在車載OBC（車載充電器）領(lǐng)域，高頻化、高效率與小型化的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)磁性材料提出了嚴(yán)苛要求。

如何降低磁芯損耗成為行業(yè)核心痛點(diǎn)——高頻工況下，傳統(tǒng)鐵硅材料損耗過高易導(dǎo)致發(fā)熱加劇、效率下降，直接影響系統(tǒng)可靠性與能效；而追求低損耗的同時(shí)，還需兼顧直流偏置性能與成本控制，這對(duì)磁性材料材料技術(shù)和工藝創(chuàng)新形成雙重挑戰(zhàn)。

作為深耕磁性材料領(lǐng)域多年的代表企業(yè)，梅州市瑞冠新材料科技有限公司（下稱“瑞冠”）研發(fā)工程師張工在接受《磁性元件與電源》專訪時(shí)，系統(tǒng)介紹了瑞冠從霧化制粉與包覆工藝兩大維度突破，成功開發(fā)出多系列低損耗磁粉芯解決方案，為磁性材料行業(yè)提供了實(shí)踐范本。

磁粉芯 圖源：瑞冠

01 低損耗鐵硅材料綜合優(yōu)勢(shì)更突出

據(jù)張工介紹，在對(duì)磁性材料損耗要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景中，尤其是在大功率、大電流的和直流偏置（DC Bias）要求較高的情況下，優(yōu)先選用低損耗磁性材料是實(shí)現(xiàn)高效性能的關(guān)鍵所在。

傳統(tǒng)的鐵硅材料由于其高飽和磁通密度和高的直流偏置特性，廣泛應(yīng)用于大電流、大功率領(lǐng)域，如新能源汽車、充電樁和光伏。但是，鐵硅材料的損耗普遍比較高，一般在50KHz/100mT的條件下，損耗在650左右。而瑞冠推出的低損耗鐵硅材料，在同等條件下，可將損耗值降低至約400mW/cm3。

為實(shí)現(xiàn)這一損耗目標(biāo)，瑞冠從以下三個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：

一是采用先進(jìn)的氣霧化制粉工藝。通過優(yōu)化霧化工藝，能夠顯著提升粉末的球形度，減少雜質(zhì)含量，從而為后續(xù)磁性材料性能的提升奠定基礎(chǔ)。

二是精心調(diào)配磁性材料成分。我們不僅對(duì)鐵、硅、鋁等主要元素的比例進(jìn)行了精準(zhǔn)優(yōu)化，還引入了其他特定元素，進(jìn)一步改善磁性材料的特性，使磁性材料在損耗控制、直流偏置性能等方面達(dá)到更優(yōu)的平衡。

三是粒度控制，磁性材料粉末越細(xì)，損耗越低。傳統(tǒng)磁性材料通常使用150目的鐵硅粉末，而低損耗磁性材料則需使用200目以下的粉末，甚至可能用到400目左右的粉末。

目前，業(yè)內(nèi)使用最廣泛的磁性材料是低損耗鐵硅和復(fù)合材料，即鐵硅與氣霧化鐵硅鋁按一定比例混合而成的復(fù)合材料。

金屬磁粉芯 圖源：瑞冠

低損耗鐵硅材料是近年來行業(yè)推出的新磁性材料，成本相對(duì)較高。復(fù)合材料的成本則取決于其成分配比，瑞冠會(huì)根據(jù)不同需求提供多種檔次，例如300mW/cm3、350mW/cm3和450mW/cm3等不同規(guī)格，其價(jià)格也會(huì)因具體配比而有所不同。

從性能來看，鐵硅材料的直流偏置性能較好，可達(dá)到70%以上，而復(fù)合材料的直流偏置性能為60%。綜合考慮，低損耗鐵硅材料在性能上更具優(yōu)勢(shì)，但其成本比其他傳統(tǒng)磁性材料高出約10%至20%。

值得一提的是，在降低損耗方面，最高端的磁性材料是鐵鎳。鐵鎳的成本可能是鐵硅的7倍，因?yàn)槠鋬r(jià)格非常昂貴。鐵鎳的直流偏置性能可達(dá)80%以上，損耗僅為240mW/cm3左右。它具有低損耗、高直流偏置的特性，是天然的優(yōu)質(zhì)磁性材料。然而，由于其價(jià)格過高，目前大多數(shù)國(guó)產(chǎn)電車尚未采用鐵鎳材料，而進(jìn)口汽車和服務(wù)器電源中則有較多應(yīng)用。

磁導(dǎo)率VS DC直流磁化強(qiáng)度 圖源：瑞冠

02 克服包覆工藝難點(diǎn)，損耗值達(dá)到380

在降低損耗方面，除了通過磁性材料本身的特性來實(shí)現(xiàn)外，工藝優(yōu)化同樣是降低損耗的重要途徑。

除了優(yōu)化原材料能降低磁粉芯損耗外，包覆技術(shù)也是至關(guān)重要的。但包覆技術(shù)則是各家企業(yè)的核心機(jī)密，具有高度的保密性。

包覆體系本身很復(fù)雜，不同的企業(yè)有不同的技術(shù)路線。例如，一些企業(yè)如韓國(guó)的企業(yè)更傾向于使用無機(jī)包覆材料，如硅酸鹽、硅溶膠（二氧化硅、氧化鋁等）等絕緣物質(zhì)。這些無機(jī)材料能夠提供良好的絕緣性能，從而有效降低損耗，且價(jià)格十分便宜。

包覆工藝的難點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)均勻包覆。如果包覆不均勻，尤其是在將原粉細(xì)化后，包覆的均勻性反而會(huì)降低，導(dǎo)致?lián)p耗上升，而不是下降。盡管大家都知道細(xì)粉的損耗更低，但實(shí)際操作中卻很難實(shí)現(xiàn)。因此，如何在實(shí)現(xiàn)均勻包覆的同時(shí)降低損耗，是當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)。

包覆過程的具體操作如下：首先，將金屬粉末與包覆劑混合。包覆劑通常由酸、鹽以及溶劑等成分組成，將其配制成溶液后加入粉末中，使粉末與液體充分混合，形成類似漿料的物質(zhì)，隨后通過加熱將其干燥。

從微觀角度來看，每個(gè)顆粒都需要被包覆劑中的絕緣物質(zhì)均勻包裹，以防止顆粒之間的導(dǎo)通。因?yàn)橐坏╊w粒之間發(fā)生導(dǎo)通，渦流損耗就會(huì)顯著增加。如果不對(duì)粉末進(jìn)行包覆，材料將直接形成合金，而合金的損耗通常非常高。

包覆粉末形狀 圖源：瑞冠

磁粉芯的特點(diǎn)在于，經(jīng)過包覆后，其內(nèi)部相當(dāng)于形成了一個(gè)均勻的分布式的氣隙，這些氣隙由包覆劑中的絕緣物質(zhì)填充。這種結(jié)構(gòu)既阻止了顆粒間渦流電的產(chǎn)生，又沒有將其切割，保持了磁性材料的封閉性。因此能夠應(yīng)用于高頻場(chǎng)景。如果沒有包覆工藝，磁性材料將無法在高頻條件下使用。

在低損耗鐵硅材料方面，通過優(yōu)化包覆工藝，瑞冠已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)50kHz和100mT條件下的損耗值達(dá)到380W/cm3左右，這標(biāo)志著瑞冠在磁性材料和工藝優(yōu)化方面取得了顯著進(jìn)展。

磁性材料損耗曲線 圖源：瑞冠

03 不斷改進(jìn)磁性材料與工藝，開發(fā)11種低損耗磁性材料

瑞冠是一家專注于磁粉及磁粉芯研發(fā)與生產(chǎn)的企業(yè)。通過持續(xù)優(yōu)化粉料配方與生產(chǎn)工藝，瑞冠成功開發(fā)出11種不同材質(zhì)的磁性材料。這些磁性材料依據(jù)不同的頻率、損耗水平以及直流偏置（DC）特性進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)與開發(fā)，能夠充分滿足多樣化的應(yīng)用需求。每一種磁性材料均針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了深度優(yōu)化，確保其性能與應(yīng)用要求高度匹配。

瑞冠的磁粉芯產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于光伏、家電、新能源汽車、充電樁、儲(chǔ)能、5G通訊以及服務(wù)器電源等領(lǐng)域，憑借卓越的性能與可靠性，為各行業(yè)提供了高效、穩(wěn)定的解決方案。

結(jié)語

在新能源汽車產(chǎn)業(yè)向高效化、輕量化加速邁進(jìn)的浪潮中，車載OBC作為能量轉(zhuǎn)換的核心樞紐，其性能突破始終與磁性材料的革新深度綁定。

未來，隨著800V高壓平臺(tái)、超充技術(shù)的普及，磁性材料將面臨更高頻、更高功率密度的挑戰(zhàn)。瑞冠以“純度-粒度-包覆”為核心的技術(shù)閉環(huán)，以及覆蓋多場(chǎng)景的11種定制化磁性材料系列，不僅為車載OBC的持續(xù)升級(jí)提供了可擴(kuò)展的解決方案，更向行業(yè)證明：唯有扎根基礎(chǔ)材料創(chuàng)新，方能以“硬核科技”撬動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革。

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審核編輯 黃宇