软 磁 材 料 优质课件
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软磁材料基本知识一、软磁材料的发展及种类1.软磁材料的发展软磁材料在工业中的应用始于十九世纪末。
随着电力工及电讯技术的兴起,开始使用低碳钢制造电机和变压器,在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。
到二十世纪初,研制出了硅钢片代替低碳钢,提高了变压器的效率,降低了损耗。
直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。
到二十年代,无线电技术的兴起,促进了高导磁材料的发展,出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。
从四十年代到六十年代,是科学技术飞速发展的时期,雷达、电视广播、集成电路的发明等,对软磁材料的要求也更高,生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。
进入七十年代,随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展,研制出了磁头用软磁合金,除了传统的晶态软磁合金外,又兴起了另一类材料—非晶态软磁合金。
2.常用软磁磁芯的种类铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。
按(主要成分, 磁性特点, 结构特点) 制品形态分类:1). 合金类:硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金2). 粉芯类:磁粉芯,包括:铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯(High Flux)、坡莫合金粉芯(MPP)3). 铁氧体类:算是特殊的粉芯类, 包括:锰锌系、镍锌系常用软磁材料的分类及其特性(Soft Magnetic Materials)二、软磁材料的分类介绍(一). 合金类1.硅钢硅钢是一种合金,在纯铁中加入少量的硅(一般在 4.5%以下)形成的铁硅系合金称为硅钢,该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为20000 高斯;由于它们具有较好的磁电性能,又易于大批生产,价格便宜,机械应力影响小等优点,在电力电子行业中获得极为广泛的应用,如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。
是软磁材料中产量和使用量最大的材料。
也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。
特别是在低频、大功率下最为适用。
常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带DW、冷轧取向电工钢带DQ,适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯,这类合金韧性好,可以冲片、切割等加工,铁芯有叠片式及卷绕式。
第四章软磁材料第四章软磁材料在前面磁场分析中可以看到,在线圈中加入磁芯后,将磁通限制在低磁阻的磁芯内,用较小激励电流,产生比没有磁芯时大得多的磁通,这就大大减少了电磁元件的体积。
因此,加磁芯的基本目的是为链合或耦合两个或多个磁单元的磁通,提供容易通过的路径,将磁源和磁“负载”连接起来,作为磁通“汇流条”。
同时减少磁元件的体积。
在实际变压器中,磁源是初级线圈-安匝和伏/匝。
磁负载是次级线圈(绕组)。
初级线圈匝链的磁通与每个次级线圈匝链,并适当调节匝比得到不同的电压。
在变压器磁芯中存储能量越小越好。
如果存储能量,和其它寄生元件一样,有时将引起电压尖峰。
在下面将看到,使用高磁导率材料磁芯,能量存储最小。
在一个电感中,磁芯提供一个线圈和磁芯串联的非磁气隙之间磁通链合路径。
实际上,几乎所有的能量存储在气隙中。
高磁导率磁芯或磁合金象皮莫合金,不能够存储大量的能量。
反激变压器实际上是一个带有初级和次级线圈的电感,并且有一个气隙存储能量。
和一个简单电感一样,磁芯提供初级和气隙之间磁通的链合。
磁芯还提供气隙和次级线圈之间的链合,以传递能量到次级电路。
象变压器一样,通过调节匝比得到不同的输出电压。
4.1 磁性材料的磁化物质的磁化需要外磁场。
相对外磁场而言,被磁化的物质称为磁介质。
将铁磁物质放到磁场中,磁感应强度显著增大。
磁场使得铁磁物质呈现磁性的现象称为铁磁物质的磁化。
铁磁物质之所以能被磁化,是因为这类物质不同于非磁物质,在其内部有许多自发磁化的小区域—磁畴。
在没有外磁场作用时,这些磁畴排列的方向是杂乱无章的(图4.1(a)),小磁畴间的磁场是相互抵消的,对外不呈现磁性。
如给磁性材料加外磁场,例如将铁磁材料放在一个载流线圈中,在电流产生的外磁场作用下,材料中的磁畴顺着磁场方向转动,加强了材料内的磁场。
随着外磁场加强,转到外磁场方向的磁畴就越来越多,与外磁场同向的磁感应强度就越强(4.1(b))。
这就是说材料被磁化了。