材料与制作
成分:纳米晶铁芯主要是以铁元素为主,加入少量的铌(Nb)、铜(Cu)、硅(Si)、硼(B)等元素所构成的合金。
制作工艺:首先通过快速凝固工艺形成非晶态材料,然后对这种非晶态材料进行热处理,使其获得直径为 10-20nm 的微晶,这些微晶弥散分布在非晶态的基体上,从而形成纳米晶铁芯。
特点及优势
高饱和磁感应强度:纳米晶合金的饱和磁感应强度(Bs)可达 1.2T 及以上,是铁氧体的两倍以上。这使得纳米晶铁芯在抗大电流强干扰的场合表现出色,作为共模电感铁芯时,不易磁化到饱和,能保证在大强度干扰下的噪声抑制效果。
高初始导磁率:纳米晶合金的初始导磁率可达 10 万左右,远远高于铁氧体。用纳米晶合金制造的共模电感在低磁场下具有大的阻抗和插入损耗,对弱干扰有极好的抑制作用,适用于要求极小泄漏电流的抗弱干扰共模滤波器。
温度稳定性:铁基纳米晶合金的居里温度高达 570℃以上,在 - 50℃-130℃的温度区间内,主要磁性能的变化率在 10% 以内。相比之下,铁氧体的居里温度一般在 250℃以下,磁性能变化率有时达到 100% 以上,且呈非线性,不易补偿。
灵活的频率特性:通过不同的制造工艺,纳米晶铁芯可以获得不同的频率特性,配合适当的线圈匝数能够得到不同的阻抗特性,满足不同波段的滤波要求,其阻抗值大大高于铁氧体。
低损耗:纳米晶铁芯在高磁感下的高频损耗低,例如 P0.5T/20kHz=30W/kg,比硅钢、铁基非晶等材料的高频损耗要低很多,可有效降低能量损耗,提高设备效率。
体积小、重量轻:由于纳米晶具有更高的磁导率和饱和磁感应强度,在相同的电感量要求下,与传统的铁芯材料相比,纳米晶铁芯可以大幅减少体积和重量,更加适合电子产品小型化、轻量化的发展趋势。
应用领域
电力电子领域
开关电源:纳米晶铁芯用于开关电源中的高频变压器,可提高电源的转换效率,减小变压器的体积和重量,使开关电源更加高效、紧凑。
逆变电源:在逆变焊机电源、感应加热设备电源等逆变电源中,纳米晶铁芯能够承受高功率、高频率的工作条件,稳定地将直流转换为交流,广泛应用于工业生产中的焊接、加热等工艺。
新能源领域
光伏发电:在太阳能光伏逆变器中,纳米晶共模电感铁芯和高频变压器铁芯可有效抑制电磁干扰,提高逆变器的性能和稳定性,确保光伏发电系统能够高效、可靠地将太阳能转换为电能并接入电网。
风力发电:用于风力发电变流器中的纳米晶铁芯,能够在复杂的环境条件下工作,承受高电压、大电流的冲击,对变流器起到良好的电磁屏蔽和滤波作用,保障风力发电系统的稳定运行。
电动汽车:纳米晶铁芯应用于电动汽车的电源、电驱、电控系统,如车载充电机、DC-DC 转换器等,可减小设备体积,提高系统效率,延长电池续航里程,同时有效抑制电磁干扰,保证电动汽车电子设备的正常工作。
电子设备领域
液晶电视、电陶炉等消费电子产品:纳米晶铁芯可用于这些设备的电源电路中,提高电源的性能和稳定性,减少电磁干扰,提升设备的画质和使用体验。
电力传输与测量领域
电流互感器铁芯:纳米晶电流互感器铁芯主要用于电力传输中的电流测量和保护,具有高精度、低损耗的特点,能够准确测量大电流,为电力系统的安全运行提供可靠的数据支持。
智能电表:作为智能电表中的关键元件,纳米晶铁芯可提高电表的测量精度和抗干扰能力,满足智能电网对电表高精度、高可靠性的要求。


