磁性材料基本特性

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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

2、，该点常称为工作点。 2.软磁材料的常用磁性能参数 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

3、度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,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

4、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电气参数。材料:BH,mI～H:H=IN/lL～m:L＝ALN2=4N2mSK/D′10-9磁芯(S,l):f～F磁势F=òHdl=HlU～B:U=Ndf/dt=kfNBS′10-6器件(N):U～I,LNf=òUdt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

5、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

6、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        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

7、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

8、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。有时也替代有气隙铁氧体作变压器铁芯使用。 2.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