合肥工业大学科技成果 - 面向大功率开关电源器件的铁硅粉芯关键生产工艺开发 - 图文

合肥工业大学科技成果——面向大功率开关电源器

件的铁硅粉芯关键生产工艺开发

所属领域 电子信息、新材料 成果简介

铁硅粉芯是一种新型复合软磁材料，主要用于替代传统开了气隙的硅钢、铁氧体及非晶等材料，作为电感器和电抗器的磁芯，用于对直流叠加要求较高的大功率光伏逆变器、风电变流器、电动汽车充电机、变频空调、有源滤波器、UPS电源等新能源与节能电力电子系统。

铁硅粉芯在器件中的作用是实现电磁能量转换，其与绕制线圈一

起组成的各种磁性器件在电力电子系统中起到功率因数校正和滤波等作用，是开关电源器件中最重要的磁组件之一。铁硅粉芯具有良好的直流偏置特性，在大电流下能保有高感量和低损耗，从而保证器件具有高转换效率、低损耗及低温升。

项目产品目前正在中试。2015年已完成全磁导率系列铁硅粉芯的绝缘、压制、退火、喷涂等关键工艺的开发。

应用创新

用铁硅粉芯替代传统开了气隙的硅钢、铁氧体和非晶等磁芯，绕制成电感器和电抗器，主要用于制作面向新能源与节能领域的大功率开关电源电力电子器件。新型铁硅粉芯通过控制微观气隙的分散分布，避免了传统磁芯的宏观气隙，从而克服了器件发热集中、噪音大、电磁干扰大等一系列问题；同时铁硅粉芯通过对合金磁粉的绝缘包覆，大幅提高了磁芯的电阻率，使磁芯兼具低涡流损耗和高饱和磁通密度，因此使得兼具高功率密度、高频、小体积、低损耗的开关电源器件的开发与应用成为可能。

技术创新

1、开发了具有自主知识产权的纳米氧化物和自旋零禁带氧化物等粉末绝缘辅料的添加工艺，使铁硅粉芯产品损耗呈现负温度特性，从而有效抑制器件的温升和能耗；

2、开发了高强度铁硅粉芯的特种固体粘结剂添加工艺及配套的退火和喷涂工艺，摒弃了粉芯传统生产工艺必需的树脂浸润工序，同时实现将倒角工序调至退火工序之前，完全改变了传统软磁粉芯的生产工艺流程，避免了粉芯产品内部残留有有机物和内应力，使粉芯不会出现老化、电感异常升高以及表面绝缘不良等问题；

3、开发了粒度配比技术和配套的压制工艺，实现了高密度铁硅粉芯的生产，从而获得平衡的直流偏置性能与损耗。