《软磁材料性能》PPT课件.ppt

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1、铁氧体软磁材料的性能和应用一、常用磁性材料的分类分类软磁Hc≤10A/cm永磁Hc≥100A/cm金属磁性材料纯FeSi-FeFe-Ni合金Fe-Si-Al合金非晶纳米晶Al-Ni-Co系Sm-Co系Nd-Fe-B系非金属磁性材料软磁铁氧体：Mn-Zn、Ni-Zn、Mg-Zn永磁铁氧体：Sr铁氧体、Ba铁氧体二、软磁铁氧体材料与其它软磁合金及金属粉芯材料参数比较材料性能铁氧体合金金属粉芯非晶纳米晶μi5～20K5～300K5～4503～150K＞100KTc(℃)100～500500500~750210～4855

2、70Bs(T)0.3～0.50.8～2.41～1.20.55～11.3Hc(θe)0.05～0.50.003～30.003～3tgδ/μi(×10-6)10K5825100K1080301M254000100ρ（Ω·cm）10～10810-510~1041.4×10-41.3×10-4三、软磁铁氧体材料的优缺点1、优点：①高电阻率10～108Ω·cm,而金属磁只有10-5左右tanδe∝f,高频下铁氧体有优势。②高频磁导率比金属磁性材料高，损耗低。③工作频率宽。④磁芯易获得相应形状和功能。⑤成本低。2、缺点：①低

3、Bs，单位体积储能少。②导热差③抗拉强度小、脆、难加工，但金属易加工而需轧片或细粉。④未加工部位的尺寸有2%公差。以上优缺点决定了金属磁性材料用于较高磁通密度的低频直流，强电大功率场所，如电力工业、输电变压器，电机等；铁氧体主要用于高频、脉冲弱磁场下。四、常用软磁铁氧体材料Mg-Zn材料、Ni-Zn材料Mn-Zn材料Mn-Zn材料又分为：功率铁氧体：DMR30、DMR40、DMR44、DMR50、DMR90；高导铁氧体：R4K、R5K、R7K、R10K、R12K各铁氧体的特点比较材料性能使用频率材料成本工艺特点M

4、g-Zn电阻率高、Bs低一般＜25MHZ低烧结设备简单Ni-Zn电阻率高、晶粒小一般1M-100M高烧结设备简单Mn-Zn电阻率低、μi高一般＜1MHZ低需气氛窑烧结五、Mn-Zn铁氧体材料Mn-Zn铁氧体按使用场合分两类：功率铁氧体：传输较大功率和储能场合，工作在瑞利区以外，要求PC低Bs高、Tc高高导铁氧体：为电子线路提供阻抗匹配耦合等，工作在弱场下(瑞利区之内)，要求μi高1、功率铁氧体材料主要用于高频小型化开关电源、电视机显示器的回扫变压器等。①发展过程70年代第一代中国2KDTDKH35PHILIPS3

5、C85适于20KHZ80年代初第二代(DMR30)2KBDTDKPC30EPCOSN27适于100K以下80年代后期第三代(DMR40)2KB1TDKPC40PHILIPS3C90适于250K以下90年代中第四代DMR50TDKPC50PHILIPS3F4适于500K以上②发展方向向超低功耗方向发展，已系列化，如TDKPC4044454647Pc95继续向高频化方向发展，可用1M的PC50可用4M的PHILIPS3F5向低功耗、高Bs、高Tc综合性能方向发展：如TDKPc90③开关电源变压器对功率铁氧体材料的要求

6、变压器可传输功率为：Pth=cfBmaxAeWdPth——传输功率C——与开关电源电路工作型式有关系数，Bmax——最大允许磁通Ae——磁路有效截面积Wd——绕组设计参数即Pth∝fBmaxAe上式说明：a工作频率f越大，Pth越大b饱和磁通密度越高，Pth越大cAe越大（磁芯体积越大），Pth越大d在Pth一定情况下减少电源体积（减少Ae）必须增大f或Bmax即f×B为表征材料的性能因子但B是由材料成份决定不可无限提高（Mn-Zn约0.5T），而f提高后会引磁芯起发热，制约着Pth的提高，故引入参数PcPc=K

7、fmBn=f∮BdH＋Cef2B2/ρ＋Prf=10-100km=1.3典型值n=2.5f＞100Km继续增降低磁芯损耗：减Hc增ρ，减少晶粒尺寸当磁芯发热时磁芯能否正常工作，又引入一个物理量——居里温度。功率铁氧体要求高的Tc，综上所述，对功率材料的要求为：大的Bs防饱和f增大时有小的PL防发热高的Tc防过热矢效对磁导率μi要求不太高④功率铁氧体材料主要性能指标简述A：功耗（powerloss)意义：磁心从交变电磁场中吸收的转变为热能的部分能量。功耗与使用关系：功耗越大变压器转换率越低，变压器发热越严重。影响功

8、耗的因素：a、频率：频率越高功耗越高b、磁通密度：磁通密度越大功耗越高c、温度：功率铁氧体在某一温度具有最低的功耗这一点一般定为变压器的工作温度点功耗与频率关系图：(DMR24）功耗与温度磁通密度关系图（DMR24）功耗与温度关系图（DMR24）B：饱和磁通密度（Bs）意义：磁通密度达到的最高值。饱和磁通密度与使用的关系：磁心饱和磁通密度越高、变压器可传输功率越大影响饱和