深圳大學(xué)劉藝濤：第一是新能源汽車。新能源汽車對(duì)直流充電樁、車載OBC以及其他DC-DC裝置的體積和重量要求非常高，目前直流充電樁都很笨重，占用空間很大。隨著電動(dòng)汽車數(shù)量的增加，如何在有限的空間內(nèi)放置更多的充電樁，加上汽車對(duì)續(xù)航里程的要求也越來(lái)越高，磁集成在減小其體積和重量這方面有很大的發(fā)揮空間。

第二是數(shù)據(jù)中心。實(shí)際上，數(shù)據(jù)中心最大的支出成本就是電費(fèi)。從電力電子裝置的角度來(lái)看，效率已經(jīng)很高，再想提高1%都是相當(dāng)困難的，可以從磁性材料方面考慮降低成本并提高效率，因?yàn)榇判圆牧弦灿袚p耗，相比于電力電子裝置，變壓器的損耗就很高了，未來(lái)如何通過(guò)磁集成進(jìn)一步提高變壓器、電感效率，進(jìn)而提高整個(gè)系統(tǒng)效率，都有很大的發(fā)揮空間。

第三是手機(jī)充電器和其他消費(fèi)電子產(chǎn)品。許多消費(fèi)電子產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)，他們更關(guān)心的是磁集成產(chǎn)品的外觀和美觀程度，價(jià)格差異可能不那么敏感。隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，我們?cè)絹?lái)越需要考慮磁集成產(chǎn)品的美觀性。為什么戴森的吹風(fēng)機(jī)那么貴，而其他品牌的吹風(fēng)機(jī)便宜很多，卻仍有很多人選擇購(gòu)買戴森，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)好看。如何讓產(chǎn)品更輕便、更小巧，磁集成技術(shù)是一個(gè)很好的解決方案。

深圳大學(xué)副教授劉藝濤

英搏爾高軍：理論上，磁集成產(chǎn)品可以應(yīng)用于各個(gè)方面，無(wú)論是大功率還是小功率電子器件，其好處在于減小體積和降低成本。在車載領(lǐng)域，各個(gè)電路拓?fù)渫瑯涌蓪?shí)現(xiàn)磁集成，但我們主要關(guān)注OBC和DCDC轉(zhuǎn)換器。

磁集成技術(shù)有兩種方式，包括解耦集成（物理集成）和耦合集成（磁芯、線圈、磁場(chǎng)共用）。物理集成是通過(guò)工藝方法將多個(gè)磁性元件放在一起，從工藝的緊湊性上來(lái)減小體積，但其電氣性能和磁設(shè)計(jì)是不變的，只是結(jié)構(gòu)上有所不同。而真正的磁集成技術(shù)則是將多個(gè)變壓器、電感的磁芯線圈共用，通過(guò)磁場(chǎng)相互交疊來(lái)達(dá)到同樣的目的，用一個(gè)器件實(shí)現(xiàn)兩到三個(gè)器件的功能。

車載電源通常包括充電機(jī)和DCDC轉(zhuǎn)換器，這些又可以分為PFC部分和高壓隔離DC-DC部分，現(xiàn)在通常要求雙向工作，一般使用CLLC或DAB來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這些應(yīng)用中，磁集成技術(shù)主要用于CLLC或DAB中的變壓器和電感集成，這也是目前收益最高的；以及PFC中做交錯(cuò)并聯(lián)的兩顆電感磁集成，在某些場(chǎng)合，廠家會(huì)將兩個(gè)電感進(jìn)行磁集成，共用部分磁心并進(jìn)行耦合，以減少體積，但這種磁集成的體積縮小幅度有限。

除了上述，車載電源還包括從高壓電池到低壓電池的DC-DC轉(zhuǎn)換，通常采用硬開(kāi)關(guān)全橋或移向全橋來(lái)實(shí)現(xiàn)，這里面的變壓器和輸出濾波電感也可以進(jìn)行磁集成。不過(guò)，由于成本效益不高，這種磁集成在實(shí)際中使用較少。

英搏爾電氣電源產(chǎn)品CTO高軍

銘普光磁李禮鵬：高總提到的幾種磁集成方式，我們確實(shí)在變壓器和輸出濾波電感的磁集成方面進(jìn)行了一些嘗試。從磁性元件的角度來(lái)看，我們認(rèn)為所有領(lǐng)域都有發(fā)展?jié)摿Γ⑶叶紩?huì)帶來(lái)一定的收益。當(dāng)然，成本是一個(gè)需要考慮的因素，如果最終的收益不大，可能就不會(huì)進(jìn)行這種磁集成。磁集成的目標(biāo)是提高功率密度并降低成本，并不局限于某個(gè)特定領(lǐng)域，而是取決于磁集成技術(shù)對(duì)成本和空間的考慮。

今天早上我展示了一個(gè)大約3毫米的器件，我們可以將其做成集成的兩個(gè)共模電感，包括大功率共模電感和共差膜一體的磁集成，這些都是屬于尺度的磁集成。此外，高總提到的PFC交錯(cuò)并聯(lián)我們也做了很多年，收益確實(shí)比較明顯，尤其是在服務(wù)器電源或充電樁等功率較大的應(yīng)用中，可能只差幾毫米的空間。通過(guò)磁集成，我們可以節(jié)省一塊磁芯材料，從而減小整個(gè)磁集成產(chǎn)品體積。

東莞銘普光磁股份有限公司研發(fā)總監(jiān)李禮鵬

云路新能源施洪亮：我和高總、李總的看法一致。我認(rèn)為磁集成的應(yīng)用領(lǐng)域不分功率大小，也不分低頻、高頻。我以前在軌道交通領(lǐng)域，比如鐵路里的24V充電機(jī)，輸出是12kW、500A，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是半橋隔離型DCDC，后面是全波整流。因?yàn)?00A的電流，我們其實(shí)不能稱之為磁集成，只是把兩個(gè)電感和變壓器放在一起。

為什么系統(tǒng)方案商喜歡這種方式呢？從采購(gòu)角度來(lái)說(shuō)，只需要一個(gè)器件；從布線角度來(lái)說(shuō)，即使簡(jiǎn)單地把幾個(gè)器件從物理上放在一起，它們之間的連線是內(nèi)部的，加上器件數(shù)量的減少，其可靠性大大提高。所以說(shuō)不分功率大小，因?yàn)榭梢詼p小體積、重量，提高效率，對(duì)用戶有很大的收益。

云路新能源深圳研究院總工程師施洪亮博士

超越精密於漢斌：將幾個(gè)磁性元件組合在一起，我們一般定義為磁組合。只有當(dāng)磁路相結(jié)合時(shí)，我們才稱之為磁集成，因?yàn)檫@樣可以減少多余的尺寸，并將有用的全尺寸全部利用起來(lái)。

針對(duì)磁集成技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的問(wèn)題，目前熱門的新能源汽車、充電樁以及AI服務(wù)器等領(lǐng)域都有磁集成產(chǎn)品的應(yīng)用。我們公司在這些領(lǐng)域有很多磁集成產(chǎn)品正在大量生產(chǎn)，尤其是服務(wù)器和AI服務(wù)器領(lǐng)域，集成電感的需求量很大，每個(gè)月都有幾KK的量級(jí)。所以，很多領(lǐng)域都有普遍化的磁集成技術(shù)應(yīng)用。

江西高新超越精密電子有限公司新能源事業(yè)部研發(fā)處長(zhǎng)於漢斌

凱通電子黃定友：我們認(rèn)為磁集成技術(shù)肯定是一個(gè)發(fā)展方向。磁集成的概念很早就有，但到現(xiàn)在為止推行起來(lái)還是有困難，或者即使推行了也存在問(wèn)題。我想其中一點(diǎn)就是怎么能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化或者批量性的標(biāo)準(zhǔn)化，剛才有磁集成技術(shù)專家在演講時(shí)也談到了這個(gè)問(wèn)題。如果不能從這方面降低磁集成技術(shù)成本，可能就會(huì)變成省空間、省材料但最終不省錢，這也是我們對(duì)磁集成產(chǎn)品需要考慮的因素。

山東凱通電子有限公司技術(shù)總工黃定友

2.磁集成應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)有哪些？

深圳大學(xué)劉藝濤：剛才施博士提到為什么只有華為能夠?qū)崿F(xiàn)組串式光伏三相電感磁集成技術(shù)，其實(shí)這個(gè)問(wèn)題并不簡(jiǎn)單，我認(rèn)識(shí)的很多朋友，自己也有很多學(xué)生在華為數(shù)字能源部門工作，華為在光伏逆變器，甚至單是電感的研究中就投入了大量的人力和資金。

早期我也做過(guò)大功率設(shè)備，尤其是三相功率電感的磁集成工作，遇到了很多問(wèn)題，包括前面提到的散熱問(wèn)題。熱的本質(zhì)是損耗，也就是銅損和鐵損，銅損相對(duì)好解決，鐵損方面，一是可從逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制算法的角度減小電流脈動(dòng)；二是磁芯結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)三相電感更多采用非對(duì)稱磁芯結(jié)構(gòu)，我認(rèn)為對(duì)三相電感而言，對(duì)稱式是一種很好的磁芯結(jié)構(gòu)，是磁通分布的最優(yōu)解，我們也在做這方面的研究，剛才在外面也有看到云路施博士做的對(duì)稱式磁集成產(chǎn)品；三是損耗計(jì)算方面，我們經(jīng)?；诮?jīng)驗(yàn)來(lái)計(jì)算鐵損和銅損，比如常用的斯坦利茨（Steinmetz）方程，它已經(jīng)有100多年的歷史了，隨著磁集成技術(shù)的發(fā)展，這個(gè)公式可能不再準(zhǔn)確。最近MIT做了一個(gè)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的磁性材料建模，主要目的之一就是改進(jìn)斯坦利茨公式。其實(shí)磁，或者說(shuō)磁性材料是非線性系統(tǒng)，單個(gè)公式甚至一系列公式都無(wú)法準(zhǔn)確描述它，未來(lái)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的AI大模型算法可以有效幫助解決磁集成技術(shù)方面的問(wèn)題。

移相全橋諧振電感集成，圖源：泰科斯德

英搏爾高軍：實(shí)際上，不管是簡(jiǎn)單的耦合集成還是解耦集成，都是非常難的，主要就是像劉教授剛才所講，它已經(jīng)不可用傳統(tǒng)的公式去計(jì)算。原來(lái)設(shè)計(jì)變壓器，匝數(shù)、磁場(chǎng)都有一套約定俗成的公式和流程，但進(jìn)行磁集成后這些參數(shù)就很難計(jì)算出來(lái)了，即便算出來(lái)也不一定準(zhǔn)確，實(shí)際上磁集成技術(shù)遠(yuǎn)不是表面看到的那么簡(jiǎn)單。

舉個(gè)例子，變壓器集成諧振電感后，變壓器的磁芯或者線包發(fā)熱會(huì)非常厲害，但一算電流密度也不高，為什么呢？大家在設(shè)計(jì)這種變壓器帶漏感的磁集成產(chǎn)品時(shí)，通常會(huì)把漏感做大，原邊副邊盡量解耦才能做出較大的漏感，但這時(shí)候原邊磁場(chǎng)會(huì)以非耦合方式進(jìn)入副邊進(jìn)而產(chǎn)生雜散磁場(chǎng)，且漏感的磁場(chǎng)會(huì)切割線包，導(dǎo)致高頻損耗非常大；另外漏感做大以后，線包、磁芯里的磁場(chǎng)也不僅僅是變壓器伏秒積算出來(lái)的Delta B了，還有電感的磁場(chǎng)疊加在這里，這個(gè)時(shí)候就要把磁芯加大。如果這些沒(méi)有提前進(jìn)行磁集成設(shè)計(jì)和仿真，還是按原來(lái)的方法設(shè)計(jì)變壓器磁芯的截面積，大概率是失敗的。

銘普光磁李禮鵬：目前磁集成產(chǎn)品面臨的挑戰(zhàn)有兩方面：一是如何在制造過(guò)程中實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)，當(dāng)前實(shí)際情況是，沒(méi)有絕對(duì)的最優(yōu)解，只有不斷追求更好的磁集成技術(shù)解決方案；二是知識(shí)產(chǎn)權(quán)的問(wèn)題，我們會(huì)投入大量資源開(kāi)發(fā)新磁集成產(chǎn)品，但這些磁集成產(chǎn)品可能很快就會(huì)被拆解或模仿，導(dǎo)致我們的訂單持續(xù)時(shí)間較短，這種情況讓我們感到很大的壓力和困擾。

磁集成產(chǎn)品，圖片來(lái)源：銘普光磁

超越精密於漢斌：剛才高總也講了，終端客戶的磁集成應(yīng)用主要就是集中在散熱，磁集成以后，效率也會(huì)變差，怎么才能實(shí)現(xiàn)理想變壓器的結(jié)構(gòu)，這就是現(xiàn)在磁集成技術(shù)面臨的問(wèn)題。

磁集成產(chǎn)品，圖片來(lái)源：超越精密

云路新能源施洪亮：目前很多磁集成技術(shù)還是停留在學(xué)術(shù)研究階段，真正實(shí)際應(yīng)用的比較少，比如組串式光伏的三個(gè)輸出濾波電感，理論上磁集成效果肯定更好，但目前整個(gè)行業(yè)就華為真正量產(chǎn)了三相七柱的磁集成電感，其中最大的問(wèn)題就是磁集成后散熱非常難解決。

凱通電子黃定友：不管是從磁集成還是磁性材料的發(fā)展，磁材企業(yè)面臨的壓力都是非常大的。一是原材料質(zhì)量，比如說(shuō)錳鋅鐵氧體，主原料鐵紅是鋼鐵廠回收鹽酸產(chǎn)生的副產(chǎn)物，是不受鋼鐵廠重視的，這也導(dǎo)致磁材企業(yè)的原材料質(zhì)量參差不齊，尤其是體量較小的磁材企業(yè)尤為突出；二是磁路或者用法更復(fù)雜，如何去評(píng)價(jià)磁性材料的損耗也是一個(gè)問(wèn)題；三是磁性材料屬于基礎(chǔ)材料，但做磁性材料又有點(diǎn)像挖煤，很辛苦還不一定賺錢，如何吸引優(yōu)秀人才和年輕人從事這個(gè)行業(yè)，以滿足越來(lái)越復(fù)雜的磁集成材料開(kāi)發(fā)，這也是一個(gè)挑戰(zhàn)。

磁集成磁芯，圖源：凱通電子

3.對(duì)上游有哪些期望？希望上游提供哪些配合？

深圳大學(xué)劉藝濤：我覺(jué)得可以從兩方面加強(qiáng)校企合作。一是高校有很多磁集成技術(shù)研究成果，尤其是磁方面有很多有價(jià)值的研究，如果能把這些研究轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，我覺(jué)得磁集成產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力會(huì)有一個(gè)質(zhì)的飛躍，比其他任何方式都要明顯；二是磁仿真軟件的共享，剛才大家都談到磁仿真軟件很貴，而高校購(gòu)買的學(xué)術(shù)版磁仿真軟件，相比企業(yè)版便宜很多，企業(yè)購(gòu)買磁仿真軟件除了高昂的授權(quán)費(fèi)，一般還需要配備磁仿真人才，利用高校的磁仿真平臺(tái)，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)可能會(huì)是更實(shí)際的選擇。

英搏爾高軍：實(shí)際上，對(duì)磁性材料來(lái)說(shuō)要求是一樣的，不管是否磁集成產(chǎn)品，磁性材料的損耗都要盡量低；

現(xiàn)在大家可能對(duì)高頻磁芯研究比較多，很多廠商不重視線材，但我認(rèn)為對(duì)線材而言，如何做出一種新結(jié)構(gòu)，或者說(shuō)做出一種抗高頻、耐高壓的線材，即便在一個(gè)高頻的雜散磁場(chǎng)也能保持低損耗，絕對(duì)是未來(lái)很好的一個(gè)方向。

磁集成技術(shù)在理論上更加復(fù)雜了，一方面我們自己已經(jīng)在高校挖掘磁集成技術(shù)方面人才提高自身設(shè)計(jì)能力，另一方面也希望上游的磁性元件，甚至磁性材料供應(yīng)商有這方面的設(shè)計(jì)和仿真能力，相當(dāng)于大家思路是一致的，而不是像現(xiàn)在這樣都是基于我的磁集成產(chǎn)品設(shè)計(jì)，上游供應(yīng)商只是從工藝上實(shí)現(xiàn)這個(gè)器件，甚至很多工藝也是我們自己在考慮。我覺(jué)得想把電感、變壓器做好，上游供應(yīng)商是需要具備這種能力的，哪怕會(huì)產(chǎn)生一些費(fèi)用，這是我對(duì)上游供應(yīng)商的期望吧。

比如云路能把施博士這種清華大學(xué)的高材生請(qǐng)過(guò)來(lái)做專門磁的研究，又具備磁仿真能力，我相信云路就能很好地配合客戶，做出僅客戶自己做不出來(lái)的磁集成產(chǎn)品，這樣的企業(yè)未來(lái)就能走得更遠(yuǎn)，更有前途。

磁集成產(chǎn)品，圖片來(lái)源：超越精密

銘普光磁李禮鵬：銘普光磁在磁集成方面已深耕多年，有仿真軟件和專門的仿真工程師，能夠?yàn)榭蛻籼峁┐偶僧a(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，而不僅僅依賴于客戶提供的方案。

云路新能源施洪亮：我們購(gòu)買了仿真軟件，組建了電力電子專業(yè)和數(shù)值仿真計(jì)算專業(yè)為主的博士團(tuán)隊(duì)對(duì)“電-磁-熱-力”進(jìn)行多場(chǎng)耦合仿真，云路還搭建了“500kW高溫環(huán)境試驗(yàn)箱”平臺(tái)，可以對(duì)最大功率的組串式光伏逆變器系統(tǒng)進(jìn)行高溫溫升試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)“磁性器件優(yōu)化設(shè)計(jì)方案”進(jìn)行方案迭代升級(jí)，最終的目標(biāo)是：提高送樣客戶一次成功率，節(jié)省客戶磁集成產(chǎn)品測(cè)試迭代時(shí)間。

三合一磁集成產(chǎn)品，圖片來(lái)源：泰科斯德

超越精密於漢斌：高總提到對(duì)線材的要求和期望，確實(shí)是這樣，包括超越精密也有利茲線事業(yè)部，從事相關(guān)線材的研發(fā)和生產(chǎn)，單絞和復(fù)合絞的損耗差距就蠻大，包括股數(shù)、絞合方式、絞距等都有影響；另外針對(duì)磁仿真這塊，目前應(yīng)該說(shuō)規(guī)模稍微大一點(diǎn)的企業(yè)都會(huì)自己做，超越精密在磁仿真、熱仿真方面都是沒(méi)問(wèn)題的。

磁集成產(chǎn)品，圖片來(lái)源：超越精密

凱通電子黃定友：希望能夠盡快制定磁路參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。至今為止，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有涵蓋磁集成磁路方面的計(jì)算方法，這可能是因?yàn)閰?shù)計(jì)算相對(duì)復(fù)雜或其他原因。一是希望未來(lái)能更快制定這類標(biāo)準(zhǔn)，制定過(guò)程中能有更多磁性元件企業(yè)和電源企業(yè)參與進(jìn)來(lái)，共同提出建設(shè)性的意見(jiàn)，以便更好地完善這些標(biāo)準(zhǔn)；二是如何評(píng)估磁性材料生產(chǎn)過(guò)程中的損耗是一個(gè)難題。我們希望未來(lái)能與磁性元件企業(yè)、電源企業(yè)等合作伙伴加強(qiáng)溝通，共同達(dá)成一種共識(shí)，明確如何控制和評(píng)價(jià)磁集成產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。

磁集成磁芯，圖源：凱通電子

結(jié)語(yǔ)

也許我們拆開(kāi)一個(gè)磁集成變壓器來(lái)看，結(jié)構(gòu)也沒(méi)有多復(fù)雜，但細(xì)究起來(lái)，其實(shí)每一圈都有千變?nèi)f化。

綜合論壇嘉賓的觀點(diǎn)看：

從磁集成技術(shù)應(yīng)用前景角度而言，理論上磁集成產(chǎn)品不分功率大小、頻率高低，可應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，最終衡量標(biāo)準(zhǔn)，是節(jié)省的電感、變壓器數(shù)量、材料和成本，與磁集成產(chǎn)品系統(tǒng)優(yōu)化成本和空間要求之間的綜合平衡；

從磁集成技術(shù)應(yīng)用挑戰(zhàn)角度而言，最大的挑戰(zhàn)在于這種新形態(tài)磁集成產(chǎn)品打破了原有的設(shè)計(jì)、制造方法，由此衍生了一系列的問(wèn)題，包括電磁場(chǎng)計(jì)算的復(fù)雜化，散熱問(wèn)題更難解決，雜散參數(shù)影響變大，磁芯、線材、磁性元件產(chǎn)品缺乏相對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)等等，并最終匯聚到損耗或散熱這個(gè)點(diǎn)上；

從磁集成產(chǎn)業(yè)鏈角度而言，磁集成技術(shù)的落地是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，除了前面提到技術(shù)層面的挑戰(zhàn)，未來(lái)還有批量化和自動(dòng)化生產(chǎn)等問(wèn)題，需要整個(gè)磁集成產(chǎn)業(yè)鏈上下游更加緊密地配合，同時(shí)也需要磁性元件企業(yè)在觀念上有所轉(zhuǎn)變，吸引更多年輕人和優(yōu)秀人才投身于磁性元件行業(yè)，共同打破磁集成技術(shù)當(dāng)前困境，以及應(yīng)對(duì)未來(lái)越來(lái)越高的要求。

本文為嗶哥嗶特資訊原創(chuàng)文章，未經(jīng)允許和授權(quán)，不得轉(zhuǎn)載

審核編輯 黃宇