作用

鐵基納米晶合金由鐵、硅、硼和少量的銅、鉬、鈮等組成，其中銅和鈮是獲得納米晶結(jié)構(gòu)必不可少的元素。它們首先被制成非晶帶材，然后經(jīng)過(guò)適當(dāng)退火，形成微晶和非晶的混合組織。這種材料雖然便宜，但磁性能極好，幾乎能夠和非晶合金中比較好的鈷基非晶合金相媲美，但是卻不含有昂貴的鈷，是工業(yè)和民用中高頻變壓器、互感器、電感的理想材料，也是坡莫合金和鐵氧體的換代產(chǎn)品。

優(yōu)勢(shì)

為了得到對(duì)共模干擾比較好的抑制效果，共模電感鐵芯必須具有高導(dǎo)磁率、優(yōu)良的頻率特性等。從前絕大多數(shù)采用鐵氧體作為共模電感的鐵芯材料，它具有穩(wěn)定的頻率特性和低成本的優(yōu)勢(shì)。但是，鐵氧體也具有一些無(wú)法克服的弱點(diǎn)，例如溫度特性差、飽和磁感低等，在應(yīng)用時(shí)受到了一定限制。

近年來(lái)，鐵基納米晶合金的出現(xiàn)為共模電感增加了一種優(yōu)良的鐵芯材料。鐵基納米晶合金的制造工藝是：首先用快速凝固技術(shù)制成厚度大約20－30微米的非晶合金薄帶，卷繞成鐵芯后經(jīng)過(guò)進(jìn)一步加工形成納米晶。與鐵氧體相比，納米晶合金具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：

高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度：

鐵基納米晶合金的Bs達(dá)1.2T，是鐵氧體的兩倍以上。作為共模電感鐵芯，一個(gè)重要的原則是鐵芯不能磁化到飽和，否則電感量急劇降低。而在實(shí)際應(yīng)用中，有不少場(chǎng)合的干擾強(qiáng)度較大（例如大功率變頻電機(jī)），如果用普通的鐵氧體作為共模電感，鐵芯存在飽和的可能性，不能保證大強(qiáng)度干擾下的噪聲抑制效果。由于納米晶合金的高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，其抗飽和特性無(wú)疑明顯優(yōu)于鐵氧體，使得納米晶合金非常適用于抗大電流強(qiáng)干擾的場(chǎng)合。

高初始導(dǎo)磁率：

納米晶合金的初始導(dǎo)磁率可達(dá)10萬(wàn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鐵氧體，因此用納米晶合金制造的共模電感在低磁場(chǎng)下具有大的阻抗和插入損耗，對(duì)弱干擾具有極好的抑制作用。這對(duì)于要求極小泄漏電流的抗弱干擾共模濾波器尤其適用。在某些特定場(chǎng)合（如醫(yī)療設(shè)備），設(shè)備通過(guò)對(duì)地電容（如人體）造成泄漏電流，容易形成共模干擾，而設(shè)備本身又對(duì)此要求極嚴(yán)。此時(shí)使用高導(dǎo)磁率的納米晶合金制造共模電感可能是比較好的選擇。此外，納米晶合金的高導(dǎo)磁率可以減少線(xiàn)圈匝數(shù)，降低寄生電容等分布參數(shù)，因而將由于分布參數(shù)引起的在插入損耗譜上的共振峰頻率提高。同時(shí)，納米晶鐵芯的高導(dǎo)磁率使得共模電感具有更高的電感量和阻抗值，或者在同等電感量的前提下縮小鐵芯的體積。

卓越的溫度穩(wěn)定性：

鐵基納米晶合金的居里溫度高達(dá)570oC以上。在有較大溫度波動(dòng)的情況下，納米晶合金的性能變化率明顯低于鐵氧體，具有優(yōu)良的穩(wěn)定性，而且性能的變化接近于線(xiàn)性。一般地，納米晶合金在－50oC----130oC的溫度區(qū)間內(nèi)，主要磁性能的變化率在10%以?xún)?nèi)。相比之下，鐵氧體的居里溫度一般在250oC以下，磁性能變化率有時(shí)達(dá)到比較好的效果以上，而且呈非線(xiàn)性，不易補(bǔ)償。納米晶合金的這種溫度穩(wěn)定性結(jié)合其特有的低損耗特性，為器件設(shè)計(jì)者提供了寬松的溫度條件。而圖3為不同材料的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度的溫度特性。

靈活的頻率特性：

通過(guò)不同的制造工藝，納米晶鐵芯可以獲得不同的頻率特性，配合適當(dāng)?shù)木€(xiàn)圈匝數(shù)可以得到不同的阻抗特性，滿(mǎn)足不同波段的濾波要求，而其阻抗值大大高于鐵氧體。應(yīng)該指出，任何濾波器都不能指望用一種鐵芯材料就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)頻率范圍的噪聲抑制，而是應(yīng)根據(jù)濾波器要求的濾波頻段來(lái)選擇不同的鐵芯材料、尺寸和匝數(shù)等。與鐵氧體相比，納米晶合金可以更加靈活地通過(guò)調(diào)整工藝來(lái)得到所需要的頻率特性。

鐵基納米晶合金自二十世紀(jì)八十年代末開(kāi)發(fā)以來(lái)，已經(jīng)在開(kāi)關(guān)電源變壓器、互感器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。由于納米晶合金的高導(dǎo)磁率、高飽和磁感、靈活可調(diào)的頻率特性等優(yōu)勢(shì)，在抗共模干擾濾波器等領(lǐng)域也越來(lái)越受到重視。國(guó)外已經(jīng)存在可以大批量供應(yīng)的鐵基納米晶合金共模電感鐵芯。隨著人們對(duì)納米晶合金認(rèn)識(shí)的逐漸加深，可以預(yù)計(jì)它們制造的共模電感在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用前景將越來(lái)越廣闊。