第四章 软磁材料
什么是软磁材料
什么是软磁材料软磁材料是一类具有良好磁性能和磁导率的材料，广泛应用于电力电子、通信、医疗设备等领域。
软磁材料具有低磁滞、低铁损、高饱和磁感应强度和高导磁率等特点，能够有效地转换和传输电能和磁能，是电磁器件中不可或缺的重要材料。
软磁材料主要分为铁素体材料和非晶合金材料两大类。
铁素体材料包括硅钢、镍铁合金等，具有良好的导磁性能和机械性能，广泛应用于变压器、电感器、电机等领域。
非晶合金材料是一种由非晶态微晶相组成的非晶态材料，具有极高的导磁率和低磁滞，适用于高频变压器、传感器等领域。
软磁材料的磁性能取决于其晶粒结构、化学成分和热处理工艺等因素。
通过合理设计材料配方和优化工艺参数，可以获得具有良好磁性能的软磁材料。
目前，随着材料科学和工艺技术的不断发展，新型软磁材料如非晶合金、纳米晶合金等材料不断涌现，为提高电磁器件的性能和降低能耗提供了新的可能。
软磁材料在电力电子领域具有重要应用，如变压器、电感器、电机等设备中都需要大量的软磁材料。
在变压器中，软磁材料能够有效地传输和转换电能，提高能效和稳定性；在电机中，软磁材料能够产生良好的磁场，提高电机的输出功率和效率；在电感器中，软磁材料能够减小磁滞损耗，提高传感器的灵敏度和稳定性。
除了电力电子领域，软磁材料还在通信、医疗设备等领域有重要应用。
在通信设备中，软磁材料用于制造高频变压器、滤波器等元器件，提高设备的传输速率和稳定性；在医疗设备中，软磁材料用于制造医疗磁共振设备、医疗电子器件等，提高设备的成像质量和稳定性。
总之，软磁材料是一类具有重要应用前景的材料，在电力电子、通信、医疗设备等领域发挥着重要作用。
随着材料科学和工艺技术的不断发展，相信软磁材料将会在更多领域展现其重要价值，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
软磁材料定义
软磁材料定义软磁材料是一类具有优异磁性性能的材料，广泛应用于电子、通信、计算机等领域。
本文将介绍软磁材料的定义、特性、分类以及应用领域等相关内容。
软磁材料是指在外加磁场作用下，能够快速磁化和退磁的材料。
与硬磁材料相比，软磁材料的磁化曲线具有较小的饱和磁感应强度和较高的磁导率。
这意味着软磁材料在磁化和退磁过程中能够更加迅速地响应外界磁场的变化，具有更低的磁滞损耗。
软磁材料具有以下几个主要特性。
首先，软磁材料具有较高的磁导率，能够有效地导引和集中磁力线，提高磁场的利用率。
其次，软磁材料具有较低的矫顽力和剩余磁化强度，能够快速磁化和退磁，降低能量损耗。
此外，软磁材料还具有较低的涡流损耗和铁磁谐振频率，能够在高频应用中保持较小的能量损耗。
软磁材料根据其化学成分和磁性特性的不同，可以分为多种类型。
其中，铁氧体是一种常见的软磁材料，由氧化铁和适量的金属氧化物组成。
铁氧体具有良好的饱和磁感应强度和磁导率，广泛应用于高频电感器、电源变压器等领域。
另外，镍铁合金也是一种重要的软磁材料，具有较低的磁滞损耗和较高的磁导率，被广泛应用于传感器、电机等领域。
软磁材料在电子、通信、计算机等领域有着广泛的应用。
在电子设备中，软磁材料常用于电感器、变压器等元件中，用于实现电能的传输和转换。
在通信领域，软磁材料被应用于天线、滤波器等器件中，用于增强信号的接收和传输。
在计算机领域，软磁材料常用于硬盘驱动器中，用于存储和读取数据。
软磁材料是一类具有优异磁性性能的材料，其特点包括较高的磁导率、较低的矫顽力和剩余磁化强度等。
软磁材料根据其化学成分和磁性特性的不同，可以分为多种类型，如铁氧体和镍铁合金等。
软磁材料在电子、通信、计算机等领域有着广泛的应用，为相关领域的发展提供了重要的支撑。
软磁材料
需求量最大及对性能改进要求最为迫切的材料是高频低功率损耗铁氧体材料和高磁导率铁氧体材料。高频低 功率损耗铁氧体材料主要用于各种高频小型化的开关电源及显示器、变压器等。高磁导率铁氧体材料则主要用于 宽带变压器、脉冲变压器用抗电磁波干扰器件等。
新软磁体
软磁铁氧体
软磁铁氧体的特点是：饱和磁通密度低，磁导率低，居里温度低，中高频损耗低，成本低。前三个低是它的 缺点，限制了它的使用范围，现在(21世纪初)正在努力改进。后两个低是它的优点，有利于进入高频市场，现在 (21世纪初)正在努力扩展。
以100kHz，0.2T和100℃下的损耗为例，TDK公司的PC40为410mW/cm3，PC44为300mW/cm3，PC47为 250mW/cm3。TOKIN公司的BH1为250mW/cm3，损耗不断在下降。国内金宁生产的JP4E也达到300mW/cm3。
磁导率是软磁铁氧体的弱项。现在(21世纪初)国内生产的产品一般为左右。国外TDK公司的H5C5，Philips 公司的3E9，分别达到和。
采用SHS法合成MnZn铁氧体材料的研究，值得注意。用这种方法的试验结果表明，可以大大降低铁氧体的制 造能耗和成本。国内已有试验成功的报导。
研究进展
近年来，出现了采用电驱动装置和电子控制装置实现产品的驱动、自动控制和多功能化的趋势，关键的核心 材料之一就是软磁材料。软磁材料在各种器件中起到能量耦合传递及转换的作用。在能源日趋紧缺和环境问题日 趋严重的今天，降低软磁材料的损耗提高磁芯效率，在节约能源及控制环境污染等方面具有重大意义。
《软磁材料》课件
2
物理气相沉积法的优点是制备的软磁材料具有高 纯度、高致密性和高附着力。
3
物理气相沉积法的缺点是工艺复杂、成本高，且 制备的软磁材料厚度和成分受反应条件影响较大 。
04 软磁材料的性能优化
合金元素对软磁性能的影响
钴元素
提高材料的硬度和 耐腐蚀性，有助于 提高磁滞损失。
硅元素
有助于提高材料的 磁导率和降低矫顽 力。
全球软磁材料市场主要由几家大型企业主导， 如TDK、FERROXCUBE、 VACUUMSCHMELZE等。
这些企业通过技术创新和规模效应，占据了较 大的市场份额。
中国企业在全球软磁材料市场中的地位逐渐提 升，但与国际领先企业相比仍有一定的差距。
未来发展趋势与技术前沿
01
未来几年，随着新能源汽车、 风电、智能电网等领域的快速 发展，对高性能软磁材料的需 求将不断增加。
软磁材料的分类
1 2 3
金属软磁材料
如纯铁、低碳钢、硅钢等，具有较高的磁导率和 较低的矫顽力，广泛应用于电力工业和电子工业 。
铁氧体软磁材料
一种非金属磁性材料，由铁、锰、锌等元素氧化 物组成，具有较高的磁导率和较低的损耗，常用 于高频变压器和电感器。
软磁复合材料
由两种或多种材料组成，如铁芯和绕组组成的变 压器和电机，具有优异的磁性能和机械性能，广 泛应用于电力和电子设备。
《软磁材料》课件
目 录
• 软磁材料概述 • 软磁材料的物理性质 • 软磁材料的制备工艺 • 软磁材料的性能优化 • 软磁材料的市场与发展趋势
01 软磁材料概述
定义与特性
软磁材料定义
软磁材料是一种具有低矫顽力和高磁 导率的磁性材料，易于磁化，也易于 退磁。
什么是软磁材料
什么是软磁材料软磁材料是一类具有优良磁性能的材料，通常用于制造电感器、变压器、电动机、传感器等电子器件。
软磁材料具有高磁导率、低磁滞、低铁损等特点，能够有效地转换电能和磁能，因此在现代电子工业中具有重要的应用价值。
软磁材料主要分为铁素体材料和非晶态材料两大类。
铁素体材料包括普通硅钢、高硅钢、镍铁合金等，而非晶态材料则包括非晶合金和非晶软磁体。
这些材料在不同的磁场、频率和温度下具有不同的磁性能，可以满足各种电子器件对软磁材料的要求。
软磁材料的磁性能主要包括饱和磁感应强度、矫顽力、磁导率和铁损等指标。
饱和磁感应强度是材料在饱和磁场下的最大磁感应强度，矫顽力是材料在去磁场下完全去磁所需的磁场强度，磁导率是材料对磁场的导磁能力，铁损则是材料在交变磁场下因磁滞和涡流损耗而产生的能量损失。
这些指标直接影响着软磁材料在电子器件中的性能表现。
在实际应用中，软磁材料的选择需要根据具体的工作条件和要求来进行。
例如，对于高频变压器和电感器，需要选择具有高磁导率和低铁损的软磁材料；而对于大功率电机和变压器，则需要选择具有高饱和磁感应强度和低矫顽力的软磁材料。
因此，针对不同的应用场景，需要综合考虑软磁材料的各项磁性能指标，以找到最适合的材料。
随着电子工业的不断发展，对软磁材料的要求也在不断提高。
未来，软磁材料将面临更高的磁导率、更低的铁损、更宽的工作温度范围等挑战。
因此，需要不断开展新材料的研发和改进，以满足电子器件对软磁材料的更高要求。
总的来说，软磁材料是电子器件中不可或缺的重要材料，具有独特的磁性能和广泛的应用前景。
通过对软磁材料的研究和应用，可以不断提高电子器件的性能和效率，推动电子工业的发展。
希望未来能够有更多的新材料问世，为电子工业注入新的活力。
第4章软磁材料
能够迅速响应外磁场的变化，且能低 耗损地获得高磁感应强度的材料。
本章讲述的主要内容：
☞衡量软磁材料的重要指标
☞提高起始磁导率的途径
☞金属软磁材料
☞铁氧体软磁材料
☞非晶及纳米晶软磁材料
1
4.1 衡量软磁材料的重要指标
起始磁导率高
顽力HC 小 饱和磁感应强度MS 高 磁损耗小 稳定性好
26
非晶态材料的制备方法
气体 （平衡） 液体
非晶材料制备方法通常有： 气相沉积； 液相急冷；
非晶体
晶体
高能粒子注入
高能粒子注入
（获得非晶态的途径用空心箭头标出）
非晶材料的制备方法
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非晶软磁材料的应用
铁基非晶带的损耗仅为硅钢的1/3，在电力工业中应 用可以显著地降低损耗，但由于成本较高，目前尚难 以大量取代传统的材料
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晶粒尺寸与矫顽力的关系
纳米晶软磁发明之后，才全面认识到 晶粒尺寸与矫顽力的关系
31
纳米晶与铁氧体、非晶性能对比
Finemet FT-1KM MnZn 铁氧体
5300 5300 0.44 8.0 0.23 1200 150
Co基 非晶
90000 18000 0.53 0.32 0.50 300 180 ~0
此外，由于铁钴合金具有较高的饱和磁致伸缩系数，
也是一种很好的磁致伸缩合金。
20
4.4 铁氧体软磁材料
发展最早，应用最广的一类铁氧体材料 软磁铁氧体最早由Snock于1935年研制成功的 这类材料具有窄而长的磁滞回线，矫顽力HC小，既容易 获得磁性，也容易失去磁性。 软磁铁氧体的磁性来源于亚铁磁性，故饱和磁化强度MS 较金属低，但比金属软磁的电阻率要高得多，因此具有 良好的高频特性。 在弱电高频技术领域，软磁铁氧体具有独特的优点，广 泛地应用于有线通讯、无线通讯、广播、电视、航天技 术及其它电子科技中用作电感元件和变压器等。 其应用频率从几百赫的音频范围到千兆赫的微波频段。
软磁材料文档
软磁材料软磁材料是一类具有良好磁导性能的材料，主要用于制造电子设备中的电感器、变压器、电动机以及其他磁性器件。
相比于硬磁材料（如铁氧体）、钕铁硼等材料，软磁材料具有低矫顽力、高导磁率和低磁滞损耗等特点，适用于高频应用领域。
1. 软磁材料的分类软磁材料可以分为金属软磁材料和非金属软磁材料两大类。
1.1 金属软磁材料金属软磁材料是指由铁、镍或钴等金属元素组成的合金材料，具有良好的软磁性能。
常见的金属软磁材料有镍铁合金（如Permalloy）、镍钴合金（如Mu金属）、铁氧体等。
•镍铁合金具有高导磁率和低磁滞损耗的特点，适用于制造高频电感器、变压器等设备。
•镍钴合金在高频和高温环境下具有良好的软磁性能，被广泛应用于电信、电力等行业。
•铁氧体是一种具有良好磁导性的非晶磁体材料，具有高饱和磁感应强度和低磁滞损耗，并且价格相对较低，是制造磁性器件的重要材料之一。
1.2 非金属软磁材料非金属软磁材料主要是指由氧化物、硼化物、硅化物等非金属元素组成的材料，具有良好的软磁性能。
常见的非金属软磁材料有铁氮化物（如Fe-N）和铁硼硅等。
•铁氮化物是一类新型的软磁材料，具有高饱和磁感应强度和低磁滞损耗，适用于高频和高温环境下的应用。
•铁硼硅材料是一种具有高导磁率和低磁滞损耗的非金属软磁材料，广泛应用于电动机、传感器等领域。
2. 软磁材料的性能指标软磁材料的性能主要通过以下几个指标来衡量：2.1 导磁率导磁率是衡量材料磁导能力的指标，通常用符号μ表示。
导磁率越高，材料在外磁场作用下的磁化能力越强。
2.2 矫顽力矫顽力是衡量材料磁饱和程度的指标，通常用符号Bs表示。
矫顽力越低，材料在外磁场作用下容易磁化，具有更强的软磁性能。
2.3 磁滞损耗磁滞损耗是材料在磁化过程中产生的能量损耗，通常用符号Pv表示。
磁滞损耗越低，材料在外磁场作用下的能量损耗越小，具有更好的磁导性能。
3. 软磁材料的应用软磁材料广泛应用于电子设备中的各种磁性器件，例如：•电感器：软磁材料可以用于制造高频电感器，用于滤波、隔离和储能等功能。
第四章软磁材料
第四章软磁材料第四章软磁材料在前面磁场分析中可以看到，在线圈中加入磁芯后，将磁通限制在低磁阻的磁芯内，用较小激励电流，产生比没有磁芯时大得多的磁通，这就大大减少了电磁元件的体积。
因此，加磁芯的基本目的是为链合或耦合两个或多个磁单元的磁通，提供容易通过的路径，将磁源和磁“负载”连接起来，作为磁通“汇流条”。
同时减少磁元件的体积。
在实际变压器中，磁源是初级线圈－安匝和伏/匝。
磁负载是次级线圈(绕组)。
初级线圈匝链的磁通与每个次级线圈匝链，并适当调节匝比得到不同的电压。
在变压器磁芯中存储能量越小越好。
如果存储能量，和其它寄生元件一样，有时将引起电压尖峰。
在下面将看到，使用高磁导率材料磁芯，能量存储最小。
在一个电感中，磁芯提供一个线圈和磁芯串联的非磁气隙之间磁通链合路径。
实际上，几乎所有的能量存储在气隙中。
高磁导率磁芯或磁合金象皮莫合金，不能够存储大量的能量。
反激变压器实际上是一个带有初级和次级线圈的电感，并且有一个气隙存储能量。
和一个简单电感一样，磁芯提供初级和气隙之间磁通的链合。
磁芯还提供气隙和次级线圈之间的链合，以传递能量到次级电路。
象变压器一样，通过调节匝比得到不同的输出电压。
4.1 磁性材料的磁化物质的磁化需要外磁场。
相对外磁场而言，被磁化的物质称为磁介质。
将铁磁物质放到磁场中，磁感应强度显著增大。
磁场使得铁磁物质呈现磁性的现象称为铁磁物质的磁化。
铁磁物质之所以能被磁化，是因为这类物质不同于非磁物质，在其内部有许多自发磁化的小区域—磁畴。
在没有外磁场作用时，这些磁畴排列的方向是杂乱无章的(图4.1(a))，小磁畴间的磁场是相互抵消的，对外不呈现磁性。
如给磁性材料加外磁场，例如将铁磁材料放在一个载流线圈中，在电流产生的外磁场作用下，材料中的磁畴顺着磁场方向转动，加强了材料内的磁场。
随着外磁场加强，转到外磁场方向的磁畴就越来越多，与外磁场同向的磁感应强度就越强(4.1(b))。
这就是说材料被磁化了。
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第四章 软磁材料在前面磁场分析中可以看到，在线圈中加入磁芯后，将磁通限制在低磁阻的磁芯内，用较小激励电流，产生比没有磁芯时大得多的磁通，这就大大减少了电磁元件的体积。
因此，加磁芯的基本目的是为链合或耦合两个或多个磁单元的磁通，提供容易通过的路径，将磁源和磁“负载”连接起来，作为磁通“汇流条”。
同时减少磁元件的体积。
在实际变压器中，磁源是初级线圈－安匝和伏/匝。
磁负载是次级线圈(绕组)。
初级线圈匝链的磁通与每个次级线圈匝链，并适当调节匝比得到不同的电压。
在变压器磁芯中存储能量越小越好。
如果存储能量，和其它寄生元件一样，有时将引起电压尖峰。
在下面将看到，使用高磁导率材料磁芯，能量存储最小。
在一个电感中，磁芯提供一个线圈和磁芯串联的非磁气隙之间磁通链合路径。
实际上，几乎所有的能量存储在气隙中。
高磁导率磁芯或磁合金象皮莫合金，不能够存储大量的能量。
反激变压器实际上是一个带有初级和次级线圈的电感，并且有一个气隙存储能量。
和一个简单电感一样，磁芯提供初级和气隙之间磁通的链合。
磁芯还提供气隙和次级线圈之间的链合，以传递能量到次级电路。
象变压器一样，通过调节匝比得到不同的输出电压。
4.1 磁性材料的磁化物质的磁化需要外磁场。
相对外磁场而言，被磁化的物质称为磁介质。
将铁磁物质放到磁场中，磁感应强度显著增大。
磁场使得铁磁物质呈现磁性的现象称为铁磁物质的磁化。
铁磁物质之所以能被磁化，是因为这类物质不同于非磁物质，在其内部有许多自发磁化的小区域—磁畴。
在没有外磁场作用时，这些磁畴排列的方向是杂乱无章的(图4.1(a))，小磁畴间的磁场是相互抵消的，对外不呈现磁性。
如给磁性材料加外磁场，例如将铁磁材料放在一个载流线圈中，在电流产生的外磁场作用下，材料中的磁畴顺着磁场方向转动，加强了材料内的磁场。
随着外磁场加强，转到外磁场方向的磁畴就越来越多，与外磁场同向的磁感应强度就越强(4.1(b))。
这就是说材料被磁化了。
4.2 磁材料的磁化曲线4.2.1 磁性物质磁化过程和初始磁化曲线如将完全无磁状态的铁磁物质进行磁化，磁场强度从零逐渐增加，测量铁磁物质的磁通密度，得到磁通密度和磁场强度之间关系，并用B-H 曲线表示，该曲线称为磁化曲线，如图4.2(e)曲线C 所示。
没有磁化的磁介质中的磁畴完全是杂乱无章的，所以对外界不表现磁性（图4.2(a)）。
当磁介质置于磁场中，外磁场较弱时，随着磁场强度的增加，与外磁场方向相差不大的部分磁畴逐渐转向外磁场方向(图4.2(b ))，磁感应B 随外磁场增加而增加(图4.2（e ）中oa 段)。
如果将外磁场H 逐渐减少到零时，B 仍能沿ao 回到零，即磁畴发生了“弹性”转动，(a) (b) 图 4.1 铁磁物质的未磁化(a)和 被磁化(b)时的磁畴排列故这一段磁化是可逆的。
当从磁场继续增大时，与外磁场方向相近的磁畴已经趋向于外磁场方向，那些与磁场方向相差较大的磁畴克服“摩擦”，也开始转向外磁场方向（图4.2(c)），因此磁感应B 随H 增大急剧上升，如磁化曲线ab 段。
如果把ab 段放大了看，曲线呈现阶梯状，说明磁化过程是跳跃式进行的。
如果这时减少外磁场，B 将不再沿ba 段回到零，过程是不可逆的。
磁化曲线到达b 点后，大部分磁畴已趋向了外磁场，从此再增加磁场强度，可转动的磁畴越来越少了，故B 值增加的速度变缓。
这段磁化曲线附近称为磁化曲线膝部。
从b 进一步增大磁场强度，只有很少的磁畴可以转向(图4.2（d ）)，因此磁化曲线缓慢上升，直至停止上升(c 点)，材料磁性能进入所谓饱和状态，随磁场强度增加B 增加很少，该段磁化曲线称为饱和段。
这段磁化过程也是不可逆的。
铁磁材料的B 和H 的关系可表示为B J H =+μ0 (4.1)式中μ0—真空磁导率；J —磁化强度。
上式表示磁芯中磁通密度是磁性介质的磁感应强度J (也称磁化强度)和介质所占据的空间磁感应强度之和。
当磁场强度很大时，磁化强度达到最大值，即饱和(图4.2(e)曲线B )，而空间的磁感应强度不会饱和，仍继续增大(图4.2(e)中曲线A )。
合成磁化曲线随着磁场强度H 增大，B 仍稍有增加(图4.2(e)曲线C )。
从材料的零磁化状态磁化到饱和的磁化曲线通常称为初始磁化曲线。
4.2.2 饱和磁滞回线和基本参数如果将铁磁物质沿磁化曲线OS 由完全去磁状态磁化到饱和B s （如图4.3所示），此时如将外磁场H 减小，B 值将不再按照原来的初始磁化曲线(OS)减小，而是更加缓慢地沿较高的B 减小，这是因为发生刚性转动的磁畴保留了外磁场方向。
即使外磁场H =0时，B ≠0，即尚有剩余的磁感应强度B r 存在。
这种磁化曲线与退磁曲线不重合性能称为磁化的不可逆性。
磁感应强度B 的改变滞后于磁场强度H 的现象称为磁滞现象。
如要使B 减少，必须加一个与原磁场方向相反的磁场强度-H ，当这个反向磁场强度增加到-H c 时，才能使磁介质中B =0。
这并不意味着磁介质恢复了杂乱无章状态，而是一部分磁畴仍保留原磁化磁场方向，而另一部分在反向磁场作用下改变为外磁场方向，两部分相B B a Hb Bc H H (e)图 4.2 铁磁物质的磁化特性等时，合成磁感应强度为零。
如果再继续增大反向磁场强度，铁磁物质中反转的磁畴增多，反向磁感应强度增加，随着-H 值的增加，反向的B 也增加。
当反向磁场强度增加到-H s 时，则B =-B s 达到反向饱和。
如果使-H =0,B = -B r ，要使-B r 为零，必须加正向H C 。
如H 再增大到H s 时，B 达到最大值B s ，磁介质又达到正向饱和。
这样磁场强度由H s →0→- H C →- H s →0→H C →H s , 相应地, 磁感应强度由B s →B r →0→- B S →- B r →0→B s ，形成了一个对原点O 对称的回线(图4.3)，称为饱和磁滞回线,或最大磁滞回线。
在饱和磁滞回线上可确定的特征参数（图4.3）为：1. 饱和磁感应强度B S 是在指定温度(25℃或100℃)下，用足够大的磁场强度磁化磁性物质时，磁化曲线达到接近水平时，不再随外磁场增大而明显增大(对于高磁导率的软磁材料,在 r =100处)对应的B 值。
2. 剩余磁感应强度B r 铁磁物质磁化到饱和后，又将磁场强度下降到零时，铁磁物质中残留的磁感应强度，即为B r 。
称为剩余磁感应强度，简称剩磁。
3. 矫顽力H c 铁磁物质磁化到饱和后，由于磁滞现象，要使磁介质中B 为零，需有一定的反向磁场强度-H ，此磁场强度称为矫顽磁力H c .如果用小于H s 的不同的磁场强度磁化铁磁材料时，此时B 与H 的关系在饱和磁滞回线以内的一族磁滞回线。
各磁滞回线上的剩磁感应和矫顽磁力将小于饱和时的B r 和H c 。
如果要使具有磁性的材料恢复到去磁状态，用一个高频磁场对材料磁化，并逐渐减少磁场强度H 到0，或将材料加到居里温度以上即可去磁。
应当指出的是材料的磁化曲线是环形等截面试样特性，各种磁芯型号尽管磁芯材质与试样相同，但磁化特性因结构形状不同而不相同。
如果磁滞回线很宽，即H c 很高，需要很大的磁场强度才能将磁材料磁化到饱和，同时需要很大的反向磁场强度才能将材料中磁感应强度下降到零，也就是说这类材料磁化困难，去磁也困难，我们称这类材料为硬磁材料。
如铝镍钴永磁铁，钐钴合金等，常用于电机激磁和仪表产生恒定磁场。
这类材料磁化曲线宽，矫顽磁力高。
在开关电源中,为减少直流滤波电感的体积，有时用永磁－硬磁材料产生恒定磁场抵消直流偏置。
另一类材料在较弱外磁场作用下，磁感应强度达到很高的数值，同时很低的矫顽磁力，即既容易磁化，又很容易退磁。
我们称这类材料为软磁材料。
开关电源主要应用软磁材料。
属于这类材料的有电工纯铁、电工硅钢、铁镍软磁合金、 铁钴钒软磁合金和软磁铁氧体等。
某些特殊磁性材料，如恒导磁合金和非晶态合金也是软磁材料。
可见，所谓“软磁”，不是材料的质地柔软，而是容易磁化而已。
实际上，软磁材料都是既硬又难加工的材料。
如铁氧体，既硬又脆，是开关电源中主要应用的软磁材料。
4.3 磁芯损耗铁磁物质在交流磁化过程中，因消耗能量发热，磁材料损耗功率(P )由磁滞损耗(P h )、图4.3 磁芯的磁滞回线涡流损耗(P e )和剩余损耗(P c )组成：P c =P h +P e +P c4.3.1 磁化能量和磁滞损耗P h上一节讨论了磁材料在外磁场的作用下，材料中的一部分与外磁场方向相差不大的磁畴发生了‘弹性’转动，这就是说当外磁场去掉时，磁畴仍能恢复原来的方向；而另一部分磁畴要克服磁畴壁的摩擦发生刚性转动，即当外磁场去除时，磁畴仍保持磁化方向。
因此磁化时，送到磁场的能量包含两部分：前者转为势能，即去掉外磁化电流时，磁场能量可以返回电路；而后者变为克服摩擦使磁芯发热消耗掉，这就是磁滞损耗。
用一个低频交流电源磁化一个环状磁芯线圈(图4.4(a))，磁芯材料磁化曲线如图4.4(b)所示。
磁芯截面积为A c ，平均磁路长度为l c ，线圈匝数为N 。
如果外加电压为u （t )，磁化电流为i (t )。
根据式(1.7)可以得到H iN l c = 或 i Hl Nc = 根据电磁感应定律(式（1.10）) u Nd dt NA dB dt c ==φ(a) (b)图 4.4 磁芯的磁滞损耗在半周期内，送入磁芯线圈的能量uidt NA dB dt Hl N dt V HdB T c c B B B B r r rr=⋅=⎰⎰⎰--02/ =-=⨯-⎰⎰-V HdB HdB V A A B B B B s rr s ()()12 (4.2)式中V =A c l c 为磁芯体积；A 1为磁芯由-B r 磁化到B m 磁化曲线与纵轴包围的面积-B r －S －B m －-B r ，它是磁化电流由零变化到最大值，电源送入磁场的能量V ×A 1。
而A 2为磁化电流由最大值下降到零，磁芯由B m 退磁到B r 去磁曲线与纵轴包围的面积，是单位体积磁材料返回电路的磁场能量V ×A 2，这是可恢复能量。
因此电源半周期内磁化磁芯材料损耗的能量为V ×(A 1－A 2)，即磁化曲线-B r —S —B r 与纵轴所包围的面积。
同理如果电流从零变化到负的最大值，再由负的最大值变化到零，即另外半周期，磁化磁芯损耗的能量是第二和第三象限磁化曲线与纵轴包围的面积。
也就是说磁化磁芯一周期，单位体积磁芯损耗的能量正比于静态磁滞回线包围的面积。
这就是磁滞损耗，是不可恢复能量。
每磁化一个周期，就要损耗与磁滞回线包围面积成正比的能量，频率越高，损耗越多。
磁感应摆幅越大，包围面积越大，损耗也越大。
可恢复的能量部分表现在电路中是电感的储能和放能特性；不可恢复能量部分表现为磁芯损耗发热。