《先进陶瓷及进展》第11章磁性陶瓷范例.ppt

4、金属离子分布的一般规律 对于尖晶石铁氧体： 分子式 MeFe2O4 分布式: (MexFe1-x)[MeFe1+x]O4 x=1： (Me)[Fe2]O4 ---正尖晶石 x=0： (Fe3+)[Me2+Fe3+]O4 ---反型尖晶石 0 x 1 : (MexFe1-x)[Me1-xFe1+x]O4 --混合型尖晶石 振幅磁导率：如果交变磁场的振幅较大，振幅B比上振幅H所得到的磁导率。 增量磁导率：有偏置场作用时的磁导率。 有效磁导率：磁芯开气隙时的磁导率。 ⑶、影响起始磁导率μi 的因素 对μi 贡献包括畴壁的可逆位移和磁畴矢量的可逆转动。 ⑷、提高起始磁导率的途径 提高材料的饱和磁化强度 降低磁晶各向异性常数和磁滞伸缩系数 减少杂质和内应力 改善微观结构 晶粒大，均匀；没有气孔、杂质及其它缺陷； 在晶粒内部不出现另相，所有非磁性析出物或气孔只能集中在晶界附近； 晶粒内部有良好的化学均匀性； 材料织构化。 ⑸、环境温度、工作时间及应力影响 前两者分别用温度系数和减落系数来衡量，希望其值越小越好。而应力主要通过引起磁至伸缩系数λ使μi 改变，一般也希望应力越小越好。 在交变磁场下，铁磁体内的B和H均随时间而变化，它们之间不仅有振幅的大小关系，还有相位关系，因此须采用复数磁导率来同时反映两者振幅和相位的关系。即 而用 来代表交变场下磁芯的损耗，此值与磁导率有关 因此，用比损耗系数 来反映材料相对损耗的大小。 在静态磁化时，损耗只有磁滞损耗，磁滞回线称为静态磁滞回线，单位体积的材料每磁化一周的磁损耗等于磁滞回线的面积。在交流情况下，损耗不仅有磁滞损耗，还有涡流损耗与剩余损耗，此时的磁滞回线称为动态磁滞回线。由于在交流情况下，磁芯的磁滞损耗高于相应的静态情况下的磁滞损耗，因此动态磁滞回线面积大于相应的静态磁滞回线，且其形状和大小也随交变磁场的大小和频率的变化而变化。 磁滞损耗－可通过降低材料剩磁Br和矫顽力Hc来降低。 涡流损耗－可通过提高材料电阻率ρ及减小片状材料厚度d来降低。 剩余损耗－可通过①减小扩散离子浓度，抑制离子扩散的产生来降低，对于铁氧体材料而言，则是尽量减小铁氧体中Fe2＋ 含量或生成；②在工艺和成分配制上进行控制，使铁氧体在应用频率和工作温度范围内避开损耗最大值。 (9)、一些电磁参数的相互转化： 对于一绕组匝数为N，有效长度为le ，有效截面为Ae 的环形磁芯，有以下公式满足： 交流下等效于一电感和一电阻串联的情形，则有 设计磁性器件通常包括三个步骤：①正确的选用磁性材料②合理的确定磁芯的几何形状③根据磁性参数要求，模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数 磁性器件的特点： 磁势－电势（电压源） 磁通－电流 磁阻－电阻 磁导－电导 磁导率－电导率 但磁性器件与电路最大的区别是： 在电路中，导体的电导率约为空气的1014 ～1019 倍，所以泄漏到空气中的漏电流相对于通过导体的电流可忽略不计。而在磁路中，磁芯的磁导率仅为空气的102 ～105 倍，泄漏到空气中的漏磁通对器件的影响不能忽略，尤其在高频时候，它是决定器件性能很重要的因素。 1、磁芯的等效参数 对于环形磁芯来说，从内向外，半径r逐渐增大，因此磁场H逐渐减小。 ⑴、磁芯的有效尺寸 把一个实际的磁芯等效成一个具有有效面积为Ae ，有效长度为le ，均匀磁化的理想磁芯（即该磁芯上各点的H相同） 对于实际磁芯，通过截面为dA的磁通dφ为： 所以，通过截面为A的总磁通量为： 根据彼德生关系 可得 而相应的理想磁芯的磁通量为： 要使实际磁环和理想磁环等效，两者的磁通应该相等，即有： 而 联立上式可解出Ae 和le 来。 ⑵、气隙对于磁芯的磁阻和有效磁导率的影响 设气隙的长度为lg ，截面积为Ag ，则  而 故有 可见，磁芯开气隙以后，磁导率变为有效磁导率，有效磁导率不仅与材料的起始磁导率有关，还与缝隙的大小有很大的关系。 根据上式还可推出 表明磁芯有效磁导率的相对变化率比材料磁导率的相对变化率缩小了一个因子,通常称为稀释因子。 2、磁芯的形状及特性 磁芯分类（按形状）：①开路磁芯②闭合磁芯