随着电子设备功能不断增强，对电源功率要求日益提高，电源的大功率化进程加速，这成为推动磁芯尺寸变大的关键因素。例如40kW的充电桩模块电源，其重量已达到30千克，而更大功率的集中式光伏逆变器，仅电抗器就高达几十千克。

为了探究如何解决磁芯尺寸变大后一体成型面临的挑战，Big-Bit资讯采访了惠州市安可远磁性器件有限公司(下称“安可远”)总经理王理平，看他们是如何解决大体积金属软磁粉芯一体成型难题，以及他们能够实现一体成型的磁芯最大体积是多少。

电源功率攀升促使磁芯体积逐渐增大

目前，车载OBC、充电桩、光储、AI服务器等热门市场，其模块电源功率均呈不断上升趋势。随着电源功率的不断攀升，对磁芯的需求也在发生变化。

各个终端市场开关电源功率变化趋势，Big-Bit资讯整理

电源大功率化意味着磁芯要处理更大的电流与功传输。为满足这一需求，磁芯需具备更高的饱和磁通密度与更低的磁损耗。

磁芯尺寸变大能够提供更大的磁通量承载能力，减少磁饱和现象的发生，从而保障电源在大功率运行时的稳定性与高效性。

以40kW充电桩模块电源为例，取效率Ef=0.8、初级绕组窗口占用系数Sn=0.4、最大磁通密度Bmax=1600G、电流密度J=4A/平方毫米，假设采用全桥电路m=4.48，开关频率f=20kHz，初步估算磁芯截面积和窗口面积的乘积大约为140平方厘米。

随着功率不断提升，传统小尺寸磁芯已无法满足要求，促使磁芯尺寸逐渐增大。

安可远通过磁芯结构创新及自动化设备改造，将传统的大功率组合磁芯改造成一体成型磁芯ATX系产品，完美应用于光伏逆变器，大功率工商储能领域，可以平替传统磁件方案。

以成品电感的磁芯对比为例，新磁芯结构制做的电感，比传统磁芯做成的器件的价格上下降10%左右。（如图示）新磁芯结构人工费降低，治工具也相对简单，磁芯结构组合简便，后段组装成本大辐度下降，从而达到整体成品电感降本的效果。

传统组合磁芯结构，图片来源：安可远

安可远ATX系列新磁芯结构，图片来源：安可远

磁集成后磁芯单体体积更大

除了模块电源功率变大，磁集成也在一定程度上让单个磁芯体积变得更大。

此前在Big-Bit资讯磁集成系列专题的采访中，中国电源学会磁技术专业委员会名誉主任委员、福州大学陈为教授表示，磁集成技术在LLC电路中的电源应用相对较多，且发展较为成熟。

众多业界顶尖专家、整机大咖和行业资深研发人员都表示，虽然磁集成从总整体上缩小了磁芯尺寸，但具体到单个磁芯尺寸而言，集成后磁芯尺寸反而比分立磁性元件单个磁芯尺寸更大。

不仅如此，除了尺寸变大，磁集成后，由于集合了两个甚至多个磁性元件的功能，磁芯结构也更加复杂。

而随着磁芯尺寸的增大，问题也接踵而至。

安可远双相磁集成电感磁芯，图片来源：安可远

磁芯体积变大后面临的制造难点

磁芯尺寸变大后，生产制造各个环节都带来了新的问题。

一是压制环节遭遇困境。以金属磁粉芯为例，磁芯尺寸变大后，对压力的均匀分布要求更高。王理平表示，在传统的磁芯压制设备中，压力在传递到较大体积磁芯的内部和边缘时，容易出现差异。磁芯边缘可能因压力过大而产生裂纹，内部则可能因压力不足而致密度不够。这种压力分布不均使得磁芯一体成型的合格率大幅降低。

同时，磁芯尺寸变大后，在压制过程中，脱模也成为难题。磁芯与模具内壁的接触面积增大，脱模时所需克服的摩擦力显著增加，稍有不慎就会造成粉芯表面损伤或整体结构破坏。

二是成型压强更大。环状的金属软磁粉芯磁芯本身就是需要高制密性才能做出高质量的磁芯产品，磁芯尺寸变大后，需要的成型压强也更大。据了解，目前业界出现成型压强高达25 吨/平方厘米的磁芯产品。

三是磁芯如何适合自动化绕线。磁芯生产过程中，目前业界能一体成型的纯圆形磁芯最大直径尺寸在55mm左右，更大的磁芯尺寸只能采用多块、人工拼接的方式制造；绕线环节中，能自动化机器推绕的比例不到10%，生产效率远远不能满足整机客户降本需求。

安可远经过多年的研发与实践，已成功推出全尺寸AYX/AKX系磁芯产品，能很好地适合自动机器推绕。

传统的上下盖板加中柱的磁芯结构组合形式（如下图左），绕线必须以折绕的方式才能实现。安可远的AKX系磁芯（如下图右）实现了一体成型，磁芯表面做了绝缘处理，利用推绕的方式即可实现扁铜线自动绕线

不仅如此，AKX系列磁芯还把推绕铜线的截面积提高到15平方左右，承载电流可达50-100A之间，且绕线成本对比传统的机器折绕方式效率提高3倍以上，且AKX系磁芯后段组装上形成了独一无二的风道设计，整体温升更优异。

30kW-40kW充电桩模块电源传统组合磁芯电感（左）与安可远一体成PFC电感磁芯（右）对比图，图片来源：安可远

安可远20kW充电桩模块电源磁集成PFC电感磁芯，图片来源：安可远

磁芯截面为纯圆形的磁环直径达到102mm 安可远突破一体成型桎梏

为了满足业界自动化生产需求，安可远投入大量资金，耗时2年，在现有的成型设备上进行再造，治工具上进行深化改良，并结合自有制粉技术、粉末包覆技术和总公司麦捷科技的超微包覆工艺，开发了AYX与AKX以及ATX系列磁芯，有效地解决了磁芯尺寸变大后的一体成型和自动化生产痛点，可满足扁线推绕的自动化生产。比传统的机器折绕方式快了3倍以上！比传统的人工勾线快了4倍以上!

AYX系列合金磁芯，图片来源：安可远

AYX系列合金磁芯，图片来源：安可远

AYX系列合金磁芯，图片来源：安可远

AYX系列合金磁芯，图片来源：安可远

扁线立绕已经过批量验证。安可远已将磁芯截面为纯圆形的AYX、AKX以及ATX磁芯做成系例产品，磁环直径从尺寸26mm-102mm都可以批量生产，匹配客户现有的，或正在使用的传统手工绕线电感磁芯的电性参数，依据客户的PCBA上空间体积要求，重新设计替代的磁芯降本方案。

生产效率提高4倍以上。AYX与AKX以及ATX系磁芯（磁环电感）每小时可绕制250-400 颗，生产效率相当于手工绕制的4-6倍左右。

匝间寄生电容值小。磁集成后面临的一大问题就是磁性元件杂散参数更大，散热更难。安可远的AYX与AKX以及ATX系列磁芯扁线立绕磁环散热性能优越，匝间电容小，且分布均匀，所以EMC效果非常好。

生产成本降低20%。以某新能源磁件公司采用安可远一体成型高感合金磁芯开发的充电桩直流共模电感新方案为例，不仅将感抗、差模分量做得更高，扁线立绕方式还将生产效率提高至3min/颗，生产成本降低20%。

三相共模电感新结构ADX系列高感合金磁芯（左）与传统磁环磁芯（右），图片来源：安可远

而传统的共模电感方案为手工勾线，线径粗，生产效率低，绕线分布杂乱，寄生电容大，且EMI效果一般，一致性也低。改用新式的三模共模电感，无论是外观，电性参数，EMC效果，性价比非常的高。整个电源模块在同等电性参数的情况下零件布局适用性，观赏性提高一大截！

磁极新能源正是选用安可远的优质的，新式的磁芯结构，以及高感合金磁芯和出色的产品研发能力，开发了多个性能优异且具有成本优势的新产品方案，在竞争激烈的2024年仍实现了业绩快速增长，特别在工商储能领域独领风骚。

三相共模电感新结构ADX系列高感合金磁芯，图片来源：安可远

结语

金属软磁粉芯体积变大后一体成型难度剧增，这不仅是对现有制造工艺的挑战，同时也是推动行业技术创新的契机。不仅如此，浙江大学王正仕副教授还提到，目前业界已有企业正在探索将两级电路整合成一级电路的可能性，以现降本增效的目标，这也意味着未来磁性元件产品的集成度有可能进一步提高。

这不仅需要磁性元件、磁芯、磁材、线材等元器件和材料供应商探索更多新的磁芯结构设计和生产工艺，更需要终端整机企业敢于验证和尝试新方案、新产品、新工艺，因此，只有整个产业链上的企业携手合作，共同探索和创新，才能生产出更多优质的磁性元件产品，推动电子行业不断向前发展。