磁芯材料的介绍
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交流磁芯材料选用原则磁芯材料是电子器件中的重要组成部分,用于存储和传输磁能。
不同的磁芯材料具有不同的特性和应用范围,正确选择适合的材料对于电子器件的性能和稳定性至关重要。
本文将介绍一些常见的磁芯材料以及选用原则。
1. 铁氧体材料(Ferrite)铁氧体材料是最常见的磁芯材料之一,具有良好的磁导率和低电导率。
它们广泛应用于变压器、电感器和电源滤波器等领域。
选用铁氧体材料时需要考虑其工作频率范围、饱和磁场强度以及磁介质损耗等因素。
对于高频应用,需要选择高饱和磁场强度和低磁介质损耗的铁氧体材料。
2. 硅钢材料(Silicon Steel)硅钢材料主要用于制造电动机和变压器的磁芯。
它们具有高导磁率和低磁滞损耗,可以有效地减少能源损耗。
选用硅钢材料时需要考虑其导磁率、饱和磁感应强度和电阻率等因素。
通常情况下,高导磁率和低电阻率的硅钢材料适用于高频率应用,而高饱和磁感应强度的硅钢材料适用于高功率应用。
3. 铁镍合金材料(Iron-Nickel Alloy)铁镍合金材料是一种特殊的磁芯材料,具有高导磁率和低磁滞损耗。
它们广泛应用于高精密仪器和通信设备中。
选用铁镍合金材料时需要考虑其导磁率、饱和磁感应强度和温度系数等因素。
在高温环境下,需要选择具有低温度系数的铁镍合金材料。
4. 铁氮合金材料(Iron-Nitrogen Alloy)铁氮合金材料是一种新型的磁芯材料,具有高导磁率、低磁滞损耗和低成本的特点。
它们适用于高频率和高功率应用。
选用铁氮合金材料时需要考虑其导磁率、饱和磁感应强度和磁滞损耗等因素。
对于高频率应用,需要选择具有高导磁率和低磁滞损耗的铁氮合金材料。
5. 铁氧氮合金材料(Iron-Oxide-Nitride Alloy)铁氧氮合金材料是一种新型的磁芯材料,具有高导磁率、低磁滞损耗和低温度系数的特点。
它们适用于高频率和高温度应用。
选用铁氧氮合金材料时需要考虑其导磁率、饱和磁感应强度和温度系数等因素。
常用磁芯材料(一)粉芯类1.磁粉芯可以隔绝涡流,材料适用于较高频率;材料具有低导磁率及恒导磁特性,磁导率随频率的变化也就较为稳定。
主要用于高频电感。
常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。
(1).铁粉芯在粉芯中价格最低。
磁导率范围从22~100; 初始磁导率me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MPP主要特点是:磁导率范围大,14~550;在粉末磁芯中具有最低的损耗;温度稳定性极佳,在不同的频率下工作时无噪声产生。
粉芯中价格最贵。
高磁通粉芯主要特点是: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。
价格低于MPP。
(3).铁硅铝粉芯铁硅铝粉芯主要是替代铁粉芯,损耗比铁粉芯低80%,可在8KHz以上频率下使用;导磁率从26~125;在不同的频率下工作时无噪声产生;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。
2. 软磁铁氧体软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物。
有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等几类,其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大,Mn-Zn铁氧体的电阻率低,一般在100KHZ以下的频率使用。
Cu-Zn、Ni-Zn铁氧体在100kHz~10兆赫的无线电频段的损耗小。
由于软磁铁氧体不使用镍等稀缺材料也能得到高磁导率,粉末冶金方法又适宜于大批量生产,因此成本低,又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感,在应用上很方便。
而且磁导率随频率的变化特性稳定,在150kHz以下基本保持不变。
随着软磁铁氧体的出现,磁粉芯的生产大大减少了,很多原来使用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。
综上所述,可以选择Mn-Zn铁氧体作为磁芯的材料。
轴套材料选择轴套材料主要有金属和非金属两种,若使用塑料材料,一方面,塑料轴套耐酸、碱、腐蚀,另一方面机械强度也不错,具有良好的耐磨性、耐热性、耐油性。
电力电子电路常用磁芯元件的设计一、常用磁性材料的基本知识磁性元件可以说是电力电子电路中关键的元件之一,它对电力电子装置的体积、效率等有重要影响,因此,磁性元件的设计也是电力电子电路系统设计的重要环节。
磁性材料有很多种类,特性各异,不同的应用场合有不同的选择,以下是几种常用的磁性材料。
1.低碳钢低碳钢是一种最常见的磁性材料,这种材料电阻率很低,因此涡流损耗较大,实际应用时常制成硅钢片。
硅钢片是一种合金材料(通常由97%的铁和3%的硅组成),它具有很高的磁导率,并且每一薄片之间相互绝缘,使得材料的涡流损耗显著减小。
磁芯损耗取决于材料的厚度与硅含量,硅含量越高、电阻率越大。
这种材料大多应用于低频场合,工频磁性元件常用这种材料。
2.铁氧体随着工作频率的提高,对磁芯损耗的要求更高,硅钢片由于制造工艺的限制,已经很难满足这种要求,铁氧体就是在这种形势下出现的。
铁氧体是一种暗灰色或者黑色的陶瓷材料。
铁氧体的化合物是MeFe2O4,这里Me代表一种或几种二价的金属元素,例如,锰、锌、镍、钴、铜、铁或镁。
这些化合物在特定的温度范围内表现出良好的磁性能,但是如果超出某个温度值,磁性将失去,这个温度称为居里温度(T c)。
铁氧体材料非常容易磁化,并且具有相当高的电阻率。
这些材料不需要像硅钢片那样分层隔离就能用在高频的应用场合。
高频铁氧体磁性材料主要可分为两大类:锰锌(MnZn)铁氧体材料和镍锌(NiZn)铁氧体材料。
比较而言,NiZn材料的电阻率较高,一般认为在高频应用场合下具有较低的涡流损耗。
但是最近的研究表明,如果颗粒的尺寸足够小而且均匀,在几兆赫兹范围内MnZn材料显示出较NiZn材料更为优越的特性,例如,TDK公司的H7F材料以及MAGNETICS公司的K材料就是采用这种技术,适用于兆赫兹工作频率下工作的新型铁氧体材料。
3.粉芯材料粉芯材料是将一些合金原料研磨成精细的粉末状颗粒,然后在这些颗粒的表面覆盖上一层绝缘物质(它用来控制气隙的尺寸,并且降低涡流损耗),最后这些粉末在高压下形成各种磁芯形状。
atq18磁芯参数一、简介atq18磁芯是一种常用的电子元件,具有多种参数。
本文将对atq18磁芯的常见参数进行介绍和解释。
二、磁芯材料atq18磁芯采用的是高质量的磁性材料,具有优异的磁性能和稳定性。
该材料在电子领域应用广泛,能够满足各种特定的电磁应用需求。
三、外形尺寸atq18磁芯的外形尺寸为X*Y*Z,其中X表示磁芯的长度,Y表示磁芯的宽度,Z表示磁芯的高度。
这些尺寸对于磁芯的安装和布局都有重要的影响。
四、磁芯形状atq18磁芯的形状通常为矩形,这种形状能够提供更大的磁通量和更好的磁耦合效果。
矩形磁芯在电子设备中被广泛应用,具有良好的性能和稳定性。
五、饱和磁感应强度atq18磁芯的饱和磁感应强度是指在外加磁场作用下,磁芯材料达到饱和状态时的磁感应强度。
这个参数决定了磁芯的最大磁场强度,对于电子设备的性能和稳定性具有重要影响。
六、剩磁atq18磁芯的剩磁是指在外加磁场消失后,磁芯材料仍然保留的磁感应强度。
剩磁可以在一定程度上存储能量,对于电子设备的能耗和功率转换效率有一定影响。
七、矫顽力atq18磁芯的矫顽力是指在磁芯材料被饱和后,需要施加的反向磁场才能使其恢复到初始状态的能力。
矫顽力越大,磁芯的稳定性和抗干扰性就越好。
八、温度特性atq18磁芯的温度特性是指在不同温度下,磁芯材料的磁性能是否稳定。
温度对于磁芯的性能具有重要影响,需要在设计中考虑温度补偿和稳定性。
九、工作频率范围atq18磁芯的工作频率范围是指在这个范围内,磁芯能够保持稳定的磁性能和传输效果。
不同的磁芯材料适用于不同的工作频率范围,需要根据具体需求选择合适的磁芯。
十、损耗atq18磁芯的损耗是指在工作过程中磁芯材料因涡流、磁滞等原因产生的能量损失。
损耗会导致磁芯发热,影响设备的性能和寿命,需要在设计中进行合理的热管理。
十一、应用领域atq18磁芯广泛应用于电子设备中,包括电源、通信、传感器等领域。
它的优异性能和稳定性使得磁芯能够在各种复杂的电磁环境下正常工作。
pm磁芯规格PM磁芯规格一、引言PM磁芯作为一种重要的电子元器件,在电磁设备中起着关键的作用。
本文将从PM磁芯的材料、结构、性能等方面进行详细介绍,以便读者对其规格有更清晰的了解。
二、PM磁芯的材料1. 硅钢片硅钢片是制造PM磁芯最常用的材料之一。
它具有高磁导率、低磁滞损耗和低涡流损耗的特点,能够有效地减小电磁设备的能耗。
硅钢片还具有良好的导磁性能和耐腐蚀性,能够保证磁芯长时间稳定工作。
2. 铁氧体铁氧体是另一种常用的PM磁芯材料。
它具有高饱和磁感应强度、低磁滞损耗和低涡流损耗的特点,能够提高电磁设备的工作效率。
铁氧体还具有良好的抗热震性能和耐高温性能,适用于高温环境下的应用。
三、PM磁芯的结构1. E型磁芯E型磁芯是一种常见的PM磁芯结构,其形状类似于字母E。
它由两个平行的柱状磁芯片组成,中间用一根铜线连接。
E型磁芯结构紧凑,能够有效地减小磁通漏磁,提高磁路传导效率。
2. U型磁芯U型磁芯是另一种常见的PM磁芯结构,其形状类似于字母U。
它由一个弯曲的磁芯片组成,两端分别连接电源和负载。
U型磁芯结构简单可靠,适用于一些特殊的电磁设备。
3. 骨架磁芯骨架磁芯是一种由多个磁芯片组成的结构,类似于一个骨架。
它具有较大的磁通截面积和较高的磁导率,能够提高电磁设备的磁路传导效率。
骨架磁芯结构灵活多样,适用于各种不同形状和规格的电磁设备。
四、PM磁芯的性能1. 磁导率磁导率是衡量PM磁芯导磁性能的重要指标。
磁导率越高,磁芯的导磁性能越好,磁路传导效率越高。
2. 磁饱和感应强度磁饱和感应强度是衡量PM磁芯饱和磁场强度的指标。
磁饱和感应强度越高,磁芯能够承受的磁场强度越大,抗饱和能力越强。
3. 磁滞损耗磁滞损耗是PM磁芯在交变磁场中产生的能量损耗。
磁滞损耗越低,磁芯在交变磁场中的能量损耗越小,能够提高电磁设备的效率。
4. 涡流损耗涡流损耗是PM磁芯在交变磁场中由于涡流效应产生的能量损耗。
涡流损耗越低,磁芯在交变磁场中的能量损耗越小,能够提高电磁设备的效率。
磁通门磁芯材料磁通门是一种能够控制电流的开关设备,它可通过改变磁场的强度来调节电感线圈的电流。
在磁通门中,磁芯材料起着重要的作用,它能够增强磁场的传导能力,提高磁通门的性能和效率。
磁芯材料通常由软磁材料制成,它具有高导磁率和低磁阻,能够有效地集中磁场并减小能量损耗。
常见的磁芯材料包括铁素体、镍铁合金和铁氧体等。
铁素体是一种常用的磁芯材料,它由铁和少量碳、硅等元素组成。
铁素体具有高导磁率、低磁阻和良好的磁饱和特性,适用于高频应用。
此外,铁素体还具有较低的成本和良好的机械强度,使其成为广泛应用于电子电路中的磁芯材料。
镍铁合金是一种具有高导磁率和低磁阻的磁芯材料,其主要成分为镍和铁。
镍铁合金具有良好的磁导性能和磁饱和特性,适用于中高频应用。
此外,镍铁合金还具有较低的能量损耗和较好的温度稳定性,使其在高温环境下仍能保持稳定的性能。
铁氧体是一种由氧化铁和其他金属氧化物组成的磁芯材料,具有高导磁率和低磁阻。
铁氧体具有磁导性能优良、磁阻低、磁饱和特性好等优点,适用于高频和高温环境下的应用。
此外,铁氧体还具有较低的成本和良好的抗腐蚀性能,使其成为广泛应用于电力电子和通信设备中的磁芯材料。
除了上述常见的磁芯材料外,还有其他一些特殊的磁芯材料,如铁镍硅合金、铁铌合金等。
这些材料具有特殊的磁导性能和磁饱和特性,适用于特定的应用领域。
磁通门磁芯材料是磁通门性能和效率的关键因素之一。
选择合适的磁芯材料能够提高磁通门的性能,提高电路的稳定性和可靠性。
不同的应用领域和要求需要选择不同的磁芯材料,以满足特定的工作条件和性能要求。
随着科技的不断进步和发展,磁芯材料的研究和应用也将不断推进,为磁通门技术的发展带来新的突破和机遇。
各种合金金属磁芯、非晶、微晶磁芯介绍一、性能特点:坡莫合金金属磁芯:各类坡莫合金材料有着各自不同的,较硅钢材料与铁氧体优异的典型磁性能,有着较高的温度稳定性和时效稳定性.高初始磁导率类坡莫合金材料(IJ79,IJ85,IJ86)铁芯常制作电流互感器,小信号变压器;高矩形度类坡莫合金材料(IJ51)铁芯常制作磁放大器,双级性脉冲变压器;低剩磁类坡莫合金材料(IJ67h)铁芯常制作中小功率单极性脉冲变压器.二、非晶磁芯:⑴铁基非晶铁芯:在几乎所有的非晶合金铁芯中具有最高的饱和磁感应强度(1.45~1.56T),同时具有高导磁率,低矫顽力,低损耗,低激磁电流和良好的温度稳定性和时效稳定性.主要用于替代硅钢片,作为各种形式,不同功率的工频配电变压器,中频变压器,工作频率从50Hz到10KHz;作为大功率开关电源电抗器铁芯,使用频率可达50KHz.⑵铁镍基非晶铁芯:中等偏低的饱和磁感应强度(0.75T),高导磁率,低矫顽力,耐磨耐蚀,稳定性好.常用于取代坡莫合金铁芯作为漏电开关中的零序电流互感器铁芯.⑶钴基非晶铁芯:在所有的非晶合金铁芯中具有最高的磁导率,同时具有中等偏低的饱和磁感应强度(0.65T),低矫顽力,低损耗,优异的耐磨性和耐蚀性,良好的温度稳定性和时效稳定性,耐冲击振动.主要用于取代坡莫合金铁芯和铁氧体铁芯制作高频变压器,滤波电感,磁放大器,脉冲变压器,脉冲压缩器等应用在高端领域(军用)三、微晶磁芯:较高的饱和磁感应强度(1.1~1.2T),高导磁率,低矫顽力,低损耗及良的稳定性,耐磨性,耐蚀性,同时具有较低的价格,在所有的金属软磁材料芯中具有最佳的性价比,用于制作微晶铁芯的材料被誉为"绿色材料".泛应用于取代硅钢,坡莫合金及铁氧体,作为各种形式的高频(20KHz100KHz)开关电源中的大中小功率的主变压器,控制变压器,波电感,储能电感,电抗器,磁放大器和饱和电抗器铁芯,EMC滤波器共电感和差模电感铁芯,IDSN微型隔离变压器铁芯;也广泛应用于各种类同精度的互感器铁芯.环型规格范围:磁芯最大外径:750mm磁芯最小内径:6mm磁芯最小片宽:5mm磁芯最大片宽:40mm (可叠加得到更宽)其他规格可以根据客户需求订做四、参考说明:坡莫合金金属磁芯,非晶,微晶磁芯电磁性能状态:横磁热处理,低Br,有一定的恒导特性,适用于小功率单极性脉冲变压器,单端开关电源变压器,滤波电感,电抗器;常规热处理,低Pc,极低的激磁电流;适用于中频变压器;纵磁热处理,高Br,适用于配电变压器,中频变压器,双端开关电源变压器,大功率双极性脉冲变压器,饱和电抗器及脉冲压缩器. 摘要:结合应用实例,重点介绍了在不同应用场合选用非晶与超微晶材料的种类及其特点,并与其它磁性材料作了对比。
pc90磁芯参数
PC90磁芯是一种常见的软磁材料,通常用于制造变压器、电感器和其他电子设备。
它具有一些重要的参数,包括磁导率、饱和磁通密度、铁损耗和居里温度等。
首先,磁导率是衡量磁芯材料对磁场的响应能力的重要参数。
对于PC90磁芯来说,其磁导率通常在一定频率范围内表现出较高的稳定性,这使得它在电子变压器和电感器中具有良好的性能。
其次,饱和磁通密度是指在给定材料中磁场强度达到一定数值时,材料中的磁感应强度达到最大值。
PC90磁芯的饱和磁通密度一般较高,这意味着它能够在较小的体积内存储更多的磁能量。
另外,铁损耗是衡量磁芯材料在交变磁场中能量损耗的重要参数。
PC90磁芯通常具有较低的铁损耗,这使得它在高频应用中具有较好的性能。
最后,居里温度是指磁性材料在这一温度以下会失去磁性。
PC90磁芯的居里温度通常较高,这意味着它可以在较高的温度下工作而不会失去磁性能。
综上所述,PC90磁芯具有较高的磁导率、饱和磁通密度,较低的铁损耗以及较高的居里温度,这些参数使得它在电子设备中具有广泛的应用前景。
磁芯什么材料
磁芯是一种用于存储和处理信息的重要材料,它在电子设备中起着至关重要的作用。
磁芯的材料对其性能和应用有着重要影响,下面我们将就磁芯的材料问题展开讨论。
首先,磁芯的材料应具有良好的磁性能。
这意味着磁芯的材料应具有较高的磁导率和饱和磁感应强度,以便在磁场作用下能够产生足够的磁化强度。
常见的磁芯材料包括铁氧体、镍锌铁氧体、铁氧体镍等,它们都具有较好的磁性能,可以满足不同场合的需求。
其次,磁芯的材料应具有良好的稳定性和可靠性。
在实际应用中,磁芯会受到温度、湿度、振动等环境因素的影响,因此其材料应具有良好的稳定性,能够在不同环境条件下保持稳定的磁性能。
同时,磁芯的材料还应具有良好的可靠性,能够长期稳定地工作而不发生磁性能的衰减或失效。
此外,磁芯的材料还应具有良好的加工性能和成本效益。
磁芯通常需要进行加工和成型,因此其材料应具有良好的加工性能,能够满足不同形状和尺寸的要求。
同时,磁芯的材料还应具有良好的成本效益,能够在满足性能要求的同时尽可能降低生产成本。
总的来说,磁芯的材料应具有良好的磁性能、稳定性、可靠性、加工性能和成本效益。
在选择磁芯材料时,需要综合考虑以上因素,并根据具体的应用需求进行合理的选择。
希望本文对磁芯材料的选择有所帮助。
纳米晶磁芯和非晶磁芯-概述说明以及解释1.引言1.1 概述磁芯作为电子器件中的重要组成部分,其性能对设备的工作稳定性和效率起着至关重要的作用。
在磁芯的不断研发和改良过程中,纳米晶磁芯和非晶磁芯成为了研究的热点。
纳米晶磁芯是一种由纳米级晶粒组成的磁性材料,其在磁性能、导磁性和饱和磁感应强度方面具有显著的优势。
相比于传统的晶体磁芯,纳米晶磁芯具有更高的饱和磁感应强度、更低的磁导率和较小的矫顽力损耗。
这些特点使得纳米晶磁芯在高频应用领域具有广阔的市场前景,尤其适用于电力电子设备、通信设备以及电动车等领域。
非晶磁芯是一种非晶态材料,其具有无定形的结构特点。
相比于晶态材料,在非晶磁芯中,原子的排列更加无规律,形成了非晶态结构。
非晶磁芯具有低的矫顽力损耗、高的导磁性能和较高的饱和磁感应强度,尤其适用于高频应用。
目前,非晶磁芯广泛应用于变压器、电感器、磁存储器以及电力传输和变换装置等领域。
本篇文章将对纳米晶磁芯和非晶磁芯的特点和应用进行详细阐述,并对两者进行对比分析。
同时,还将展望纳米晶磁芯和非晶磁芯在未来的发展趋势和应用前景。
通过深入了解纳米晶磁芯和非晶磁芯的特点和应用,我们可以更好地理解它们对电子器件性能的影响,以及它们在各个领域中的潜在应用价值。
1.2 文章结构文章结构部分的内容:本文共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了纳米晶磁芯和非晶磁芯的研究背景和意义,并介绍了本文的目的和结构。
正文部分主要分为纳米晶磁芯和非晶磁芯两个小节。
在纳米晶磁芯小节中,将详细介绍纳米晶磁芯的特点和应用。
特点方面,将分析其磁性能、热稳定性、晶粒尺寸等方面的优势。
应用方面,将介绍纳米晶磁芯在电力系统、电子设备等领域的具体应用情况。
在非晶磁芯小节中,将详细介绍非晶磁芯的特点和应用。
特点方面,将分析其饱和磁化强度、磁导率、磁滞损耗等方面的特点。
应用方面,将介绍非晶磁芯在变压器、电感器等领域的具体应用情况。
结论部分将对比纳米晶磁芯和非晶磁芯的优势与劣势,总结各自的适用范围和特点。
电力电子电路常用磁芯元件的设计一、常用磁性材料的基本知识磁性元件可以说是电力电子电路中关键的元件之一,它对电力电子装置的体积、效率等有重要影响,因此,磁性元件的设计也是电力电子电路系统设计的重要环节。
磁性材料有很多种类,特性各异,不同的应用场合有不同的选择,以下是几种常用的磁性材料。
1.低碳钢低碳钢是一种最常见的磁性材料,这种材料电阻率很低,因此涡流损耗较大,实际应用时常制成硅钢片。
硅钢片是一种合金材料(通常由97%的铁和3%的硅组成),它具有很高的磁导率,并且每一薄片之间相互绝缘,使得材料的涡流损耗显著减小。
磁芯损耗取决于材料的厚度与硅含量,硅含量越高、电阻率越大。
这种材料大多应用于低频场合,工频磁性元件常用这种材料。
2.铁氧体随着工作频率的提高,对磁芯损耗的要求更高,硅钢片由于制造工艺的限制,已经很难满足这种要求,铁氧体就是在这种形势下出现的。
铁氧体是一种暗灰色或者黑色的陶瓷材料。
铁氧体的化合物是MeFe2O4,这里Me代表一种或几种二价的金属元素,例如,锰、锌、镍、钴、铜、铁或镁。
这些化合物在特定的温度范围内表现出良好的磁性能,但是如果超出某个温度值,磁性将失去,这个温度称为居里温度(T c)。
铁氧体材料非常容易磁化,并且具有相当高的电阻率。
这些材料不需要像硅钢片那样分层隔离就能用在高频的应用场合。
高频铁氧体磁性材料主要可分为两大类:锰锌(MnZn)铁氧体材料和镍锌(NiZn)铁氧体材料。
比较而言,NiZn材料的电阻率较高,一般认为在高频应用场合下具有较低的涡流损耗。
但是最近的研究表明,如果颗粒的尺寸足够小而且均匀,在几兆赫兹范围内MnZn材料显示出较NiZn材料更为优越的特性,例如,TDK公司的H7F材料以及MAGNETICS公司的K材料就是采用这种技术,适用于兆赫兹工作频率下工作的新型铁氧体材料。
3.粉芯材料粉芯材料是将一些合金原料研磨成精细的粉末状颗粒,然后在这些颗粒的表面覆盖上一层绝缘物质(它用来控制气隙的尺寸,并且降低涡流损耗),最后这些粉末在高压下形成各种磁芯形状。
由于原料成分的不同,粉芯材料又可分为铁粉芯、钼坡莫合金粉芯(MPP)和高磁通粉芯(铁镍磁粉芯)等材料。
铁粉芯是所有粉芯材料中最为便宜的材料,磁导率一般在4~80左右。
由于颗粒之间相互都绝缘,与硅钢片相比虽然涡流损耗被大大地降低,但高频情况下由损耗导致的温升仍很高。
所以铁粉芯一般用于较低开关频率的场合。
铁粉芯的饱和磁感应强度一般在1特斯拉(T)左右。
MPP磁芯的相对磁导率一般在14~350,饱和磁感应强度为 0.7T左右。
在现有的粉芯材料中,MPP具有损耗低、温度稳定性好的优势。
此外,它也是磁导率选择范围最广的粉芯材料。
但是由于镍的含量高,所以它也是最昂贵的粉芯材料。
由于MPP磁芯在所有粉芯材料中磁损最低,所以它特别适合应用于反激电路,Buck/Boost以及功率因数校正电路,此外均匀分布的气隙使铜损大大降低。
高磁通粉芯是一种气隙均匀分布的磁环,由50%镍和50%铁合金粉末制成,它的相对磁导率一般在14~200。
高磁通粉芯的饱和磁感应强度高达1.5T,而一般MPP为0.7T,铁氧体为0.45T。
与铁粉芯相比,高磁通粉芯的磁损大大地降低,又由于高饱和磁感应强度,该磁芯使得绝大多数场合下铁粉环尺寸降低成为可能。
4.非晶及纳米晶软磁合金非晶态金属与合金是20世纪70年代问世的一类新型材料,采用了超急冷凝固技术,从钢液到薄带成品一次成型。
由于超急冷凝固,合金凝固时原子来不及有序排列结晶,得到的固态合金是长程无序结构,没有晶态合金的晶粒、晶界存在,称之为非晶合金。
这种非晶合金具有优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性,高的电阻率和机电耦合性能等。
由于它的性能优异、工艺简单,从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。
目前美、日、德国已具有完善的生产规模,并且大量的非晶合金产品逐渐取代硅钢和坡莫合金及铁氧体而涌向市场。
常用的非晶合金的种类有:铁基、铁镍基、钴基非晶合金以及铁基纳米晶合金。
二、磁芯材料的基本参数(1)初始磁导率μi初始磁导率是磁性材料的磁化曲线始端磁导率的极限值,即 H B H i lim 001→=μμ 式中70104-⨯=πμH/m 为真空磁导率,H 为磁场强度(单位:A/ m ),B 为磁感应强度(单位:T )。
初始磁导率i μ与温度和频率有关。
(2)有效磁导率μe在闭合磁路中,磁芯的有效磁导率为7e 2e 104⨯⨯=A l NL πμ 式中L 为线圈的自感量(mH );N 为线圈匝数;e A l 为磁芯常数,是磁路长度l 与磁芯截面积A e 的比值(单位:mm -1)。
(3)饱和磁感应强度B s在指定温度(25℃或100℃)下,用足够大的磁场强度磁化磁性物质,磁化曲线接近水平线(见附图1-1)时,不再随外磁场强度增大而明显增大对应的B 值,称饱和磁感应强度B s 。
(4)剩余磁感应强度B r铁磁物质磁化到饱和后,又将磁场强度下降到零时,铁磁物质中残留的磁感应强度即为B r ,称为剩余磁感应强度,简称剩磁。
(5)矫顽磁力 H c磁芯从饱和状态去除磁场后,需要一定的反向磁场强度-H c ,使磁感应强度减小到零,此时的磁场强度H c 称为矫顽磁力(或保磁力)。
(6)温度系数αμ附图1-1 磁性材料磁滞回线温度系数为温度在T 1~T 2内变化时,每变化1℃对应的磁导率相对变化量,即 121121T T -•-=μμμαμ , T 2 >T 1式中1μ为温度为T 1时的磁导率, 2μ为温度为T 2时的磁导率。
(7)居里温度T c居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度。
低于居里温度时该物质成为铁磁体,此时和材料有关的磁场很难改变。
当温度高于居里温度时,该物质成为顺磁体,磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。
(8)磁芯损耗(铁耗)P c磁芯损耗是指磁芯在工作磁感应强度时的单位体积损耗。
磁芯损耗包括:磁滞损耗、涡流损耗、殘留损耗。
磁滞损耗是每次磁化所消耗的能量,正比于磁滞回线的面积,如附图1-2所示;涡流损耗是交变磁场在磁芯中产生环流引起的欧姆损耗;残留损耗是由磁化弛豫效应或磁性滞后效应引起的损耗。
前两项是磁芯损耗的主要部分。
(9)电感系数A L电感系数是磁芯上每一匝线圈产生的自感量,即 2NL A L = 式中L 为磁芯线圈的自感量(单位:H ),N 为线圈匝数。
三、铁氧体磁芯的基本知识1.材料的磁化烧结后的铁氧体是由小的晶体组成,这种晶体的大小一般在10~20μm 的范围内,磁畴就是存在于这些晶体之中。
在没有外磁场作用时,这些磁畴排列的方向是杂乱无章的,如附图1-3(a )所示,小磁畴间的磁场是相互抵销的,对外不呈现磁性。
当一个外加磁场(H )作用于该材料时,磁畴顺着磁场方向转动,加强了铁氧体内的磁场。
随着外磁场的加强,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,附图1-2 磁滞损耗曲线如附图1-3(b)所示。
这就是说材料被磁化了。
在这个磁化过程中,磁畴重新排列必须克服能量势垒,因此,磁化总是滞后于磁场。
所谓的“磁滞回线”(见附图1-1),就是这种现象的结果。
如果对磁化的抵抗并不是很强时,一个特定的磁场强度将会产生很大的感应磁场,铁氧体的磁导率很高。
磁滞回线的形状对铁氧体的其他性能有着很强的影响,如磁损。
附图1-3 磁化过程示意2.磁芯的形状铁氧体磁芯有许多不同的形状,如附图1-4所示。
这些形状各异的磁芯各有其特点,适用于制作各种磁性元件。
(1)磁环磁芯。
从磁的角度而言,磁环也许是最佳选择,因为磁环的磁路是一个封闭的形状,因此铁氧体的性能可以最为充分地发挥出来。
尤其是对于高磁导率的铁氧体材料,哪怕是一点点气隙都会使得磁导率显著下降。
磁环主要应用于脉冲变压器、磁放大器、干扰抑制线圈(共模电感)等场合。
磁环在特定功率处理能力下是最便宜的磁性元件之一,但是磁环的绕制却是最困难的。
(2)罐型磁芯。
罐型磁芯最初是为通信滤波电感而设计的,磁芯几乎包围了所有的线包和骨架,这种结构很好地屏蔽了外部的电磁噪声(EMI)。
罐型磁芯的成本要高于其他形状的磁芯,此外其散热性能较差,所以至今还没有适用于大功率场合的产品。
(3)E型磁芯。
E型磁芯较罐型磁芯便宜,易于绕制,安装方便。
E型磁芯的骨架有立式和卧式两种,立式骨架占用PCB板面积较小但高度很大,卧式骨架正好相反。
E型成为最为常用的磁芯形状。
可以说EE型磁芯和EI型磁芯具有相同的外形,相同的尺寸,相同的骨架,仅仅在漏磁场分布存在差异,适用于制作开关电源变压器。
(4)EC磁芯。
EC磁芯介于E型与罐型之间,窗口面积较大(较罐型磁芯而言),有风道,利于散热。
相同面积下圆形中心柱的周长比方形中心柱省11%,减少了铜损,并且绕制的时候圆形要比方形方便。
(5)PQ磁芯。
PQ 磁芯主要是为开关电源设计的,能在最小的磁心尺寸下获得最大的电感量和线包面积,因此这种磁芯能在最小的高度与体积情况下输出最大的功率。
(6)其他外形磁芯。
附图1-4 常见磁芯的形状(a)环形(b)罐型(c)EE (d)EC (e)PQ (f)EP (g)RM 3.磁芯加气隙由于铁氧体磁芯的磁导率一般都很高,稍加激励就容易产生磁饱和,所以在开关电源中通常通过加气隙的办法来降低有效磁导率,使得电感能够储存更多的能量。
电感储能有如下关系式:e r022221V B LI ••=μμ 式中L 为电感量,I 为电感电流,B 为磁感应强度,V e 为磁芯有效体积,μ0为真空磁导率,μr 为有效相对磁导率。
气隙的引入势必增强电感的漏磁场分布。
磁性元件的漏磁场一般可分为外部漏磁场和内部漏磁场,它们主要是由漏磁通路的长度和磁动势决定的。
由于内部漏磁场穿过线圈会引起额外的涡流损耗,而外部漏磁场能够产生EMI ,对附近的元件产生影响,所以气隙的引入在某种程度上恶化了电感的工作状态。
一般的说,共有五种增加气隙的方法:第一种方法是在磁芯中间垫上一层非磁物质,这样就相当于把气隙分为相等的两部分,第二种方法是通过研磨中心术强行在磁路中插入气隙;第三种方法主要是针对铁氧体磁环而言,由于磁环的特殊结构(既不能研磨又不能分离)只有通过切割的办法来插入气隙;第四种方法就是常用的磁棒;第五种方法是在磁芯加工的时候完成的,也就是常说的金属磁粉芯,包括铁粉芯、铁硅铝、铁镍钼、高磁能磁粉芯等。
事实上,上述五种增加气隙的方法中,前三种可由设计者决定,后两种则决定于生产商,设计者只是通过相应的数据手册来选择适合自已的产品。
垫气隙的方法将气隙分为两个相同但是更小的气隙,并且每个气隙所承受的磁动势近似为二分之一的总安匝数。
而研磨的方法把气隙集中在一处,所以这种方法漏磁场的幅值近似为垫气隙的两倍。