《电磁元件培训教材》PPT课件

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1、电磁元件培训教材SPT谢荣光目录一磁性的起源与分类磁性的起源磁性的分类与磁畴磁性材料的特性参数及定义二软磁材料及应用硅钢及铁镍合金非晶态合金及超微晶磁粉芯铁氧体三电力电子磁性元件设计基础电与磁的关系电感的设计变压器损耗的计算变压器设计实例目录磁性的起源与分类软磁材料及应用电力电子磁性元件设计磁性的起源与分类磁性是物质的基本属性之一。一切磁性都起源于电荷的运动。物质的磁性可分为弱、强磁性两大类磁性起源－电子轨道磁矩电子轨道磁矩μl=-γlPlPl为电子轨道角动量γl为轨道旋磁比γI=e/2me磁性起源－电子的自旋磁矩

2、电子的自旋磁矩μS=-γSPSPl为电子轨道角动量γS为轨道旋磁比γS=e/me磁性起源－原子磁矩在铁磁物质中原子的总角动量一般属L-S耦合，即PJ=PL+PS原子有效磁矩μJ为μL和μS平行与的PJ分量：μJ=μLcos(Pl,PS)+μScos(Pl,PS)磁性材料的分类物质按磁性分类1抗磁性2顺磁性3铁磁性4亚铁磁性5反铁磁性磁性材料的分类－抗磁性特点：无原子磁矩（不考虑核磁矩）感生磁场方向与磁化场方向相反，磁化率χ＜0，χ约为10-5数量级磁性材料的分类－顺磁性特点：有原子磁矩感生磁场方向与磁化场方向相同磁

3、化率χ＞0，χ约为10-3～10-6数量级磁性材料的分类－铁磁性特点：物质内部有自发磁化现象，有磁畴。磁化率χ＞0，χ约为101～106数量级。当温度高于居里温度时，铁磁性物质变为顺磁性，并服从居里外斯定律χ＝C/(T-Tp)Tp为铁磁性物质的顺磁居里温度磁性材料的分类－铁磁性到目前为止，只有铁、钴、镍、钆、铽、镝、钬、铒、铥纯元素有铁磁性只有铁（1044K）、钴（1388K）、镍（627.4K）、钆（293.4K）在摄氏零度以上有铁磁性。磁性材料的分类－亚铁磁性特点：物质内部有自发磁化现象，有磁畴。磁化率χ＞0，

4、χ约为100～104数量级。亚铁磁性材料一般为铁氧体，有两套或两套以上次晶格。在两个次晶格上的原子磁矩取向相反。亚铁磁性为强磁性。磁性材料的分类－反铁磁性特点：物质内部有自发磁化现象，反铁磁性为弱磁性。有两套次晶格。两个近邻原子磁矩取向相反，大小相同。自发磁化强度为零。磁性材料的分类－反铁磁性在相变温度TN以上，反铁磁性物质表现出类似顺磁性特点，磁化率随温度的变化符合居里外斯定律。当温度小于TN，磁化率随温度降低而减少，并逐渐趋于定值。磁性材料的分类－强磁材料强磁材料分类1软磁2硬磁3旋磁4矩磁5压磁磁畴为使体系能

5、量减小，有限大的物质通常被分成若干小的区域，不同的区域自发磁化方向不同。在无外加磁场的情况下，体系总的磁矩趋于相互抵消。这些小的区域称为磁畴。在外磁场下，由于畴壁的移动或畴内自发磁化方向的改变而通常表现出很强的磁性。磁性材料特性参数及定义1饱和磁感应强度Bs随磁芯中磁场强度的增加，磁感应强度B出现饱和时的值，称为饱和磁感应强度Bs。B=μ0（H+M）2剩余磁感应强度Br磁芯从饱和状态去除磁场后，剩余的磁感应强度。3矫顽力Hc磁芯从饱和状态去除磁场后，继续反向磁化，直至磁感应强度减小到零，此时的磁场强度称为矫顽力Hc

6、。4起始磁导率μi、振幅磁导率μa、增量磁导率μD和有效磁导率μe磁导率定义为磁感应强度B与磁场强度H的比值μ=B/μ0H当交流磁场的振幅趋近于零时，所得到的磁导率称为起始磁导率；如果交变磁场的振幅比较大，所得到的磁导率称为振幅磁导率；处于退磁状态的材料，在直流偏磁场和振幅较小的交变磁场同时作用下，形成一个不对称的局部磁滞回线，此局部磁滞回线的斜率与1/μ0的乘积称为增量磁导率含有气隙的磁芯的磁导率称为有效磁导率，用μe表示5居里温度Tc磁芯由铁磁性（亚铁磁性或反铁磁性）转变成顺磁性的温度称为居里温度。在m-T曲线

7、上，80%μmax与20%μmax连线与μ=1的交叉点相对应的温度，即为居里温度Tc。6温度系数αm温度系数为温度在T1和T2范围内变化时，每1℃相应磁导率的变化量，即αm=（μ2-μ1）/[μ1（T2-T1）]（T2>T1）式中μ1—温度为T1时的磁导率；μ2—温度为T2时的磁导率。7减落减落（D）是指材料在交变磁场中经过中性化后，在未受任何机械和热干扰的情况下，起始磁导率μi随时间而降低，最后趋于稳定的可逆的时间效应。减落系数d定义为：D=（μ（t1)–μ(T2)）(μ(T1)logμ（t1)）其中，t1=60

8、S，t2=600S。8磁晶各向异性磁晶各向异性是指磁矩相对于晶轴不同方向时能量不同的现象。目前认为铁氧体产生磁晶各向异性的原因是电子自旋-轨道的耦合与晶体电场的联合效应。磁晶各项异性常数的绝对值通常是随温度的升高而减小。里在居里温度附近，由于K1值比饱和磁化强度更快地趋于零，大多数磁性材料的磁导率将呈现峰值。对于开关电源用MnZn铁氧体，人们通过控制Fe2+