磁材介绍
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什么是磁性材料磁性材料是一类具有磁性的材料,其在外加磁场作用下会产生磁化现象。
磁性材料广泛应用于电子、通信、医疗、能源等领域,是现代社会中不可或缺的重要材料之一。
本文将从磁性材料的基本特性、分类、应用以及发展趋势等方面进行介绍。
首先,磁性材料的基本特性。
磁性材料具有磁化特性,即在外加磁场作用下会产生磁化现象。
根据磁化特性的不同,磁性材料可分为铁磁材料、铁氧体材料、永磁材料和软磁材料等几类。
铁磁材料在外加磁场下会产生明显的磁化,而铁氧体材料具有较高的磁导率和电阻率,因此在高频电路中得到广泛应用。
永磁材料则具有自身较强的磁化特性,常用于制作永磁体。
软磁材料则具有较低的矫顽力和磁导率,适用于变压器、电感器等领域。
其次,磁性材料的分类。
根据磁性材料的不同特性和应用领域,可以将其分为多种类型。
例如,按照磁性材料的组成成分可分为金属磁性材料、合金磁性材料和氧化物磁性材料等;按照磁性材料的磁性能力可分为软磁材料和硬磁材料;按照磁性材料的应用领域可分为电子器件用磁性材料、电机用磁性材料和传感器用磁性材料等。
再者,磁性材料的应用。
磁性材料在各个领域都有着重要的应用价值。
在电子器件中,磁性材料被广泛应用于制作电感、变压器、磁头等元器件;在电机领域,永磁材料被应用于制作各种类型的电机,如风力发电机、电动汽车驱动电机等;在通信领域,磁性材料被应用于制作微波器件、天线等;在医疗领域,磁性材料被应用于制作医疗设备,如核磁共振成像设备等;在能源领域,磁性材料被应用于制作发电机、电池等。
最后,磁性材料的发展趋势。
随着科学技术的不断进步,磁性材料的研究和应用也在不断发展。
未来,磁性材料将更加注重环保、节能、高效的特性,以适应社会对清洁能源和高效能源的需求。
同时,磁性材料的微纳米化、多功能化、智能化也将成为发展的趋势,以满足各种领域对材料性能的要求。
总之,磁性材料作为一类具有磁化特性的材料,在现代社会中具有重要的应用价值。
通过对磁性材料的基本特性、分类、应用和发展趋势的介绍,相信读者对磁性材料有了更深入的了解,也为今后的研究和应用提供了一定的参考。
磁性材料入门知识磁性材料入门知识磁性材料是指在磁场中可以产生磁性的材料,包括铁、钢、铁合金、磁性玻璃、氧化物等等。
它们具有多种应用,如电机、电磁铁、电子、通讯、医疗、军事等领域。
本文将为你介绍磁性材料的基本知识。
1. 磁化强度磁化强度是衡量磁性材料磁化程度的物理量,通常用磁化强度或磁化矢量表示。
磁化强度的单位是安培每米(A/m)或高斯(Gs)。
磁力线越接近选定的物体,磁化强度就越强。
2. 磁场强度磁场强度是衡量磁场强弱的物理量,它和磁性材料的磁化程度有关。
磁场强度的单位是特斯拉(T)或高斯(Gs)。
3. 磁性导数磁性材料的磁性导数是指材料对磁场的响应,通常用来表示磁性材料的磁化程度。
高磁性导数的材料对磁场的响应非常灵敏,可以用来制造磁传感器。
4. 磁饱和当磁性材料的磁化强度达到一定值时,它将不再对外加磁场产生响应,这个过程称为磁饱和。
磁饱和是磁性材料失去磁性的一个重要特征。
5. 磁畴磁性材料分为多个微小的磁畴,每个磁畴具有自己的磁矩方向,这个方向通过相邻的原子强引力互相保持。
每个磁畴磁矩方向相同,但与相邻磁畴的磁矩方向不同。
6. 磁滞回线当一个交变电流通过一个螺线管时,磁针的磁化方向会随着电流变化,因此在磁针上会形成一个磁滞回线。
磁滞回线经常用来描述磁性材料的饱和磁化、滞磁和磁导率等性质。
7. 磁性材料分类根据磁性材料的磁导率和饱和磁化强度,可以将磁性材料分为软磁性材料和硬磁性材料。
软磁性材料是指具有高磁导率和低磁饱和的材料,通常用作电子元器件、电机和变压器等领域。
硬磁性材料是指具有高饱和磁化和低磁导率的材料,通常用于制造永磁体、磁存储、磁头等领域。
8. 磁性材料应用磁性材料广泛应用于各个领域。
在电子行业,磁性材料用于制造电感和磁芯等元器件。
在电机和发电机中,磁性材料用于制造转子和定子,改进机器效率并降低成本。
磁性材料还用于通讯、医疗、军事和安全等领域。
总之,磁性材料具有重要的应用和理论价值。
通过深入了解磁性材料的基本知识,可以更好地理解其在科技领域中的应用和发展前景。
磁性材料的分类1、铁氧体磁性材料:一般是指氧化铁和其他金属氧化物的符合氧化物。
他们大多具有亚铁磁性。
特点:电阻率远比金属高,约为1-10(12次方)欧/厘米,因此涡损和趋肤效应小,适于高频使用。
饱和磁化强度低,不适合高磁密度场合使用。
居里温度比较低。
、铁磁性材料:指具有铁磁性的材料。
例如铁镍钴及其合金,某些稀土元素的合金。
在2 2 、铁磁性材料:指具有铁磁性的材料。
例如铁镍钴及其合金,居里温度以下,加外磁时材料具有较大的磁化强度。
3 、亚铁磁性材料:指具有亚铁磁性的材料,例如各种铁氧体,在奈尔温度以下,加外磁时材料具有较大的磁化强度。
4 、永磁材料:磁体被磁化后去除外磁场仍具有较强的磁性,特点是矫顽力高和磁能积大。
可分为三类,金属永磁,例:铝镍钴,稀土钴,铷铁硼等;铁氧体永磁,例:钡铁氧体,锶铁氧体;其他永磁,如塑料等。
5、软磁材料:容易磁化和退磁的材料。
锰锌铁氧体软磁材料,其工作频率在1K-10M之间。
镍锌铁氧体软磁材料,工作频率一般在1-300MHZ6、金属软磁材料:同铁氧体相比具有高饱和磁感应强度和低的矫顽力,例如工程纯铁,铁铝合金,铁钴合金,铁镍合金等,常用于变压器等。
7 、损耗角正切:他是串联复数磁导率的虚数部分与实数部分的比值,其物理意义为磁性材料在交变磁场的每周期中,损耗能量与储存能量的2派之比。
8、比损耗角正切:这是材料的损耗角正切与起始导磁率的比值。
9 、温度系数:在两个给定温度之间,被测的变化量除以温度变化量。
、磁导率的比温度系数:磁导率的温度系数与磁导率的比值。
1010、磁导率的比温度系数:磁导率的温度系数与磁导率的比值。
11 、居里温度:在此温度上,自发磁化强度为零,即铁磁性材料(或亚磁性材料)由铁磁状态(或亚铁磁状态)转变为顺磁状态的临界温度。
专业术语: :专业术语、饱和磁感应强度:((饱和磁通密度饱和磁通密度))磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度。
在实际应1 、饱和磁感应强度:用中,饱和磁感应强度往往是指某一指定磁场(基本上达到磁饱和时的磁场)下的磁感应强度。
磁性材料分类
磁性材料是指具有一定磁性的物质,根据其磁性特性的不同,磁性材料主要可以分为三类:铁磁材料、铁氧体材料和非铁磁材料。
1. 铁磁材料:铁磁材料是指能够持续保持较强磁性的材料,它们在外部磁场作用下,可以产生自发磁化,且除去磁场作用后,能够保持一定程度的剩磁。
典型的铁磁材料包括铁、镍、钴以及它们的合金,如铁氧体、钐铁氧体等。
这类材料在电磁机械、电磁传感器、磁记录介质等领域有广泛应用。
2. 铁氧体材料:铁氧体材料以含铁氧化物为主要成分,由铁氧体晶粒与其他成分组成的复合材料。
铁氧体材料具有优良的磁特性、高温稳定性、低价格等优点,广泛应用于电力电子、电子通信、电子计算机等领域。
根据铁氧体的晶粒结构不同,铁氧体材料又可以分为软磁铁氧体和硬磁铁氧体两类。
软磁铁氧体具有高导磁率和低磁滞损耗等特点,适用于高频的电感元件、变压器等;硬磁铁氧体则具有高矫顽力和高剩磁等特点,适用于永磁体、电机等领域。
3. 非铁磁材料:非铁磁材料是指在外加磁场下,几乎不发生自发磁化的材料。
常见的非铁磁材料包括铜、铝、木材、玻璃等。
这些材料的磁导率接近于1,磁化率极小,几乎不受磁场影响。
非铁磁材料在电子设备、通信设备、建筑装饰等领域有广泛应用。
总结起来,磁性材料主要分为铁磁材料、铁氧体材料和非铁磁
材料三类。
铁磁材料具有较强磁性和剩磁特性,适用于电磁机械等领域;铁氧体材料具有高温稳定性和优良的磁特性,广泛应用于电力电子领域;非铁磁材料几乎不受磁场影响,适用于电子设备和建筑装饰等领域。
常用磁性材料介绍◆钕铁硼介绍:诞生于八十年代初的第三代稀土永磁材料--钕铁硼,是当今世界上磁性的永磁材料,可分为烧结钕铁硼磁性材料和粘结钕铁硼磁性材料。
与烧结钕铁硼磁性材料相比,粘结钕铁硼磁性材料具有一次成形,多极取向的特点;主要应用于微电机上。
钕铁硼永磁体以其优异的性能、丰富的原料、合理的价格正得以迅猛的发展和广泛的应用。
其主要应用在微特电机、永磁仪表、电子工业、汽车工业、石油化工、核磁共振装置、音响器材、磁悬浮系统、磁性传动机构和磁疗设备等方面。
钕铁硼磁铁容易生锈、氧化,所以对钕铁硼磁铁,其表面通常需作电镀处理,如镀锌、镍、银、金等,也可以做磷化处理或喷环氧树脂来减慢其氧化速度。
钕铁硼的其他物理特性:Br 温度系数 -0.11%/°C密度 7.4g/cm3韦氏温度 600Hv拉伸温度 8.0kg/mm2比热 0.12k Cak(kg°C)弹性模量 1.6x1011N/m2横向变形系数 0.24居里温度 310-340°C电阻率144Ω.cm挠曲强度 25kg/mm2热膨胀系数 4x10-6/°C导热系数7.7cal/m.h.°C刚度 0.64N/m2压缩率 9.8x10-12m2/NiHc温度系数 -0.60%/°C磁铁的一般表面处理:镀锌、镍、锡、金、银、磷化处理、环氧树脂喷涂特性:钕铁硼永磁材料是以金属间化合物Nd2Fe14B为基础的永磁材料。
钕铁硼具有极高的磁能积和矫力,同时高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用,从而使仪器仪表、电声电机、磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能。
材质特点:钕铁硼的优点是性价比高,具良好的机械特性;不足之处在于居里温度点低,温度特性差,且易于粉化腐蚀,必须通过调整其化学成分和采取表面处理方法使之得以改进,才能达到实际应用的要求。
制造工艺:钕铁硼的制造采用粉末冶金工艺。
初中物理磁学知识点梳理物理学是一门研究物质和能量之间相互作用的科学,而磁学则是物理学中一个重要的分支。
在初中物理学习中,磁学知识点是必须重点掌握的内容。
下面将对初中物理磁学知识点进行梳理,分为磁性材料、磁场、电磁感应和电磁线圈四个部分进行介绍。
一、磁性材料磁性材料是指能够产生磁场或被磁场所吸引的物质。
常见的磁性材料有铁、镍和钴等。
磁性材料可以分为永磁材料和临时磁性材料两类。
1. 永磁材料永磁材料是指在外部磁场的作用下,其自身能够保持磁性的材料。
永磁材料可以产生持久磁场,并具有很强的磁性。
常见的永磁材料有铁氧体、钕铁硼和钴硅钴等。
2. 临时磁性材料临时磁性材料是指在外部磁场的作用下,其自身能够显示出磁性,但在去掉外部磁场后会失去磁性的材料。
常见的临时磁性材料有铁、镍和钴等。
二、磁场磁场是指物体周围存在的磁性力场。
在磁场中,对磁性物体具有吸引或排斥力。
磁场可以根据磁力线的性质分为均匀磁场和非均匀磁场两类。
1. 均匀磁场均匀磁场是指磁场中磁感应强度大小方向均相同的磁场。
在均匀磁场中,磁力线是平行且间距相等的。
在均匀磁场中,通过一个理想的磁针可以找到磁场的方向。
2. 非均匀磁场非均匀磁场是指磁场中磁感应强度大小或方向不均匀的磁场。
在非均匀磁场中,磁力线会有变化,磁力线的间距不等。
三、电磁感应电磁感应是指通过改变磁场中磁感应强度的大小或方向,产生感应电流的现象。
电磁感应有三种方式,即电磁感应定律、发电机和电磁铁。
1. 电磁感应定律电磁感应定律是描述电磁感应现象的定律。
根据法拉第电磁感应定律,当导体中的磁感应强度发生变化时,导体的两端会产生感应电动势。
感应电动势的大小与磁感应强度的变化率成正比。
2. 发电机发电机是一种利用电磁感应产生电能的装置。
它通过旋转一个导电线圈或磁体,在磁场中产生感应电动势,从而产生电流。
发电机是现代发电的重要设备之一。
3. 电磁铁电磁铁是一种利用电磁感应产生磁场的装置。
当通过导线通电时,导线周围会产生磁场,形成一个临时的磁铁。
磁性材料分类磁性材料是一类具有磁性的材料,广泛应用于电子、通讯、医疗、汽车等领域。
根据其磁性特性和组成成分的不同,磁性材料可以分为多种类型。
本文将对磁性材料的分类进行介绍,以便读者更好地了解和应用这一类材料。
1. 永磁材料。
永磁材料是一种具有永久磁性的材料,能够在外加磁场的作用下保持一定的磁性。
永磁材料按其组成和性能可分为金属永磁材料和非金属永磁材料两大类。
金属永磁材料主要包括铁氧体、钕铁硼、钴磁体等;非金属永磁材料主要包括铁氮合金、铁碳合金等。
永磁材料具有高矫顽力、高矫顽温度、良好的抗腐蚀性能等特点,被广泛应用于电机、传感器、磁性存储等领域。
2. 软磁材料。
软磁材料是一种在外加磁场下能够快速磁化和去磁化的材料,主要用于电力变压器、电感线圈、电子设备等场合。
软磁材料按其磁性能可分为高导磁材料和低导磁材料两大类。
高导磁材料主要包括硅钢片、镍铁合金等;低导磁材料主要包括铁氧体、铁硅铝合金等。
软磁材料具有低磁滞、低涡流损耗、高饱和磁感应强度等特点,能够有效地控制和利用磁场能量。
3. 硬磁材料。
硬磁材料是一种在外加磁场下能够保持较强磁性的材料,主要用于制造永磁体、磁记录材料等。
硬磁材料按其磁性能可分为高矫顽力材料和高矫顽温度材料两大类。
高矫顽力材料主要包括钴磁体、钕铁硼等;高矫顽温度材料主要包括铝镍钴、钴铁等。
硬磁材料具有良好的矫顽力、矫顽温度和磁能积,能够保持稳定的磁性能,被广泛应用于电机、传感器、磁记录等领域。
4. 磁性功能材料。
磁性功能材料是一种具有特定磁性功能的材料,主要用于磁传感器、磁存储器、磁耦合器等领域。
磁性功能材料按其功能可分为磁敏材料、磁光材料、磁阻变材料等。
磁性功能材料具有响应速度快、灵敏度高、能耗低等特点,能够满足不同领域对磁性功能的需求。
总结。
磁性材料是一类具有重要应用价值的材料,其分类主要基于磁性特性和组成成分。
不同类型的磁性材料具有不同的特点和应用领域,能够满足各种工程和科学需求。
常用磁性材料分类及特点
一、软磁性材料
1、主要特点:软磁性材料经外加磁场后容易磁化,也容易退磁的磁性材料,其主要特点是:矫顽力小、容易磁化、容易退磁。
2、常用材料:铁氧体、工业纯铁、硅钢片等
二、硬磁性材料
1、主要特点:硬磁性材料又称为永磁材料,磁体经外加磁场后可长期保留强磁性。
主要特点是矫顽力高、磁能积大,磁性基本稳定。
2、常用材料:铁氧体永磁材料、金属永磁材料(如钕铁硼、钐钴、铝镍钴等)。
力矩电机特点
力矩电动机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机,具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点。
力矩电动机能在一般较宽的转速范围内使转矩基本恒定。
力矩电机包括:直流力矩电机、交流力矩电机,广泛应用于机械制造、纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中,以及阻力矩大的拖动系统和频繁正、反转的装置或其他类似动作的各种机械上。
1、直流力矩电机:是一种特殊形式的直流伺服电动机,大多采用永磁励磁,其基本要求与直流伺服电动机相似。
为了获得大的输出转矩和低的转速,直流力矩电机采用大内孔扁平结构,有利于电机直接套在负载轴上,提高系统的耦合刚度,使系统反应迅速,频带展宽,稳定工作,满足动态性能要求。
2、交流力矩电机:其基本要求和交流伺服电动机相同。
其在结构上是采用电阻率较高的材料(例如黄铜、康铜等)作转子的导条及端环,通过增加转子电阻获得宽广的调速范围和较软的机械特性。
原理与一般鼠笼式异步电动机完全相同,但与一般同机座号异步电动机相比,交流力矩电动机输出功率要小好几倍,堵转转矩大,堵转电流小得多。
®Spang & Co 公司分部开关电源使用的磁芯简介开关电源(SPS)的优点大家都很清楚。
这些装置中所用的各种电路也在文献中说明得非常清楚。
磁芯在开关电源电路中起重要作用。
磁芯可由多种原料经一系列工序制成,可以有各种形状和大小,如图1所示。
每种材料都有自己的特性。
因此,必须参考材料特性考察具体情况下对电源磁芯的要求,从而选择适当磁芯。
本文介绍开关电源磁芯所用的各种磁性材料、制造方法以及和电源主要部分相关的有效磁特性。
磁芯可分为以下三种基本类型:(1)绕帶磁芯,(2)磁粉芯,(3)铁氧体。
图1:各种磁芯。
以下 MAGNETICS 资料详细讲述另外一些磁芯资料,包括材料说明和特性,以及尺寸和特别设计资料:铁氧体磁芯……………….…………………………….…技术公报FC-601钼坡莫合金和高磁通磁粉芯.…………………………….技术公报MPP-400铁硅铝磁粉芯…………….…………………………….…技术公报KMC-2.0高磁通磁粉芯…………….…………………………….…技术公报HFPC-01绕帶磁芯…………….…………………………….………技术公报TWC-500切割型磁芯…………….…………………………….……技术公报MCC-100电感器磁粉芯设计软件共模电感器设计软件目錄绕帶磁芯 (1)磁粉芯 (3)铁氧体磁芯 (5)图 2:TWC 剖视图。
绕帶磁芯图 2 是典型绕帶磁芯的剖视图。
这个磁芯由磁合金窄带制成,厚度为 1/2 密尔到 14 密尔。
宽度为 1/8” 到若干英寸。
金属带首先切成所需宽度,并覆盖上薄的绝缘材料涂层,然后绕制在芯棒上,一圈包着一圈,一直绕到预定厚度。
最后一圈通过点焊焊接在前一圈上,防止松开。
绕制时磁芯材料受压,所以会丧失部分磁性。
为了恢复这些失去的磁特性,磁芯必须在氢气炉中退火,退火温度接近 1000°C 。
*频率极限是根据处于磁通饱和或接近饱和状态下的材料获得的。
频率越高越好,这样磁感应强度就越低-参见正文。
1MAGNESIL ® 16.57500.012(3% SiFe )0.006 0.004 0.002 100 Hz 250 Hz 1 kHz 2 kHz SUPERMENDUR (铁钴钒合金材料铁钴钒合金材料))ORTHONOL ® (50% Ni ) 21940 0.004 0.002155000.004 0.002 0.001 750 Hz 1.5 kHz1.5 kHz 4 kHz 8kHZ 坡莫合金(80% Ni )非晶 2605SC (铁基) 7.4 46015.5 370 0.004 0.002 0.001 0.00050.001 4 kHz 10 kHz 20 kHz 40 kHz20 kHz非晶 2605-S3 (铁基铁基)) 14 370 0.001 100 kHz非晶 2714A (钴基钴基))5.75205 0.001 300 kHzkHz磁材料饱和饱和磁感应磁感应强度千高斯(B m )表 1:绕帶磁芯材料的磁特性居里温度 °C(T C )使用使用频率上限频率上限*带厚带厚((英寸英寸))频率确切的温度和冷却循环根据材料不同而有所变化,而且对于实现最佳磁特性至关重要。
将磁芯置于保护容器内,并使用少量硅化合物作为缓冲物,保护磁芯免受冲击或振动,冲击或振动很容易减弱磁芯磁特性。
测试后磁芯就可以出厂了。
绕帶磁芯使用的合金一般是Magnesil®(马格尼西合金)、铁钴钒合金材料、Orthonol®(镍铁磁芯材料)、坡莫合金和Metglas®。
表 1 是这些材料的数据比较。
图中最后两列是可达到的材料厚度和针对每种厚度推荐的最高工作频率。
马格尼西合金是硅铁复合物,主要用作低频材料。
对于工作频率为60Hz的磁芯,这种材马格尼西合金料是最佳选择,因为在以上材料中它的磁感应强度最高,而且成本最低。
铁钴钒合金材料是50%钴基合金,由于经特殊处理,矩形度和磁感应强度都很高。
建议铁钴钒合金体积极小或工作于高温下的装置使用这种材料。
镍铁磁芯材料是50%Ni - 50%Fe 的复合物,磁感应强度比马格尼西合金低,但是损耗更小,并可在更高频率下工作。
通过比较材料厚度相同时的推荐频率可看出这一点。
2密尔马格尼西合金的最大频率是2kHz,而镍铁磁芯材料是4kHz。
而且,镍铁磁芯材料比马格尼西合金贵。
坡莫合金是80%Ni — 20%Fe 的复合物,磁感应强度比前三种材料都低。
但它的工作频坡莫合金率最高。
例如,2密尔厚的坡莫合金可用于频率为10 kHz 的场合。
非晶可提供材料的厚度可达1密尔。
磁芯处理方法和其他绕帶磁芯相同。
合金合金2605是铁硅合金,可制成切割型磁芯形式,这种材料的储能量比坡莫合金高。
(切割型磁芯的制造方合金法和绕帶磁芯相似,只不过切割型磁芯是矩形并切成两部分,两部分之间有气隙)。
合金2714A 是钴基合金,磁导率和矩形系数都较高,而磁芯损耗较低。
由于这些特性,这种材料适用于高频场合,例如开关电源的磁放大器。
绕帶磁芯材料的频率上限由如下因素确定:在饱和变压器中,使磁芯在中等温升下即可饱和的最高频率。
如果允许大温升,或磁芯工作磁感应强度低于饱和磁感应强度,那么频率可高于表中所列频率。
应注意,这些材料的居里温度都很高,这也是多数磁性金属的特性。
居里温度就是材料丧失磁性的温度。
金属的居里温度比功率应用中使用的铁氧体高。
2磁粉芯磁粉芯有三种类型:(1)钼坡莫合金,(2)高磁通材料,以及(3)KOOL MU ®(铁硅铝)。
这三种类型的制造方法类似。
图 3 显示了磁粉芯的某些代表性尺寸。
首先将合金材料磨成细粉。
然后在粉末中掺入绝缘材料,使颗粒之间彼此绝缘,从而增大电阻率。
然后将粉末压成环形。
接着磁芯经退火和油漆,然后 100% 接受电感测试。
磁粉芯的内径和外径都较大,这样有利于绕制。
油漆同样有助于绕制,这是因为油漆摩擦系数小,而且由于能使导线和磁芯相绝缘,所以可带来更大安全。
图 3:典型磁粉芯。
钼坡莫合金钼坡莫合金((MPP )磁粉芯的材料类似于绕帶磁芯的材料坡莫合金。
MPP 磁芯的磁导率为 14 到 550,可划分为十个不同范围。
这和纯净材料的坡莫合金金属大不相同,在不同测试条件下,坡莫合金金属的磁导率在 10,000 到 200,000 之间。
MPP 磁芯磁导率减小的原因是由于绝缘介质将坡莫合金微粒分隔开,从而使整个环形磁芯中分布有很多气隙。
正是由于这些气隙,坡莫合金粉末才能在高达数百奥斯特的直流场下不饱和。
第 4 页图 4 说明这一点,图中是一系列磁导率对应直流偏置曲线图。
磁导率是以未加直流电时的电感以百分比形式给出。
MPP 磁芯的损耗极低,而且储存能量很大,所以非常适用于高频扼流线圈和高频功率电感器。
每批磁芯的电感和磁导率都用标称值表示,标称值和实际值之间可以有 ± 8% 的公差。
磁芯都 100% 经过测试,并按每隔2%的公差分档。
所以对于磁导率不是标称值的磁芯,设计人员会绕制略微不同的匝数,从而使电感标称值的误差为 ± 2%。
高磁通高磁通磁粉芯的原料类似于镍铁磁芯材料(50Ni — 50Fe )。
之所以取这个名字,是因为它们的磁感应强度大于坡莫合金。
这类磁芯储存能量较高,所以在较大直流电流下也不会饱和。
它们可用于制造体积和重量较小的元件。
高磁通磁芯的损耗比坡莫合金磁芯大。
3图 4:坡莫合金磁粉芯的磁导率-直流偏置曲线。
铁硅铝铁硅铝((Kool Mu )磁粉芯的原料是铁基合金。
它的磁芯损耗高于 MPP ,储能量大但是很经济。
不过铁硅铝磁芯的损耗低于铁粉芯。
所以在由于纹波较大而导致发热的场合,铁硅铝磁芯优于铁粉芯。
在一些场合允许发热,这时铁硅铝磁芯可以比同样情况下的铁粉芯小。
铁硅铝磁芯非常适用于串联噪声滤波器,这种情况下电感器必须在交流电压较高时不发生饱和。
与铁氧体磁芯相比,使用铁硅铝磁芯的线路滤波器尺寸较小,匝数也较少。
因为磁感应强度高(10,000 高斯)和磁芯损耗低,所以铁硅铝磁芯非常适用于单向激励场合,比如脉冲变压器和回扫变压器。
这类磁芯有五种磁导率(26 到 125)。
这三种磁粉芯的尺寸相同。
4铁氧体磁芯图 5 是各种形状和大小的铁氧体磁芯。
铁氧体的制造方法不同于前面讨论的材料。
铁氧体的原料是铁、锰和锌等各种金属的氧化物。
氧化物通常可用作绝缘体,所以铁氧体的电阻率高于磁合金,因而铁氧体可在高得多的频率下工作,甚至可在兆赫范围内工作。
原材料混合在一起,在预烧结炉中烧结。
然后再破碎成均匀微粒,并压制成所需形状。
“磁芯是將生胚在一种受控制的烧结炉中烧结而成。
由于烧结好的磁芯是坚硬的陶瓷,所以后续加工要使用金刚石砂轮。
罐型磁芯以及E 型、U 型和I 型磁芯等成对磁芯的结合面必须接受研磨,尽量减小气隙。
环形磁芯在转筒上磨光,在这道工序中将磁芯的锐边除去。
图5:典型铁氧体磁芯和骨架铁氧体材料铁氧体的电气特性不同于磁粉芯或绕帶磁芯。
表2 是七种铁氧体磁芯材料及其电气特性。
磁感应强度和初始磁导率都低于磁合金材料。
F、P、R 和K 材料在电子功率变压器中使用最多。
区别在于磁芯损耗。
室温下 F 材料磁芯损耗最小,随温度升高P 和R 材料的磁芯损耗减小,大约70° C 时P 材料达到低点,大约90° C 时R 材料达到低点。
K 材料在频率高于20 kHz 时磁芯损耗较低。
J、W 和H 材料适用于电磁干扰滤波器等,此类场合下需要高磁导率。
5材料代码磁感应强度初始磁导率应用场合居里温度居里温度 °CR 5,000 2,300变压器电感器> 230K 4,600 1,500"> 230 P 5,000 2,500"> 230 F 4,900 3,000"> 250J 4,300 5,000电磁干扰滤波器宽带变压器> 140W 4,300 10,000"> 125H 4,200 15,000"> 120表2:各种铁氧体材料及其特性铁氧体磁芯形状铁氧体磁芯的形状和尺寸多种多样。
每种形状都有明确优点,从而最适用于某种场合。
表 3 目前最常用的铁氧体形状以及它们在各方面的相互比较。
如表中所示,选择时要考虑很多因素,没有万能方案,多数情况下要做些折衷处理。
表3铁氧体磁芯几何形状比较表罐型磁芯双片型磁芯E 形磁芯Ec 和ETD 磁芯PQ 磁芯EP磁芯环形环形磁芯磁芯磁芯成本高高 低中高中非常低线轴成本低低 低中高高无绕制成本低低 低低低低高绕制灵活性良好良好极好极好良好良好一般 装配简单简单简单中等简单简单不需要安装灵活性**良好良好良好一般一般良好不好散热不好良好极好良好良好不好良好屏蔽极好良好不好不好一般极好良好** 将磁芯两半装在一起以及将组装好之后的磁芯安装在电路板上或底座上都需要另外的骨架。