磁性材料介绍
磁性材料磁性与磁场的关系
磁性材料磁性与磁场的关系在自然界中，磁性现象是一种普遍存在的物理现象。
磁性材料是指能够被磁场所吸引或排斥的物质。
磁性材料具有特殊的磁性性质，其产生和变化与外界磁场的关系密切。
本文将详细介绍磁性材料的磁性与磁场的关系。
磁性材料的分类磁性材料可分为铁磁材料、亚铁磁材料和顺磁材料三类。
铁磁材料是最常见的一类磁性材料，如铁、镍、钴等。
在无外界磁场作用下，铁磁材料可以自发地形成磁矩，其磁矩的方向与材料内部的晶格结构相一致。
当外界磁场施加在铁磁材料上时，材料内部磁矩的方向会发生调整，从而形成一个宏观磁化强度。
亚铁磁材料的磁性介于铁磁材料和顺磁材料之间，如氧化铁。
亚铁磁材料的磁矩在无外界磁场作用下并不自发地形成，但在外界磁场作用下，其磁矩几乎与外界磁场一致。
顺磁材料的磁矩方向则与外界磁场呈现相反的趋势，如氧化铜。
当外界磁场作用在顺磁材料上时，材料内部的磁矩会在外力的作用下发生微小的调整。
磁性材料与磁场的相互作用磁性材料与外界磁场之间存在着相互作用的关系。
磁场的存在使得磁性材料内部的磁矩发生变化，从而产生了磁化强度。
当处于外界磁场中的磁性材料内部各部分的磁矩方向一致时，材料的磁化强度最大，此时磁性材料处于饱和磁化状态。
而当磁矩方向与外界磁场相反时，材料的磁化强度最小，处于磁矩消失状态。
此外，磁性材料在外界磁场的作用下，还会产生磁导率、磁阻、磁感应强度等磁性参数的变化。
磁导率是指材料在磁场作用下的磁化程度与磁场强度之比，而磁阻则是材料抵抗磁场穿透的能力，磁感应强度则是磁场在材料中的分布情况。
磁性材料的应用由于磁性材料与磁场之间存在着密切的关系，并且具有可控性强的磁性特性，使得磁性材料广泛应用于许多领域。
首先是电子领域，磁性材料常用于制造磁存储装置、磁传感器以及电子元件等。
磁存储装置如硬盘、磁带等都是利用磁性材料的磁化特性来进行信息的保存和读取。
其次是电力行业，磁性材料的磁化特性使其成为电机、变压器和发电机等设备中不可或缺的材料。
磁性材料有哪些
磁性材料有哪些
磁性材料是一类可以产生磁场并对外界磁场作出响应的材料，广泛应用于电子、通讯、医疗、能源等领域。
磁性材料主要分为铁磁性材料、铁氧体、钕铁硼磁体和软磁材料等几大类。
下面我们将分别介绍这些磁性材料的特点和应用。
铁磁性材料是最常见的一类磁性材料，具有良好的磁导性和磁导率，主要包括铁、镍、钴及其合金。
铁磁性材料在电机、变压器、传感器等领域有着广泛的应用，其磁性能稳定，能够长时间保持磁性。
铁氧体是一类氧化铁和过渡金属氧化物组成的磁性材料，具有较高的磁导率和
电阻率，广泛应用于电磁波吸收、微波器件、电感器等领域。
铁氧体材料在电磁兼容性方面表现出色，能够有效抑制电磁干扰，保障电子设备的正常工作。
钕铁硼磁体是一种稀土永磁材料，具有极高的磁能积和矫顽力，被广泛应用于
电机、传感器、声学器件等领域。
钕铁硼磁体在小型化、轻量化设备中有着重要的地位，其磁性能稳定，能够长时间保持高磁感应强度。
软磁材料是一类低矫顽力、低磁能损耗的磁性材料，主要包括硅钢片、镍铁合
金等。
软磁材料在变压器、电感器、传感器等领域有着重要的应用，其磁化特性稳定，能够有效降低铁芯损耗，提高电能转换效率。
总的来说，磁性材料在现代工业和科技领域中有着重要的地位，不同类型的磁
性材料在不同领域具有各自独特的应用优势。
随着科技的不断发展，磁性材料的研究和应用将会更加广泛和深入，为人类社会的进步和发展提供更多可能性。
磁性材料介绍
软磁铁氧体
• 由于软磁铁氧体不使用镍 等稀缺材料也能得到高磁 导率，粉末冶金方法又适 宜于大批量生产，因此成 本低，又因为是烧结物硬 度大、对应力不敏感，在 应用上很方便。而且磁导 率随频率的变化特性稳定， 在150kHz以下基本保持 不变。随着软磁铁氧体的 出现，磁粉芯的生产大大 减少了，很多原来使用磁 粉芯的地方均被软磁铁氧 体所代替。
金有1J50、1J79、1J85等。
3.非晶及纳米晶软磁合金（Amorphous and Nanocrystalline alloys）
三、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掌握材料的磁性 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。
磁粉芯
铁硅铝粉芯（Kool Mu Cores）由9%Al、
5%Si, 85%Fe粉构成。主要是替代铁粉芯 ，损耗比铁粉芯低80%，可在8kHz以上频 率下使用；饱和磁感在1.05T 左右；导磁 率从26～125；磁致伸缩系数接近0，在不 同的频率下工作时无噪声产生；比MPP有 更高的DC偏压能力；具有最佳的性能价 格比。主要应用于交流电感、输出电感、 线路滤波器、功率因素校正电路等。有时 也替代有气隙铁氧体作变压器铁芯使用。
三、常用软磁磁芯（粉芯类）
1.磁粉芯
常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁 硅铝粉芯三种。 铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。 在粉芯中价格最低。饱和磁感应强度值在1.4T左 右；磁导率范围从22～100；初始磁导率μi随频 率的变化稳定性好；直流电流叠加性能好；但高 频下损耗高。铁粉芯初始磁导率随直流磁场强度 的变化。铁粉芯初始磁导率随频率的变化。 坡莫合金粉芯主要有钼坡莫合金粉芯（MPP） 及高磁通量粉芯（High Flux）。 MPP是由81%Ni、2%Mo及Fe粉构成。主要 特点是：饱和磁感应强度值在7500Gs左右；磁 导率范围大，从14～550；在粉末磁芯中具有最 低的损耗；温度稳定性极佳，广泛用于太空设备、
磁性材料常识参数介绍
数。
磁性材质介召：材质发展
以日本TDK企业旳产品为代表，当代功率铁氧体经历了 四代：
70年代初开发旳HC35材料 80年代初旳H7C1（PC30）材料 80年代旳H7C4（PC40）材料 90年代中旳H7F（PC50）材料
最高20KHz 最高100KHz
最高300KHz
500KHz 中心
磁性材质介召：材质发展
510 450 390
510 450 390
530
420
530
410
530
420
470 440 380
540
320
530
410
居里温度 （Tc）
℃
≥290 ≥215 ≥215 ≥240 ≥230 ≥230 ≥230
注：磁芯损耗旳测试条件为：B=200 mT f=100KHz；
饱和磁通量密度测试条件为： H=1194A／m ﹡ 500KHz 50mT
磁性参数与测量：磁滞回线 （2）
1 饱和磁感应强度Bs、剩余磁感应强度Br、 矫顽力Hc
因为软磁材料在交变磁场中存在不 可逆磁化而形成磁滞回线。
如左图： Bs为磁化到饱和状态下旳磁通密度； Br为从磁饱和状态清除磁场后，剩
余旳磁通密度； Hc为从磁饱和状态清除磁场后，磁
芯继续被反向旳磁场磁化，直至磁通密 度减小到零，此时旳磁场强度称为矫顽 力。
磁性功能材料
磁性功能材料磁性功能材料是一类具有特殊磁性性质的材料，它们在现代科学技术和工程领域中具有广泛的应用。
磁性功能材料以其独特的磁性特性，在电子、信息、能源、医疗等领域发挥着重要作用。
本文将对磁性功能材料的定义、分类、性能及应用进行介绍。
首先，磁性功能材料根据其磁性特性可分为铁磁性材料、铁磁性材料、铁磁性材料和超导材料。
铁磁性材料是指在外磁场作用下具有明显磁化特性的材料，如铁、镍、钴等；铁磁性材料是指在一定温度下具有铁磁性的材料，如铁氧体、钡铁氧体等；铁磁性材料是指在外磁场下不具有自发磁化的材料，但具有铁磁性的材料，如铁氧体、铁氧体等；超导材料是指在一定温度下具有完全抗磁性的材料，如铜氧化物、铁基超导体等。
其次，磁性功能材料具有多种磁性特性，如饱和磁化强度、剩余磁化强度、矫顽力、磁导率等。
饱和磁化强度是指在外磁场作用下，材料磁化达到饱和时的磁场强度；剩余磁化强度是指在去除外磁场后，材料仍保留的磁化强度；矫顽力是指在外磁场作用下，材料磁化反转所需的磁场强度；磁导率是指材料对磁场的导磁能力。
这些磁性特性对磁性功能材料的应用具有重要的影响。
最后，磁性功能材料在电子、信息、能源、医疗等领域具有广泛的应用。
在电子领域，磁性功能材料可用于制造磁存储器件、磁传感器、磁随动器等；在信息领域，磁性功能材料可用于制造磁记录材料、磁性传感器、磁性透镜等；在能源领域，磁性功能材料可用于制造磁性发电机、磁性制冷材料、磁性储能材料等；在医疗领域，磁性功能材料可用于制造磁共振成像设备、磁性靶向药物传递系统、磁性植入材料等。
可以看出，磁性功能材料在各个领域都具有重要的应用前景。
综上所述，磁性功能材料是一类具有特殊磁性性质的材料，它们在现代科学技术和工程领域中具有广泛的应用。
了解磁性功能材料的定义、分类、性能及应用对于推动相关领域的发展具有重要意义。
希望本文能够为读者对磁性功能材料有更深入的了解提供帮助。
磁性材料的分类以及特点
磁性材料的分类以及特点一、带绕铁芯硅钢片是一种合金，在纯铁中加入少量的硅（一般在4.5%以下）形成的铁硅系合金称为硅钢该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为12000高斯; 由于它们具有较好的磁电性能，又易于大批生产，价格便宜，机械应力影响小等优点，在电力电子行业中获得极为广泛的应用，如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。
是软磁材料中产量和使用量最大的材料。
也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。
特别是在低频、大功率下最为适用。
常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带DW、冷轧取向电工钢带DQ，适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯，这类合金韧性好，可以冲片、切割等加工，铁芯有叠片式及卷绕式。
但高频下损耗急剧增加，一般使用频率不超过400Hz。
从应用角度看，对硅钢的选择要考虑两方面的因素：磁性和成本。
对小型电机、电抗器和继电器，可选纯铁或低硅钢片；对于大型电机，可选高硅热轧硅钢片、单取向或无取向冷轧硅钢片；对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。
在工频下使用时，常用带材的厚度为0.2~0.35 毫米；在400Hz 下使用时，常选0.1 毫米厚度为宜。
厚度越薄，价格越高。
2、坡莫合金坡莫合金常指铁镍系合金，镍含量在30~90%范围内。
是应用非常广泛的软磁合金。
通过适当的工艺，可以有效地控制磁性能，比如超过十万的初始磁导率、超过一百万的最大磁导率、低到千分之二奥斯特的矫顽力、接近1 或接近零的矩形系数，具有面心立方晶体结构的坡莫合金具有很好的塑性，可以加工成1 微米的超薄带及各种使用形态。
常用的合金有1J50、1J79、1J85等。
1J50 的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些，但磁导率比硅钢高几十倍，铁损也比硅钢低2~3倍。
做成较高频率(400~8000Hz)的变压器，空载电流小，适合制作100 瓦以下小型较高频率变压器。
1J79 具有好的综合性能，适用于高频低电压变压器，漏电保护开关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。
磁芯材料的介绍
电力电子电路常用磁芯元件的设计一、常用磁性材料的基本知识磁性元件可以说是电力电子电路中关键的元件之一，它对电力电子装置的体积、效率等有重要影响，因此，磁性元件的设计也是电力电子电路系统设计的重要环节。
磁性材料有很多种类，特性各异，不同的应用场合有不同的选择，以下是几种常用的磁性材料。
1．低碳钢低碳钢是一种最常见的磁性材料，这种材料电阻率很低，因此涡流损耗较大，实际应用时常制成硅钢片。
硅钢片是一种合金材料（通常由97%的铁和3%的硅组成），它具有很高的磁导率，并且每一薄片之间相互绝缘，使得材料的涡流损耗显著减小。
磁芯损耗取决于材料的厚度与硅含量，硅含量越高、电阻率越大。
这种材料大多应用于低频场合，工频磁性元件常用这种材料。
2．铁氧体随着工作频率的提高，对磁芯损耗的要求更高，硅钢片由于制造工艺的限制，已经很难满足这种要求，铁氧体就是在这种形势下出现的。
铁氧体是一种暗灰色或者黑色的陶瓷材料。
铁氧体的化合物是MeFe2O4，这里Me代表一种或几种二价的金属元素，例如，锰、锌、镍、钴、铜、铁或镁。
这些化合物在特定的温度范围内表现出良好的磁性能，但是如果超出某个温度值，磁性将失去，这个温度称为居里温度（T c）。
铁氧体材料非常容易磁化，并且具有相当高的电阻率。
这些材料不需要像硅钢片那样分层隔离就能用在高频的应用场合。
高频铁氧体磁性材料主要可分为两大类：锰锌（MnZn）铁氧体材料和镍锌（NiZn）铁氧体材料。
比较而言，NiZn材料的电阻率较高，一般认为在高频应用场合下具有较低的涡流损耗。
但是最近的研究表明，如果颗粒的尺寸足够小而且均匀，在几兆赫兹范围内MnZn材料显示出较NiZn材料更为优越的特性，例如，TDK公司的H7F材料以及MAGNETICS公司的K材料就是采用这种技术，适用于兆赫兹工作频率下工作的新型铁氧体材料。
3．粉芯材料粉芯材料是将一些合金原料研磨成精细的粉末状颗粒，然后在这些颗粒的表面覆盖上一层绝缘物质（它用来控制气隙的尺寸，并且降低涡流损耗），最后这些粉末在高压下形成各种磁芯形状。
磁性材料分类
磁性材料分类磁性材料是一类具有磁性的材料，广泛应用于电子、通讯、医疗、汽车等领域。
根据其磁性特性和组成成分的不同，磁性材料可以分为多种类型。
本文将对磁性材料的分类进行介绍，以便读者更好地了解和应用这一类材料。
1. 永磁材料。
永磁材料是一种具有永久磁性的材料，能够在外加磁场的作用下保持一定的磁性。
永磁材料按其组成和性能可分为金属永磁材料和非金属永磁材料两大类。
金属永磁材料主要包括铁氧体、钕铁硼、钴磁体等；非金属永磁材料主要包括铁氮合金、铁碳合金等。
永磁材料具有高矫顽力、高矫顽温度、良好的抗腐蚀性能等特点，被广泛应用于电机、传感器、磁性存储等领域。
2. 软磁材料。
软磁材料是一种在外加磁场下能够快速磁化和去磁化的材料，主要用于电力变压器、电感线圈、电子设备等场合。
软磁材料按其磁性能可分为高导磁材料和低导磁材料两大类。
高导磁材料主要包括硅钢片、镍铁合金等；低导磁材料主要包括铁氧体、铁硅铝合金等。
软磁材料具有低磁滞、低涡流损耗、高饱和磁感应强度等特点，能够有效地控制和利用磁场能量。
3. 硬磁材料。
硬磁材料是一种在外加磁场下能够保持较强磁性的材料，主要用于制造永磁体、磁记录材料等。
硬磁材料按其磁性能可分为高矫顽力材料和高矫顽温度材料两大类。
高矫顽力材料主要包括钴磁体、钕铁硼等；高矫顽温度材料主要包括铝镍钴、钴铁等。
硬磁材料具有良好的矫顽力、矫顽温度和磁能积，能够保持稳定的磁性能，被广泛应用于电机、传感器、磁记录等领域。
4. 磁性功能材料。
磁性功能材料是一种具有特定磁性功能的材料，主要用于磁传感器、磁存储器、磁耦合器等领域。
磁性功能材料按其功能可分为磁敏材料、磁光材料、磁阻变材料等。
磁性功能材料具有响应速度快、灵敏度高、能耗低等特点，能够满足不同领域对磁性功能的需求。
总结。
磁性材料是一类具有重要应用价值的材料，其分类主要基于磁性特性和组成成分。
不同类型的磁性材料具有不同的特点和应用领域，能够满足各种工程和科学需求。
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目錄
1.前言 2.磁性材料種類簡介 3.軟磁技術簡介 4.軟磁元件未來發展方向 5.軟磁相關測試標準 6.軟磁鐵芯製程簡介
前言
磁性材料是從民生到高科技產業，從電 子產品到醫療技術所依賴的基礎，也與 我們的日常生活息息相關，涵蓋例如變 壓器、磁浮列車、音響、…等產品，到 二十世紀末期磁性技術突飛猛進，例如 超高能量永久磁石(釹鐵硼)、高溫超導 、超巨磁電阻、…等於十幾年內繽紛登 場。因此磁性技術可以說是我國產業升 級不可或缺的憑藉之一!
大功率變壓器、偏向軛、濾波器等。
III、μ= 160~490 ：用於中波到長波段之天線棒，
500kHz~5MHz之功率變壓器，
峰化線圈等。
IV、μ= 70~150 ：短波用天線棒，2~20MHz之電
感，2~30MHz之功率變壓器等。
V、 μ= 35~65 ： 10~40MHz左右之電感
VI、μ= 12~30 ：20~60MHz左右之電感
磁性材料之種類
◙ 硬磁 ◙ 軟磁 ◙ 磁記錄 ◙ 磁光
硬磁材料
硬磁材料區分： 1.金屬磁石-----鋁鎳鈷、 鐵鉻鈷 2.稀土類磁石—釤鈷、釹鐵硼 3.鐵氧磁石-----鋇系、鍶系 4.複合磁石-----鐵氧、釤鈷
軟磁材料
軟磁材料區分： 1.金屬系列材料 ----- 電阻係數小， 低頻使用。 2.壓粉系列材料 ----- 電阻係數小， 中低頻使用。 3.氧化物系列材料--- 電阻係數大， 中高頻使用。
軟磁鐵氧體的應用
用途
特性
通信用線圈
頻率 (MHz) 0.001~1
鐵氧體種類
形狀
錳鋅,鎳鋅 茶壺形
天線用線圈
0.1~300 鎳鋅,鎂銅鋅 圓棒形,平板形
通信用變壓器 中週波變壓器
0.4~20 ~1
鎳鋅,鎂銅鋅 茶壺形,E形 鎳鋅,鎳銅鋅 線軸形,螺絲形
脈沖變壓器
0.001~0.15~0.065 錳鋅 交換式變壓器 0.025~0.5 錳鋅
U形 E形,茶壺形
錄影機磁頭
0.001~10 錳鋅
U形
電腦用磁頭
0.001~10 錳鋅,鎳鋅 U形
偏向軛
0.015~0.065 錳鋅,錳鎂鋅 喇叭形,圓環形
要求磁特性 低損失,溫度係數,安定度 導磁率,低損失,安定度 高導磁率,高飽和磁束密度 低損失,安定度,電感值可變 高導磁率 低磁損,高飽和磁束密度 低磁損,高飽和磁束密度 高密度,高飽和磁束密度
軟磁材料分類
分 類
名
稱
電磁軟鐵(Iron)
矽鋼(Silicon Steel)
金 坡莫合金(Permalloy)
屬 超級坡莫合金 鐵 (Supermalloy) 芯
鈷鐵合金(Permendur)
非晶質合金
(Amorphous)
錳鋅系鐵氧體 氧 Mn-Zn Ferrite 化 鎳鋅系鐵氧體 物 鐵 Ni-Zn Ferrite 芯 銅鎂鋅系鐵氧體
VII、μ< 10
：30MHz以上之電感
Mn-Zn系(錳鋅)
I、 μ= 500~2500 ：適用至200kHz之電感，最高至 2MHz。如天線棒。
II、μ= 1.5k~10k ：適用於寬頻帶變壓器及低功率脈 波變壓器，使用頻率在1MHz以下。
III、μ= 1k~3k
：高功率、高飽和磁束密度之FBT 、 偏向軛及功率變壓器，頻率範圍於 100kHz左右。
技術來源
1.TDK材料技術為底,自行研發Mn-Zn,Ni-Zn粉末,Bead,Inductor粉末
2.工研院工材所合作關係 1996~1997 軟磁鐵芯錳鋅製程技術移轉 1997~1998 積層晶片磁珠製程技術提昇輔導 1998~1999 高頻晶片電感製程技術移轉 1999~2000 積層晶片電源模組製程技術移轉 2000~2001 積層晶片高導磁率材料配方技術移轉 2003~2004 鎳鋅耐大電流電感材料配方技術移轉 2004~2005 金屬鐵芯材料製程技術移轉 2006~2007 綠色無鉛晶片材料技術移轉
氧化物材料
鐵氧磁體(Ferrite) ◆ C u-Zn 系(銅鋅) ◆ Mg-Zn 系(鎂鋅) ◆ N i -Zn 系(鎳鋅) ◆ Mn-Zn 系(錳鋅)
Ni-Zn系(鎳鋅)
I、 μ> 1000 ：使用於1至300MHz之寬頻帶
變壓器，或濾波器等。
II、μ= 500~1000 ：使用於頻率在5~300MHz間之
磁記錄材料
磁記錄材料區分： 1.磁性粉末---水平記錄、垂直記錄 2.磁性薄膜---水平磁化膜、垂直磁化膜
磁光記錄媒體
磁光記錄媒體材料區分： 1.單晶體材料---以柘榴石系為主 2.多晶體材料---以錳鉍系為主 3.非晶材料------以稀土-過渡合金為代表
由來
軟磁鐵芯的發明，始於19世紀末，研究的人非常少。 日本約在1932年，由加藤和武井兩位先生在東京工 業大學，發明了實用的軟磁鐵芯，因為使用Ferrite 為高周波的通信工業沒有多大進步，銷路很有限， 研究就中斷，由於通信技術的進步，Ferrite的應用 領域被開發，以荷蘭的飛利浦公司為中心，研究有 了很大的進步，但是，TDK隨後在市川設立中央研 究所，致力於磁性材料的研究，現在，不但在日本， 在世界上也是有名的Ferrite 製造者。
Cu-Mg-Zn Ferrite
材料 Fe
Si-Fe Ni-Fe Ni-Fe
導磁率 ~150 ~1800
~20000 ~100000
Bs(高斯) fmax
21400 20000 16000
~500kHz ~10kHz ~30kHz
7800 ~30kHz
特點
高導磁率 高磁束密度 低電阻 宜低頻使用
Co-Fe
~800
24500 ~30kHz
Fe(Ni,Co) ~100000
Mn,Zn,Fe 1000~18000
Ni,Zn,Fe
15~1000
Cu,Mg,Zn,Fe
~10
15000 ~5000 ~3000 ~2000
~1MHz
~1MHz ~100MHz
低導磁率 高磁束密度 低損失 宜中高頻使用
~200MHz
高密度,高飽和磁束密度
尺寸精度,低磁損
鐵芯的形狀
SMD電感
表面粘著元件之電感
(a)
(b)
(c)
表 面 粘 著 元 件 ( S M D ) 之 電 感 有 三 種 型 態： (a) 繞 線 型，無 磁 蔽 的 線 圈 (b) 繞 線 型，有 磁 蔽 的 線 圈 (c) 積 層 型 線 圈