年来，随着国内对市场认识的逐步明确，那种只追求高功能而忽视成本的产品，越来越没有市场，也就越来越没有生命力。现在，强调的是在保证"适当"的功能指标下追求低成本。有时，低成本甚至成为决定性的性能指标。为什么高磁导合金薄带在高频磁性元器件中还有用武之地？为什么软磁铁氧体牢牢占领着中高频磁性元器件的市场？为什么小型电源变压器不用R型磁芯结构，而返回去用E型磁芯结构？为什么磁粉芯近年来在电感器中迅速推广？这些都是因成本低来决定的。那种追求完美、追求过高的性能指标，而不考虑成本低原则的产品，迟早会遭到市场的惩罚。近十年来，这种教训是太多了。许多"节能不节钱"的产品，迟迟不能被用户所接受。因此，最后希望大家都明白这一点：只有符合市场追求更高的性能价格比的磁性元器件的新磁性材料、新磁芯结构、新性能，才能算是磁性元器件的新进展。这是从事开发研究磁性元器件的出发点。