磁性材料的基本特性

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1、一.磁性材料的基本特性1.磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。2.软磁材料的

2、常用磁性能参数·饱和磁感应强度Bs:其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列；·剩余磁感应强度Br:是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值.   矩形比:Br/Bs；·矫顽力Hc:是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）；·磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关；·初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp；·居里温度Tc:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消

3、失,转变为顺磁性,该临界温度为居里温度.它确定了磁性器件工作的上限温度；·损耗P:磁滞损耗Ph及涡流损耗PeP=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r；·在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米）3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换·设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料；·合理确定磁芯的几何形状及尺寸；·根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的

4、电气参数。材料:BH,m磁芯(S,l):f～F器件(N):U～I,LI～H:H=IN/l磁势F=òHdl=HlNf=òUdtL～m:L＝ALN2=4N2mSK/D′10-9U～B:U=Ndf/dt=kfNBS′10-6二、常用软磁磁芯的特点及应用(一).粉芯类1.磁粉芯磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁性颗粒很小（高频下使用的为0.5~5微米），又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺

5、寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。常用的磁粉芯有铁粉芯(IRONCORE)、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯(SENDUST)三种。(1).铁粉芯(IRONCORE)常用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。在粉芯中价格最低。饱和磁感应强度值在1.4T左右；磁导率范围从10~100;初始磁导率mi随频率的变化稳定性好；直流电流叠加性能好；但高频下损耗高(2).坡莫合金粉芯

6、坡莫合金粉芯主要有钼坡莫合金粉芯(MPP)及高磁通量粉芯(HighFlux)。MPP主要特点是:饱和磁感应强度值在7500Gs左右；磁导率范围大，从14~550;在粉末磁芯中具有最低的损耗；温度稳定性极佳，广泛用于太空设备、露天设备等；磁致伸缩系数接近零，在不同的频率下工作时无噪声产生。主要应用于300KHz以下的高品质因素Q滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高的LC电路上常用、输出电感、功率因素补偿电路等,在AC电路中常用,粉芯中价格最贵。    高磁通粉芯主要特点是:饱和磁感应强度值在15000Gs左右；磁

7、导率范围从14~160;在粉末磁芯中具有最高的磁感应强度，最高的直流偏压能力；磁芯体积小。主要应用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因素校正电路等,在DC电路中常用，高DC偏压、高直流电和低交流电上用得多。价格低于MPP。(3).铁硅铝粉芯(SENDUSTCores)铁硅铝粉芯可在8KHz以上频率下使用；饱和磁感在1.05T左右；导磁率从26~125；磁致伸缩系数接近零，在不同的频率下工作时无噪声产生；比MPP有更高的DC偏压能力；具有最佳的性能价格比。主要应用于交流电感、输出电感、线路滤波器、功率因素校正电路等。有时也替

8、代有气隙铁氧体作变压器铁芯使用。1.软磁铁氧体(Ferritecore)软磁铁氧体磁芯有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn、Mg-Zn等几类，其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大，Mn-Zn铁氧体的电阻率低，为1～10欧姆-米，一般在100KHZ以下的频率使用。Cu-Zn、N