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user: 3. 结果与讨论 3.1. 固化剂对纳米晶磁芯直流软磁特性的影响 图1为固化前后各磁芯的直流磁滞回线，其中曲线a为未固化磁芯样品磁滞回线，曲线b为环氧树脂固化磁芯样品磁滞回线，曲线c为聚氨酯固化磁芯磁滞回线，曲线d为有机硅固化磁芯样品磁滞回线，表1为固化前后各磁芯的直流软磁参数。固化对磁芯饱和磁感应强度影响较小，使磁芯磁导率降低，矫顽力升高，直流软磁特性减弱。其中环氧树脂固化磁芯软磁性能最差，矫顽力为1.75 A/m (相比固化前升高42%)，起始磁导率为48.16 mH/m (相比固化前降低40%)，最大磁导率为227.57 mH/m (相比固化前降 图1. Fe基合金磁芯样品的直流B-H回线。(A) 磁芯样品的直流B-H回线；(B) 磁芯样品B-H回线在B = 0.85 T处的放大展示图；(C) 磁芯样品B-H回线在B = 0 T处的放大展示图(a——未固化磁芯；b——环氧树脂固化磁芯；c——聚氨酯固化磁芯；d——有机硅固化磁芯) 低4.8%)。其次是聚氨酯固化磁芯，矫顽力为1.46 A/m (相比固化前升高18%)，起始磁导率为63.34 mH/m (相比固化前降低21%)，最大磁导率为231.89 mH/m (相比固化前降低3%)。软磁性能最好的是有机硅固化磁芯，矫顽力为1.42 A/m (相比固化前升高15%)，起始磁导率为66.56 mH/m (相比固化前降低17%)，最大磁导率为232.65 mH/m (相比固化前降低2.7%)。 3.2. 磁芯样品交流磁滞回线 图2为环氧树脂固化磁芯样品的交流磁滞回线，(a)图为磁芯样品固化前的B-H回线，(b)图为磁芯样品环氧树脂固化后的B-H回线。图3为聚氨酯固化磁芯样品固化前后的交流磁滞回线，(a)图为磁芯样品固化前的B-H回线，(b)图为磁芯样品聚氨酯固化后的B-H回线。图4为有机硅固化磁芯样品固化前后的交流磁滞回线，(a)图为磁芯样品固化前的B-H回线，(b)图为磁芯样品有机硅固化后的B-H回线。从以上图中可以看出，磁芯磁滞回线随着频率升高磁导率减小，矫顽力增大，软磁特性明显减弱。 3.3. 固化磁芯样品矫顽力的频率特性 图5为环氧树脂固化前后磁芯样品的矫顽力的频率特性曲线以及环氧树脂固化前后Hc/Hc 0 的频率特性曲线，曲线a为磁芯样品固化前矫顽力的频率特性曲线，曲线b为磁芯样品环氧树脂固化后矫顽力的频率特性曲线，曲线c为磁芯样品固化后矫顽力与固化前矫顽力的比值Hc/Hc 0 的频率特性曲线。f = 1 kHz~5 kHz时磁芯Hc/Hc 0 值随频率升高而增大，f = 5 kHz~200 kHz时磁芯Hc/Hc 0 值随频率升高而减小。其中f = 1 kHz时矫顽力增加15%，f = 5 kHz时矫顽力增加幅度最大为27%，f = 200 kHz时矫顽力增加幅度最小为6%，平均增加16%。 Table 1 DC soft magnetic parameters of Fe base alloy core sample 起始磁导率μ i (mH/m) 矫顽力Hc (A/m) 饱和磁感应强度Bs (A/m) 最大磁导率μ max (mH/m) 未固化磁芯 79.78 1.231 0.968 239.16 环氧树脂固化磁芯 48.16 1.749 0.967 227.57 聚氨酯固化磁芯 63.34 1.458 0.967 231.89 有机硅固化磁芯 66.56 1.416 0.968 232.65 表1. Fe基合金磁芯样品直流软磁参数 图2. 环氧树脂固化磁芯样品的交流磁滞回线。(a) 磁芯样品固化前的B-H回线；(b) 磁芯样品环氧树脂固化后的B-H回线 图3. 聚氨酯固化磁芯样品的交流磁滞回线。(a) 磁芯样品固化前的B-H回线；(b) 磁芯样品聚氨酯固化后的B-H回线 图4. 有机硅固化磁芯样品的交流磁滞回线。(a) 磁芯样品固化前的B-H回线；(b) 磁芯样品有机硅固化后的B-H回线 图6为聚氨酯固化前后磁芯样品的矫顽力的频率特性曲线以及聚氨酯固化前后Hc/Hc 0 的频率特性曲线，曲线a为磁芯样品固化前矫顽力的频率特性曲线，曲线b为磁芯样品聚氨酯固化后矫顽力的频率特性曲线，曲线c为磁芯样品固化后矫顽力与固化前矫顽力的比值Hc/Hc 0 的频率特性曲线。随着频率升高磁芯样品的Hc/Hc 0 值变化不明显，矫顽力增加约为3%。 图7为有机硅固化前后磁芯样品的矫顽力的频率特性曲线以及有机硅固化前后Hc/Hc 0 的频率特性曲线，曲线a为磁芯样品固化前矫顽力的频率特性曲线，曲线b为磁芯样品有机硅固化后矫顽力的频率特性曲线，曲线c为磁芯样品固化后矫顽力与固化前矫顽力的比值Hc/Hc 0 的频率特性曲线。F = 1 kHz~10 kHz时磁芯Hc/Hc 0 值随频率升高而增大，f = 10 kHz~200 kHz时磁芯Hc/Hc 0 值随频率升高而减小。其中f = 1 kHz时矫顽力增加幅度最小为6%，f = 10 kHz时矫顽力增加幅度最大为22%，f = 200 kHz时矫顽力增加8%，平均增加14%。 图8为三种固化剂固化前后磁芯样品的Hc/Hc 0 的频率特性曲线。曲线a为环氧树脂固化磁芯样品固化后矫顽力与固化前矫顽力的比值Hc/Hc 0 的频率特性曲线，曲线b为聚氨酯脂固化磁芯样品固化后矫顽 图5. 环氧树脂固化磁芯样品矫顽力Hc的频率特性曲线：a——磁芯样品固化前矫顽力Hc的频率特性曲线；b——磁芯样品环氧树脂固化后矫顽力Hc的频率特性曲线；c——磁芯样品环氧树脂固化前后Hc/Hc 0 的频率特性曲线 图6. 聚氨酯固化磁芯样品矫顽力Hc的频率特性曲线：a——磁芯样品固化前矫顽力Hc的频率特性曲线；b——磁芯样品聚氨酯固化后矫顽力Hc的频率特性曲线；c——磁芯样品聚氨酯固化前后Hc/Hc 0 的频率特性曲线 图7. 有机硅固化磁芯样品矫顽力Hc的频率特性曲线：a——磁芯样品固化前矫顽力Hc的频率特性曲线；b——磁芯样品有机硅固化后矫顽力Hc的频率特性曲线；c——磁芯样品有机硅固化前后Hc/Hc 0 的频率特性曲线 图8. 磁芯样品Hc/Hc 0 的频率特性曲线：a——环氧树脂固化磁芯样品；b——聚氨酯固化磁芯样品；c——有机硅固化磁芯样品 力与固化前矫顽力的比值Hc/Hc 0 的频率特性曲线，曲线c为有机硅固化磁芯样品固化后矫顽力与固化前矫顽力的比值Hc/Hc 0 的频率特性曲线。固化过后矫顽力增加最小的是聚氨脂固化剂固化的磁芯，f = 1 kHz~20 kHz时有机硅固化磁芯矫顽力增量小于环氧树脂固化磁芯，f = 20 kHz~200 kHz时环氧树脂固化磁芯矫顽力增量小于有机硅固化磁芯。总体来说，固化对磁芯矫顽力的影响最小的是聚氨酯固化剂，其次是有机硅固化剂，最大的是环氧树脂固化剂。 3.4. 固化磁芯样品的磁谱 图9为环氧树脂固化前后磁芯样品的磁谱以及环氧树脂固化前后μs/μs 0 的频率特性曲线，曲线a为磁芯样品固化前磁谱，曲线b为磁芯样品环氧树脂固化后磁谱，曲线c为磁芯样品固化后磁导率与固化前磁导率的比值μs/μs 0 的频率特性曲线。f = 1 kHz~10 kHz时磁芯μs/μs 0 值随频率升高而减小，f = 10 kHz~200 kHz时磁芯μs/μs 0 值随频率升高而增大。f = 1 kHz时磁导率减小16%，f = 10 kHz时磁导率减小幅度最大为21%，f = 200 kHz时减小幅度最小为10%，平均减小16%。 图10为聚氨酯固化前后磁芯样品的磁谱以及聚氨酯固化前后μs/μs 0 的频率特性曲线，曲线a为磁芯样品固化前磁谱，曲线b为磁芯样品聚氨酯固化后磁谱，曲线c为磁芯样品固化后磁导率与固化前磁导率的比值μs/μs 0 的频率特性曲线。随着频率升高磁芯样品的μs/μs 0 值变化不明显，磁导率降低约4%。 图11为有机硅固化前后磁芯样品的磁谱以及有机硅固化前后μs/μs 0 的频率特性曲线，曲线a为磁芯样品固化前磁谱，曲线b为磁芯样品有机硅固化后磁谱，曲线c为磁芯样品固化后磁导率与固化前磁导率的比值μs/μs 0 的频率特性曲线。随着频率升高磁芯样品的μs/μs 0 值变化不明显，磁导率降低约9%。 图12为三种固化剂固化前后磁芯样品的μs/μs 0 的频率特性曲线。曲线a为环氧树脂固化磁芯样品固化后磁导率与固化前磁导率的比值μs/μs 0 的频率特性曲线，曲线b为聚氨酯脂固化磁芯样品固化后磁导率与固化前磁导率的比值μs/μs 0 的频率特性曲线，曲线c为有机硅固化磁芯样品固化后磁导率与固化前磁导率的比值μs/μs 0 的频率特性曲线。固化过后磁导率减小幅度最小的是聚氨脂固化磁芯，其次是有机硅固化磁芯，磁导率减小幅度最大的是环氧树脂固化磁芯。 3.5. 固化磁芯样品损耗的频率特性 图13为环氧树脂固化前后磁芯样品的损耗P的频率特性曲线以及环氧树脂固化前后P/P 0 的频率特性 图9. 环氧树脂固化磁芯样品磁谱：a——磁芯样品固化前磁谱；b——磁芯样品环氧树脂固化后磁谱；c——磁芯样品环氧树脂固化前后μs/μs 0 的频率特性曲线 图10. 聚氨酯固化磁芯样品磁谱：a——磁芯样品固化前磁谱；b——磁芯样品聚氨酯固化后磁谱；c——磁芯样品聚氨酯固化前后μs/μs 0 的频率特性曲线 图11. 有机硅固化磁芯样品磁谱：a——磁芯样品固化前磁谱；b——磁芯样品有机硅固化后磁谱；c——磁芯样品有机硅固化前后μs/μs 0 的频率特性曲线 曲线，曲线a为磁芯样品固化前损耗的频率特性曲线，曲线b为磁芯样品环氧树脂固化后损耗的频率特性曲线，曲线c为磁芯样品固化后损耗与固化前损耗的比值P/P 0 的频率特性曲线。f = 1 kHz~5 kHz时磁芯P/P 0 值随频率升高而增大，f = 5 kHz~200 kHz时磁芯P/P 0 值随频率升高而减小。其中f = 1 kHz时损耗增加23%，f = 5 kHz时损耗增加幅度最大为34%，f = 200 kHz时损耗增加幅度最小为5%，平均增加20%。 图14为聚氨酯固化前后磁芯样品的损耗P的频率特性曲线以及聚氨酯固化前后P/P 0 的频率特性曲线， 图12. 磁芯样品μs/μs 0 的频率特性曲线：a——环氧树脂固化样品；b——聚氨酯固化样品；c——有机硅固化样品 图13. 环氧树脂固化磁芯样品损耗P的频率特性曲线：a——磁芯样品固化前损耗P的频率特性曲线；b——磁芯样品环氧树脂固化后损耗P的频率特性曲线；c——磁芯样品环氧树脂固化前后P/P 0 的频率特性曲线 曲线a为磁芯样品固化前损耗的频率特性曲线，曲线b为磁芯样品聚氨酯固化后损耗的频率特性曲线，曲线c为磁芯样品固化后损耗与固化前损耗的比值P/P 0 的频率特性曲线。随着频率升高磁芯样品的P/P 0 值变化不明显，损耗减小约1%。 图15为有机硅固化前后磁芯样品的损耗P的频率特性曲线以及有机硅固化前后P/P 0 的频率特性曲线， 图14. 聚氨酯固化磁芯样品损耗P的频率特性曲线：a——磁芯样品固化前损耗P的频率特性曲线；b——磁芯样品环氧树脂固化后损耗P的频率特性曲线；c——磁芯样品环氧树脂固化前后P/P 0 的频率特性曲线 图15. 有机硅固化磁芯样品损耗P的频率特性曲线：a——磁芯样品固化前损耗P的频率特性曲线；b——磁芯样品有机硅固化后损耗P的频率特性曲线；c——磁芯样品有机硅固化前后P/P 0 的频率特性曲线 曲线a为磁芯样品固化前损耗的频率特性曲线，曲线b为磁芯样品有机硅固化后损耗的频率特性曲线，曲线c为磁芯样品固化后损耗与固化前损耗的比值P/P 0 的频率特性曲线。f = 1 kHz~20 kHz时磁芯P/P 0 值随频率升高而增大，f = 20 kHz~200 kHz时磁芯P/P 0 值随频率升高而减小。其中f = 1 kHz时损耗增加最小为7%，f = 20 kHz时损耗增加幅度最大为18%，f = 200 kHz时损耗增加9%，平均增加12%。 图16. 磁芯样品P/P 0 的频率特性曲线：a——环氧树脂固化样品；b——聚氨酯固化样品；c——有机硅固化样品 图16为三种固化剂固化前后P/P 0 的频率特性曲线。曲线a为环氧树脂固化磁芯样品固化后损耗与固化前损耗的比值P/P 0 的频率特性曲线，曲线b为聚氨酯脂固化磁芯样品固化后损耗与固化前损耗的比值P/P0的频率特性曲线，曲线c为有机硅固化磁芯样品固化后损耗与固化前损耗的比值P/P 0 的频率特性曲线。固化过后损耗增加幅度最小的是聚氨脂固化剂固化的磁芯，f = 1 kHz~20 kHz时有机硅固化磁芯损耗增量小于环氧树脂固化磁芯，f = 60 kHz~200 kHz时环氧树脂固化磁芯损耗增量小于有机硅固化磁芯。固化对磁芯损耗的影响最小的是聚氨酯固化剂，其次是有机硅固化剂，最大的是环氧树脂固化剂。