(贺龙辉)磁性材料的磁谱与磁损耗理论剖析.ppt

二、磁性材料的磁谱 （3）高频区域（106Hz＜f＜108Hz） 在这个范围内，部分铁氧体的u出现急剧下降，而u急剧升高或出现共振峰，这主要是存在畴壁弛豫或共振的原因； （4）超高频区域（108Hz＜f＜1010Hz） 超高频谱的特点是u出现下降，u-1可能出现负值，而且u出现共振峰值，这主要是由于自然共振引起的； （5）极高频区域（f＞1010Hz） 自然共振区域，磁谱为自然共振谱的表现。 * * 三、磁性材料的磁损耗机制 在交变磁场中，磁性材料一方面会被磁化，另一方面会产生能量损耗，导致热量的产生。磁损耗即是指磁性材料在交变场作用下产生的各种能量损耗的统称。通常它包括以下三个方面： 1、涡流损耗 在交变磁场作用下，铁磁材料内磁感应强度也发生相应周期性变化。根据电磁感应定律，磁感应强度的变化会在它周围激发起垂直于磁感应强度的环形闭合感应电流，形成涡流。涡流又将产生抵抗磁感应强度变化的磁场，阻止由外磁场变化所引起的磁通量变化，削弱励磁磁场。因此导体内的实际磁场和磁感应强度总要滞后于外加磁场，导致磁化的时间滞后效应，成为相位差δ的来源之一。 * * 三、磁性材料的磁损耗机制 由于由涡流所产生的抵抗磁通量变化的磁场，是从铁磁体表面向内部逐渐加强的，使得中心处几乎完全没有磁场，相当于把材料给屏蔽起来只在表面的薄层中有磁场，产生趋肤效应。所以电磁波只能渗透到材料一定深度，当外加磁场均匀时，内部的实际磁场仍是很不均匀的。 定义 为材料的趋肤深度。其中ρ为材料的电阻率，u和f分别为磁导率和外加交变场的振动频率。其物理意义为，当磁场强度由表面传到内部x=ds处时，其幅值衰减为表面幅值的1/e。 * * 三、磁性材料的磁损耗机制 低频下薄板的涡流损耗系数为： 低频下薄板的涡流引起的功率损耗为： 因此，涡流损耗系数e和涡流损耗Pe均与材料厚度的平方成正比，与材料电阻率成反比，所以减少材料厚度和提高材料电阻率是降低涡流损耗的有效措施。 * * 三、磁性材料的磁损耗机制 2、磁滞损耗 磁滞损耗是由于对磁性材料进行磁化时，铁磁性和亚铁磁性材料具有磁滞现象所损耗的功率,其数值上等于磁滞回线的面积,即 降低磁滞损耗的主要方法是提高材料的起始磁导率ui，或是降低瑞利常数。 * * 三、磁性材料的磁损耗机制 3、剩余损耗 剩余损耗是指在磁性材料的总磁损耗中除涡流损耗和磁滞损耗外所有其它的损耗。 其主要包含低频下起主要贡献的磁后效损耗，中频下起主要贡献的磁力共振损耗，以及高频下的畴壁共振损耗和超高频下的自然共振损耗。 对于软磁铁氧体，一般在其使用频率范围内起主要作用的为畴壁共振损耗和自然共振损耗。 * * 三、磁性材料的磁损耗机制 （a）畴壁共振损耗 对于180度畴壁，假设在畴壁位移过程中不发生形变，畴壁面平行于xoy平面，定义畴壁厚度为δ，畴宽度为D，如果交变磁场强度HN=Hejwt沿x轴方向，定义a为畴壁位移的弹性回复系数，β为畴壁位移的阻尼系数，z为畴壁位移的方向，移动距离则为Δz，mw为畴壁质量，则畴壁位移的运动方程可以写为： 解出 其中Ms是材料的饱和磁化强度，H0是使畴壁开始做不可逆运动的磁场。 * * 三、磁性材料的磁损耗机制 则由于畴壁共振引起的磁导率为 其中， 为畴壁位移过程引起的静态磁化率， 为畴壁共振角频率， 为畴壁弛豫角频率。 * * 磁性材料的磁谱与磁损耗理论 汇报人：贺龙辉 E-mail:hlh881219@163.com 中南大学物理与电子学院 目录 一、基本概念 二、磁性材料的磁谱 三、磁性材料的磁损耗机制 * * 一、基本概念 * * 1、物质磁性的分类 一切物质都具有磁性，任何空间都存在磁场， 只是强弱不同而已。 磁化率：材料的磁化强度M与外磁场强度H的比值。 它的大小反映了物质磁化的难易程度，也是对物质 磁性分类的主要依据。 一、基本概念 * * 抗磁体 顺磁体 反铁磁体 铁磁体 亚铁磁体 磁化率为甚小的负常数，约为10-6数量级 磁化率为正常数，约为10-3 ~10-6数量级 磁化率为甚小的正常数，当T 高于某个温度时， 其行为像顺磁体。 磁化率为很大的正变数，约为10 ~ 106数量级 类似铁磁体，但磁化率没有铁磁体那样大 弱磁体 强磁体 一、基本概念 * * M 0 H 铁磁性材料 亚铁磁性材料 顺磁性材料 反铁磁性材料 抗磁性材料 五类磁体的磁化曲线 一、基本概念 (1)抗磁性 实例：惰性气体、许多有机化合物、某些金属（Bi、Zn、Ag、Mg）、非金属（如：Si、P、S） T O * * 外加磁场所感生的 轨道磁矩改变 R H 抗磁