中國電源學(xué)會(huì)磁技術(shù)專業(yè)委員會(huì)副主任委員
銘普光磁副總經(jīng)理?xiàng)罱?/p>

01.磁性材料性能演進(jìn)：材料特性的動(dòng)態(tài)變化

在磁性材料的發(fā)展長河中，其未來趨勢(shì)展現(xiàn)出鮮明的特性走向?？傮w而言，高頻率、高飽和磁通密度和低損耗是磁性材料性能發(fā)展的主要趨勢(shì)，且通過提升器件的開關(guān)頻率來增強(qiáng)功率密度成為重要的發(fā)展路徑。

這一趨勢(shì)的形成，是基于現(xiàn)代電子設(shè)備對(duì)于高性能、低能耗的迫切需求，也是技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)推動(dòng)的必然結(jié)果。

然而，當(dāng)前錳鋅和鎳鋅等鐵氧體磁性材料的發(fā)展展現(xiàn)出一種令人矚目的融合態(tài)勢(shì)，這無疑是值得行業(yè)密切關(guān)注的新趨勢(shì)。其中，錳鋅材料正穩(wěn)步向高頻化演進(jìn)，而鎳鋅材料則向著高導(dǎo)性實(shí)現(xiàn)突破。這種演進(jìn)并非一蹴而就，而是在磁性材料行業(yè)長期的技術(shù)積累和市場(chǎng)需求的雙重驅(qū)動(dòng)下逐步推進(jìn)的。

回顧歷史，錳鋅材料以往的磁導(dǎo)率通常處于 2000以上的水平，這一度是磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)的普遍認(rèn)知。不過在當(dāng)下，如 PC200 這類磁性材料的磁導(dǎo)率已降至 800，顯示出市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展對(duì)于錳鋅材料性能的新要求。

而對(duì)于鎳鋅材料，其以往的磁導(dǎo)率通常局限在1000以下的范圍，但如今在網(wǎng)絡(luò)變壓器的應(yīng)用中，已有企業(yè)開始使用磁導(dǎo)率為 3000的鎳鋅鐵氧體，這清晰地表明了兩種磁性材料在性能上的融合趨勢(shì)。

以 PC200 為例，其作為功率材料，從磁導(dǎo)率的角度來看，在過去是完全屬于鎳鋅磁性材料的范疇，但現(xiàn)在的情況已有所改變，這種演變反映了磁性材料性能的動(dòng)態(tài)調(diào)整，為我們揭示了磁性材料性能演進(jìn)的一個(gè)側(cè)面，也為磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展帶來了新的思考維度，促使我們思考未來磁性材料選擇和性能優(yōu)化的新方向。

02.磁性材料結(jié)構(gòu)變革：從傳統(tǒng)到創(chuàng)新的轉(zhuǎn)型

磁性材料在近十幾年的發(fā)展歷程中，不僅在性能方面展現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，其結(jié)構(gòu)方面也經(jīng)歷了顯著的變革。這一系列的結(jié)構(gòu)變革是為了更好地適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和不斷提升的性能要求，推動(dòng)著磁性材料邁向更高的應(yīng)用水平。

在硅鋼片 / 非晶鐵芯的領(lǐng)域，環(huán)型鐵芯長期占據(jù)著最廣泛應(yīng)用的地位，作為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，其使用歷史悠久。CD型鐵芯因線圈容易裝配也得到了越來越多的應(yīng)用。

環(huán)型硅鋼片 / 非晶鐵芯

在金屬磁粉芯領(lǐng)域，環(huán)型鐵芯由于空間利用率高，利于線圈緊密繞制且機(jī)械穩(wěn)定性好，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)長期占據(jù)主導(dǎo)地位。2010 年前后，條塊磁芯開始在新能源電感產(chǎn)品上得到了應(yīng)用。

從理論性能角度分析，環(huán)型鐵芯通常被認(rèn)為是最優(yōu)結(jié)構(gòu)，因此條塊式磁芯在推出之際引起了眾多企業(yè)的質(zhì)疑和審視。但這也正是創(chuàng)新所必須經(jīng)歷的過程，新結(jié)構(gòu)在成長過程中必然會(huì)面臨各種問題和挑戰(zhàn)。

環(huán)型金屬磁粉芯

銘普光磁副總經(jīng)理?xiàng)罱裾J(rèn)為：“在行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中，條塊型磁芯具有一定的歷史意義。這款磁芯當(dāng)時(shí)制造技術(shù)尚不成熟，制成后極易氧化，所以表面噴了一層綠漆做防銹保護(hù)，它也是國內(nèi)首款使用的條塊金屬粉芯?！?/p>

條塊型磁芯

這一過程凸顯了磁性材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變革中所面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，同時(shí)也表明磁性材料產(chǎn)品的應(yīng)用并非僅由價(jià)格或性能決定，而是與整個(gè)磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈的多種因素密切相關(guān)，為我們揭示了結(jié)構(gòu)變革對(duì)磁性材料產(chǎn)品綜合性能的影響及磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的重要性。

在鐵氧體磁芯領(lǐng)域，傳統(tǒng)磁芯形狀具有一定的穩(wěn)定性，以 E 型磁芯為例，其形狀在較長時(shí)間內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定。但在近十幾年間，磁芯形狀呈現(xiàn)出更加多元化的發(fā)展趨勢(shì)。新形狀的大量涌現(xiàn)導(dǎo)致部分磁芯的型號(hào)難以清晰界定，這為磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)。

磁芯結(jié)構(gòu)的發(fā)展

03.磁性材料產(chǎn)業(yè)難題：生產(chǎn)與設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)困境

在產(chǎn)品開發(fā)流程中，眾多產(chǎn)品在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)順利完成，然而當(dāng)進(jìn)入批量生產(chǎn)階段時(shí)，卻無法正常交貨。經(jīng)深入剖析發(fā)現(xiàn)，問題的根源在于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)形狀過于獨(dú)特，這種獨(dú)特性嚴(yán)重影響了批量生產(chǎn)的效率。

從商業(yè)角度來看，企業(yè)生產(chǎn)非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品可獲取更高的利潤，部分產(chǎn)品的奇特設(shè)計(jì)初衷是為防止抄襲，但在中國當(dāng)前的市場(chǎng)環(huán)境下，這一目的難以實(shí)現(xiàn)。由于磁芯生產(chǎn)技術(shù)成熟，一款產(chǎn)品推出半年左右便會(huì)被同行模仿，企業(yè)只需復(fù)制模具即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品復(fù)制，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的保密性。

然而，僅僅出于保密目的而設(shè)計(jì)獨(dú)特形狀的產(chǎn)品，對(duì)于整個(gè)磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈的長遠(yuǎn)發(fā)展并無益處。

在此，我們提出這一問題，旨在促使產(chǎn)業(yè)鏈中的企業(yè)思考如何平衡產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的關(guān)系，綜合考慮整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同，尤其是如何充分考慮客戶利益和需求，以確保產(chǎn)業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展。

這對(duì)于磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)而言，是一個(gè)需要深入反思和解決的重要問題，要求企業(yè)在復(fù)雜多變的行業(yè)環(huán)境中找準(zhǔn)自身定位，把握發(fā)展機(jī)遇，通過全面考量和綜合協(xié)調(diào)，來應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，推動(dòng)磁性材料行業(yè)邁向更高的發(fā)展階段。

04.磁性材料發(fā)展演進(jìn)對(duì)磁性元件的影響

隨著磁性材料向著高頻率、高飽和磁通密度和低損耗的趨勢(shì)發(fā)展，以及錳鋅和鎳鋅材料等的性能融合，磁性元件的性能也面臨著相應(yīng)的調(diào)整與優(yōu)化需求。

例如，在網(wǎng)絡(luò)變壓器中使用高導(dǎo)磁導(dǎo)率的鎳鋅鐵氧體，對(duì)磁性元件的電感量、能量轉(zhuǎn)換效率等關(guān)鍵性能指標(biāo)產(chǎn)生了直接影響。

高導(dǎo)磁導(dǎo)率有助于提高磁性元件的電感量，這使得磁性元件能夠在相同的尺寸和匝數(shù)下實(shí)現(xiàn)更高的電感量，滿足電子設(shè)備對(duì)高性能、小型化的需求。同時(shí)，低損耗特性可降低磁性元件在工作中的能量損耗，提高設(shè)備的整體性能和可靠性。

此外，磁性元件的選材也將面臨調(diào)整。電感、變壓器制造商需要重新評(píng)估和選擇合適的材料，這涉及到從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到測(cè)試等一系列環(huán)節(jié)的變革，以確保產(chǎn)品性能和質(zhì)量不受影響，并且能適應(yīng)未來市場(chǎng)的需求。

磁芯形狀多元化的趨勢(shì)下，磁性元件制造商需對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、繞線方式和組裝工藝進(jìn)行優(yōu)化，以確保磁性元件的性能和可靠性。近年來，磁集成技術(shù)的發(fā)展，也要求對(duì)磁芯進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，這無疑對(duì)磁性元件企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力提出了更高的要求。

產(chǎn)業(yè)中的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)協(xié)調(diào)困境同樣波及磁性元件企業(yè)，使其可能面臨生產(chǎn)周期延長，無法正常交貨，成本增加等問題。

從更廣泛的產(chǎn)業(yè)環(huán)境來看，磁性元件作為電子設(shè)備的關(guān)鍵部件，受市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)創(chuàng)新的影響，其生產(chǎn)和研發(fā)過程需要考慮的因素增多。在市場(chǎng)對(duì)低損耗、高性能的需求下，磁性元件的設(shè)計(jì)需要在滿足性能指標(biāo)的同時(shí)，還要兼顧成本、生產(chǎn)效率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)等多方面因素。

05.結(jié)語

磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈正經(jīng)歷著深刻變革，從性能演進(jìn)的趨勢(shì)融合，到結(jié)構(gòu)變革的機(jī)遇挑戰(zhàn)，再到產(chǎn)業(yè)難題的協(xié)調(diào)困境，這些都對(duì)磁性元件產(chǎn)生著深遠(yuǎn)影響。整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈緊密相連，每個(gè)環(huán)節(jié)都相互影響。

磁性材料產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)需充分認(rèn)識(shí)此點(diǎn)，深入反思和行動(dòng)，平衡創(chuàng)新與標(biāo)準(zhǔn)化，綜合考量各方因素，推動(dòng)行業(yè)朝著更具競(jìng)爭(zhēng)力、可持續(xù)性的方向發(fā)展，以應(yīng)對(duì)技術(shù)浪潮和市場(chǎng)需求的雙重挑戰(zhàn)。

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審核編輯 黃宇