磁材介绍
?
Spang & Co 公司分部
开关电源使用的
磁芯
简介
开关电源（SPS）的优点大家都很清
楚。这些装置中所用的各种电路也在文献中
说明得非常清楚。磁芯在开关电源电路中起
重要作用。磁芯可由多种原料经一系列工序
制成，可以有各种形状和大小，如图1所
示。
每种材料都有自己的特性。因此，必须
参考材料特性考察具体情况下对电源磁芯的
要求，从而选择适当磁芯。
本文介绍开关电源磁芯所用的各种磁
性材料、制造方法以及和电源主要部分相
关的有效磁特性。
磁芯可分为以下三种基本类型：（1）
绕帶磁芯，（2）磁粉芯，（3）铁氧体。
图1：各种磁芯。
以下 MAGNETICS 资料详细讲述另外一些磁芯资料，包括材料说明和特性，以及尺寸和特别设计资料：
铁氧体磁芯……………….…………………………….…技术公报FC-601
钼坡莫合金和高磁通磁粉芯.…………………………….技术公报MPP-400
铁硅铝磁粉芯…………….…………………………….…技术公报KMC-2.0
高磁通磁粉芯…………….…………………………….…技术公报HFPC-01
绕帶磁芯…………….…………………………….………技术公报TWC-500
切割型磁芯…………….…………………………….……技术公报MCC-100
电感器磁粉芯设计软件https://www.360docs.net/doc/25433848.html,
共模电感器设计软件https://www.360docs.net/doc/25433848.html,
目錄
绕帶磁芯 (1)
磁粉芯 (3)
铁氧体磁芯 (5)
图 2：TWC 剖视图。
绕帶磁芯
图 2 是典型绕帶磁芯的剖视图。这个磁芯由磁合金窄带制成，厚度为 1/2 密尔到 14 密尔。宽度为 1/8” 到若干英寸。金属带首先切成所需宽度，并覆盖上薄的绝缘材料涂层，然后绕制在芯棒上，一圈包着一圈，一直绕到预定厚度。最后一圈通过点焊焊接在前一圈上，防止松开。
绕制时磁芯材料受压，所以会丧失部分磁性。为了恢复这些失去的磁特性，磁芯必须在氢气炉中退火，退火温度接近 1000°C 。
*频率极限是根据处于磁通饱和或接近饱和状态下的材料获得的。频率越高越好，这样磁感应强度就越低－参见正文。
1
MAGNESIL ? 16.5
750
0.012
（3% SiFe ）
0.006 0.004 0.002 100 Hz 250 Hz 1 kHz 2 kHz SUPERMENDUR （铁钴钒合金材料铁钴钒合金材料））
ORTHONOL ? （50% Ni ） 21
940 0.004 0.002
15
500
0.004 0.002 0.001 750 Hz 1.5 kHz
1.5 kHz 4 kHz 8kHZ 坡莫合金
（80% Ni ）
非晶 2605SC （铁基） 7.4 460
15.5 370 0.004 0.002 0.001 0.0005
0.001 4 kHz 10 kHz 20 kHz 40 kHz
20 kHz
非晶 2605-S3 （铁基铁基）） 14 370 0.001 100 kHz
非晶 2714A （钴基钴基））
5.75
205 0.001 300 kHz
kHz
磁材料
饱和饱和磁感应磁感应
强度千高斯
（B m ）
表 1：绕帶磁芯材料的磁特性
居里温度 °C
（T C ）
使用使用频率上限频率上限*
带厚带厚（（英寸英寸））
频率
确切的温度和冷却循环根据材料不同而有所变化，而且对于实现最佳磁特性至关重要。
将磁芯置于保护容器内，并使用少量硅化合物作为缓冲物，保护磁芯免受冲击或振动，冲击或振动很容易减弱磁芯磁特性。测试后磁芯就可以出厂了。
绕帶磁芯使用的合金一般是Magnesil?（马格尼西合金）、铁钴钒合金材料、Orthonol?(镍铁磁芯材料)、坡莫合金和Metglas?。表 1 是这些材料的数据比较。图中最后两列是可达到的材料厚度和针对每种厚度推荐的最高工作频率。
马格尼西合金是硅铁复合物，主要用作低频材料。对于工作频率为60Hz的磁芯，这种材马格尼西合金
料是最佳选择，因为在以上材料中它的磁感应强度最高，而且成本最低。
铁钴钒合金材料是50%钴基合金，由于经特殊处理，矩形度和磁感应强度都很高。建议铁钴钒合金
体积极小或工作于高温下的装置使用这种材料。
镍铁磁芯材料是50%Ni - 50%Fe 的复合物，磁感应强度比马格尼西合金低，但是损耗更小，并可在更高频率下工作。通过比较材料厚度相同时的推荐频率可看出这一点。2密尔马格尼西合金的最大频率是2kHz，而镍铁磁芯材料是4kHz。而且，镍铁磁芯材料比马格尼西合金贵。
坡莫合金是80%Ni — 20%Fe 的复合物，磁感应强度比前三种材料都低。但它的工作频坡莫合金
率最高。例如，2密尔厚的坡莫合金可用于频率为10 kHz 的场合。
非晶可提供材料的厚度可达1密尔。磁芯处理方法和其他绕帶磁芯相同。合金
合金2605是铁硅合金，可制成切割型磁芯形式，这种材料的储能量比坡莫合金高。（切割型磁芯的制造方
合金
法和绕帶磁芯相似，只不过切割型磁芯是矩形并切成两部分，两部分之间有气隙）。合金2714A 是钴基合金，磁导率和矩形系数都较高，而磁芯损耗较低。由于这些特性，这种材料适用于高频场合，例如开关电源的磁放大器。
绕帶磁芯材料的频率上限由如下因素确定：在饱和变压器中，使磁芯在中等温升下即可饱和的最高频率。如果允许大温升，或磁芯工作磁感应强度低于饱和磁感应强度，那么频率可高于表中所列频率。
应注意，这些材料的居里温度都很高，这也是多数磁性金属的特性。居里温度就是材料丧失磁性的温度。金属的居里温度比功率应用中使用的铁氧体高。
2
磁粉芯
磁粉芯有三种类型：（1）钼坡莫合金，（2）高磁通材料，以及（3）KOOL MU ?（铁硅铝）。这三种类型的制造方法类似。
图 3 显示了磁粉芯的某些代表性尺寸。首先将合金材料磨成细粉。然后在粉末中掺入绝缘材料，使颗粒之间彼此绝缘，从而增大电阻率。然后将粉末压成环形。接着磁芯经退火和油漆，然后 100% 接受电感测试。
磁粉芯的内径和外径都较大，这样有利于绕制。油漆同样有助于绕制，这是因为油漆摩擦系数小，而且由于能使导线和磁芯相绝缘，所以可带来更大安全。
图 3：典型磁粉芯。
钼坡莫合金钼坡莫合金（（MPP ）磁粉芯的材料类似于绕帶磁芯的材料坡莫合金。。MPP 磁芯的
磁导率为 14 到 550，可划分为十个不同范围。这和纯净材料的坡莫合金金属大不相同，在不同测试条件下，坡莫合金金属的磁导率在 10,000 到 200,000 之间。MPP 磁芯磁导率减小的原因是由于绝缘介质将坡莫合金微粒分隔开，从而使整个环形磁芯中分布有很多气隙。正是由于这些气隙，坡莫合金粉末才能在高达数百奥斯特的直流场下不饱和。第 4 页图 4 说明这一点，图中是一系列磁导率对应直流偏置曲线图。磁导率是以未加直流电时的电感以百分比形式给出。
MPP 磁芯的损耗极低，而且储存能量很大，所以非常适用于高频扼流线圈和高频功率电感器。
每批磁芯的电感和磁导率都用标称值表示，标称值和实际值之间可以有 ± 8% 的公差。磁芯都 100% 经过测试，并按每隔2%的公差分档。所以对于磁导率不是标称值的磁芯，设计人员会绕制略微不同的匝数，从而使电感标称值的误差为 ± 2%。
高磁通
高磁通磁粉芯的原料类似于镍铁磁芯材料（50Ni — 50Fe ）。之所以取这个名字，是因为它们的磁感应强度大于坡莫合金。这类磁芯储存能量较高，所以在较大直流电流下也不会饱和。它们可用于制造体积和重量较小的元件。高磁通磁芯的损耗比坡莫合金磁芯大。
3
图 4：坡莫合金磁粉芯的磁导率－直流偏置曲线。
铁硅铝铁硅铝（（Kool Mu ）磁粉芯的原料是铁基合金。它的磁芯损耗高于 MPP ，储能量大但是很经济。不过铁硅铝磁芯的损耗低于铁粉芯。所以在由于纹波较大而导致发热的场合，铁硅铝磁芯优于铁粉芯。在一些场合允许发热，这时铁硅铝磁芯可以比同样情况下的铁粉芯小。铁硅铝磁芯非常适用于串联噪声滤波器，这种情况下电感器必须在交流电压较高时不发生饱和。与铁氧体磁芯相比，使用铁硅铝磁芯的线路滤波器尺寸较小，匝数也较少。因为磁感应强度高（10,000 高斯）和磁芯损耗低，所以铁硅铝磁芯非常适用于单向激励场合，比如脉冲变压器和回扫变压器。这类磁芯有五种磁导率（26 到 125）。
这三种磁粉芯的尺寸相同。
4
铁氧体磁芯
图 5 是各种形状和大小的铁氧体磁芯。
铁氧体的制造方法不同于前面讨论的材料。
铁氧体的原料是铁、锰和锌等各种金属的氧
化物。氧化物通常可用作绝缘体，所以铁氧
体的电阻率高于磁合金，因而铁氧体可在高
得多的频率下工作，甚至可在兆赫范围内工
作。
原材料混合在一起，在预烧结炉中烧
结。然后再破碎成均匀微粒，并压制成所需
形状。“磁芯是將生胚在一种受控制的烧结
炉中烧结而成。
由于烧结好的磁芯是坚硬的陶瓷，所以
后续加工要使用金刚石砂轮。罐型磁芯以及
E 型、U 型和I 型磁芯等成对磁芯的结合
面必须接受研磨，尽量减小气隙。环形磁芯
在转筒上磨光，在这道工序中将磁芯的锐边
除去。
图5：典型铁氧体磁芯和骨架
铁氧体材料
铁氧体的电气特性不同于磁粉芯或绕帶磁芯。表2 是七种铁氧体磁芯材料及其电气特性。磁感应强度和初始磁导率都低于磁合金材料。F、P、R 和K 材料在电子功率变压器中使用最多。区别在于磁芯损耗。室温下 F 材料磁芯损耗最小，随温度升高P 和R 材料的磁芯损耗减小，大约70° C 时P 材料达到低点，大约90° C 时R 材料达到低点。K 材料在频率高于20 kHz 时磁芯损耗较低。J、W 和H 材料适用于电磁干扰滤波器等，此类场合下需要高磁导率。
5
材料代码磁感应强度初始磁导率应用场合居里温度
居里温度 °C
R 5,000 2,300变压器
电感器
> 230
K 4,600 1,500"> 230 P 5,000 2,500"> 230 F 4,900 3,000"> 250
J 4,300 5,000电磁干扰滤波器
宽带变压器
> 140
W 4,300 10,000"> 125
H 4,200 15,000"> 120
表2：各种铁氧体材料及其特性
铁氧体磁芯形状
铁氧体磁芯的形状和尺寸多种多样。每种形状都有明确优点，从而最适用于某种场合。表 3 目前最常用的铁氧体形状以及它们在各方面的相互比较。如表中所示，选择时要考虑很多因素，没有万能方案，多数情况下要做些折衷处理。
表3
铁氧体磁芯几何形状比较表
罐型磁芯双片型
磁芯
E 形
磁芯
Ec 和
ETD 磁
芯
PQ 磁
芯
EP
磁芯
环形
环形磁芯
磁芯
磁芯成本高高 低中高中非常低线轴成本低低 低中高高无
绕制成本低低 低低低低高
绕制灵活性良好良好极好极好良好良好一般 装配简单简单简单中等简单简单不需要安装灵活性**良好良好良好一般一般良好不好散热不好良好极好良好良好不好良好屏蔽极好良好不好不好一般极好良好
** 将磁芯两半装在一起以及将组装好之后的磁芯安装在电路板上或底座上都需要另外的骨架。
6
开关电源
110 V 60 Hz
整流器
输出变压器（逆变器逆变器））
磁放大磁放大
稳压器Regulator
滤波电感器
输出
图 6：开关电源框图
图 6 是典型开关电源的示意图。图中的输入是60 Hz 线路电压，然后经整流。得到的直流电经逆变器再转换成高频方波或高频脉冲。方波或脉冲再经稳压，成为直流输出，由于变压器的匝数比而导致输出电压和输入电压不同。图中所示开关电源需要用于高频变压器的磁芯，有时需要用于驱动器部分的磁芯，还可能需要用于电流互感器的磁芯。
图 7 是交换式回扫稳压器的示意图，它是逆变器的典型附件。输入是未稳压直流电，由开关晶体管转换成脉冲电流。
交换式稳压器 功率滤波器
直流电
经稳压的 直流电
脉冲
反馈电路
图 7：交换式稳压器示意图
脉冲经过功率滤波器后成为直流电，电压比输入电压低。反馈电路使晶体管缩短或延长脉冲，从而使输出电压在负载变化时保持稳定，最终实现稳压。
图 8 是电磁干扰滤波器部分，它也是逆变器的附件。它包含用于共模滤波器和串联滤波器的磁芯。
7
未滤波未滤波 直流电
110V
60Hz
输入
共模串联
噪声滤波器噪声滤波器
图8：电磁干扰滤波器示意图。
此类滤波器通常需要（1）防止逆变器产生的噪声进入功率线路，（2）防止噪声经功率线路进入电源。
功率变压器
图 6 的电路可以是推挽式或桥式这样的双晶体管型电路，也可以是回扫变换器或正向变换器这样的单晶体管型电路。
图 6 中使用的磁芯可以采用多种形状和尺寸，材料也多种多样。选择材料和设计最终的变压器都不简单。这些工作要考虑电路类型、工作频率、期望的输出功率、环境温度、占空系数以及许多其他因素。
变压器磁芯材料主要是铁氧体、磁粉芯和绕帶磁芯材料。因由于频率为60 Hz 到20 kHz 时绕帶磁芯材料的磁感应强度最高，从而可制造出最小的变压器，所以绕帶磁芯材料通常用于频率为60 Hz到20 kHz的场合。频率高于20 kHz 时，铁氧体磁芯由于损耗低以及可制成多种形状，所以铁氧体磁芯很适合频率高于20 kHz 的场合。但是在频率为20 kHz 左右时，两种材料都可使用，此时根据具体情况决定使用何种材料。如果要求可靠性高或存在较大温度变化，那么最好使用绕帶磁芯。如果低损耗很关键，那么就要使用铁氧体。磁粉芯可用在从低频直到300 kHz 的场合，但是不能用于需要有隙结构的电路，比如回扫变换器或升降压变换器。
逆变器频率越高，磁芯损耗在设计中的重要性就越高。此时，变压器的设计目标不是去利用磁芯的最大磁感应强度，而是要使磁芯损耗保持最小。20 kHz 时，无论使用铁氧体还是绕帶磁芯，多数变压器的设计目标是工作在2 千高斯左右，并使损耗保持在合理水平。
反激电路的变压器磁芯要求磁芯有气隙，从而使变压器不会因流经绕组的直流电流饱和。绕帶磁芯和铁氧体磁芯也可以有气隙。环形磁粉芯因为有分布式气隙，所以最常用。如上所述，根据使用场合的频率可确定应选择绕帶磁芯还是铁氧体，而磁粉芯用在300 kHz 及更高频率的场合。
图 6 还有一个与主变压器次级线圈串联的小电感器。这个磁芯用作电流互感器，目的是测量装置输出，或检测由于变压器不平衡而在输出引线中产生的差异。铁氧体环形磁芯最常用于此类变压器。
变压器在此位置还经常用于控制输出电流。这里可以使用铁氧体环形磁芯，但小型绕帶磁芯更常用于磁放大电路。
8
交换式稳压器
图 7 的交换式稳压器包含功率电感器。因为有大直流电流通过其绕组，所以磁芯必须有大气隙，从而防止电感器饱和。此处所用磁芯是间隙铁氧体磁芯或磁粉芯。
因为电流波形一般仅有很小纹波，所以磁芯中的交流磁通变化很小。因此可以使用铁粉芯和硅钢片。这两种磁芯比上述所有磁芯都便宜，但是磁芯损耗却高得多，所以设计此类装置时一定要注意避免电感器过热，并要注意不要对其他元件造成损害。
设计功率电感器时的另一革新是使用变感扼流圈。在一些交换式稳压器和反激设计中，希望在输出电流小时防止电流变成负方向。所以，如果电感在直流电流小时能够较大，而在直流电流大时又能减小，这样就会非常方便。
电磁干扰滤波器
在图8（电磁干扰滤波器）中，用于共模滤波器的磁芯主要是高磁导率环形磁芯。这里磁芯上绕制的是双股线（使用两条导线），或两个相同的绕组，但各绕在磁芯一端。于是，两个线路电流产生的磁通互相抵消，所以线路电流大也不会使磁芯饱和。通过以上安排，如果有任何噪声企图经同相输入引线或同一方向逃出电源，都会因磁芯高阻抗而受到衰减。磁导率为 5,000（J 材料）、10,000（W 材料）和 15,000（H 材料）的铁氧体环形磁芯很常用，这是因为它们磁导率或阻抗高。
为消除和线路电流同相的噪声，必须使用串联滤波器。如果流过此类滤波器绕组的电流很大，容易导致磁芯饱和。所以磁芯必须有间隙，最好使用铁氧体磁芯或磁粉芯。
9
变压器设计
因为在目前市场上铁氧体更普遍些，所以可看出各种设计和频率都关注铁氧体磁芯。以下概要讨论磁粉芯设计。
变压器方程
一般通过同时解两个方程选择变压器磁芯：
x10-8
方程(1)： E = 4BNfA
C
其中 E = N匝上的初级电压（伏）
B = 磁芯峰值磁感应强度（高斯）
N = 匝数
f = 频率（Hz）
= 磁芯有效截面积（cm2）
A
C
图10：磁滞回线
10
注：方程（1）中的B 是有效磁感应强度值，如图10 的磁滞回线所示。实际△B 是 B 值的两倍，方程（1）已考虑到这一点。
方程（2）KW
A
= A W N
其中K =绕组因数
W
A
= 磁芯绕制面积
A
W
= 所用导线截面积（圆密尔）
N = 匝数
解方程（1）和（2），得
方程（3）
A C
=
W
A A
C
是一个系数，它表示磁芯的功率吞吐量。通过方程（3），不考虑工作条件就
能选择磁芯尺寸。
推挽电路
图11：典型推挽式 SPS 电路
图 11 是典型推挽电路。输入信号是 IC 网络的输出或时钟信号，它使晶体管交替处于开关状态。晶体管输出的高频方波随后接受整流，成为直流电。
图12：推挽电路磁芯的磁滞回线
11
对于工作于 20 kHz 的铁氧体变压器，通常使用方程（3），其中磁感应强度（B ）最大为 2 kGs 。如图 12 磁滞回线的阴影部分所示。
之所以选择 B 等级，是因为选择在此频率下工作的磁芯时限制因素是磁芯损耗。在 20 kHz 下，如果变压器的磁感应强度接近饱和（象低频时那样），那么磁芯会产生过大温升。因此，2 kGs 这样的较低工作磁感应强度通常可限制磁芯损耗，从而使磁芯只产生适度温升。
高于20 kHz 时，磁芯损耗大幅上升。为了设计出工作频率更高的开关电源，必须使磁芯磁感应强度平低于 2 kGs 。图 13 说明 MAGNETICS 功率材料磁通如何减小，只有磁通逐渐减小，才能在各种频率下保持恒定磁芯损耗，从而限制温升。在此图的情况下，磁芯损耗密度限制为 100 mW/cm3，这样可以使中等大小磁芯中等大小磁芯
中等大小磁芯保持大约 40°C 温升。 频率 (kHz)
图 13：磁感应强度－频率特性
12
磁感应强度（高斯）
为简化磁芯选择，不使用方程（3）和上述限制条件，而是使用图 14 所示图表。
W a A c (cm 4)
方波方波－－罐型和RS 磁芯选择图 (B=2000)
W a A c (cm 4)
方波方波－－环形磁芯选择图 (B=2000)
W a A c (cm 4)
方波方波－－E 型和型和 EC 磁芯选择图 (B=2000) W a A c (cm 4)
方波方波－－DS 和 PQ 磁芯选择图 (B=2000)
图 14: P 0 － W a A c
13
P o （瓦）
P o （瓦）
P o （瓦）
P o （瓦）
图 14 中的图表是各种频率下的输出功率－磁芯尺寸图。通过确定所需输出功率来选择磁芯。在图
14 中选择一张图表，找到输出功率和工作频率线的交点，此点的垂直投影就是应使用的磁芯。如果此点的垂直投影在两个磁芯之间，那么选择较大那个。例如，如果变压器在 20 kHz 时输出功率为 20 瓦，使用罐型铁氧体磁芯，按上述步骤，罐型磁芯的尺寸应在 423 18-UG 到 42616-UG 之间。在此例中，选择较大磁芯（42616-UG ）较好。
高于 20 kHz 时，选择过程有所变化，如下所述。首先标出水平线（表示期望输出功率）和工作频率的交点。过此交点的垂直线和水平轴（标有合适的 W A A C ）相交。但此因数的条件是 B=±2kGs ，所以，由于所推荐工作频率的磁感应强度（参见图 13）减小，必须根据磁感应强度相应成比例增大此因数。使用在图上重新选择的 W A A C 因数，通过此点的垂线指明了应使用的磁芯。
在以上例子（输出为 20 瓦）中，如果磁芯工作在 50 kHz ，那么根据图表，应选择 W A
A C 为 0.023x106 圆密尔·cm 2 的罐型磁芯。但是，图 13 说明 50 kHz 时磁感应强度必须降
至 1300 高斯。所以，比率 50 kHz 时的新 W A A C 必须是0.023 x1.54 x106或 0.035x106 图中较大 W A A C 值对应的是 42213-UG 罐型磁芯。 前馈电路
图 15：典型前馈 SPS 电路
在图 15 所示前馈电路中，变压器工作于磁滞回线第一象限部分。施加于半导体装置的单极脉冲使变压器磁芯受到激励，磁芯从 B R 值向饱和转变。脉冲消失后，磁芯返回 B R 值。为了保持高效，使初级电感保持较高，从而减小磁化电流以及降低导线损耗。这意味着磁芯气隙应为零或尽量小。
对于此电路中使用的铁氧体，?B （或 B max ）通常为 2400 高斯，或 B （如方程 3 所用）为 ± 1200 高斯，如图 16 所示。在推挽式电路中，建议不要使磁芯峰值磁感应强度超过 B=±2000 高斯，这样可以保持磁芯损耗较小。由于受磁滞回线限制，前馈电路中的磁芯峰值磁感应强度不应大于 B=±1200 高斯。
14
W A A C
at 20 KHz 2000
W A
A C
at 50 KHz 1300
= = 1.54。
图 16：前馈电路磁芯的磁滞回线
为前馈电路选择磁芯和推挽电路相似，只是方程 3 所用 B 现在限制为 ± 1200 高斯
内。如果使用图 14 的图表，从适当图表中选择 W A A C ，然后增大 倍。 如果变压器工作温度高于 75°C ，B 应进一步减小。图 17 说明 ?B 随温度的变化。因此，推荐的 ?B 值（2400（B=±1200）高斯）必须减小，减小量取决于装置的最终设计温升。
磁芯温度 (°C)
图 17：温度较高时的推荐 ?B
?B 值在大于 20 kHz 的广大频率范围内几乎保持不变。但是，在某些频率下，经调整的 B 值（如图 13 所示）会小于以上通过考虑温度因素获得的 B 值（图 17）。高于此频率时，应从图 13 获得用于选择磁芯的 B 值。
15
2000 1200
= 1.67
B (B m a x -B R /B M )
回扫电路
图18：典型回扫稳压器电路
图19：回扫电路磁芯的磁滞回线
图 18 是典型示意图。单极脉冲使直流电通过磁芯绕组，使磁芯磁通从 BR 向饱和变
，这和前馈电路一样。但是，前馈电路和回扫电路的区化。脉冲消失后，磁通返回至 B
R
别在于回扫电路要求变压器充当储能装置。磁芯一定不能饱和，并且一般采用有间隙结构。
在多数设计中气隙较大，因此 B R 较小（如图 22 的磁滞回线所示），而且可认为是零。可获得的最大磁感应强度约为 3600高斯。也就是说 ?B 为 3600 或 B = ± 1800 高斯。为这种电路选择磁芯时也能用方程 3 或图 14 的图表，方法如前所述。20 kHz 时方程 3 中的 B 值为 ±1800 高斯，除非选择用较高的工作频率，就可用较低的 B 值（图 13）。
还有一个要求，那就是磁芯必须能储存次级绕组所需能量。由于这样会要求不同的磁芯尺寸，所以有必要兼顾这两种要求，然后选择较大磁芯。由下式确定储存的能量：
16
ES = 1/2 LI2
其中 ES 是储存的能量（焦耳）
L 是最大电流要求的电感（亨） I 是最大直流电流（安培）
方程 (4) (4)
可凭借这些信息利用汉纳曲线来选择铁氧体磁芯。由电流和电感值可确定磁芯和气隙。MAGNETICS 还为有间隙磁芯提供一系列 LI2－A L 曲线，这使选择磁芯和气隙更加方便。
钼坡莫合金磁粉芯和铁硅铝磁芯也是回扫电路的理想磁芯。这两种磁芯可以制成环形，而且因为有分布式气隙，所以预先就是有间隙的。因为它们的居里温度高，所以非常适于军用，但也用于一般商业用途。如果要求装置体积小或变压器电磁干扰必须尽可能的小，这些情况下它们更为适用。
为回扫变压器选择钼坡莫合金磁粉芯或铁硅铝磁芯时，决定因素是能量储存要求，选择方法和铁氧体磁芯类似。MAGNETICS 公布了 LI2－磁芯尺寸曲线。可利用这些曲线为变压器选择合适磁芯。
在 300 kHz 以下，钼坡莫合金磁粉芯或铁硅铝磁芯很适于用作储能元件，而且不会有过大温升。高于 300 kHz 时，如果降低磁感应强度，它们仍然适用。
磁芯损耗
由于需要工作于 20 kHz 或更高频率的高功率变压器，而且磁芯损耗成为设计时的限制因素，所以非常有必要考虑设备工作温度下的磁芯损耗。优化设计时，最好使变压器的工作温度高于环境温度。许多早期铁氧体磁芯损耗随温度升高而增大，但新材料的磁芯损耗随温度的升高
温度°C
图 20：铁氧体材料的磁芯损耗－温度曲线
17
磁芯损耗 (m w /c m 3
)
F 材料
P 材料
R 材料
如前面所述，设计高频变压器时，在所要考虑的因素中，磁芯损耗占主要地位。表 4 比较了多种材料在磁感应强度为 2000 高斯且频率为 25 kHz 时的磁芯损耗。应注意，如果是小规格，坡莫合金绕帶磁芯的磁芯损耗比其他材料优越，但也更为昂贵。
表4：各种磁芯材料的磁芯损耗，单位是 mW/cm3
测试条件：B=2,000高斯，f=25 kHz。
铁氧体“P”（室温）105
铁氧体“P”（80°C）75
铁氧体“R”（室温）140
铁氧体“R”（100°C）70
1 密尔坡莫合金144
1/2 密尔坡莫合金111
金属玻璃2605SC 366
金属玻璃2714A 36
功率电感器设计
为了设计功率电感器，必须知道要求的电感和流经线圈的峰值电流。如果电流的交流成分较小，可将其忽略，而峰值电流就是最大直流电流。如果交流成分较大，则要计算交流成分的峰值电流，然后与直流电流相加，从而得到流经线圈的峰值电流。
MAGNETICS 已为功率电感器设计了图表，这些图表有助于选择铁氧体磁芯及其气隙，也有助于选择坡莫合金磁粉芯。请参见图22(a) 和22(b)（第19 页）。要使用这些
图表时，首先要计算 LI2 （毫亨x 安培2），然后使用图表选择磁芯。
MAGNETICS技术公报SR-1 详细说明了使用这些图设计电感器的过程和例子。
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钕铁硼磁铁介绍及性能表(Word)
钕铁硼磁铁介绍及性能表 第三代稀土永磁钕铁硼是当代磁铁中性能最强的永磁铁。它的BHmax值是铁氧体磁铁的5-12倍，是铝镍钴磁铁的3-10倍；它的矫顽力相当于铁氧体磁铁的5-10倍，铝镍钴磁铁的5-15倍，其潜在的磁性能极高，能吸起相当于自身重量640倍的重物。 由于钕铁硼磁铁的主要原料铁非常便宜，稀土钕的储藏量较钐多10-16倍，故其价格也较钐钴磁铁低很多。 钕铁硼磁铁的机械性能比钐钴磁铁和铝镍钴磁铁都好，更易于切割和钻孔及复杂形状加工。 钕铁硼磁铁的不足之处是其温度性能不佳，在高温下使用磁损失较大，最高工作温度较低。一般为80摄氏度左右，在经过特殊处理的磁铁，其最高工作温度可达200摄氏度。由于材料中含有大量的钕和铁，故容易锈蚀也是它的一大弱点。所以钕铁硼磁铁必须进行表面涂层处理。可电镀镍(Ni), 锌(Zn), 金(Au), 铬(Cr), 环氧树脂(Epoxy)等。 钕铁硼磁铁目前广泛应用于工业航空航天，电子，机电，仪器仪表，医疗等领域。而且非技术领域使用也越来越广泛，如吸附磁铁，玩具，首饰等。 生产流程： 配料---->熔炼---->制粉---->成型---->烧结---->测试---->机械加工---->电镀---->磁化---->检验---->包装 钕铁硼磁铁磁性能 Magnetic Properties of NdFeB Magnets
注：工作温度是指该温度下的开路磁通不可逆损失小于或等于5%，测试温度为20°C±2°C Note: Working temperature is tested under 20°C±2°C, the inevitable loss of magnetic force is no more than 5%.
磁性材料的基本特性
一.磁性材料的基本特性 1.磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。 材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2.软磁材料的常用磁性能参数 ?饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列； ?剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs； ?矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）； ?磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关； ?初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp； ?居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度； ?损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r； ?在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米） 3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换
磁性材料分类
磁性材料 主要是指由过度元素铁,钴,镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质. 磁性材料从材质和结构上讲，分为“金属及合金磁性材料”和“铁氧体磁性材料”两大类，铁氧体磁性材料又分为多晶结构和单晶结构材料。 从应用功能上讲，磁性材料分为：软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料、旋磁材料等等种类。软磁材料、永磁材料、磁记录-矩磁材料中既有金属材料又有铁氧体材料；而旋磁材料和高频软磁材料就只能是铁氧体材料了，因为金属在高频和微波频率下将产生巨大的涡流效应，导致金属磁性材料无法使用，而铁氧体的电阻率非常高，将有效的克服这一问题、得到广泛应用。 磁性材料从形态上讲。包括粉体材料、液体材料、块体材料、薄膜材料等。 磁性材料的应用很广泛，可用于电声、电信、电表、电机中，还可作记忆元件、微波元件等。可用于记录语言、音乐、图像信息的磁带、计算机的磁性存储设备、乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。 顺磁性 paramagnetism 顺磁性物质的磁化率为正值，比反磁性大1～3个数量级，X约10-5～10-3，遵守Curie定律或Curie-Weiss定律。物质中具有不成对电子的离子、原子或分子时，存在电子的自旋角动量和轨道角动量，也就存在自旋磁矩和轨道磁矩。在外磁场作用下，原来取向杂乱的磁矩将定向，从而表现出顺磁性。 顺磁性是一种弱磁性。顺磁(性)物质的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩，因而具有原子或分子磁矩。但是原子(或分子)磁矩之间并无强的相互作用(一般为交换作用)，因此原子磁矩在热骚动的影响下处于无规(混乱)排列状态，原子磁矩互相抵消而无合磁矩。但是当受到外加磁场作用时，这些原来在热骚动下混乱排列的原子磁矩便同时受到磁场作用使其趋向磁场排列和热骚动作用使其趋向混乱排列，因此总的效果是在外加磁场方向有一定的磁矩分量。这样便使磁化率(磁化强度与磁场强度之比)成为正值，但数值也是很小,一般顺磁物质的磁化率约为十万分之一(10-5)，并且随温度的降低而增大。 抗磁性 diamagnetism 抗磁性是一些物质的原子中电子磁矩互相抵消，合磁矩为零。但是当受到外加磁场作用时，电子轨道运动会发生变化，而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。这样表示物质磁性的磁化率便成为很小的负数(量)。磁化率是物质在外加磁场作用下的合磁矩(称为磁化强度)与磁场强度之比值，符号为κ。一般抗磁(性)物
磁性材料分类
磁性材料的分类 1、铁氧体磁性材料：一般是指氧化铁和其他金属氧化物的符合氧化物。他们大多具有亚铁磁性。特点：电阻率远比金属高，约为1-10（12次方）欧/厘米，因此涡损和趋肤效应小，适于高频使用。饱和磁化强度低，不适合高磁密度场合使用。居里温度比较低。 2 、铁磁性材料：指具有铁磁性的材料。例如铁镍钴及其合金，某些稀土元素的合金。在居里温度以下，加外磁时材料具有较大的磁化强度。 3 、亚铁磁性材料：指具有亚铁磁性的材料，例如各种铁氧体，在奈尔温度以下，加外磁时材料具有较大的磁化强度。 4 、永磁材料：磁体被磁化后去除外磁场仍具有较强的磁性，特点是矫顽力高和磁能积大。可分为三类，金属永磁，例：铝镍钴，稀土钴，铷铁硼等；铁氧体永磁，例：钡铁氧体，锶铁氧体；其他永磁，如塑料等。 5、软磁材料：容易磁化和退磁的材料。锰锌铁氧体软磁材料，其工作频率在1K-10M之间。镍锌铁氧体软磁材料，工作频率一般在1-300MHZ 6、金属软磁材料：同铁氧体相比具有高饱和磁感应强度和低的矫顽力，例如工程纯铁，铁铝合金，铁钴合金，铁镍合金等，常用于变压器等。 7 、损耗角正切：他是串联复数磁导率的虚数部分与实数部分的比值，其物理意义为磁性材料在交变磁场的每周期中，损耗能量与储存能量的2派之比。 8、比损耗角正切：这是材料的损耗角正切与起始导磁率的比值。
9 、温度系数：在两个给定温度之间，被测的变化量除以温度变化量。 10、磁导率的比温度系数：磁导率的温度系数与磁导率的比值。 11 、居里温度：在此温度上，自发磁化强度为零，即铁磁性材料（或亚磁性材料）由铁磁状态（或亚铁磁状态）转变为顺磁状态的临界温度。 专业术语: 1 、饱和磁感应强度：(饱和磁通密度)磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度。在实际应用中，饱和磁感应强度往往是指某一指定磁场（基本上达到磁饱和时的磁场）下的磁感应强度。 2、剩磁感应强度：从磁性体的饱和状态，把磁场（包括自退磁场）单调的减小到0的磁感应强度。 3 、磁通密度矫顽力：他是从磁性体的饱和磁化状态，沿饱和磁滞回线单调改变磁场强度，使磁感应强度B减小到0时的磁感应强度。 4、内部矫顽力：从磁性体的饱和磁化状态使磁化强度M减小到0的磁场强度。 5、磁能积：在永磁体的退磁曲线上的任意点的磁感应强度和磁场强度的乘积。 6 、起始磁导率：磁性体在磁中性状态下磁导率的极限值。
磁性材料基本特性
1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。 材料的工作状态相当于M～H曲线或 B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 饱和磁感应强度 Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列; 剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs; 矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等); 磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关 初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp 居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度 损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r 在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料；
磁材介绍
? Spang & Co 公司分部 开关电源使用的 磁芯
简介 开关电源（SPS）的优点大家都很清 楚。这些装置中所用的各种电路也在文献中 说明得非常清楚。磁芯在开关电源电路中起 重要作用。磁芯可由多种原料经一系列工序 制成，可以有各种形状和大小，如图1所 示。 每种材料都有自己的特性。因此，必须 参考材料特性考察具体情况下对电源磁芯的 要求，从而选择适当磁芯。 本文介绍开关电源磁芯所用的各种磁 性材料、制造方法以及和电源主要部分相 关的有效磁特性。 磁芯可分为以下三种基本类型：（1） 绕帶磁芯，（2）磁粉芯，（3）铁氧体。 图1：各种磁芯。 以下 MAGNETICS 资料详细讲述另外一些磁芯资料，包括材料说明和特性，以及尺寸和特别设计资料： 铁氧体磁芯……………….…………………………….…技术公报FC-601 钼坡莫合金和高磁通磁粉芯.…………………………….技术公报MPP-400 铁硅铝磁粉芯…………….…………………………….…技术公报KMC-2.0 高磁通磁粉芯…………….…………………………….…技术公报HFPC-01 绕帶磁芯…………….…………………………….………技术公报TWC-500 切割型磁芯…………….…………………………….……技术公报MCC-100 电感器磁粉芯设计软件https://www.360docs.net/doc/25433848.html, 共模电感器设计软件https://www.360docs.net/doc/25433848.html, 目錄 绕帶磁芯 (1) 磁粉芯 (3) 铁氧体磁芯 (5)
图 2：TWC 剖视图。 绕帶磁芯 图 2 是典型绕帶磁芯的剖视图。这个磁芯由磁合金窄带制成，厚度为 1/2 密尔到 14 密尔。宽度为 1/8” 到若干英寸。金属带首先切成所需宽度，并覆盖上薄的绝缘材料涂层，然后绕制在芯棒上，一圈包着一圈，一直绕到预定厚度。最后一圈通过点焊焊接在前一圈上，防止松开。 绕制时磁芯材料受压，所以会丧失部分磁性。为了恢复这些失去的磁特性，磁芯必须在氢气炉中退火，退火温度接近 1000°C 。 *频率极限是根据处于磁通饱和或接近饱和状态下的材料获得的。频率越高越好，这样磁感应强度就越低－参见正文。 1 MAGNESIL ? 16.5 750 0.012 （3% SiFe ） 0.006 0.004 0.002 100 Hz 250 Hz 1 kHz 2 kHz SUPERMENDUR （铁钴钒合金材料铁钴钒合金材料）） ORTHONOL ? （50% Ni ） 21 940 0.004 0.002 15 500 0.004 0.002 0.001 750 Hz 1.5 kHz 1.5 kHz 4 kHz 8kHZ 坡莫合金 （80% Ni ） 非晶 2605SC （铁基） 7.4 460 15.5 370 0.004 0.002 0.001 0.0005 0.001 4 kHz 10 kHz 20 kHz 40 kHz 20 kHz 非晶 2605-S3 （铁基铁基）） 14 370 0.001 100 kHz 非晶 2714A （钴基钴基）） 5.75 205 0.001 300 kHz kHz 磁材料 饱和饱和磁感应磁感应 强度千高斯 （B m ） 表 1：绕帶磁芯材料的磁特性 居里温度 °C （T C ） 使用使用频率上限频率上限* 带厚带厚（（英寸英寸）） 频率
磁性材料基本参数详解
磁性材料基本参数详解 磁性是物质的基本属性之一，磁性现象与各种形式的电荷的运动相关联，物质内部电子的运动和自旋会产生一定大小的磁矩，因而产生磁性。 自然界物质按其磁性的不同可分为：顺磁性物质、抗磁性物质、铁磁性物、反铁磁性物质以及亚铁磁性物质，其中铁磁性物质和亚铁磁性物质属于强磁性物质，通常将这两类物质统称为“ 磁性材料” 。 铁氧体颗粒料: 是已经过配料、混合、预烧、粉碎和造粒等工序，可以直接用于成形加工的铁氧体料粒。顾客使用该料可直接压制成毛坯，经烧结、磨削后即可制成所需磁芯。本公司生产并销售高品质的铁氧体颗粒料，品种包括功率铁氧体JK 系列和高磁导率铁氧体JL 系列。 锰锌铁氧体: 主要分为高稳定性、高功率、高导铁氧体材料。它是以氧化铁、氧化锌为主要成分的复合氧化物。其工作频率在1kHz 至10MHz 之间。主要用着开关电源的主变压器用磁芯. 。 随着射频通讯的迅猛发展，高电阻率、高居里温度、低温度系数、低损耗、高频特性好（高电阻率ρ、低损耗角正切tg δ）的镍锌铁氧体得到重用，我司生产的Ni-Zn 系列磁芯，其初始磁导率可由10 到2500 ，使用频率由1KHz 到100MHz 。但主要应用于1MHz 以上的频段、磁导率范围在7-1300 之间的EMC 领域、谐振电路以及超高频功率电路中。磁粉芯: 磁环按材料分为五大类：即铁粉芯、铁镍钼、铁镍50 、铁硅铝、羰基铁。使用频率可达100KHZ ，甚至更高。但最适合于10KHZ 以下使用。 磁场强度H ： 磁场“ 是传递运动电荷或者电流之间相互作用的物理物” 。 它可以由运动电荷或者电流产生，同时场中其它运动或者电流发生力的作用。 均匀磁场中，作用在单位长磁路的磁势叫磁场强度，用H 表示； 使一个物体产生磁力线的原动力叫磁势，用F 表示：H=NI/L, F = N I H 单位为安培/ 米（A/m ），即: 奥斯特Oe ；N 为匝数；I 为电流，单位安培（A ），磁路长度L 单位为米（m ）。 在磁芯中，加正弦波电流，可用有效磁路长度Le 来计算磁场强度： 1 奥斯特= 80 安/ 米 磁通密度，磁极化强度，磁化强度 在磁性材料中，加强磁场H 时，引起磁通密度变化，其表现为： B= ц o H+J= ц o (H+M) B 为磁通密度( 磁感应强度) ，J 称磁极化强度，M 称磁化强度，ц o 为真空磁导率，其值为4 π× 10 ˉ 7 亨利/ 米（H/m ） B 、J 单位为特斯拉，H 、M 单位为A/m, 1 特斯拉=10000 高斯（Gs ） 在磁芯中可用有效面积Ae 来计算磁通密度：
磁性材料的基本特性16505
1.磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H作用下，必有相应的磁化强度M或磁感应强度B，它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M～H或B～H曲线)。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。 材料的工作状态相当于M～H曲线或B ～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列; 剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs; 矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等); 磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关 初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp 居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度 损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r 在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散（亳瓦特）/表面积（平方厘米） 3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 ?设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料； ?合理确定磁芯的几何形状及尺寸；
磁性材料特性
磁性材料 一.磁性材料的基本特性 1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H 曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 矩形比：Br∕Bs 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。
磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。 居里温度T c：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 损耗P：磁滞损耗P h及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe f2 t2 / ∝，ρ降低， 磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（mW）/表面积（cm2） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；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。 二、软磁材料的发展及种类 1.软磁材料的发展 软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起，开始使用低碳
第三章 磁性材料
第三章磁性材料 物质磁性的研究是近代物理学的重要领域之一。磁性现象的范围很广泛。从微观粒子到宏观物体，以至于宇宙天体，都具有某种程度的磁性。 磁性现象很早就被发现，我国人民在3000多年前就发现了磁石（Fe3O4）能相互吸引及磁石吸引铁的现象。我国古代的四大发明之一指南针即是例证。 随着近代科学技术的发展，由于金属和合金磁性材料的电阻率低，损耗大，已不能满足应用的需要，尤其在高频范围。 磁性无机材料科学技术除了有高电阻、低损耗的优点以外，还具备各种不同的磁学性能，因此他们在无线电电子学、自动控制、电子计算机、信息存储，激光调制等方面，都有广泛的应用。 磁性无机材料一般是含铁及其他元素的复杂氧化物，通常称为铁氧体（ferrite）,它的电阻率为10—106Ω·m，属于半导体范围。目前，铁氧体已发展成为一门独立科学。 第一节磁性的广泛 物质的磁性来源于原子的磁性。
原子的磁性包括三个部分：电子的自旋磁矩、电子的轨道磁矩（由电子绕原子核的运动产生）和原子核的磁矩。 原子核的磁矩一般比电子的磁矩小的多（相差三个数量级），可以忽略不计。所以原子的总磁矩是电子的自旋磁矩和轨道磁矩的总和。 电子绕原子核运动产生的轨道磁矩和角动量的比值r为： 电子的自旋磁矩和角动量的比值为： 这表明，电子自旋运动的磁矩比轨道运动的磁矩大一倍。 实验证明，原子组成分子或宏观物体后，其平均磁矩往往不等于孤立原子的磁矩，因为原子之间的相互作用会引起磁矩的变化。 很多磁性材料的电子自旋磁矩要比电子轨道磁矩大。这是因为在晶体中，电子的轨道磁矩受晶体（格）场的作用，或者说轨道磁矩被“猝灭”或“冻结”了，
磁性材料的基本特性及分类参数
一. 磁性材料的基本特性 1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 矩形比：Br∕Bs 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。 磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。 居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ，ρ降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（mW）/表面积（cm2）
磁性材料及巨磁电阻效应简介.
磁性材料及巨磁电阻效应简介 物理系隋淞印学号SC11002094 引言 磁性材料是应用广泛、品类繁多、与时俱进的一类功能材料, 人们对物质磁性的认识源远流长。 磁性材料的进展大致上分几个历史阶段:当人类进入铁器时代, 除表征生产力的进步外,还意味着金属磁性材料的开端，直到18世纪金属镍、钻相继被提炼成功, 这一漫长的历史时期是3d 过渡族金属磁性材料生产与原始应用的阶段; 20世纪初期(1900-1932, FeSi、FeNi 、FeCoNi 磁性合金人工制备成功,并广泛地应用于电力工业、电机工业等行业, 成为3d 过渡族金属磁性材料的鼎盛时期, 从此以后, 电与磁开始了不解之缘; 20世纪后期, 从50年代开始, 3d 过渡族的磁性氧化物(铁氧体 逐步进入生产旺期, 由于铁氧体具有高电阻率, 高频损耗低, 从而为当时兴起的无线电、雷达等工业的发展提供了所必需的磁性材料, 标志着磁性材料进入到铁氧体的历史阶段; 1967年, SmCo 合金问世, 这是磁性材料进入稀土—3d 过渡族化合物领域的历史性开端。1983年,高磁能积的钕铁硼(Nd—FeB 稀土永磁材料研制成功。现已誉为当代永磁王。TbFe 巨磁致收缩材料与稀土磁光材料的问世更丰富了稀土一3d 过渡族化合物磁性材料的内涵。1972年的非晶磁性材料与1988年的纳米微晶材料的呈现, 更添磁性材料新风采。1988年, 磁电阻效应的发现揭开了自旋电子学的序幕。因此从20世纪后期延续至今, 磁性材料进入了前所未有的兴旺发达时期, 并融入到信息行业, 成为信息时代重要的基础性材料之一。 磁性材料的分类 磁性材料应用十分广泛, 品种繁多, 存在以下多种分类方式。按物理性质分类:(1按静磁特性:即根据静态磁滞回线上的参量,如矫顽力、剩磁等来确定 磁性材料的类型。例如:永磁属高矫顽力一类磁性材料; 软磁属低矫顽力的一类 磁性材料; 矩磁属高剩磁、低矫顽力的一类磁性材料; 磁记录介质属于中等矫顽
磁铁牌号及性能参数
能积和矫顽力，可吸起相当于自身重量的640倍的重物。高能量密度的优点使钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用，从而使仪器仪表、电声电机、磁选磁化等设备的小型化、轻量化、薄型化成为可能。 钕铁硼的优点是性能价格比高，具良好的机械特性，易于切削加工；不足之处在于居里温度点低，温度特性差，且易于粉化腐蚀，必须通过调整其化学成分和采取表面处理方法使之得以改进，从而达到实际应用的要求。 钕铁硼的制造采用粉末冶金工艺，将含有一定配比的原材料如：钕、镝、铁、钴、铌、镨、铝、硼铁等通过中频感应熔炼炉冶炼成合金钢锭，然后破碎制成3～5μm 的粉料，并在磁场中压制成型，成型后的生坯在真空烧结炉中烧结致密并回火时效，这样就得到了具有一定磁性能的永磁体毛坯。毛坯经过磨削、钻孔、切片等加工工序后，再经表面处理就得到了用户所需的钕铁硼成品。 表征磁性材料参数分别是： 1、磁能积（BH）： 定义：在永磁体的退磁曲线的任意点上磁通密度(B)与对应的磁场强度(H)的乘积。它是表征永 磁材料单位体积对外产生的磁场中总储存能量的一个参数。 单位：兆高·奥（MGOe）或焦/米3（J/m3） 简要说明：退磁曲线上任何一点的B和H的乘积即BH我们称为磁能积，而B×H的最大值称之为最大磁能积，为退磁曲线上的D点。磁能积是衡量磁体所储存能量大小的重要参数之一。在磁体使用时对应于一定能量的磁体，要求磁体的体积尽可能小。 2、剩磁Br： 定义：将铁磁性材料磁化后去除磁场，被磁化的铁磁体上所剩余的磁化强度。 3、矫顽力（Hcb、Hcj） Hcj（内禀矫顽力）使磁体的磁化强度降为零所需施加的反向磁场强度，我们称之为内禀矫顽力。内禀矫顽力是衡量磁体抗退磁能力的一个物理量，是表示材料中的磁化强度M退到零的矫顽力。在磁体使用中，磁体矫顽力越高，温度稳定性越好。 Hcb(磁感矫顽力)给磁性材料加反向磁场时，使磁感应强度降为零所需反向磁场强度的值称之为磁感矫顽力（Hcb）。但此时磁体的磁化强度并不为零，只是所加的反向磁场与磁体的磁化强度作用相互抵消。（对外磁感应强度表现为零）此时若撤消外磁场，磁体仍具有一定的磁性能。 4、温度系数 剩磁可逆温度系数αBr：当工作环境温度自室温T0升至温度T1时，钕铁硼的剩磁Br也从B0降至B1；当环境温度恢复至室温时，Br并不能恢复到B0，而只能到B0'。此后当环境温度在
关于磁性材料的发展研究综述
关于磁性材料的发展研究综述 关键词：磁性材料、钕铁硼永磁材料、纳米磁性材料、磁电共存、应用及前景 摘要：磁性材料，是古老而用途十分广泛的功能材料，与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。人们对钕铁硼永磁材料的研究和优化，是磁性材料进一步发展，并逐渐深入到纳米磁性材料的研发和研究…… 关于磁性材料的研究发展综述 一、磁性材料简介 实验表明，任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同。根据物质在外磁场中表现出的特性，物质可分为五类：顺磁性物质，抗磁性物质，铁磁性物质，亚磁性物质，反磁性物质。根据分子电流假说，物质在磁场中应该表现出大体相似的特性，但在此告诉我们物质在外磁场中的特性差别很大．这反映了分子电流假说的局限性。实际上，各种物质的微观结构是有差异的，这种物质结构的差异性是物质磁性差异的原因。我们把顺磁性物质和抗磁性物质称为弱磁性物质，把铁磁性物质称为强磁性物质。通常所说的磁性材料是指强磁性物质。磁性材料按磁化后去磁的难易可分为软磁性材料和硬磁性材料。磁化后容易去掉磁性的物质叫软磁性材料，不容易去磁的物质叫硬磁性材料。一般来讲软磁性材料剩磁较小，硬磁性材料剩磁较大。 二、磁性材料分类 磁性是物质的一种基本属性。实验表明，任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化，只是磁化的程度不同。物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质，抗磁性和顺磁性物质为弱磁性物质。磁性材料按性质分为金
属和非金属两类，前者主要有电工钢、镍基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料。按使用又分为软磁材料、硬磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。 1、软磁材料软磁材料亦称高磁导率材料、磁芯材料，对磁场反应敏感，易于 磁化。大体上可分为四类：①合金薄带或薄片：FeNi(Mo)、FeSi、FeAl等。 ②非晶态合金薄带：Fe基、Co基、FeNi基或FeNiCo基等配以适当的Si、 B、P和其他掺杂元素,又称磁性玻璃。。磁介质（铁粉芯）:FeNi(Mo)、FeSiAl、 羰基铁和铁氧体等粉料，经电绝缘介质包覆和粘合后按要求压制成形。④铁氧体：包括尖晶石型──M O·Fe2O3 (M代表NiZn、MnZn、MgZn、Li1/2Fe1/2Zn、CaZn等),磁铅石型──Ba3Me2Fe24O41(Me代表Co、Ni、Mg、Zn、Cu及其复合组分)。 2、硬磁材料硬磁材料，又称永磁材料，不易被磁化，一旦磁化，则磁性不易消 失。目前使用的永磁材料答题分为四类：①阿尔尼科磁铁：其构成元素Al、Ni、Co（其余为Fe），是强磁性相α1在非磁性相α2中以微晶析出而呈现高矫顽力的材料，对其进行适当处理，可增大磁积能。②铁氧体永磁材料：以Fe2O3为主要成分的复合氧化物，并加入钡的碳酸盐。③稀土类钴系磁铁：含有稀土金属的钴系合金，具有非常强的单轴磁性各向异性。④钕铁硼系稀土永磁合金：该合金采用粉末冶金方法制造，是由④Nd2Fe14B、 Nd2Fe7B6和富Nd相（Nd-Fe，Nd-Fe-O）三相构成，其磁积能是目前永磁材料中的最高纪录。 三、磁性材料的应用 由于磁体具有磁性，所以在功能材料中备受重视。磁体能够进行电能转换（变压器）、机械能转换（磁铁、磁致伸缩振子）和信息储存（磁带）等。 磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁
磁性材料原理及应用
磁性的起源和常见磁性材料应用 陈阳，王皓，徐航，信跃龙 磁性，在很久以前就引起了人们的兴趣。早在3000多年前，中国人就发现了自然界中存在一种磁石，它们可以相互吸引或吸引铁石。人们以丰富地想象力将此现象比喻为母亲慈爱地对待幼儿，《吕氏春秋·季秋记》中就有“慈石召铁，或引之也”的记述。现今汉语中的“磁”字就来源于当时的“慈”。中国古代的四大发明之一的指南针就是中国古代人民很早就开始利用磁性的实例。我们知道，所谓磁石其实也就是铁矿石（一般为磁铁矿Fe3O4）。我们也知道，铁会被磁铁吸引而且会被磁铁磁化。那么，它们为什么会有磁性或会被磁化？磁性到底是怎样产生的呢？为了解释物质的宏观磁性的性质，我们从原子着手来考察一下磁性的来源。 一、磁性的起源 “结构决定性质”。磁性当然也是由物质原子内部结构决定的。原子结构与磁性的关系可以归纳为： （1） 原子的磁性来源于电子的自旋和轨道运动； （2） 原子内具有未被填满的电子是材料具有磁性的必要条件； （3） 电子的“交换作用”是原子具有磁性的根本原因。 1.电子磁矩的产生 原子磁性是磁性材料的基础，而原子磁性来源于电子磁矩。电子
的运动是产生电子磁矩的根源，电子有绕原子核旋转的运动和自身旋转的运动，因此电子磁矩也是由电子的轨道磁矩和电子的自旋磁矩两部分组成的。按照波尔的原子轨道理论，原子内的电子是围绕着原子核在一定轨道上运动的。电子沿轨道的运动，相当于一个圆电流，相应得就会产生轨道磁矩。原子中的电子轨道磁矩平面可以取不同方向，但是在定向的磁场中，电子轨道只能去一定的几个方向，也就是说轨道的方向是量子化的。 由电子电荷的自旋所产生的磁矩就称为电子自旋磁矩。在外磁场作用下，自旋磁矩只可能与轨道磁矩平行或反平行。 很多磁性材料中，电子自旋磁矩要比电子轨道磁矩大。这是因为在晶体中，电子的轨道磁矩要受晶格场的作用，它的方向是改变的，不能形成一个联合磁矩，对外没有磁矩。这也即一般所谓的轨道动量矩和轨道磁矩的“猝灭”或“冻结”。所以很多固态物质的磁性主要不是由电子轨道磁矩引起的，而来源于电子自旋磁矩。当然这里还会有原子核的自旋磁矩，但一般都比电子自旋磁矩小得多（相差三个数量级），因此可以忽略不计了。 2.原子的磁矩 在原子中，由泡利不相容原理，原子中不可能有两个电子处于同一状态。又一个轨道中最多容纳两个电子，所以当一个轨道被电子填满，其中的电子对必然自旋相反，那么它们的电子自旋磁矩会互相抵消。要想让原子对外形成磁矩，则必须有未被填满的电子轨道。当然从实例中我们很容易可以看出，这只是一个必要条件。像Cu、Cr、V
磁性材料的基本特性
磁性材料的基本特性 1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H 足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 矩形比：Br∕Bs 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。 磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。 居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ，ρ降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（mW）/表面积（cm2） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；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。 磁性材料是一种重要的电子材料。早期的磁性材料主要采用金属及合金系统，随着生产的发展，在电力工业、电讯工程及高频无线电技术等方面，迫切要求提供一种具有很高电阻率的高效能磁性材料。在重新研究磁铁矿及其他具有磁性的氧化物的基础上，研制出了一种新型磁性材料——铁氧体。铁氧体属于氧化物系统的磁性材料，是以氧化铁和其他铁族元素或稀土元素氧化物为主要成分的复合氧化物，可用于制造能量转换、传输和信息存储的各种功能器件。
磁性材料：
磁性材料: 概述:磁性是物质的基本属性之一.磁性现象是与各种形式的电荷运动相关联的,由于物质内部的电子运动和自旋会产生一定大小的磁场,因而产生磁性.一切物质都具有磁性.自然界的按磁性的不同可以分为顺磁性物质,抗磁性物质,铁磁性物质,反铁磁性物质,以及亚铁磁性物质,其中铁磁性物质和亚铁磁性物质属于强磁性物质,通常将这两类物质统称为磁性材料. 磁性材料的分类,性能特点和用途: 1铁氧体磁性材料,一般是指氧化铁和其他金属氧化物的符合氧化物.他们大多具有亚铁磁性. 特点:电阻率远比金属高,约为1-10(12次方)欧/厘米,因此涡损和趋肤效应小,适于高频使用.饱和磁化强度低,不适合高磁密度场合使用.居里温度比较低. 2 铁磁性材料:指具有铁磁性的材料.例如铁镍钴及其合金, 某些稀土元素的合金.在居里温度以下,加外磁时材料具有较大的磁化强度. 3 亚铁磁性材料:指具有亚铁磁性的材料,例如各种铁氧体,在奈尔温度以下,加外磁时材料具有较大的磁化强度. 4 永磁材料:磁体被磁化厚去除外磁场仍具有较强的磁性,特点是矫顽力高和磁能积大.可分为三类,金属永磁,例,铝镍钴,稀土钴,铷铁硼等. 铁氧体永磁,例,钡铁氧体,锶铁氧体,其他永磁,如塑料等. 5软磁材料:容易磁化和退磁的材料.锰锌铁氧体软磁材料,其工作频率在1K-10M之间.镍锌铁氧体软磁材料,工作频率一般在1-300MHZ 金属软磁材料:同铁氧体相比具有高饱和磁感应强度和低的矫顽力,例如工程纯铁, 铁铝合金, 铁钴合金,铁镍合金等,常用于变压器等. 术语: 1 饱和磁感应强度:(饱和磁通密度)磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度.在实际应用中, 饱和磁感应强度往往是指某一指定磁场(基本上达到磁饱和时的磁场)下的磁感应强度. 2 剩磁感应强度:从磁性体的饱和状态,把磁场(包括自退磁场)单调的减小到0的磁感应强度. 3 磁通密度矫顽力, 他是从磁性体的饱和磁化状态,沿饱和磁滞回线单调改变磁场强度, 使磁感应强度B减小到0时的磁感应强度. 4内禀矫顽力:从磁性体的饱和磁化状态使磁化强度M减小到0的磁场强度. 5磁能积:在永磁体的退磁曲线上的任意点的磁感应强度和磁场强度的乘积. 6 起始磁导率:磁性体在磁中性状态下磁导率的极限值.
磁性材料的基本特性及分类参数
磁性材料的基本特性及分类参数 https://www.360docs.net/doc/25433848.html,/来源：日期：2006年04月25日 一. 磁性材料的基本特性 1. 磁性材料的磁化曲线 磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。磁化曲线一般来说是非线性的，具有2个特点：磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度H足够大时，磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms，继续增大H，Ms保持不变；以及当材料的M值达到饱和后，外磁场H降低为零时，M并不恢复为零，而是沿MsMr曲线变化。材料的工作状态相当于M～H曲线或B～H曲线上的某一点，该点常称为工作点。 2. 软磁材料的常用磁性能参数 饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。 剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。 矩形比：Br∕Bs 矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。 磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。 初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。 居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。 损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ，ρ降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为： 总功率耗散（mW）/表面积（cm2） 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换 在设计软磁器件时，首先要根据电路的要求确定器件的电压～电流特性。器件的电压～电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤：正确选用磁性材料；合理确定磁芯的几何形状及尺寸；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。 二、软磁材料的发展及种类
磁性材料基本知识
磁性基本现象 自发磁化： 从“磁性来源”中我们了解到，某些原子的核外电子的自旋磁矩不能抵消，从而产生剩余的磁矩。但是，如果每个原子的磁矩仍然混乱排列，那么整个物体仍不能具有磁性。只有所以原子的磁矩沿一个方向整齐地排列，就象很多小磁铁首尾相接，才能使物体对外显示磁性，成为磁性材料。这种原子磁矩的整齐排列现象，就称为自发磁化。 既然磁性材料内部存在自发磁化，那么是不是物体中所有的原子都沿一个方向排列整齐了呢？当然不是，否则，凡是钢铁等就会永远带有磁性，成为一块大磁铁，永远能够相互吸引了（实际上，两块软铁不会自己相互吸引）。事实上，磁性材料绝大多数都具有磁畴结构，使得它们没有磁化时不显示磁性。磁畴： 所谓磁畴，是指磁性材料内部的一个个小区域，每个区域内部包含大量原子，这些原子的磁矩都象一个个小磁铁那样整齐排列，但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同，如右图所示。各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。宏观物体一般总是具有很多磁畴，这样，磁畴的磁矩方向各不相同，结果相互抵消，矢量和为零，整个物体的磁矩为零，它也就不能吸引其它磁性材料。也就是说磁性材料在正常情况下并不对外显示磁性。只有当磁性材料被磁化以后，它才能对外显示出磁性。下图为在显微镜中观察到的磁性材料中常见的磁畴形状，其中左面是软磁材料常见的条形畴，黑白部分因为不同的磁畴其磁矩方向不同而具有不同的亮度，它们的交界面就是畴壁；中间是树枝状畴和畴壁；右面是薄膜材料中可以见到的磁畴形状。实际的磁性材料中，磁畴结果五花八门，如条形畴、迷宫畴、楔形畴、环形畴、树枝状畴、泡状畴等。 既然磁畴内部的磁矩排列是整齐的，那么在磁畴壁处原子磁矩又是怎样排列的呢？在畴壁的一侧，原子磁矩指向某个方向，假设在畴壁的另一侧原子磁矩方向相反。那么，在畴壁内部，原子磁矩必须成某种形式的过渡状态。实际上，畴壁由很多层原子组成。为了实现磁矩的转向，从一侧开始，每一层原子的磁矩都相对于磁畴中的磁矩方向偏转了一个角度，并且每一层的原子磁矩偏转角度逐渐增大，