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铁氧体磁芯会简称铁芯,是由铁氧体制成的磁芯(英语:magnetic core),是变压器或是其他绕线元件(例如电感元件)的主要组成之一。铁芯的特点是其高磁导率以及低电导率(避免涡电流)。铁氧体在高频时的损失较低,普遍的用在射频变压器、开关模式电源的电感元件、以及交流无线电接收机中的铁芯环形天线(英语:loop antenna)

磁芯.jpg


铁氧体是过渡金属氧化物的陶瓷材料,具有亚铁磁性,但不导电。用在变压器或电磁铁的铁氧体多常是氧化铁,也会含有镍、锌及/或锰的化合物。这种铁氧体的矫顽力低,会称为软铁氧体(soft ferrites),以和另一种矫顽力高,常用来制作铁氧体磁铁的硬铁氧体(hard ferrites)区分。软铁氧体的矫顽力低,表示材料的磁化强度比较容易变换方向,散失的能量(迟滞现象)也比较少,而材料的高电阻率可以避免铁芯中的涡电流(这是另一种能量损失的原因)。常见两种软铁氧体有:

  • 锰锌铁氧体(MnZn,其化学式是MnaZn(1−a)Fe2O4),这种铁氧体的磁导率较高,饱和感应(saturation induction)都较镍锌铁氧体要高。

  • 镍锌铁氧体(NiZn,其化学式是NiaZn(1−a)Fe2O4),电阻率较锰锌铁氧体要高,比较适合用在频率超过1 MHz的应用。

若是在5 MHz以下的应用,一般会选用锰锌铁氧体,若频率更高,会选用镍锌铁氧体。其中的例外是扼流圈,其考虑的频率范围是70 MHz以下或70 MHz以上。

任一种铁氧体的混合物都是在***大可用频率以及较高mu值之间的取拾,厂商会针对不同的应用产出各种的材料,可能是初始(低频)电感量大的,或是低电压,可用频率较高的,或是抗干扰的铁芯,频率范围广,但其损失因子很高(品质因子Q很低)。

针对应用选择适当的材料非常重要,像100 kHz开关模式电源用的铁氧体(高电感,低损失,低频率)就和射频变压器或铁氧体棒形天线(高频,低损失,低电感)不同,也和抗电磁干扰的磁珠(高损失,宽频段)不同。

铁氧体磁芯的应用主要可分为两种,其尺寸及工作频率都不同:尺寸较小,频率较高的信号变压器,以及尺寸较大,频率较低的功率变压器。铁氧体磁芯也可以依其形状来分类,例如环状铁芯,壳形铁芯或圆柱铁芯。

功率变压器用的铁氧体磁芯其工作频率较低(一般是1 to 200 kHz),尺寸多半较大,形状可能是环状、壳形,或是英文字母C、D、E的形状。这类铁芯用在许多的开关上,特别是1 W到1000 W的电源设备上,若功率再高,已超过单一铁氧体磁芯的功率范围,需要使用晶粒取向叠片铁芯。

信号变压器用的铁氧体磁芯其工作频率从1 kHz到数MHz(可能会到300 MHz),常应用在电子设备中,例如调幅广播及射频识别标签。




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