繁體中文   English  Deutschland

                                           恒創磁電首頁 首頁 > 新聞公告 > 本站公告 > 【精品】磁性材料的基本參數詳解

                                          【精品】磁性材料的基本參數詳解


                                          來源:電子材料圈     更新:2017-03-11     瀏覽:13766
                                                打印   點評

                                          磁性是物質的基本屬性之一,磁性現象與各種形式的電荷的運動相關聯,物質內部電子的運動和自旋會產生一定大小的磁矩,因而產生磁性。

                                           

                                          自然界物質按其磁性的不同可分為:順磁性物質、抗磁性物質、鐵磁性物、反鐵磁性物質以及亞鐵磁性物質,其中鐵磁性物質和亞鐵磁性物質屬于強磁性物質,通常將這兩類物質統稱為 “ 磁性材料 ” 。

                                           

                                          鐵氧體顆粒料 是已經過配料、混合、預燒、粉碎和造粒等工序,可以直接用于成形加工的鐵氧體料粒。顧客使用該料可直接壓制成毛坯,經燒結、磨削后即可制成所需磁芯。本公司生產并銷售高品質的鐵氧體片。 錳鋅鐵氧體 主要分為高穩定性、高功率、高導鐵氧體材料。它是以氧化鐵、氧化鋅為主要成分的復合氧化物。其工作頻率在 1kHz 至 10MHz 之間。主要用著開關電源的主變壓器用磁芯 。

                                          隨著射頻通訊的迅猛發展,高電阻率、高居里溫度、低溫度系數、低損耗、高頻特性好(高電阻率ρ、低損耗角正切 tg δ)的 鎳鋅鐵氧體 得到重用, Ni-Zn系列磁芯,其初始磁導率可由 10 到 2500 ,使用頻率由1KHz 到 100MHz 。但主要應用于 1MHz 以上的頻段、磁導率范圍在 7-1300 之間的 EMC 領域、諧振電路以及超高頻功率電路中。

                                           

                                          磁粉芯 磁環按材料分為五大類:即鐵粉芯、鐵鎳鉬、鐵鎳 50 、鐵硅鋁、羰基鐵。使用頻率可達 100KHZ,甚至更高。但最適合于 10KHZ 以下使用。

                                           

                                          磁場強度 

                                          磁場 “ 是傳遞運動電荷或者電流之間相互作用的物理物 ” 。 它可以由運動電荷或者電流產生,同時場中其它運動或者電流發生力的作用。 均勻磁場中,作用在單位長磁路的磁勢叫磁場強度,用 表示; 使一個物體產生磁力線的原動力叫磁勢,用 表示:H=NI/L, F = N I 單位為安培 米( A/m ),即 奧斯特 Oe ; 為匝數; 為電流,單位安培( ),磁路長度 單位為米( )。

                                           

                                          在磁芯中,加正弦波電流,可用有效磁路長度 Le 來計算磁場強度:

                                          1奧斯特 = 80 安 米 

                                          磁通密度,磁極化強度,磁化強度

                                          在磁性材料中,加強磁場 時,引起磁通密度變化,其表現為: B= ц o H+J= ц o (H+M) 為磁通密度 磁感應強度 , 稱磁極化強度, 稱磁化強度,ц o 為真空磁導率,其值為 4 π× 10 ˉ 7亨利 米( H/m  、 單位為特斯拉, 、 單位為 A/m, 1 特斯拉 =10000 高斯( Gs  在磁芯中可用有效面積 Ae 來計算磁通密度:

                                          正弦波為:  電壓單位伏特( ),頻率單位赫茲( Hz ) ,N 為匝數, 單位為特斯拉( ); Ae 單位為 ㎡ 

                                          飽和磁通密度、剩余磁化強度、矯頑力

                                          和 的關系除在真空中和在磁性材料中小磁化場下具有線性關系外,一般具有非性關系,如下圖磁滯回線性特性:

                                          磁滯回線: 鐵磁體從正向至反向,再至正向反復磁化至技術飽和一周,所得到的 與 的閉合關系曲線稱為磁滯回線。 

                                          Bs 為飽和磁化強度, Br 為剩余磁化強度, Hc 為矯頑力, Hs 為飽和磁化場,不同磁性材料,磁滯回線表現形式不一樣, Bs 、 Br 、 Hc 、 Hs 都不一樣。 鐵芯的μ值與使用范圍  鐵芯因不同的燒結溫度,不同和物質配比例,可以燒結出各種不同的材料,一般來講,鎳鋅鐵氧體鐵芯比錳鋅系的鐵氧體鐵芯的使用頻率范圍寬。μ值是衡量鐵芯性能的一個重要參數,μ值越高,鐵芯使用頻率范圍就越小,如下表:

                                          μ值( Gs 

                                          使用頻率( KHz 

                                          10000

                                          200 以下

                                          2500

                                          500 以下

                                          1000

                                          1000 以下

                                          125

                                          5000 以下

                                           

                                          μ i(Initial Permeability) : 交流最初磁導率 ,鐵芯剛通過交流電時的導磁系數。是磁性材料的 磁化曲線始端磁導率的極限值。它與溫度、頻率有關,測量時在一定溫度、一定頻率、很低磁通密度(或很小磁場)、閉合磁路中進行。在實際測量中規定磁化場 H 所產生的磁通密度應小于 1mT, B 為 0.1mT.

                                          μ e : 有效磁導率 ;在封閉的磁回路里,如果漏磁可以忽略,能產生自感的導磁系數。用它可以表征磁芯的性能。

                                           

                                          Bs(Saturation flux density) : 隨著 的增加,鐵芯 值達飽和時的磁通。

                                           

                                          Br(Remanence) : ( 剩磁 / 殘留磁通 )當鐵芯一度飽和之后,即使讓磁場強度在回復到零,鐵芯 中仍 然有部分磁通殘留,稱之為殘磁。

                                           

                                          Hc ( Coercivity ): 矯頑磁力 (或稱保磁力);磁芯從飽和狀態去除磁場后,繼續反向磁化,直至 減小到 ,即將殘留磁通矯正至零,所需的磁場強度。

                                           

                                          Tc(Curie temperature) : 居里溫度 (或臨界溫度)。對于所有的磁性材料來說,并不是在任何溫度下都具有磁性。一般地,磁性材料具有一個臨界溫度 Tc ,因鐵芯的磁導系數是隨溫度的上升而增加的,在此溫度以下,原子磁矩排列整齊,產生自發磁化,物體變成鐵磁性的。在這個溫度以上,由于高溫下原子的劇烈熱運動,導磁系數完全崩潰,原子磁矩的排列混亂無序,磁狀態由鐵磁性改為順磁性。如圖,μ -T 曲線上 80 μ max--20 μ max 的連線與μ =1 的交叉點相對應的溫度稱為居里溫度。  損耗因子 tg δ m

                                          表示小信號下材料的損耗特性。是損耗功率與無功功率的比值。因磁芯損耗包括磁滯損耗、渦流損耗、剩余損耗,所以損耗因子,可表示為: tg δ m =tg δ h +tg δ c +tg δ r, tg δ h 、 tg δ c 、 tg δ r 分別稱為磁滯、渦流、剩余損耗因子。  比損耗因子

                                          tg δ m/ μ i 或 tg δ / μ i 稱比損耗因子,與材料幾何尺寸無關,表示小信號下材料的損耗特性 。

                                          氣隙的影響

                                          當磁路中有氣隙時,其損耗因子為帶氣隙損耗因子,( tg δ) gap 它與無氣隙時損耗因子關系為:( tg δ) gap/ μ e-1 ) = tg δ / μ i-1 

                                          μ e· μ i 遠大于 ,故上式可表示為:( tg δ) gap/ μ e= tg δ / μ i 由于μ e μ i , 所以開氣隙后,損耗因子減小, 值增加。 磁芯開氣隙后,磁芯內部磁場強度 將大大減小,由 Hi=He-Hd=He-NM 可以看出,退磁因子 越大, Hi 越小。這里 He 是繞組通以電流后產生的磁場( He=NI/Le ),對閉路磁芯 N=0 ,氣隙越大, 越小,反之亦然。開制氣隙可增加磁場和溫度的穩定性。

                                           

                                          品質因素 Q

                                          磁性器件作濾波電感時,通常用品質因素( )來表示它的質量。 Q= 1/ tg δ = ω L/Rt, Rt 表示總電阻。 包括線圈和磁芯的電阻。 Rt 表示有損耗,包括磁芯損耗、銅線損耗。 可見 與頻率和繞組參數有關。 在大信號場下,磁芯損耗用下式表示: Pm= Ph+Pe+Pr, 其中 Ph 、 Pe 、 Pr ,分別表示 磁滯損耗、渦流損耗、剩余損耗 .

                                          開關電源變壓器要求鐵氧體材料要具有:高 Bs 、高振幅磁導率 ?Ae (Amplitude permeability) 以提高其功率轉換效率并避免飽和;也要求材料的功率損耗 Pm 盡量小以避免在高頻下發熱 希望呈負溫度系數;為了在高溫下保持高的 Bs ,材料的居里溫度應當較高,電阻率較高。

                                          變壓器的磁芯一方面起加強線圈之間磁通交鏈的正向作用,同時也帶來因交變磁通激勵而產生額外的磁芯損耗之負面作用。因為磁芯的每次磁化會消耗能量,即產生磁滯損耗(磁性材料的磁疇運動及磨擦而導致),磁通交變產生的感應電勢的驅動會產生渦流損耗。這兩種損耗都與磁通交變的頻率有關。

                                          同一鐵氧體的磁滯損耗正比于直流磁滯回線的面積,并與頻率成線性關系(與 成正比)

                                          對于工作在 100KHZ 以下的功率鐵氧體磁芯,(變壓器工作溫度: 80 -100  )為獲得 低損耗,要選用最低矯頑力、較低的磁致伸縮系數λ的磁芯。

                                          鐵氧體的渦流損耗與 的平方成正比:Pe=Ce.f 2 .Bm 2 / ρ

                                          Ce 為磁芯尺寸長度;ρ為電阻率,它隨著溫度的上升而減小,故 Pe 反而增大。

                                          但在高于 1MHZ 時,會出現鐵磁諧振,從而形成鐵氧體損耗。電阻率ρ幾乎于溫度無關,總損耗主要受剩余損耗的影響,剩余損耗占支配地位,且對溫度產生強烈的依耐性??刹捎眉毦ЯhF氧體磁芯。

                                                打印   點評
                                          南京恒創磁電有限公司·版權所有 - 網站備案: 蘇ICP備17001013號-1 - 網站技術:遠東網絡
                                          Copyright © 2004-2014 ifcores.com All right reserved.
                                          免费人成a片在线观看网站