在800V電驅系統趨勢下，納米晶材料將逐步替代傳統材料，佳友作為專業生產非晶納米晶的磁性材料企業，在納米晶領域將給我們帶來什么驚喜？

納米晶材料因其性能優越，在電動車的車載充電器、逆變器、電機軸承保護和充電站等場景的應用廣泛，常做成電感、扼流圈、CT和磁環等組件。

但隨著新能源汽車向高性能、高集成度方向發展，對納米晶材料的性能要求越來越高，有些納米晶材料難以滿足終端車載應用的要求。

如在DC-DC模塊中的低壓側功率電感中，一般使用低磁導率的鎳鋅鐵氧體，但隨著DC-DC模塊的功率不斷提升，鎳鋅鐵氧體的抗飽和特性的表現已不再足夠。因此，磁性材料行業迫切需要開發出在高頻環境下具備高阻抗、高抗飽和能力，以及在高低溫、受應力狀態下的穩定性的納米晶材料。

本文通過采訪安陽佳友非晶科技有限公司（下稱“佳友”）的銷售經理郭振偉，闡述在800V電驅系統下，對納米晶材料提出的技術要求、趨勢以及佳友在納米晶材料方面做出的行業范例。

800V高壓平臺對磁材提出更高要求

在800V高壓平臺下，EMC技術面臨以下挑戰：

1、碳化硅器件因其高開關速度和高電壓特性，容易產生高頻共模噪聲。

2、系統耦合干擾問題導致兼容性設計難度增加。

3、充電功能復用導致EMC濾波挑戰增大。

4、濾波設計的迭代周期長且成本高。

為了應對上述挑戰，車企在應用800V高壓平臺技術時，需要對電驅、OBC（車載充電器）、DC-DC模塊等核心三電系統的EMC濾波系統進行重新設計，這增加了對磁環設計和相關納米晶材料設計的高要求。在大功率應用場景中，需要使用抗飽和特性更好的磁性材料。

磁性材料的抗飽和特性與其磁導率有關。理論上，磁導率越高，材料在較高磁場下工作時越不易磁飽和。然而，當磁場強度達到一定程度時，即使是高磁導率材料也可能磁飽和，導致磁導率下降。

在直流偏置電流作用下，磁芯的磁導率會因飽和作用而減小。磁導率越低的材料，在不平衡電流或直流時的衰退越少。

不同磁導率的材料在磁場中的磁化特性 供圖：佳友

納米晶材料在小型化、輕量化、高效能等方面具有明顯優勢。其優勢包括緊湊、高效、穩定。緊湊性體現在納米晶材料高飽和磁密，同樣的性能下相比其他軟磁材料體積更小巧；高效性體現在高磁導率和低損耗，有效抑制電磁干擾；穩定性體現在居里溫度高，溫度系數低，可靠性更強。

在車載應用中，比如大功率OBC模塊中的三相共模電感，電驅中使用的納米晶濾波磁環，都存在不平衡電流的情況，使高磁導納米晶磁環進入飽和狀態，引起發熱甚至燒機。所以，大電流應用中如何降低納米晶磁環的磁導率特性來提高它的抗飽和特性成為納米晶行業的技術難點。

DC-DC模塊中的低磁導納米晶磁芯 供圖：佳友

目前業界一般采用調整材料配方和通過恒張力加工這兩種方式生產低磁導納米晶。然而，調整納米晶材料配方一般難以做到磁導率2000以下，而且靈活性比較差。因此，佳友采用恒張力的方案，通過高精度的張力調整配合溫度曲線調整，實現磁導率從μ150-10000快速可調，充分滿足了下游客戶設計快速調整需求。目前國內恒張力的方式一般最低能做到磁導率500左右，再低比較難批量。佳友通過自研高精度、高穩定性恒張力退火設備，已經能做到批量生產μ=150產品，并且在實驗室對更低的磁導率發起沖擊。

低磁導納米晶的曲線 供圖：佳友

為滿足車載納米晶材料需求，佳友采用新型設計結構

傳統納米晶一般是針對10kHz-100kHz頻率設計的，但現在電機控制器模塊中高次諧波干擾越來越高頻化，意味著納米晶濾波磁環要有更好的高頻阻抗，更寬的頻率范圍才能滿足EMC的要求。

所以，佳友未來的主要研究目標為納米晶材料在高頻下的高阻抗，更好的抗飽和能力，以及在高低溫、受應力狀態下的穩定性。

在設計結構上，由于納米晶是由帶材繞制而成，因此對應力比較敏感。為了保持納米晶材料性能穩定，制造過程中需要盡量降低應力。而環形在制造過程中是受應力作用最小的，其次是跑道形，最后是矩形。所以傳統應用中環形納米晶比較多。

環形和跑道形納米晶磁芯 供圖：佳友

然而，盡管環形納米晶磁芯性能優越，但由于其空間利用率不足，現在在汽車行業內不算太常用。跑道形由于在狹小空間內性能比較好，現在應用比較多，其次是矩形。一些大功率的場景還會用到C型切割磁環。由于這些形狀是環形形變而成，如何保持形狀的前提下消除磁環應力影響，保持磁環穩定性是主要問題。

跑道形納米晶磁芯 供圖：佳友

佳友非晶通過幾年的實驗和沉淀，優化了固化配方，相比傳統的固化工藝性能衰減更小；同時通過更優化的強磁場熱處理工藝，使磁環本身的抗應力能力更強。同時，針對異形的鐵芯，佳友還使用疊塊和沖片的方式來加工，大大增加了納米晶材料的應用場景。

未來，佳友將持續朝著以下幾個方面努力：

一是優化現有納米晶產品性能：持續投入研發資源，對現有的納米晶磁芯等產品進行性能優化。例如，進一步提高磁芯的高頻磁導率、降低損耗，以增強新能源汽車電氣系統的電磁兼容性和能量轉換效率，提升車輛的續航能力和整體性能。

二是拓展納米晶產品應用領域：積極拓展納米晶材料在車載充電器、逆變器等更多關鍵部件中的應用。開發適配不同車型、不同功率需求的定制化產品，滿足市場多樣化需求。

三是開發新納米晶產品系列：基于市場趨勢和技術發展，研發具有更高性能和附加值的納米晶材料新產品系列。如開發納米晶與其他材料的復合產品、開發圓形截面鐵芯、非晶一體注塑等。

四是設備方面計劃引進國內外先進的生產設備及檢驗設備，由設備團隊進行升級改造，期望是實現生產過程的自動化、智能化控制，提高產品的一致性和穩定性。

本文為嗶哥嗶特資訊原創文章，未經允許和授權，不得轉載

審核編輯 黃宇