软磁磁芯形状与尺标准

1　软磁铁氧体磁芯形状

　　软磁铁氧体是软磁铁氧体材料和软磁铁氧体磁芯的总称。软磁铁氧体磁芯是用软磁铁氧体材料制成的元件或零件，或是由软磁铁氧体材料根据不同形式组成的磁路。磁芯的形状基本上由成型（形）模具决定，而成型（形）模具又根据磁芯的形状进行设计与制造。

　　磁芯按磁力线的路径大致可分两大类；磁芯按具体形状分，有各种各样。

1.1　磁芯按磁力线路径分类

　　磁芯按使用时磁化过程所产生磁力线的路径可分为开路磁芯和闭路磁芯两类。

　　类为开路磁芯。这类磁芯的磁路是开启的（open magnetic circuits），通过磁芯的磁通同时要通过周围空间（气隙）才能形成闭合磁路。开路磁芯的气隙占磁路总长度的相当部分，磁阻很大，磁路中的部分磁通在达到气隙以前就已离开磁芯形成漏磁通。因而，开路磁芯在磁路各个截面上的磁通不相等，这是开路磁芯的特点。由于开路磁芯存在大的气隙，磁路受到退磁场作用，使磁芯的有效磁导率μe比材料的磁导率μi有所降低，降低的程度决定于磁芯的几何形状及尺寸。

　　开路磁芯有棒形、螺纹形、管形、片形、轴向引线磁芯等等。IEC 1332《软磁铁氧体材料分类》标准中称开路磁芯为OP类磁芯。

　　第二类磁芯为闭路磁芯。这类磁芯的磁路是闭合的（closed magnetic circuits），或基本上是闭合的。IEC 1332称闭路磁芯为CL类磁芯。磁路完全闭合的磁芯最典型的是环形磁芯。此外，还有双孔磁芯、多孔磁芯等等。

　　目前大量生产和使用的闭路磁芯是组合型的闭磁路磁芯，它由二个相同形状尺寸或不同形状尺寸的磁芯配对后才能形成闭合磁路，为EE、UU磁芯或EI、UI磁芯。这类磁芯的接触面间可能存在气隙，组合后磁路不一定完全闭合，因此，组合型闭路磁芯的有效磁导率基本上等于磁芯材料的磁导率，但不完全等于磁芯材料的磁导率。

　　1.2　磁芯按形状分类

　　1.2.1　中国的分类及形状符号

　　SJ／T10213－91《铁氧体材料牌号与元件型号命名方法》规定了我国软磁铁氧体磁芯的类别及形状符号，见表1。表1中磁芯类别及形状的符号用汉语拼音字母或英文字母表示。 

类别形状特征尺寸
符号意　义符号意　义
A棒形Y圆形直径×长
B扁形长×宽×厚
Q其它形　
B片形Y圆片直径×厚
F矩形片长×宽×厚
S三角片边×边×边×厚
Q其它形　
D帽形M有螺纹外径×高
K有孔外径×高
Z有中心柱外径×高
EE形　中心柱截面为方形底边长×总高
C中心柱截面为圆形底边长×总高
IEI形底边长×总高
TDETD形底边长×总高
PEP形底边长×总高
G罐形　有中心柱(有或无孔)外径×总高
K无中心柱、有孔外径×总高
H环形　截面为矩形外径×内径×高
Q其它形截面外径×内径×高
B扁环形长×宽×厚
I工、王形　工形外径×高×芯柱外径
W王形外径×高×芯柱外径
K有孔外径×高×芯柱外径
K有孔磁芯S双孔孔内径×高
D多孔孔内径×高×孔数
LL形P接合面为平面柱截面(长×宽)×长
Y接合面为圆弧面柱截面(长×宽)×长
M螺纹磁芯　实心外径×螺距×长
K有孔外径×螺距×长
P偏转磁芯V喇叭形最小内径×高
H环形内径×高
TT形　T形柱截面(长×宽)×长
T双T形柱截面(长×宽)×长
UU形Y圆腿底边宽
F方腿底边宽
Z柱形　截面为矩形长×宽×高
Y截面为圆形外径×高
D截面为正多边形边数×边长×高
K有孔外径×孔径×高
O管形　串珠形外径×内径×高
Y圆孔外径×内径×长
Q其它形外径×长
PMPM磁芯　PM形外径×总高
RM方形方形印制电路板网格数
R日形截面为矩形边长
X交叉形X形(有或无中心孔)边柱内径
　　注：总高即为一对磁芯的高

　　1.2.2　磁芯形状符号的国际、国内规定

　　IEC标准制定的基础是IEC的各国家委员会，IEC标准又被各国家所采用。因此，IEC标准所规定的磁芯形状符号基本上和各个国家、地区所使用的符号相一致，如E形、EC形、ETD形、EP形、EI形、EE形、I形、U形、RM形、PM形等等。不一致的举例见表2。

　　表2　不一致的表示法 磁芯类别IEC中国(SJ)日本
(TDK)日本
(JIS)美国
(MMPQ)日本
(TOKIN)日本
(FDK)
罐形磁芯PGPP／FP／
环形磁芯RHTFORTFRFR
螺纹磁芯／MTH／／／TH．TP
偏转磁芯／PCR，CRS／／／Dy
I字形磁芯／IDR／／FB／
PQ形磁芯／PQPQ／PQPQFPG
EPC形磁芯／／EPC／／FEPC／
LP形磁芯／LPLP／　
RM磁芯RMRMRMRMRMFQRM

　　2　磁芯尺寸标准

　　磁芯尺寸标准是保证磁芯互换的重要依据。现代经济是经济，经济的一个重要特征是国家间的技术壁垒减少到最小。一个国家的某个企业所生产的产品可以在全世界范围内经销，它所需要的产品也可在全世界范围内采购，这就要求各个国家都尽可能按国际标准组织生产，按国际标准进行产品交收。IEC标准是电工电子方面的国际标准，它越来越多地被各个国家共同采用。IEC制定的磁芯尺寸标准截止1998年8月共有14个。我国等同采用的标准有12个。下面列出了磁芯尺寸的IEC标准和我国标准的名称及编号，并作简单介绍。

　　2.1　罐形磁芯

　　罐形磁芯的尺寸标准是IEC／TC51最早制定的一个标准，1959年开始制定，1960年按“六个月法”通过，1961年正式发布IEC133（1961，版）。该标准发布不久就开始进行修订，从1962年至1965年，IEC／TC51共提交了四个独立的草案，1965年11月一个草案按“二个月程序”交IEC各国家委员会进行表决，表决后于1967年发布了IEC133（1967，第二版）。1970年IEC对IEC133进行了次补充，形成了IEC133A（1970），1971年进行了第二次补充，形成了IEC133B，1975年对IEC133B进行了修订，在此基础上，IEC发布了IEC133（1985，第三版）。

　　IEC133（1985，第三版）《磁性氧化物制成的罐形磁芯及其附件的尺寸》，该标准根据损耗最小的原则，规定了罐形磁芯的尺寸，IEC133（1985，第三版）共规定了直径×高度为9×5、11×7、14×8、18×11、22×13、26×16、30×19、36×22、42×29等九种尺寸的磁芯，同时规定了相应磁芯的线圈骨架的形状和尺寸。

　　我国于1987年11月9日正式批准发布等同采用IEC133（1985，第三版）的国家标准GB／T9630－88。该标准于1989年2月1日开始实施。

　　日本TDK的罐形磁芯除按IEC133标准生产外，其尺寸还向两端延伸，小型罐形磁芯的尺寸有3．3×2．6、4．6×3．1、5．8×3．2，大罐形磁芯的尺寸有45×29、47×28、59×36。

　　在1997年IEC／TC51年会上工作组已作讨论，并通过日本拟制修改IEC133(1985，第三版)的新工作项目议案。1998年IEC133将修改为第四版。

　　2.2　管、针、柱磁芯

　　IEC220（1996，版）《磁性氧化物制成的管、针、柱磁芯的尺寸》。该标准等同采用为我国标准GB／T11433－89。

　　该标准给出了外径为25mm，且具有圆形截面的管、针、柱磁芯的有关资料，包括检查直径和曲率的量规的形状、尺寸及其公差。该标准规定未经研磨的管、针、柱磁芯的外径为1mm左右时，其公差约为±5％，外径为10mm和大于10mm时，其公差为±3％；经无心研磨的磁芯，外径的总公差通常为0．05mm。

　　2.3　螺纹磁芯

　　IEC221（1966，版）《磁性氧化物制成的螺纹磁芯的尺寸》，1976年进行了第二次修改，1971年进行了次补充，形成了IEC221A。我国等同采用了上述标准，于1988年制定了GB／T10192－88。该标准规定了螺纹磁芯的尺寸及其保证互换性所必须的公差，适用于预制螺纹的骨架中的螺纹磁芯（A型磁芯），也适用于直接旋切入线圈骨架中的螺纹磁芯（B型磁芯）。该标准规定了A型和B型磁芯的14种规格的尺寸及其公差。

　2.4　天线棒

　　IEC223（1966，版）《磁性氧化物制成的圆天线棒和扁天线棒的尺寸》，该标准分别于1976年和1977年进行了补充，形成了IEC223A（1976）和IEC223B（1977）。我国于1988年等同采用IEC223制定了国家标准GB9636－88。该标准给出了圆天线棒和扁天线棒的有关资料，包括圆天线棒、扁天线棒和柱体截面的圆天线棒的尺寸及其公差，以及检查形位公差的量规和抗弯强度的检验方法等。

　　2.5　X形磁芯

　　IEC226（1967，版）《磁性氧化物制成的交叉形磁芯（X磁芯）及其附件的尺寸》，该标准于1970年作次补充，形成了IEC226A（1970），于1982年进行了修改。由于X磁芯的机械强度较低，国内生产单位不多，该标准只是为了采用国际标准需要，于1987年等同采用为SJ／Z9072．2－87，被编入中国电子技术标准化研究所出版的《电子工业推荐性标准汇编》第八辑中。该标准给出了X磁芯和线圈骨架的设计资料，并以附录A，B，C，分别给出了“符合基本标准的交叉形磁芯的标准”、“符合基本标准的交叉形磁芯线圈骨架标准”和“符合基本标准的检验交叉形磁芯的量规标准”。IEC226规定了X22、X25、X30、X35等四种规格的磁芯。X磁芯正在被其它磁芯所代替，不是推荐生产和使用的磁芯形状。

　　2.6　RM磁芯

　　IEC431（1983，版）《磁性氧化物制成的方形磁芯（RM磁芯）及其附件的尺寸》，1987年等同采用为SJ／T2744－87电子行业标准。该标准规定了RM磁芯在机械互换性方面的主要尺寸和用于这些磁芯的线圈尺寸范围及其插针位置，还规定了试验用的标准电感测量线圈的主要参数范围，并以附录A给出了“方形磁芯的设计”，附录B给出了“符合基本标准的方形磁芯（RM磁芯）线圈骨架的主要尺寸”。IEC431（1983）规定了RM4、RM5、RM6、RM7、RM8、RM10、RM14等七种规格的磁芯。

　　IEC于1995和1996年分别对IEC421（1983）进行了修改，补充了RM12、RM14A磁芯，低磁通密度测量和高磁通密度测量的典型测量线圈和中心柱无孔的各种规格的RM磁芯（R4～R14A）的有效参数值。

　　2.7　环形磁芯

　　IEC525（1976，版）《磁性氧化物或铁粉制成的环形磁芯的尺寸》，1980年进行次修改。该标准等同采用为SJ／T2881－88电子行业标准。该标准给出了横截面为矩形的环形磁芯的指导性技术数据和资料。用磁性氧化物或铁粉制成的环形磁芯主要用作脉冲变压器和宽带变压器。该标准依据带有绕组的环形磁芯的总体积恒定时，其内外径比和内径高度比以绕组的Rdc／L为佳规定环形磁芯的尺寸。内径与外径之比为0．6，高度与内径之比为0．5。附录A给出了“符合本标准提供的基本数据的环形磁芯尺寸系列”和“根据实际情况选取的环形尺寸系列”，两个尺寸系列中都分别给出相应规格磁芯的有效参数值。

　　2.8　EC磁芯

　　IEC647（1979，版）《电源用磁性氧化物磁芯（EC磁芯）的尺寸》，等同采用为SJ／T2747－87。该标准规定了磁性氧化物制成的适用于高磁通密度的E形磁芯的几何尺寸和磁路尺寸，列出了EC磁芯的优选尺寸及其公差，给出了线圈骨架的基本尺寸和检验EC磁芯的量规尺寸及其公差。该标准规定了EC35、EC41、EC52、EC70等四种规格的磁芯。

　　TDK除按IEC647生产外，还生产有EC90、EC120两种规格的磁芯。

　　2.9　轴向引线磁芯

　　IEC701（1981，版）《磁性氧化物或铁粉制成的轴向引线磁芯》，分别等同采用为SJ／Z9072．4－87和GB／T12798－91。SJ／Z9072．4－87和GB／T12798－91内容完全一致，不同的只是文字编辑性问题。该标准规定了磁性氧化物或铁粉制成的轴向引线磁芯的尺寸、机械特性及其测量方法和有关试验。轴向引线磁芯主要用于通信和电子设备中的小型线绕电感器，标准规定的轴向引线磁芯的直径为1．6、2．0、2．5、3．15、4．0、5．0、6．3、8．0mm等8种规格，直径的标称公差为±0．05mm。磁芯长度不作规定，优选的长度为5、8、10、12．5、16、20、25、31．5mm。长度的公差应为长度的±5％或±0．35mm，取其大者。标准中规定了磁芯的抗弯强度、引出端强度、可焊性和耐焊接热的试验要求及试验方法。附录A给出轴向引线磁芯的四个结构。

　　2.10　ETD形磁芯

　　ETD形磁芯源于EC磁芯，ETD形磁芯的中心柱和底边相切，而EC磁芯的中心柱的直径小于底边的宽度，且磁芯的两脚开有一小槽。ETD磁芯的结构更适用于高频，比同一材料的EC磁芯具有更高的使用频率。IEC于1992年11月根据“六个月法则”的51（中办）276号文件和51（中办）285号投票报告发布了IEC1185（1992，版）《电源用磁性氧化物ETD磁芯的尺寸》，该标准规定了ETD形磁芯的尺寸和用于磁芯的线圈骨架尺寸以及磁芯的有效参数值。ETD形磁芯配对使用，主要用在高磁通密度下应用的电源变压器和扼流圈。IEC1185规定了ETD34、ETD39、ETD44、ETD49等四种规格的磁芯尺寸及相关资料。我国于1991年等同采用51（中办）276号标准草案(后上升为IEC1185(1992，版)）制定了SJ／T10282－91电子行业标准。

　　1995年2月IEC对IEC1185（1992）标准进行了次补充，增加了ETD19、ETD24、ETD29、ETD54、ETD59等五种规格磁芯，至今IEC1185共规定了九种规格的磁芯，因此我国的SJ／T10282－91也需修订。

　　ETD磁芯采用PC30和PC40材料制造，最适用设计高性能变压器。

　　2.11　矩形截面的E形磁芯

　　IEC1246（1994，版）《磁性氧化物制成的矩形截面磁芯（E形磁芯）及其附件的尺寸》，该标准IEC于1984年开始起草，1985年5月发出51（秘书处）202号文件，提出了E形磁芯尺寸及其附件的个标准草案，1986年6月发出51（秘书处）230文件，汇总了法国、英国、日本和美国对51（秘书处）202号文件的意见，1987年10月发出51（秘书处）235文件，提出了E形磁芯尺寸及其附件的第二个标准草案，1990年3月IEC以51（中办）294号文件提出了供1990年4月举行的TC51会议进行讨论的标准草案。1994年2月IEC根据51（中办）294文件和51（中办）299的投票报告，发布了IEC1246（1994，版）标准。

　　我国由于彩电综合标准化工作需要，于1987年开始制定矩形截面的E形磁芯的尺寸标准，于1988年正式发布了SJ／T3171－88。该标准等效采用IEC／TC51（秘书处）235号文件，秘书处文件提出的标准草案规定了E13／4、E16／5、E20／6、E25／7、E32／9、E42／15、E42／20、E55／21、E55／26、E65／27等10种规格。SJ／T3171－88比51（秘书处）235增加了E22／6、E26／7、E40／12、E42／12等四种规格。

　　IEC1248（1994，版）标准又比51（秘书处）235文件增加了E5．3／2、E6．3／2、E8／2、E8．8／2、E10／3等五种规格。

　　E形磁芯都是配对使用，组成EE、EI、EF等成套磁芯，用于通信设备中的各种变压器、开关电源变压器和扼流圈等，日本TDK采用PC30、PC40材料创造的EI磁芯在100kHz时，输出可达几十瓦至几百瓦。

　　2.12　PM磁芯

　　PM磁芯源于罐形（Pot）磁芯，具有容纳带有引线插针的线圈骨架的切口，这些插针可安装在按标准罐形磁芯形式设计的模数的（Modular）印制电路板上，因此取名为PM形磁芯。

　　IEC1247（1995，版）《磁性氧化物制成的PM磁芯及其附件的尺寸》规定了PM磁芯的尺寸、与磁芯配用的线圈骨架的基本尺寸以及引线插针在印制电路网格上相对磁芯基本轮廓的位置，同时规定了磁芯的有效参数值。该标准规定了PM50／39、PM62／49、PM74／59、PM87／70、PM114／93等五种规格磁芯的尺寸及相关资料。PM磁芯成对使用。主要用于开关电源变压器、雷达脉冲变压器和宽带变压器等大功率电子器件。

　　PM磁芯尚未采用为国标或行标。日本TDK产品目录中也无PM磁芯的相关资料。

　　2.13　EP形磁芯

　　EP形磁芯源于E形和罐形磁芯，是E形磁芯的后工序作业简单的优点和罐形磁芯的屏蔽效应的优点的巧妙组合，因此取名为EP形磁芯，最适用于设计小型电感器和高性能变压器。

　　IEC1596（1994，版）《电感器和变压器用磁性氧化物EP磁芯及其附件的尺寸》，规定了EP磁芯的尺寸与磁芯线圈骨架的尺寸以及引线插针在印制电路网格上的位置，同时还给出了磁芯的有效参数值。该标准规定了EP7、EP10、EP13、EP17、EP20、EP30等六种规格的磁芯尺寸及相关资料。

　　该标准已等同采用为电子行业标准，已于1998年报批。日本TDK也按IEC规定的六种规格磁芯生产。

　　2.14　未经涂覆的环形磁芯

　　IEC525(1976，版)只给出了七种环形磁芯的导则，内容非常有限，1997年7月IEC以技术报告（形式3）发布了IEC1604标准。

　　IEC1604（1997，版）《未经涂覆的磁性氧化物环形磁芯的尺寸》，本技术报告给出了由欧洲电工技术标准化委员会(CENELEC）、美国磁性材料制造商协会（MMPA）和日本国家委员会制定的未经涂覆的环形磁芯的尺寸和相关的有效参数值。在CENELEC和MMPA的标准中规定的涂覆（绝缘）的环形磁芯的击穿电压测试方法也包含在本报告中。

　　IEC1604尚未采用为国标或行标。

　　IEC1604规定的三个系列的环形磁芯主要用作电源扼流圈和推动变压器、脉冲和宽带变压器、EMI抑制差模和共模扼流圈。

　　2.15　其它形状磁芯的行业标准

　　以上对IEC的磁芯尺寸标准和我国的采用情况作了简单介绍。除此之外我国制定的磁芯尺寸标准还有：SJ／T3172－88，《磁性氧化物制成的EI型磁芯及其附件的尺寸》；SJ／T3173－88，《磁性氧化物制成的UF型磁芯的尺寸》；SJ／T2873－88，《磁性氧化物制成的UYF型磁芯的尺寸》；SJ／T2870－88，《磁性氧化物制成的I型磁芯的尺寸》；SJ／T2871－88，《磁性氧化物制成的帽形磁芯的尺寸》；SJ／T3174－88，《磁性氧化物制成的双孔和多孔磁芯尺寸系列》；SJ／T2875－88，《彩色电视接收机用偏转磁芯的尺寸》（该标准已于1997年修改并报批，修订版尚未发布）；SJ／T2882－88，《磁性氧化物制成的串珠形磁芯》；SJ／TXXXX－XXXX，《磁性氧化物制成的PQ形磁芯及其附件的尺寸》（该标准于1998年报批，尚未批准发布)。这些标准中的EI型、UF型、UYF型、I型应为EI形、UF形、UYF形、I形。

　　2.16　我国磁芯与IEC标准及国外先进标准的差距

　　（1）IEC标准未完全等同采用为国标或行标，已等同采用为国标或行标的有的应进行修订；（2）我国标准规定的磁芯的尺寸有的偏低，普遍反映出我国磁芯的加工工艺水平还不高；（3）我国标准规定的尺寸及其公差与实际磁芯的尺寸及其公差相近，生产中的余量较小，容易造成产品超差，需要进一步改进工艺技术设施。