中心議題：

• 電磁元件的鐵心結構

解決方案：

• 矽鋼鐵心
• 非晶和微晶合金鐵心的鐵心結構
• 高導磁合金（坡莫合金）鐵心的鐵心結構
• 複合鐵心和磁粉芯的鐵心結構
• 集成磁芯的鐵心結構

鐵心是電源中電磁元件的重要部件
，對它的性能起著重要的作用。設計電磁元件的鐵心
，包括以下幾個主要內容：
（1）根據電源的電路和工作頻率，轉換成鐵心對軟磁材料的要求，選取適用的軟磁材料
；
（2）根據電源要求的性能指標，選取適用的鐵心結構形式
；
（3）根據傳送功率和輸入阻抗（輸入電感）
，計算和選取鐵心尺寸
；
（4）根據電磁元件電磁場數學模型
，進行鐵心和線圈參數計算

；
（5）根據使用要求，換算鐵心散熱麵積和工作溫度。

如果工作頻率在10Hz至20kHzdeshengpinfanweinei，haiyaokaolvzhouweihuanjingduikewenzaoshengdeyaoqiu。zaiqiangtiaohuanjingbaohudejintian，kewenzaoshengwuran，duirendeshenxindouhuizaochengxiangdangdeweihai。yinci，jiangdikewenzaosheng，shitaxianzhizaiyidingfanweinei，shixiangdangzhongyaode。ruguodabudaozhibiao
，zaishejitiexinjiegoushiyaocaiqujiangdizaoshengdecuoshi。

對有鐵心的電源變壓器
，第（1）
、第（2）項是決定性的，文獻1中已作介紹，不再贅述。關於第（3）項，比較通用的是從下麵三個公式來設計和選取鐵心尺寸。
ACAO=P2(1＋η)/KUJfΔBm(1)
ACLC=P2(1＋η)/KUμOμfΔBm(2)
L1=μOμACN12/lC(3)
式中：AC是鐵心實際截麵積（包括鐵心占空係數KC）；
AO是鐵心窗口實際麵積（包括窗口占空係數KO），ACAO是鐵心的特征參數
；
P2是電源變壓器的輸出功率；
η是電源變壓器的效率，P2(1＋η)相當於電源變壓器的視在功率
；
KU是波形係數，對矩形波為2
，對正弦波為222；
J是電流密度
；
f是工作頻率；

ΔBm是工作磁通密度變化範圍
，對磁通密度雙向變化的電源變壓器為2Bm
，對磁通密度單向變化的電源變壓器為Bm－Br；
lC是鐵心的平均磁路長度
，ACLC是鐵心的有效體積；
L1是輸入電感；
μO是真空磁導率；
μ是鐵心在工作頻率下的有效磁導率；
N1是輸入（初級）線圈匝數。

關於第（4）項，在超過一定工作頻率的高頻條件下，電源變壓器的設計應當考慮電磁場的一維
、二維或三維數學模型，否則會造成相當大的誤差。原電子工業部的指導性技術文件SJ/Z292188《開關電源變壓器設計方法》已不再適用。應當根據現在已經比較普及的計算機輔助設計
，製定新的指導性技術文件。

關於第（5）項

，一般不怎麼受設計者重視，而是根據試製樣品溫升試驗的結果再作修改。但是對功率較大（例如100W以上），工作頻率較高（例如100kHz以上）
，還是先進行鐵心工作溫度核算
，以便在設計中采取措施，防止鐵心溫升超過規定值。[page]

以(yi)上(shang)簡(jian)單(dan)地(di)介(jie)紹(shao)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)鐵(tie)心(xin)的(de)設(she)計(ji)程(cheng)序(xu)，不(bu)但(dan)是(shi)為(wei)了(le)強(qiang)調(tiao)軟(ruan)磁(ci)材(cai)料(liao)和(he)鐵(tie)心(xin)結(jie)構(gou)對(dui)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)
，同(tong)時(shi)也(ye)是(shi)為(wei)了(le)澄(cheng)清(qing)現(xian)在(zai)設(she)計(ji)中(zhong)流(liu)行(xing)的(de)一(yi)些(xie)方(fang)向(xiang)誤(wu)導(dao)的(de)作(zuo)法(fa)，供(gong)同(tong)行(xing)們(men)參(can)考(kao)。由(you)於(yu)收(shou)集(ji)資(zi)料(liao)還(hai)不(bu)完(wan)備(bei)
，這(zhe)裏(li)隻(zhi)介(jie)紹(shao)高(gao)度(du)為(wei)厘(li)米(mi)級(ji)以(yi)上(shang)的(de)立(li)體(ti)式(shi)鐵(tie)心(xin)結(jie)構(gou)，包(bao)括(kuo)複(fu)合(he)鐵(tie)心(xin)結(jie)構(gou)和(he)多(duo)功(gong)能(neng)（磁集成）鐵心結構。至於高度為1mm～10mm級的平麵式鐵心結構和高度為1mm級以下的薄膜式鐵心結構
，以後再作介紹。


圖1矽鋼鐵心的片形

(a)I形(b)CI形(c)EI形(d)EE形


圖2矽鋼疊片式鐵心結構截麵
(a)方形(b)三階梯形(c)多階梯形

矽鋼鐵心

50Hz～60Hz工頻電磁元件和400Hz～1000Hz中頻電磁元件，多數選用矽鋼鐵心。矽鋼鐵心結構分為疊片式鐵心和卷繞式鐵心兩種。

疊片式鐵心是把矽鋼帶材通過剪切或衝壓成鐵心片，然後疊裝成一定結構形式的鐵心。從鐵心片形狀發展來看（圖1），最早是單I形，後來是CI形
、EI形和EE形(xing)
，其(qi)目(mu)的(de)是(shi)便(bian)於(yu)疊(die)裝(zhuang)，減(jian)少(shao)工(gong)時(shi)。如(ru)果(guo)材(cai)料(liao)是(shi)取(qu)向(xiang)矽(gui)鋼(gang)帶(dai)，要(yao)注(zhu)意(yi)使(shi)磁(ci)路(lu)中(zhong)磁(ci)力(li)線(xian)方(fang)向(xiang)與(yu)矽(gui)鋼(gang)取(qu)向(xiang)一(yi)致(zhi)，不(bu)要(yao)與(yu)矽(gui)鋼(gang)取(qu)向(xiang)垂(chui)直(zhi)，否(fou)則(ze)會(hui)增(zeng)加(jia)鐵(tie)心(xin)激(ji)磁(ci)能(neng)量(liang)和(he)鐵(tie)心(xin)損(sun)耗(hao)。為(wei)了(le)解(jie)決(jue)轉(zhuan)角(jiao)處(chu)磁(ci)力(li)線(xian)方(fang)向(xiang)不(bu)與(yu)矽(gui)鋼(gang)取(qu)向(xiang)垂(chui)直(zhi)，後(hou)來(lai)又(you)發(fa)展(zhan)成(cheng)45°斜切角形片形。

從疊裝成的鐵心截麵發展來看（圖2），最早是方形
，後來發展成三階梯形、多階梯形，使鐵心截麵逐步趨向圓形。這一方麵是為了減少線圈平均匝長，降低阻抗和銅損
；另一方麵也是為了便於線圈繞製。從疊裝成的鐵心柱數發展來看（圖3）
，最早是用於單相變壓器和電抗器的兩柱式，後來發展成用於三相變壓器的三柱式
，用於帶平衡電抗器的整流變壓器的五柱式。

卷繞式鐵心是把矽鋼帶材剪切成需要的寬度後，卷繞成一定結構形式的鐵心。從卷繞成的鐵心形狀發展來看（圖4），最早為環形，後來為了便於絕緣結構設計和線圈繞製，發展成方框形。方框形包括：用於單相電源變壓器的單框式和雙框式，用於三相電源變壓器的三框式和四框式。三框式又分為兩種：一種是合成的，由兩個小框外套一個大框組成；一種是獨立的，由互相成120°角布置的三個方框組成。為了使鐵心截麵逐漸趨向圓形，和疊片式鐵心一樣

，卷繞式鐵心截麵也從矩形
，經過三階梯形、多階梯形
，發展成鐵心截麵基本上是圓形的R形鐵心。截麵是R形的卷繞式環形鐵心，稱為O形鐵心。既可充分利用鐵心材料，又可以減少線圈平均匝長
，是比較理想的卷繞式鐵心結構。


圖3矽鋼疊片式鐵心結構柱數

(a)兩柱式(b)三柱式(c)五柱式


圖4矽鋼卷繞式鐵心結構形狀[page]

(a)環形(b)單框形(c)雙框形(d)合成三框形(e)120°布置三框形


圖5矽鋼CD形和XD形鐵心結構
a)CD形(b)XD形

卷juan繞rao式shi鐵tie心xin和he疊die片pian式shi鐵tie心xin比bi較jiao
，卷juan繞rao式shi鐵tie心xin可ke以yi使shi磁ci路lu中zhong的de磁ci力li線xian完wan全quan與yu矽gui鋼gang取qu向xiang一yi致zhi，而er且qie不bu存cun在zai氣qi隙xi，因yin此ci激ji磁ci能neng量liang和he鐵tie心xin損sun耗hao將jiang減jian小xiao10％～25％，噪zao聲sheng也ye低di一yi些xie。其qi鐵tie心xin加jia工gong工gong藝yi比bi較jiao簡jian單dan，便bian於yu用yong機ji械xie加jia工gong代dai替ti手shou工gong疊die裝zhuang。但dan是shi線xian圈quan繞rao製zhi比bi疊die片pian式shi鐵tie心xin難nan度du大da，必bi須xu用yong專zhuan門men的de繞rao線xian設she備bei，如ru果guo線xian圈quan損sun傷shang則ze整zheng體ti報bao廢fei，不bu能neng返fan修xiu。為wei了le補bu償chang這zhe些xie缺que點dian，把ba卷juan繞rao式shi鐵tie心xin切qie開kai成cheng兩liang半ban，變bian成chengCD形和XD形鐵心（圖5）。

這zhe種zhong結jie構gou雖sui然ran有you兩liang個ge或huo三san個ge氣qi隙xi
，但dan仍reng然ran保bao持chi卷juan繞rao式shi鐵tie心xin的de優you點dian，激ji磁ci能neng量liang和he鐵tie心xin損sun耗hao增zeng加jia不bu多duo，噪zao聲sheng也ye增zeng加jia不bu大da。鐵tie心xin加jia工gong除chu增zeng加jia鐵tie心xin切qie割ge加jia工gong和he氣qi隙xi磨mo光guang工gong序xu而er外wai
，加jia工gong工gong藝yi也ye不bu複fu雜za，仍reng能neng采cai用yong機ji械xie加jia工gong。同tong時shi又you象xiang疊die片pian式shi鐵tie心xin那na樣yang線xian圈quan繞rao製zhi比bi較jiao容rong易yi。線xian圈quan損sun傷shang也ye便bian於yu拆chai卸xie更geng換huan。還hai有you
，CD形和XD形鐵心對於必須有氣隙的電抗器來說
，更是一種比較理想的鐵心結構。


圖6鐵基非晶合金單I形疊片式鐵心結構

圖7鐵基非晶合金搭接式鐵心結構

非晶和微晶合金鐵心

鐵基非晶合金可以用在50Hz～60Hz工頻和400Hz～20kHz中頻電源中作為電磁元件的鐵心材料。20世紀80年代末，日本大阪變壓器廠的研究結論認為：鐵基非晶合金鐵心在150Hz以上的綜合性能
，比矽鋼鐵心好。經過十多年的研究
，鐵基非晶合金鐵心正在向50Hz～60Hz工頻領域擴展，和矽鋼鐵心進行競爭。

tiejifeijinghejintiexinjiegouyefenweidiepianshihejuanraoshiliangzhong。diepianshitiexinshibijiaozaoqidejiegou，shibatiejifeijinghejindaicaijianqiechengyidingdetiexinpianhou，zaidiezhuangchengyidingjiegouxingzhuangdetiexin。tiejifeijinghejindaicaihouduyibanwei20μm～40μm，疊裝起來既費時又不容易疊好。為了縮短工時和增加鐵心強度，把幾片和十幾片薄鐵心片粘接在一起，成為0.1mm～0.25mm厚的鐵心片
，但是損耗也有所增加。鐵基非晶合金磁性不存在取向問題，但是剪切加工困難，一般鐵心片形狀都為單I形（圖6），疊(die)裝(zhuang)後(hou)的(de)鐵(tie)心(xin)截(jie)麵(mian)都(dou)為(wei)矩(ju)形(xing)。鐵(tie)心(xin)柱(zhu)數(shu)也(ye)分(fen)為(wei)單(dan)相(xiang)電(dian)磁(ci)元(yuan)件(jian)用(yong)的(de)兩(liang)柱(zhu)式(shi)和(he)三(san)相(xiang)電(dian)磁(ci)元(yuan)件(jian)用(yong)的(de)三(san)柱(zhu)式(shi)兩(liang)種(zhong)。由(you)於(yu)需(xu)要(yao)大(da)量(liang)的(de)工(gong)時(shi)
，疊(die)裝(zhuang)式(shi)鐵(tie)基(ji)非(fei)晶(jing)合(he)金(jin)鐵(tie)心(xin)結(jie)構(gou)現(xian)在(zai)已(yi)很(hen)少(shao)使(shi)用(yong)。但(dan)是(shi)在(zai)150μm鐵基非晶合金帶材工藝成熟之後，仍然有可能采用疊裝式鐵心結構。

juanraoshitiexinshibatiejifeijingdaicaijianqiehuopenzhichengyidingkuanduhou，zaijuanraochengyidingjiegouxingshidetiexin。zuizaoshihuanxing，houlaiweileraoxianfangbian，fazhanchengfangkuangxing

，baokuodankuangxing、雙框形、三框形和四框形。再後來為了簡化繞線和裝卸工藝，便於更換線圈
，發展成CD形和XD形。和矽鋼卷繞式鐵心結構不同，鐵基非晶合金鐵心在20世紀90年代初，出現一種新型的搭接式方框形鐵心結構（圖7）。在鐵心的接縫部分，鐵心帶互相搭接在一起，而且接縫部分不在一條直線上，因此氣隙比CD形鐵心小。激磁能量和鐵心損耗與卷繞式方框形鐵心基本相同。

但是它可以逐層打開
，在裝入線圈後，再逐層合上。線圈繞製、裝卸和更換都比較容易。現在普遍認為，這種搭接式方框形鐵心結構是綜合了卷繞式方框形和CD形鐵心結構優點的、比(bi)較(jiao)好(hao)的(de)鐵(tie)心(xin)結(jie)構(gou)。不(bu)但(dan)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)低(di)頻(pin)
，而(er)且(qie)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)中(zhong)高(gao)頻(pin)電(dian)磁(ci)元(yuan)件(jian)。在(zai)配(pei)電(dian)變(bian)壓(ya)器(qi)中(zhong)已(yi)經(jing)大(da)量(liang)使(shi)用(yong)，既(ji)縮(suo)短(duan)了(le)鐵(tie)心(xin)加(jia)工(gong)和(he)裝(zhuang)配(pei)工(gong)時(shi)，又(you)可(ke)以(yi)發(fa)揮(hui)非(fei)晶(jing)合(he)金(jin)材(cai)料(liao)的(de)優(you)良(liang)性(xing)能(neng)。

鈷基非晶合金和鐵基微晶合金用於20kHz～500kHz中高頻電源中的電磁元件，主要是卷繞式環形鐵心結構


，個別的采用CD形鐵心結構。CD形鐵心結構主要用於20kHz～50kHz的電磁元件
，在超過100kHz時


，由於線圈匝數少，主要用環形鐵心結構。在大容量的電源中，20kHz～50kHz的電磁元件將來有可能采用搭接式鐵心結構。
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高導磁合金（坡莫合金）鐵心

weilechongfenfahuigaodaocihejindegaodaocitexing，yibandoucaiyongjuanraoshihuanxingtiexinjiegou。youyugaodaocihejinduiyinglimingan，zairechulihou，yaobahuanxingtiexinzhuangzaibaohuhenei，erqiezairaoxianhejueyuanchuligongyiguochengzhong，yidingyaoqingnaqingfang
，bimianchongjiheyingliduigaodaocihejinxingnengdeyingxiang。yiqian，zai1kHz以下，也有個別情況采用疊片式鐵心結構
，鐵心衝片為EE形或者EIxing。xianzaibijiaoshaojianle。pomohejinyouyuhuanjingshiyingxingqiang，youkuozhanleshiyongpinlvfanwei，xianzaizaidianyuanzhongdeyongliangyousuozengjia。danshitiexinjiegourengranshijuanraoshihuanxingtiexinjiegou。
5軟磁鐵氧體鐵心


圖8軟磁鐵氧體鐵心結構

(a)EI形(b)EE形(c)EER形(d)EP形(e)UF形(f)UYF形(g)RM形
(h)PM形(i)PQ形(j)Q形（罐形）(k)T形（環形）(l)LP形

軟磁鐵氧體的鐵心結構比較多，這是由於采用熱壓工藝，比較容易加工成各種形狀。有EI、EE

、EER、EP、UF
、UYF、RM
、PM、PQ
、Q（罐形）、T（環形）和LP形等等（圖8）。EI形以尺寸A（E形鐵心寬度）為標誌，EE形以尺寸A（E形鐵心寬度）和2×B（E形鐵心長度）為標誌，已形成EI10～50，EE8.3/8.0～110/80係(xi)列(lie)，品(pin)種(zhong)多(duo)

，製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)簡(jian)單(dan)成(cheng)熟(shu)，散(san)熱(re)好(hao)，便(bian)於(yu)引(yin)出(chu)接(jie)線(xian)，成(cheng)本(ben)較(jiao)低(di)。缺(que)點(dian)是(shi)鐵(tie)心(xin)中(zhong)間(jian)柱(zhu)截(jie)麵(mian)為(wei)方(fang)形(xing)，給(gei)線(xian)圈(quan)繞(rao)製(zhi)帶(dai)來(lai)麻(ma)煩(fan)。同(tong)時(shi)，無(wu)屏(ping)蔽(bi)，容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)雜(za)散(san)磁(ci)場(chang)幹(gan)擾(rao)。EER形也是以尺寸A（E形鐵心寬度）和2×B（E形鐵心長度）為標誌
，已形成EER25/33～54/50係列
，鐵心中間柱截麵為圓形
，繞線比較方便
，同時繞線長度比方形截麵縮短11％，從而降低銅損。

但是仍無屏蔽。EP形鐵心以鐵心高度尺寸E為標誌，已形成7至30係列，中間鐵心柱為圓形，而且一邊有屏蔽
，另一邊有缺口，便於引出接線。UF形鐵心以U形鐵心寬度A為標誌，形成9.8～25係列

，可以兩個柱繞線
，散熱好，引出接線也方便
，但是鐵心截麵為矩形，也無屏蔽。UYF形鐵心以U形鐵心厚度C（有時包括U形鐵心高度2×B）為標誌
，已形成10～18係列，有的兩個鐵心柱麵為圓形
，有的一個鐵心柱麵為圓形（單邊繞線）
，一個鐵心柱截麵為方形。RM形鐵心以中間鐵心柱的直徑C為標誌，已形成4～14係列，有中心孔和無中心孔（用G作標誌）兩種，中間鐵心柱為圓形，兩側有屏蔽
，有兩邊缺口，便於引出接線。PM形鐵心以最大外徑A為標誌，已形成PM50～114係列
，其兩側屏蔽比RM形鐵心更寬，效果更好。

Q形（罐形）鐵心以最大外徑A和高度C為標誌，已形成Q7/4～Q40/29係列
，屏蔽效果最好，單位空間電感值高，但缺口小，引出接線不便

，有中心孔，以便安裝。PQ形鐵心以最大外徑A和高度F為標誌，已形成PQ20/16～50/50係列
，比Q形鐵心開的缺口大，引出接線方便，而且背麵散熱麵積大，是高頻電源變壓器用的鐵心結構中，綜合性能最佳的一種。LP形鐵心以鐵心高度2D和一邊較小的缺口長度E為標誌，已形成LP23/8～LP32/13係列，也適用於高頻電源變壓器。T形（環形）鐵心以外徑×內徑×高尺寸為標誌
，已形成6×3×2～124×62×40係列
，截麵為矩形，磁路無空氣隙，電感值大，漏磁小。如果把截麵改成圓形，變成類似矽鋼O形鐵心那樣的結構
，其繞線工藝和性能都有所改善。

複合鐵心和磁粉芯

複合鐵心是指采用兩種以上軟磁材料組成的鐵心結構。如果為了使鐵心性能一致性好

，而把一個鐵心分成兩個（或三個）tiexin

，jinxingxingnengdapei，zhebunengsuanchengshifuhetiexinjiegou
，yinweitamenshiyongdeshitongyizhongruancicailiao
，erbushiliangzhongyishangruancicailiao。fuhetiexinjiegoudedianxinglizishimaichongbianyaqiyongtiexin，weilebaozhengshangshengshijianduanhedingjiangxiao
，shiyongpomohejinheruancitieyangtiliangzhongruancicailiaozuchengdetiexin，youhuanxingde
，yeyoudiepianshide。

danshizuichangyongdefuhetiexinjiegoushicifenxin
，tashiyongruancicailiaohefeicixingcailiaofuheercheng。suirancifenxinbuyongyudianyuanbianyaqi，eryongyudianganqi，danshiweileshitiexinjiegoujieshaobijiaoquanmianyixie，zaibenwenzhongyebatajieshaogeiduzhe。

磁粉芯是由金屬軟磁材料粉末與絕緣材料混合以後壓製而成的
，一般都是環形鐵心。為了表明軟磁材料的種類和性能
，還塗有顏色（紅、黃
、綠、藍）作為標記。由於金屬軟磁材料粉末被軟磁材料所包圍，形成分散氣隙

，從而大大降低高頻渦流損耗
，並具有抗飽和性能。

國家標準GBn25185《鎳鐵磁粉芯》隻針對高導磁鐵鎳合金材料製成的磁粉芯，現在已發展了鐵磁粉芯、鐵矽鋁磁粉芯
、非晶和微晶磁粉芯
，故國標需要加以擴展和修訂。

對磁粉芯提出的指標有飽和磁通密度Bs、有效磁導率μe、有效品質因數Qe、有效磁導率溫度係αμe及居裏點、比重等。主要的磁粉芯的性能參數如表1所示。鐵鎳鉬磁粉芯國家標準型號為FN81
，上海鋼鐵研究所型號為SN，美國阿諾德公司型號為MPP
，磁導率高，工作環境適應範圍廣

，損耗低

，但價格貴。鐵鎳高磁通磁粉芯國家標準型號為FN50，美國阿諾德公司型號為HF
，飽和磁通密度高
，磁導率中等，損耗也較低，價格較便宜
，國內外最近比較重視研究和使用。鐵矽鋁磁粉芯上海鋼鐵研究所型號為SA
，美國阿諾德公司型號為MS，是一種價格較低
，綜合性能指標較好的磁粉芯。鐵磁粉芯上海鋼鐵研究所型號SF，國外一般型號為IP
，磁導率和飽和磁通密度高，但在高頻下損耗大，隻適用於低頻和20kHz以下的中頻使用。由於價格便宜，可以把它加工成大型磁粉芯，代替矽鋼，作為大容量直流電源的濾波電抗器。
[page]
除了表1所列性能而外，一般還給出有效磁導率μe與頻率f的關係曲線。與軟磁鐵氧體類似

，在超過一定極限工作頻率以後，有效磁導率會迅速下降。同時

，還給出在有效磁導率μe下降50％的外加磁場強度，也就是恒磁範圍。表2shitieniemucifenxinhegaocitongtieniecifenxindehengcifanwei。haiyou，duiyongyushuchulvboqidecifenxin，bixugeichujiaozhiliutongshicihuaquxian，biaoshizaidadezhiliucihuatiaojianxia，cifenxinyouxiaocidaolvdebianhuaqingkuang。

表1磁粉芯的主要性能




圖9平麵布置的多功能鐵心結構

(a)一個變壓器和一個電抗器(b)一個變壓器和兩個電抗器


圖10兩種軟磁材料組成的多功能鐵心結構

(a)櫃形鐵心(b)橋式鐵心
表2鐵鎳鉬磁粉芯和高磁通鐵鎳磁粉芯恒磁範圍


以前，包括國家標準在內，都沒有測試20kHz以上的有效磁導率μe和損耗Pc。現在已有生產單位提供這方麵的性能數據。希望製訂磁粉芯新的標準時，能提供20kHz、100kHz
、1MHz、5MHz，甚至10MHz下的有效磁導率μe和損耗Pc，有利於把磁粉芯應用到中高頻和高頻電源中去。
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多功能鐵心（集成磁芯）

多(duo)功(gong)能(neng)鐵(tie)心(xin)結(jie)構(gou)是(shi)指(zhi)一(yi)種(zhong)鐵(tie)心(xin)同(tong)時(shi)起(qi)變(bian)壓(ya)器(qi)和(he)電(dian)抗(kang)器(qi)
，變(bian)壓(ya)器(qi)和(he)磁(ci)性(xing)開(kai)關(guan)等(deng)多(duo)種(zhong)功(gong)能(neng)。庫(ku)克(ke)教(jiao)授(shou)在(zai)提(ti)出(chu)庫(ku)克(ke)電(dian)路(lu)的(de)同(tong)時(shi)，把(ba)這(zhe)種(zhong)多(duo)功(gong)能(neng)鐵(tie)心(xin)結(jie)構(gou)稱(cheng)為(wei)“集成磁芯”，意思是指它象半導體集成電路一樣

，把幾種功能集成在一起。這個詞語“集成磁芯”，到(dao)現(xian)在(zai)一(yi)直(zhi)有(you)人(ren)在(zai)使(shi)用(yong)。但(dan)是(shi)，現(xian)在(zai)出(chu)現(xian)了(le)利(li)用(yong)與(yu)半(ban)導(dao)體(ti)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)工(gong)藝(yi)相(xiang)類(lei)似(si)的(de)技(ji)術(shu)，製(zhi)造(zao)薄(bo)膜(mo)式(shi)鐵(tie)心(xin)及(ji)其(qi)應(ying)用(yong)的(de)電(dian)磁(ci)元(yuan)件(jian)
，有(you)的(de)人(ren)稱(cheng)為(wei)“微磁性器件”
，有的人稱為“集成磁性器件”。因此，我認為再使用集成磁芯就容易使人混淆
，把兩種完全不同的鐵心結構認為是同一樣的東西
，所以把原來的集成磁芯改稱為“多功能鐵心”。

其(qi)實(shi)，最(zui)早(zao)的(de)多(duo)功(gong)能(neng)鐵(tie)心(xin)出(chu)現(xian)在(zai)鐵(tie)磁(ci)諧(xie)振(zhen)穩(wen)壓(ya)器(qi)中(zhong)
，包(bao)括(kuo)一(yi)個(ge)變(bian)壓(ya)器(qi)和(he)一(yi)個(ge)由(you)磁(ci)分(fen)路(lu)組(zu)成(cheng)的(de)電(dian)抗(kang)器(qi)。恒(heng)壓(ya)變(bian)壓(ya)器(qi)是(shi)由(you)鐵(tie)磁(ci)諧(xie)振(zhen)穩(wen)壓(ya)器(qi)發(fa)展(zhan)而(er)來(lai)的(de)，鐵(tie)心(xin)也(ye)屬(shu)於(yu)多(duo)功(gong)能(neng)鐵(tie)心(xin)結(jie)構(gou)。

常見的多功能鐵心結構主要是平麵布置的形式（圖9）。圖9（a）是一個變壓器和一個電抗器的鐵心結構。圖9（b）是一個變壓器和兩個電抗器的鐵心結構。圖10巧妙地采用兩種軟磁材料組成多功能鐵心結構。圖10（a）外框鐵心采用高導磁合金材料，形成變壓器，中間采用低導磁材料形成電抗器。除了這種框形加中間柱結構而外，還有圖10（b）的橋式多功能鐵心結構，四個橋臂用高導磁材料，橋對角線用低導磁材料或者開一個氣隙。

從20世紀80年代末開始，對由垂直形鐵心構成的立體布置的多功能鐵心結構進行研究的人員越來越多。最早是有人把C形鐵心的一半轉90°而形成的
，發現在沒轉90°的C形鐵心上的繞組之間仍存在變壓器功能，轉90°的C形鐵心上繞上一個繞組，可以通過電流激磁後
，改變沒轉90°的C形鐵心上繞組的電感〔見圖11（a）〕。後來把鐵心去掉一些變成圖11（b），仍然具有這樣的功能。圖11（c）是把兩個變壓器和兩個可控電感組合在一起的多功能鐵心結構。





圖11垂直形鐵心組成的多功能鐵心結構
(a)一個C形鐵心轉90°可控電感(b)(a)的演變
，可控電感
(c)二個變壓器與二個可控電感的組合
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利用這種垂直形多功能鐵心結構已經研製開發出交流穩壓電源、逆變電源、電壓諧振式和電流諧振式開關電源，具有可靠性高（主要是銅鐵材料）
、可自動無級調節
、消除諧波好

、效率高等優點，是值得繼續開發的一種特殊的鐵心結構。

（1）各(ge)種(zhong)軟(ruan)磁(ci)材(cai)料(liao)由(you)於(yu)使(shi)用(yong)領(ling)域(yu)不(bu)同(tong)，可(ke)以(yi)組(zu)成(cheng)不(bu)同(tong)的(de)鐵(tie)心(xin)結(jie)構(gou)。在(zai)選(xuan)取(qu)鐵(tie)心(xin)結(jie)構(gou)時(shi)首(shou)先(xian)要(yao)注(zhu)意(yi)能(neng)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)軟(ruan)磁(ci)材(cai)料(liao)的(de)優(you)點(dian)，其(qi)次(ci)要(yao)注(zhu)意(yi)工(gong)藝(yi)加(jia)工(gong)的(de)複(fu)雜(za)程(cheng)度(du)和(he)材(cai)料(liao)的(de)利(li)用(yong)率(lv)，也(ye)就(jiu)是(shi)成(cheng)本(ben)。根(gen)據(ju)市(shi)場(chang)和(he)用(yong)戶(hu)的(de)要(yao)求(qiu)綜(zong)合(he)考(kao)慮(lv)
，不(bu)能(neng)隻(zhi)注(zhu)意(yi)性(xing)能(neng)一(yi)麵(mian)而(er)忽(hu)略(lve)成(cheng)本(ben)和(he)價(jia)格(ge)的(de)另(ling)一(yi)麵(mian)。

（2）任何鐵心結構都各有其優缺點，不能因為偏愛等主觀因素而抬高一種否定其它；也不能隨大流，由於大多數人反對，而對一種鐵心結構采取絕對否定的態度。例如：有的人過分欣賞R形卷繞式鐵心結構
，不願注意到這種鐵心結構本身存在的一些問題。又例如：大多數人認為120°布置三框式鐵心結構不可能用在電源變壓器中去，但是已有人把它用於追求體積小的電源變壓器中，取得了良好效果。

（3）現xian在zai的de鐵tie心xin結jie構gou在zai低di頻pin和he中zhong頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi中zhong發fa展zhan比bi較jiao成cheng熟shu。在zai高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi中zhong還hai有you許xu多duo工gong作zuo要yao做zuo，那na已yi經jing不bu屬shu於yu立li體ti式shi鐵tie心xin結jie構gou範fan圍wei

，而er屬shu於yu平ping麵mian式shi鐵tie心xin結jie構gou和he薄bo膜mo式shi鐵tie心xin結jie構gou範fan圍wei。這zhe兩liang種zhong結jie構gou正zheng成cheng為wei高gao頻pin電dian源yuan變bian壓ya器qi的de研yan究jiu熱re點dian。據ju報bao道dao，高gao頻pin開kai關guan電dian源yuan的de高gao度du
，采cai用yong平ping麵mian式shi鐵tie心xin結jie構gou的de變bian壓ya器qi在zai1995年還大於5mm
，到1998年，采用低高度平麵式鐵心結構的變壓器
，高頻開關電源的高度已在5mm～3mm之間。預測到2002年，采用薄膜式鐵心結構的變壓器和集成工藝技術，把磁性元件
、半導體器件和電容器集成在一個單片上，組成新型的單片式高頻開關電源，高度可低於3mm，甚至達到1mm。短短十年期間
，就從立體式鐵心結構跨越平麵式鐵心結構
，發展到薄膜式鐵心結構，發展之迅速使人驚歎不已！

（4）zailiyongduogongnengtiexinjiegou，kaifaxingnengdutedezhiliuhejiaoliudianyuanfangmian
，ribensuonigongsideyixierenyuanbusuidaliu，jianchiyanjiuchuizhixingduogongnengtiexinjiegou

，erqudeleyouzijizhishichanquandechengguo。zhezhongchuangxinjingshenhejianrenbubadenuli，geiwomenyigehenhaodeqishi。xiwangwoguodedianyuanjishugongzuozhenenggoukaifachuyouzijitesedechanpin
，zaidianyuanjishuxinlingyuzhongzhanyouyixizhidi。