磁材使用条件

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磁性材料的应用及原理是什么

磁性材料的应用及原理是什么

磁性材料的应用及原理是什么引言磁性材料是一类具有特殊磁性性质的材料,广泛应用于各个领域。

本文将介绍磁性材料的应用范围以及其原理。

磁性材料的分类磁性材料可以根据不同的磁性性质进行分类,主要分为软磁性材料和硬磁性材料。

软磁性材料软磁性材料具有较低的矫顽力和剩磁,易于磁化和去磁化,主要用于电感器、变压器和电动机等电子器件中。

硬磁性材料硬磁性材料具有较高的矫顽力和剩磁,能够保持长时间的磁性,主要用于磁头、磁盘和磁卡等数据存储设备中。

磁性材料的应用磁性材料在各个领域都有重要的应用,以下是一些常见的应用领域:电子和通信设备磁性材料广泛应用于电子和通信设备中,例如电感器、变压器和电动机等。

软磁性材料用于制造电感器,可以实现电流和磁场之间的能量转换和传递。

变压器中也需要软磁性材料来实现电能的变换和传输。

电动机的转子和定子中也需要硬磁性材料来实现电能和机械能的转换。

磁存储设备磁性材料在磁存储设备中起着关键的作用。

硬磁性材料用于制造磁头和磁盘,用于读写数据。

磁头通过磁化或反磁化材料来读取和写入磁盘上的数据。

硬磁性材料的高矫顽力和剩磁使得数据能够长时间保存。

医疗器械磁性材料在医疗器械中也有广泛应用。

例如,磁共振成像(MRI)技术利用磁性材料产生的磁场来显示人体内部的详细结构。

磁性材料在MRI设备中被用于制造磁体,生成强大的磁场。

其他医疗器械中也常使用磁性材料,如磁疗器和磁性支架。

能源产业磁性材料在能源产业中也有应用。

例如,百瓦级风力发电机中的永磁同步发电机使用硬磁性材料制造的永磁体,通过磁力和电力之间的相互作用将风能转换为电能。

太阳能和地热能的利用也使用了磁性材料。

磁性材料的原理磁性材料的磁性是由于其内部的磁性原子或分子的性质所导致的。

这些原子或分子具有自旋和轨道磁矩,在外加磁场的作用下发生磁性行为。

磁性材料的原理可以用以下几个方面来解释:磁化磁化是磁性材料在外加磁场作用下获得磁性的过程。

当磁性材料处于无外加磁场的状态时,其中的磁矩是随机分布的。

磁性材料分类

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1-300MHZ6、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。

磁性材料基本要求

磁性材料基本要求

《磁性材料》基本要求一、熟练掌握基本概念:(1) 磁矩:磁偶极子等效的平面回路的电流和回路面积的乘积,μm =iS ,方向由右手定则确定,单位Am 2。

(2) 磁化强度(M ):定义单位体积磁性材料内磁矩的矢量和称为磁化强度,用M 表示,SI 单位为A/m 。

CGS 单位:emu/cm 3。

换算关系:1 ×103 A/m = emu/cm 3。

(3) 磁场强度(H ):单位强度的磁场对应于1Wb 强度的磁极受到1牛顿的力。

SI 单位是A ·m -1。

CGS 单位是奥斯特(Oe)。

换算关系:1 A/m =4π/ 103 Oe 。

(4) 磁化曲线:磁体从退磁状态开始到磁化饱和的过程中,磁感应强度B 、磁化强度M 与磁场强度H 之间的非线性关系曲线。

(5) 退磁曲线:磁滞回线在第二象限的部分称为退磁曲线。

(6) 退磁场:当一个有限大小的样品被外磁场磁化时,在它两端出现的自由磁极将产生一个与磁化强度方向相反的磁场。

该磁场被称为退磁场。

退磁场的强度与磁体的形状及磁极的强度有关存在:Hd=-NM 。

(7) 饱和磁感应强度Bs(饱和磁通密度) :磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度。

SI 单位是特斯拉[T]或[Wb·m -2];CGS 单位是高斯(Gauss)。

换算关系:1 T = 104 G 。

(8) 磁导率:定义为磁感应强度与磁场强度之比μ=B/H,表示磁性材料传导和通过磁力线的能力.单位为亨利/米(H·m -1).(9) 起始磁导率:磁性体在磁中性状态下磁导率的极限值。

H B H i 00lim 1→=μμ (10) 磁化率定义为磁化强度与磁场强度之比:χ= M /H(11) 居里温度: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,在此温度上,自发磁化强度为零。

(12) 磁各向异性:磁性材料在不同方向上具有不同磁性能的特性。

包括:磁晶各向异性,形状各向异性,感生各向异性和应力各向异性等。

磁性材料的原理与应用

磁性材料的原理与应用

磁性材料的原理与应用磁性材料是具有一定磁性能力的物质,可以产生磁场或被磁场作用。

这种特性使得磁性材料广泛应用于电子、通信、能源、航天等领域。

本文将探讨磁性材料的原理与应用。

一、磁性材料的原理磁性材料存在磁矩,是其产生磁性的根源。

磁矩是一种量纲为J/T的物理量,表示单位体积内磁矢量的总和。

当磁性材料处于磁场中时,其内部的磁矩会进行定向,形成自发磁化。

这种自发磁化存在两种形式:铁磁性和顺磁性。

铁磁性材料的磁矩存在固定方向,磁化强度较大。

常见的铁磁性材料有铁、镍、钴等。

顺磁性材料的磁矩方向不固定,磁化强度较小。

常见的顺磁性材料有氧化铁、氧化钴等。

除铁磁性和顺磁性材料外,还有一个介于两者之间的物质,即亚铁磁性材料。

亚铁磁性材料的磁矩方向不固定,但获取相对固定的磁化强度。

常见的亚铁磁性材料有铁钯合金等。

二、磁性材料的应用1、电子行业磁性材料在电子行业中的应用非常广泛,如绕制电子元件的磁心、传感器等。

其中传感器是一种常见的磁性材料应用,如角度传感器、位置传感器等。

通过磁性材料与磁场的作用,可以实现物理量的精准检测,如温度、压力等。

2、通信行业磁性材料在通信行业中的应用体现在制造天线、磁头和磁盘等方面。

天线是通信行业中必不可少的元件,而磁头和磁盘则是计算机存储器中的重要组部件。

磁性材料通过其磁滞现象和磁阻变现象将信号转化为电流信号,从而实现信息的传递和存储。

3、能源行业磁性材料在能源行业中的应用体现在制造发电机、电动机、变压器等方面。

发电机和电动机中的永磁体就是一种磁性材料,通过与旋转的电磁线圈配合运动,实现动力输出。

变压器则是利用磁性材料的磁感应线圈来实现电压的变换,通过调整供电电压来实现多种电器的使用。

4、航天行业磁性材料在航天行业中的应用体现在制造航天器、人造卫星、火箭等方面。

磁性材料在这些领域中的应用往往是与导航系统和姿态控制系统结合使用。

特别是航天器,其运行轨道非常复杂,需要导航系统、姿态控制系统等多个系统的协调和配合。

磁性材料的性能和应用

磁性材料的性能和应用

磁性材料的性能和应用磁性材料是一类具有磁性质的材料,广泛应用于电子、信息、能源、医药等领域。

磁性材料的性能因其组织和结构的不同而差别很大。

以下将从磁性材料的基本性质、分类、性能和应用四个方面来探讨磁性材料的性能和应用。

一、磁性材料的基本性质磁性材料是一种物理性质,在外磁场下会产生磁矩,而磁矩的大小和方向取决于材料的组织与结构。

磁性材料的基本性质有三个:磁滞回程、磁饱和、磁导率。

1. 磁滞回程磁滞回程是指当外磁场的强度逐渐增大时,其磁化强度也逐渐增大,但磁场达到一定强度时,材料的磁矩已经指向一个方向,因而磁矩增长变缓。

当外磁场开始减小时,材料的磁矩也随之减小,但磁场达到某一程度时,其磁矩并没有完全消失,只是改变方向。

这种依磁场强度变化的磁化特性称为磁滞回程。

2. 磁饱和磁饱和是指在某个外磁场下,材料磁化强度达到最大值,同时材料的磁导率也达到最大值。

此时磁化强度无法再随磁场强度增大而增大,称为磁饱和。

3. 磁导率磁导率是指在单位长度和单位磁场强度下,磁通量密度的变化量。

与电导率类似,单位为亨利/米。

二、磁性材料的分类磁性材料按磁悬的方向可分为沿着晶体轴向的单晶磁材料和沿着磁畴轴向的磁畴磁材料。

单晶磁材料是指晶体中存在着明显的磁畴并且沿着磁畴轴向呈单结构分布的材料。

磁畴磁材料是指晶体中存在着明显的磁畴并且沿着磁畴轴向呈多结构分布的材料。

单晶磁材料用于小型电动工具、制动器、声音电子元件、环路变压器、机械传动器、套管等方面。

磁畴磁材料用于高速电动机、高分辨率电磁开关、高强度电动工具、行星绕组等方面。

三、磁性材料的性能磁性材料的性能是指在不同的条件下,材料所表现出来的特殊物理性质,主要包括磁导率、磁饱和、剩磁、矫顽力、居里温度、热稳定性和加工性能等。

1. 磁导率磁导率是指在单位长度和单位磁场强度下,磁通量密度的变化量。

越大表示磁能的存储能力越大。

2. 磁饱和磁饱和是指在某个外磁场下,材料磁化强度达到最大值,同时材料的磁导率也达到最大值。

磁性材料的性质及其应用

磁性材料的性质及其应用

磁性材料的性质及其应用磁性材料是具有磁性的材料,包括金属、陶瓷、聚合物等。

它们具有磁性的性质,可以在外界磁场的作用下产生电动势和电流,同时也可以被用来测量磁场的强度和方向。

在现代科技中,磁性材料的应用非常广泛,它们既可以用于制造各种磁性元器件,又可以用于生产高效节能的磁性设备。

磁性材料的性质磁性材料的最主要的特征就是磁性。

磁性的含义就是:当磁性材料暴露在磁场中时,会产生磁场,而磁场会对物体周围的其他物质产生影响。

在磁性材料的基本物理学中,根据磁性材料在磁场中的方向不同,它们可以被分为铁磁性、顺磁性和抗磁性三类。

铁磁性材料的特点就是当磁场施加到铁磁性材料上,磁场的方向会随着磁场的改变而发生变化。

这种特性使铁磁性材料在磁记录和存储设备中非常有用,如常见的硬盘。

另一方面,由于铁磁性材料中的电子磁矩是沿着同一方向有序排列的,所以它们在制造电动机和发电机时也非常有用。

顺磁性材料与铁磁性材料类似,但它们的磁场的强度总是相对较弱。

顺磁性材料中的电子磁矩是在各个方向上随机排列的,在外磁场的作用下,部分电子矩会指向磁场的方向,从而产生磁化。

这种特性使得顺磁性材料应用在测量磁场方向和强度的设备中非常有用。

抗磁性材料则是在外磁场的作用下,电子磁矩不会指向磁场方向,从而不会产生磁化。

它们的主要应用是在使用磁测量设备时,当这些设备不需要被材料本身的磁场所扰动时就可以使用抗磁性材料。

磁性材料的应用磁性材料具有广泛的应用领域。

下面列出了一些广泛应用的例子:1. 电动机和发电机磁性材料常常被用于电动机和发电机的制造中,因为这些设备需要产生磁场,以便将电能转化为机械能。

对于直流电机,还需要铁芯材料的磁矩有序排列,以便在开关电流时能够快速反转。

2. 磁存储磁性材料在计算机硬盘和磁带中广泛应用。

这些设备可以通过改变材料中的磁场来储存和读取数据。

每个位表示一个磁小区域,可以通过改变小区域中的磁方向来存储1和0。

3. 磁传感器磁性材料在制造各种传感器时也非常有用,其中包括磁力计和磁流量计。

磁性材料的基本特性

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∙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。

材料:B H,m 磁芯(S,l):f~F 器件(N):U~I,LI ~H: H = IN/l 磁势F =ò Hdl=Hl Nf = ò UdtL~m:L=AL N2 =4N2m SK /D′10-9 U ~B:U = Ndf/dt = kfNBS ′10-6二、常用软磁磁芯的特点及应用(一).粉芯类1.磁粉芯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。

磁性材料使用时需要注意事项

磁性材料使用时需要注意事项

为了不引起人身损伤及磁体性能不良,请遵循以下注意事项:
1、磁体在使用过程中应确保工作场所干净,否则容易吸附铁屑等磁性小颗粒影响使用。

2、磁体在充磁时,磁体必须固定,且充磁场必须大于磁体材料矫顽力的2.5倍,才能充饱和:充磁后的磁体不要接触铁磁性物质,否则容易退磁,影响使用。

3、磁体材质较脆,运输、电镀(涂覆),安装过程中,应确保磁体不受剧烈撞击,如果方法不当,可能会引起磁体的破损、崩裂。

4、铝银钻磁钢最高使用为500℃,彩钻磁体在200℃铉以上,铉铁硼最高使用温度为200℃,粘结磁体160C。

5、磁体在贮存时要保持室内通风干燥,否则潮湿环境容易使磁体产生锈蚀。

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磁性材料电子变压器的使用条件,包括两方面内容:可靠性和电磁兼容性。

以前只注意可靠性,现在由于环境保护意识增强,必须注意电磁兼容性。

可靠性是指在具体的使用条件下,电子变压器能正常工作到使用寿命为止。

一般使用条件中对电子变压器影响最大的是环境温度。

决定电子变压器受温度影响强度的参数是软磁材料的居里点。

软磁材料居里点高,受温度影响小;软磁材料居里点低,对温度变化比较敏感,受温度影响大。

例如锰锌铁氧体的居里点只有215℃,比较低,磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生变化,除正常温度25℃而外,还要给出60℃,80℃,100℃时的各种参数数据。

因此,锰锌铁氧体磁芯的工作温度一般限制在100℃以下,也就是环境温度为40℃时,温升必须低于60℃。

钴基非晶合金的居里点为205℃,也低,使用温度也限制在100℃以下。

铁基非晶合金的居里点为370℃,可以在150℃~180℃以下使用。

高磁导坡莫合金的居里点为460℃至480℃,可以在200℃~250℃以下使用。

微晶纳米晶合金的居里点为600℃,取向硅钢居里点为730℃,可以在300℃~400℃下使用。

电磁兼容性是指电子变压器既不产生对外界的电磁干扰,又能承受外界的电磁干扰。

电磁干扰包括可听见的音频噪声和听不见的高频噪声。

电子变压器产生电磁干扰的主要原因是磁芯的磁致伸缩。

磁致伸缩系数大的软磁材料,产生的电磁干扰大。

铁基非晶合金的磁致伸缩系数通常为最大(27~30)×10-6,必须采取减少噪声抑制干扰的措施。

高磁导Ni50坡莫合金的磁致伸缩系数为25×10-6,锰锌铁氧体的磁致伸缩系数为21×10-6。

以上这3 种软磁材料属于容易产生电磁干扰的材料,在应用中要注意。

3%取向硅钢的磁致伸缩系数为(1~3)×10-6,微晶纳米晶合金的磁致伸缩系数为(0.5~2)×10-6。

这2 种软磁材料属于比较容易产生电磁干扰的材料。

6.5%硅钢的磁致伸缩系数为0.1×10-6,高磁导Ni80 坡莫合金的磁致伸缩系数为(0.1~0.5)×10-6,钴基非晶合金的磁致伸缩系数为0.1×10-6以下。

这3 种软磁材料属于不太容易产生电磁干扰的材料。

由磁致伸缩产生的电磁干扰的频率一般与电子变压器的工作频率相同。

如果有低于或高于工作频率的电磁干扰,那是由其它原因产生的。

电子变压器从功能上区分主要有变压器和电感器2 种。

特殊组件完成的功能另外讨论。

变压器完成的功能有3 个:功率传送、电压变换和绝缘隔离。

电感器完成功能有2 个:功率传送和纹波抑制。

功率传送有2 种方式。

第一种是变压器传送方式,即外加在变压器原绕组上的交变电压,在磁芯中产生磁通变化,使副绕组感应电压,加在负载上,从而使电功率从原边传送到副边。

传送功率的大小决定于感应电压,也就是决定于单位时间内的磁通密度变量ΔB。

ΔB与磁导率无关,而与饱和磁通密度Bs 和剩余磁通密度Br有关。

从饱和磁通密度来看,各种软磁材料的Bs 从大到小的顺序为:铁钴合金为 2.3~2.4T,硅钢为 1.75~2.2T,铁基非晶合金为 1.25~1.75T,铁基微晶纳米晶合金为 1.1~1.5T,铁硅铝合金为 1.0~1.6T,高磁导铁镍坡莫合金为0. 8~1.6T,钴基非晶合金为0.5~1.4T,铁镍基非晶合金为0.4~0.7T,锰锌铁氧体为0.3~0.7T。

作为电子变压器的磁芯用材料,硅钢和铁基非晶合金占优势,而锰锌铁氧体处于劣势。

功率传送的第二种是电感器传送方式,即输入给电感器绕组的电能,使磁芯激磁,变为磁能储存起来,然后通过去磁变成电能释放给负载。

传送功率的大小决定于电感器磁芯的储能,也就是决定于电感器的电感量。

电感量不直接与饱和磁通密度有关,而与磁导率有关,磁导率高,电感量大,储能多,传送功率大。

各种软磁材料的磁导率从大到小顺序为:Ni80 坡莫合金为(1.2~3)×10^6,钴基非晶合金为(1~1.5)×10^6,铁基微晶纳米晶合金为(5~8)×10^5,铁基非晶合金为(2~5)×10^5,Ni50坡莫合金为(1~3)×10^5,硅钢为(2~9)×10^4,锰锌铁氧体为(1~3)×10^4。

作为电感器的磁芯用材料,Ni80坡莫合金、钴基非晶合金、铁基微晶纳米晶合金占优势,硅钢和锰锌铁氧体处于劣势。

传送功率大小,还与单位时间内的传送次数有关,即与电子变压器的工作频率有关。

工作频率越高,在同样尺寸的磁芯和线圈参数下,传送的功率越大。

电压变换通过变压器原绕组和副绕组匝数比来完成,不管功率传送大小如何,原边和副边的电压变换比等于原绕组和副绕组匝数比。

绝缘隔离通过变压器原绕组和副绕组的绝缘结构来完成。

绝缘结构的复杂程度,与外加和变换的电压大小有关,电压越高,绝缘结构越复杂。

纹波抑制通过电感器的自感电势来实现。

只要通过电感器的电流发生变化,线圈在磁芯中产生的磁通也会发生变化,使电感器的线圈两端出现自感电势,其方向与外加电压方向相反,从而阻止电流的变化。

纹波的变化频率比基频高,电流纹波的电流频率比基频大,因此,更能被电感器产生的自感电势抑制。

电感器对纹波抑制的能力,决定于自感电势的大小,也就是电感量大小,与磁芯的磁导率有关,Ni80坡莫合金、钴基非晶合金、铁基微晶纳米晶合金磁导率大,处于优势,硅钢和锰锌铁氧体磁导率小,处于劣势。

提高效率电子变压器的损耗包括磁芯损耗(铁损)和线圈损耗(铜损)。

铁损只要电子变压器投入工作,一直存在,是电子变压器损耗的主要部分。

因此,根据铁损选择磁芯材料,是电子变压器设计的主要内容,铁损也成为评价软磁材料的一个主要参数。

铁损与电子变压器磁芯的工作磁通密度和工作频率有关,在介绍软磁材料的铁损时,必须说明是在什么工作磁通密度下和什么工作频率下的损耗。

例如,P0.5/400,表示在工作磁通密度0.5T 和工作频率400Hz下的铁损。

P0.1/100k表示在工作磁通密度0.1T和工作频率100kHz下的铁损。

软磁材料包括磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗。

涡流损耗又与材料的电阻率ρ成反比。

ρ越大,涡流损耗越小。

各种软磁材料的ρ从大到小的顺序为:锰锌铁氧体为108~109μΩ·cm,铁镍基非晶合金为150~180μΩ·cm,铁基非晶合金为130~150μΩ·cm,钴基非晶合金为120~140μΩ·cm,高磁导坡莫合金为40~80μΩ·cm,铁硅铝合金为40~60μΩ·cm,硅钢为40~50μΩ·cm,铁钴合金为20~40μΩ·cm。

因此,锰锌铁氧体的ρ比金属软磁材料高106~107倍,在高频中涡流小,应用占优势。

但是当工作频率超过一定值以后,锰锌铁氧体磁性颗粒之内的绝缘体被击穿和熔化,ρ变得相当小,损耗迅速上升到很高水平,这个工作频率就是锰锌铁氧体的极限工作频率。

金属软磁材料厚度变薄,也可以降低涡流损耗。

根据现有的电子变压器使用金属软磁材料带材的经验,工作频率和带材厚度的关系为:工频50~60Hz 用0.50~0.23mm(500~230μm),中频400Hz至1kHz 用0.20~0.08mm(200~80μm),1kHz 至20kHz 用0.10~0.025mm(100~25μm),中高频20kHz至100kHz用0.05~0.015mm(50~15μm),高频100kHz 至1MHz 用0.02~0.005mm(20~5μm),1MHz 以上,厚度小于5μm。

金属软磁材料带材只要降到一定厚度,涡流损耗可显着减少。

不论是硅钢、坡莫合金,还是钴基非晶合金和微晶纳米晶合金都可以在中、高频电子变压器中使用,和锰锌铁氧体竞争。

降低成本电子变压器的成本包括材料成本、制造成本和管理成本。

降低成本要从这三个方面来考虑。

软磁材料成本在电子变压器的材料成本中占有相当大的比例。

根据现行的市场价格,每kg重量的软磁材料的价格从小到大的顺序是:锰锌软磁铁氧体,硅钢,铁基非晶合金,Ni50 坡莫合金,钴基非晶合金,Ni80 坡莫合金。

锰锌铁氧体在中高频范围内广泛应用,硅钢在工频范围内广泛应用,最主要的原因之一就是价格便宜。

管理成本一般约占材料和制造成本之和的30%左右。

如果管理得好,充分利用人力和财力,有可能降到20%左右。

充分利用人力,是指工时利用率要高,减少管理人员和工人比例等等。

充分利用财力,是指缩短生产周期,减少库存,加快资金流转等等。

所以,一个好的电子变压器设计者,除了要了解电子变压器的理论和设计方法而外,还要了解各种软磁材料,电磁线,绝缘材料的性能和价格;还要了解磁芯加工和热处理工艺,线圈绕制和绝缘处理工艺和结构组装工艺;还要了解实现质量控制的检测参数和仪器设备;还要了解生产管理的基本知识以及电子变压器的市场动态等等。

只有知识全面的设计者,才能设计出性能好,价格低的电子变压器。

新软磁材料在电子变压器中的应用1 硅钢电源技术中的工频电子变压器大量使用3%取向硅钢,现在厚度普遍从0.35mm 减到0.27mm 或0.23mm。

国内生产的23Q110 的0.23mm 厚,3%取向硅钢,饱和磁通密度Bs 为1.8T,其P1.7/50 为1.10W/kg;27QG095 的0.27mm 厚,3%Hi-B 取向硅钢,Bs 为1.89T,P1.7/50 为0.95W/kg。

日本生产的0.23mm 厚,3%取向硅钢Bs 为1.85T,P1.7/50为0.85W/kg。

与国内产品相差不多。

但是0.23mm 厚的3%取向硅钢经过特殊处理,即用电解法将表面抛光至镜面,再涂张力涂层,最后细化磁畴,可以使P1.7/50 下降到0.45W/kg。

同时,对要求损耗低的电子变压器,日本还进一步把厚度减薄到0.15mm,经过特殊处理,可以使P1.3/50下降到0.082~0.11W/kg和铁基非晶合金水平基本相当。

日本还用温度梯度炉高温退火新工艺,使0.15mm 厚,3%取向硅钢的Bs 达到1.95~2.0T,经过特殊处理,使P1.3/50 为0.15W/kg,P1.7/50 为0.35W/kg。

采用三次再结晶新工艺,制成更薄的硅钢,Bs 为2.03T,P1.3/50 为0.19W/kg (0.075mm 厚),0.17W/kg(0.071mm厚)和0.13W/kg(0.032mm 厚)。

电源装置中的中频(400Hz 至10kHz)电子变压器,除了使用0.20~0.08mm 厚,3%取向硅钢外,日本已采用6.5%无取向硅钢。

6.5%硅钢,磁致伸缩近似为零,可制成低噪声电子变压器,磁导率为16000~25000。

ρ比3%硅钢高一倍,中频损耗低,例如:0.10mm厚的6.5%无取向硅钢P1/50为0.6W/kg,P1/400 为6.1W/kg,P0.5/1K 为5.2W/kg,P0.1/10k 为8.2W/kg,Bs 为1.25T。

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