[发明专利]一种低功耗、高直流偏置磁芯及其应用

说明书

本发明属于电子元器件技术领域，具体涉及一种超低功耗、高直流偏置磁芯，包括非磁性绝缘基体和分散于非磁性绝缘基体中的磁性纳米颗粒。本发明的超低功耗、高直流偏置磁芯，由磁性纳米颗粒分散在非磁性绝缘基体中形成；非磁性绝缘基体能有效阻止电子传导，显著降低涡流损耗；同时超顺磁性纳米粒颗具有线性磁化曲线，具有优异的抗直流偏置特性。

技术领域

本发明属于电子元器件技术领域，具体涉及一种低功耗、高直流偏置磁芯及其制备方法、应用。

背景技术

磁芯是变压器、电感器、互感器、滤波器等电子元器件的核心材料，是电源等电子装备的关键材料，对电子产业极为重要。上述电子元器件工作时，在磁芯中产生交变磁场，从而产生不断变化的磁力线。传统的磁芯采用铁磁性材料，在交变磁场下产生磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗，使得器件的效率降低，能耗增大。同时，传统器件在直流偏置状态工作时，铁磁性磁芯迅速被磁化饱和，性能快速恶化，导致元器件失效。电子设备正向着低能耗、高直流偏置化快速发展，伴随磁性器件的这种能耗和性能降低越来越严重，对低功耗、高直流偏置磁芯的需求越来越大。

发明内容

基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明提供一种低功耗、高直流偏置磁芯及其制备方法、应用。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种低功耗、高直流偏置磁芯，包括非磁性绝缘基体和分散于非磁性绝缘基体中的磁性纳米颗粒。

作为优选方案，所述磁性纳米颗粒在磁芯中的体积分数不小于40％。

作为优选方案，所述磁性纳米颗粒的尺寸小于其超顺磁临界尺寸。

作为优选方案，所述磁性纳米颗粒为锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、镍铜锌铁氧体、锰铜锌铁氧体、锂锌铁氧体、镁锌铁氧体、铁、镍、铁镍合金、铁硅合金、铁硅铝合金、铁镍钼合金、铁铝合金、铁钴合金、铁氮化合物、铁硼化合物中的一种。

作为优选方案，所述非磁性绝缘基体为非磁性无机物或热固性树脂。

作为优选方案，所述非磁性无机物为氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化锌、氧化钛、碳化硅、氮化镓中的一种；所述热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯中的一种。

作为优选方案，所述磁芯的参数包括：电阻率高于10³μΩ·cm，磁导率高于10，在100mT条件下的直流偏置性能大于80％，工作频率高于100KHz，损耗在100KHz、200mT条件下低于500KW/m³、在500KHz、150mT条件下低于350KW/m³、在1MHz、10mT条件下低于450KW/m³、在3MHz、50mT条件下低于280KW/m³、在10MHz、5mT条件下低于50KW/m³。

作为优选方案，所述磁芯为棒形、长方体形、薄片形、罐形、环形、管形、PM形、PQ形、E形、T形、U形或异形结构。

本发明还提供如上任一方案所述磁芯的制备方法，包括以下步骤：

(1)磁性纳米颗粒的制备：采用水热法、溶剂热法、高温热解法、直流电弧等离子体法、CVD法、PVD法、机械破碎法、热还原法、微乳液法、化学沉淀法、化学还原法、溶胶凝胶法、爆炸反应法、喷雾法、蒸发冷凝法中的一种；

(2)非磁性相包覆：在磁性纳米颗粒表面包覆非磁性绝缘体或将磁性纳米颗粒分散于液态热固性树脂中；

(3)固结：采用放电等离子体烧结、热压烧结、等静压烧结、无压固相烧结、气氛烧结、真空烧结、微波辅助烧结或加热热固性树脂，得到磁芯。

本发明还提供如上任一方案所述磁芯的应用，用于变压器、电感器、滤波器、电抗器或互感器。