0501、磁性材料要点.ppt

磁性材料 开关电源技术——tqzheng@ * 磁性材料 磁性材料 高频功率电子电路中离不开磁性材料。磁性材料主要用于电路中的变压器、扼流圈(包括谐振电感器)中。 Load 磁性材料(Magnetic materials)有个磁饱和问题。如果磁路饱和，会导致变压器电量传递畸变，使得电感器电感量减小等。 对于电源来说，有效电感量的减小，电源输出纹波将增加，并且通过开关管的峰值电流将增加。这样可能使得开关管的工作点超出安全工作区，从而造成开关管寿命的缩短或损坏。 磁性材料的另一个问题就是居里点温度(Curie Temperature)。在这一温度下，材料的磁特性会发生急剧变化。特别是该材料会从强磁物质变成顺磁性物质，即磁导率迅速减小几个数量级。实际上，它几乎转变为和空气磁芯等效。一些铁淦氧(ferrites)的居里点可以低到130oC左右。因此一定要注意磁性材料的工作温度。 两个重要问题 磁性材料 B Magnetic Flux Density Bs Saturation Flux Density Br Remanence H magnetic Field Strength Hc Coercive Force ?i Initial Permeability ?a(max) Maximum Amplitude Permeability Fig 1 Typical B vs H Loop The area enclosed by the hysteresis loop is a measure of hysteresis loss per cycle. 在退磁曲线中, B 与 H 之积, 在某一点处达到最大值, 通常记作(BH)m, 叫最大磁能积. 磁滞回线 磁性材料 磁性材料的划分(classifications) B=0 的磁场强度(magnetic field strength)称为矫顽力Hc (coercive force). 矫顽力是划分软磁, 永磁, 半硬磁材料的一个依据. 磁性材料 软磁性材料 Hc 1 — 10 Oe 永磁性材料 Hc = 102 — 104 Oe 半硬磁材料 Hc = 20 — 300 Oe Conversion table B: 1T（tesla）= 104 Gauss H: 1A/m = 0.01257 Oersted 4?.10-3 Oersted 1 Oersted = 79.55 A/m ?: 1 Wb = 108 Mx 磁性材料 硬磁性材料 (magnetically hard material) 硬磁材料是指那些经过饱和磁化后，即使去掉外部磁化磁场，材料中的剩磁仍能长时间地保持磁化状态，并在周围空间产生长久不变的磁场。 硬磁材料具有强大矫顽力和宽大的磁滞特性曲线。它的主要性能指标是 剩磁(remanence)Br(T)、 矫顽力(coercive force)Hc(A／m) 和 最大磁能积(BH)max。 磁性材料 硬磁性材料 (magnetically hard material) 1. 塑性变形硬磁材料 2. 铸造铝镍钴系硬磁材料 3. 粉末烧结铝镍钴系硬磁材料 4. 稀土钴系硬磁材料 5. 钕铁硼合金 6. 硬磁铁氧体 碳钢, 钨钢, 铬钢等永磁钢; 铁钴钢, 铁铬钢等合金钢 用于罗盘仪, 里程表等仪表中. 磁电式仪表, 永磁电机, 扬声器中 小型仪表, 继电器, 微电机等 传感器, 助听器, 电子聚焦装置, 磁推轴承, 力矩电机等 (BH)max 能达到248--288kJ/m3, 但居里温度低(312oC). 主要用于核磁共振, 磁悬浮列车等. 微波器件, 磁力选矿机, 磁分离器等, 精度不高的场合. 磁性材料 软磁性材料(magnetically soft material) 磁性材料有硬磁材料和软磁材料之分。软磁材料是指那些插入通电绕组中，材料被磁化，使绕组周围的磁场大大加强，而一旦去掉外部磁化电流，材料本身的磁性就非常小。 软磁材料具有小的矫顽力(coercive force)和高的初始磁导率(initial permeability)。它在电力电子应用技术中的主要性能指标是 磁导率(permeability)?, 饱和磁感应强度(saturation flux density)Bs(T) 和 铁损(ferrite loss)