德国Magment团队发布题为《可磁化混凝土——弥合与铁氧体的差距》的白皮书，展示了该巴伐利亚公司在高功率、高频磁性材料领域的最新研究和技术进展。该出版物详细阐述了可磁化混凝土如何从创新概念发展为可扩展的高性能材料平台，并在固态变压器等严苛能源应用中挑战传统铁氧体。
正文
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德国Magment团队发布了一份题为《可磁化混凝土——弥合与铁氧体的差距》（Magnetizable Concrete – Closing the Gap to Ferrites）的白皮书，展示了这家巴伐利亚公司在高功率、高频磁性材料方面的最新研究和技术进展。该出版物概述了可磁化混凝土——一种由水泥和回收磁性铁氧体颗粒混合而成的材料——如何从一种创新概念发展成为一个可扩展的高性能材料平台，并能够在严苛的能源应用中挑战传统铁氧体。
该论文介绍了一种基于物理的设计框架，该框架以tanδ/μ表示法为核心，为固态变压器、高压直流系统和兆瓦级无线充电基础设施等应用开启了新一代优化磁性材料。根据该论文，Magment最新一代材料MCXX展现出在10–100 kHz和5–200 mT工作范围内超越标准铁氧体的潜力，同时在可扩展性、机械坚固性和设计灵活性方面具有优势。
文章重点介绍了以下几项关键进展： - 在多代可磁化混凝土中显著降低磁损耗。 - 可调节的磁性能。 - 具备大规模可制造性，且没有铁氧体相关的脆性和尺寸限制。 - 增强的热性能。 - 为电力电子中的整体式磁芯提供了应用机会。
为什么需要新的损耗框架
传统的磁性设计依赖于斯坦梅茨（Steinmetz）型经验法则，这种法则将复杂的磁滞物理过程压缩为从对数-对数拟合中提取的单一指数。该公司解释说，这种方法在数据手册时代是适用的，但从根本上忽略了控制损耗的潜在机制。
现代材料，尤其是复合材料和异质结构，需要一种线性域、基于物理的指标。该指标即为tanδ/μ，即由磁导率归一化的损耗因子。
该论文从理论基础开始，随后展示了如何使用该框架设计可磁化混凝土材料，并证明了这些材料在实际功率损耗测试中已能与铁氧体相媲美，且可以经济地放大到非常大的组件尺寸。
先进的高频磁损耗测量与预测建模平台
该公司开发了一套先进的高频磁损耗测量系统，旨在改善下一代电力电子应用中磁性材料的表征、验证和质量控制。如顶部插图所示，新开发的平台将高功率、高频放大器与精密功率分析仪相结合，以在实际工作条件下准确确定能量流动和磁损耗。该系统能够在宽频率范围内对磁性材料进行可靠测试，并支持对材料验证过程中常用的环形磁性样品进行详细分析。
为了验证测量装置的性能，测试了一种行业标准的磁性材料，并将测得的损耗与制造商的数据手册值进行了直接比较。
该公司表示，结果表明测量数据与参考数据高度一致。与实验装置同步，Magment开发了一种理论磁滞模型，能够预测通过传统损耗测量无法直接测量的磁参数。
对磁性材料开发的影响
Magment指出，精确的实验测量与预测性磁建模的结合为磁性材料开发和工业部署创造了显著优势： - 加快磁性材料和电力电子组件的开发周期 - 减少对大量实验迭代的依赖 - 提高对工作条件下材料行为预测的信心 - 实现自动化、数据驱动的质量控制，确保生产一致性 - 及早发现制造批次间的材料偏差 - 从实验室规模到兆瓦级均保持均匀的磁性能
磁性材料工程面临的一个持久挑战是，在从实验室样品过渡到全尺寸系统时保持性能的一致性。通常，几何缩放会引入磁导率、损耗和整体磁性能的偏差。然而，Magment报告称，该公司的磁性混凝土展现出与尺寸和形状无关的磁性能，并已在多种几何形状和功率等级（从小型环形样品到兆瓦级变压器磁芯）中得到验证。该公司最近生产并测试了两种代表性配置的材料：用于受控材料表征的环形测试磁芯，以及作为连续大型结构制造的1 MVA固态变压器磁芯。
MagPower-3H变压器
Magment开发了一种使用其可磁化混凝土构建的固态变压器。
该论文总结道：“Magment的研究表明，可磁化混凝土不再仅仅是一种替代材料概念，而是未来高功率磁系统的一个可靠平台。”
完整的白皮书《可磁化混凝土——弥合与铁氧体的差距》可在该公司网站下载。Magment位于慕尼黑以南约15公里的上哈兴（Oberhaching）。请访问 www.magment.co 。
资讯来源
- Magnetics Magazine (2026-09-21)
- 原文： 技术前沿：可磁化混凝土的最新进展——弥合与铁氧体的差距
- https://magneticsmag.com/techtips-advancements-in-magnetizable-concrete-closing-the-gap-to-ferrites/