[发明专利]锰锌铁氧体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锰锌铁氧体材料及其制备方法。

背景技术

电子电器设备、电动汽车等内部用到大量的开关电源模块，以得到各功能板块所需的电压、电流供应。开关电源中电子变压器(或功率电感)由铁氧体磁心和线包组成，其传输功率的能力P_th与磁心的工作频率f、横截面积A_e、可用磁通偏移量ΔB成正相关关系，表示为P_th∝f×ΔB×A_e。因此要变换同等大小的功率，在保持其它条件不变的情况下，提高开关电源工作频率f，可以减小所需磁心的有效磁路截面积A_e，从而实现电源模块的小型化。提高开关电源工作频率，带来的副作用是磁心的自身损耗大幅度增加，磁心自身的损耗P_CV与频率f是成指数关系的，表示为P_CV∝f^mΔBⁿ，m是一个大于1的指数。磁心在传输变换电能的同时，若自身消耗大多的能量，会使整个电源模块的效率下降、发热变大。因此高频率低损耗锰锌铁氧体材料是使电子整机的开关电源模块小型化、轻量化、集成化、高效率化的关键所在。

铁氧体磁心的损耗由三部分组成：磁滞损耗P_hv、涡流损耗P_e、剩余损耗P_r。这三种损耗所占总损耗的比例与磁心工作频率有关，在低于200kHz，磁滞损耗P_hv占据主导，涡流损耗P_e次之，基本上可以忽略剩余损耗P_r。而在200kHz以上的不大于500kHz工作频率，涡流损耗P_e占据主导，磁滞损耗P_hv次之，剩余损耗P_r随着频率的提高，也开始有了明显的增长，但其所占比例还没有另外两种损耗大。超过500kHz，剩余损耗P_r和涡流损耗P_e会所占的比例将会越来越大，而磁滞损耗作用逐渐可以忽略。

当前主流的用于制作开关电源磁心的锰锌功率铁氧体材料为PC40、PC44两个级别，它们的最优工作频率在200kHz以下，尤其适合用于100kHz左右的开关工作频率。超过200kHz以上的工作频率，由于这类的磁心微观晶粒尺寸较大，一般在10um以上，故高频下表现出来的涡流损耗会很大，其在低频下表现出来的自身低功耗特性会逐渐消失，进而导致开关电源的转换效率会明显下降。现有的锰锌铁氧体材料不能实现(0.1～1)MHz宽频率范围内的低损耗特性，当前在(0.1～1)MHz使用的铁氧体材料，只能在一个较狭窄的频率段里做到很好的低损耗特性，故要生产多种不同材料来对应(0.1～1)MHz范围内不同频率段的应用需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种在0.1～1MHz宽频率低损耗的锰锌铁氧体材料及其制备方法。

一种锰锌铁氧体材料，包括主成分及辅助成分，所述主成分以摩尔百分比计，包括54％～56％的三氧化二铁，38％～42％的四氧化三锰及4％～6％的氧化锌，所述辅助成分选自CaCO₃、SiO₂、K₂CO₃、Y₂O₃、NiO、Co₃O₄及Al₂O₃中的至少五种。

在一个实施例中，以所述辅助成分在所述锰锌铁氧体材料中的质量百分含量计，所述CaCO₃为50ppm～600ppm、SiO₂为50ppm～200ppm、K₂CO₃为200ppm～500ppm、Y₂O₃为100ppm～500ppm、NiO为100ppm～1000ppm、Co₃O₄为500ppm～2000ppm、Al₂O₃为100ppm～500ppm。

一种锰锌铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：

以摩尔百分比计，将54％～56％的三氧化二铁，38％～42％的四氧化三锰及4％～6％的氧化锌混合后搅拌化浆、砂磨、搅拌加胶得到浆料，将所述浆料喷雾干燥得到粉体；

将所述粉体进行预烧处理得到预烧粉体；