铁氧体磁芯损耗检测方法
软磁材料的损耗(一)
软磁材料的损耗(一)铁氧体磁性材料处在随时间变化的磁场中，材料所吸收的并以热形式耗散的能量，称为磁性材料的损耗。
在低磁通密度下，铁氧体磁性材料的损耗可用损耗角正切 tgò来表示：(1-13)式中。
Rs＝仅由磁芯引起的测量线圈的串联电阻(Ω)Ls =带磁芯线圈的串联电感(H)f = 频率(Hz) tgò损耗角正切的倒数，称为品质因数，用 Q 表示(1-14)众所周知，铁氧体磁性材料的总损耗包括涡流损耗tgòe，磁滞损耗 tg òh 以及剩余损耗 tgòr，即：tgò=tgòe+tgòh+tgòr (1-15)涡流损耗与材料电阻率，磁芯尺寸及使用频率有关，并可由下面近似公式表示：(1-16)式中，ρ= 材料的电阻率，d = 磁芯尺寸，β=系数。
对厚度为 d 的薄片，β=6；对直径为 d 的园柱体，β=16。
在弱磁场条件下，由磁滞现象引起的损耗角正切由下式表示：tgòh=ηBμeB (1-17)式中，ηB = 材料磁滞常数(T1)B = 测量时磁芯中磁感应强度的峰值(T)μe = 磁芯的有效磁导率。
总损耗减去涡流损耗和磁滞损耗的差值，称为剩余损耗。
在低频弱磁场条件下，因为频率低，涡流损耗可以忽略，且弱磁场下磁滞损耗很小，所以实际测量磁芯损耗角正切实质上主要是剩余损耗值。
当磁芯中有气隙存在时，磁芯损耗因子与有效磁导率μe 有关。
在低磁通密度时，只要漏磁通可忽略，比损耗与气隙长度无关，即：(1-18)因此，常用损耗角正切与相对磁导率之比，来表征磁性材料的优值，有时也用μ·Q 乘积来表示，因为tgò/μ=1/μＱ。
对于开路状态使用的磁芯（如棒形磁芯、螺纹磁场芯等），磁芯损耗用表观品质因数 Qapp 来表示：(1-19)式中，Qe = 有磁芯线圈的品质因数；Q0 = 无磁芯线圈的品质因数；损耗的出现导致磁导率的下降。
铁芯功率损耗测量操作规范
天通铁芯功率损耗测量操作规范
使用功耗子测量系统测量磁芯的功率损耗操作步骤要求如下：
1.先开信号源，再开功耗仪，预热一段时间使系统稳定工作。
2.在信号源上没置测量频率。
3.在功耗仪上选择合适的电压，电流量程。
4.将功耗仪的功能选择开关置于电压位置。
5.按测试条件绕制好待测磁芯，并将磁芯夹在测试端。
6.调节信号源上的输出旋钮，给待测磁芯加上规定的电压。
7.将功耗仪的功能选择开关置于功率位置，读取总功耗P，并记录数据。
8.根据公式Pcv=P/Ve计算体积比功耗或根据公式Pcm=P/We计算质理比功耗，并记录数据。
9.如果测量条件相同，重复步骤5-8直至测量完毕，否则，跳到步骤10.
10.如果有其他测量条件的待测磁芯，重复步骤2~9直至测量完毕，否则，跳到步骤11。
11.测量结束，先关功耗仪，再关信号源。
公式：
U=4.44fBm*Ae*N (U电压)
POWER LOSS=P*M*W/Vcm^3。
一种测量软磁铁氧体磁芯磁导率的方法
电测与仪表 Electrical Measurement &Instrumentation
Vol.46 No.522 Jun. 2009
一种测量软磁铁氧体磁芯磁导率的方法
张近民，丁印福，王立欣
（哈尔滨工业大学 电气工程系，哈尔滨 150001）
拉第电磁感应定律有：
Vrms=
NAeω
%
姨
2
B
（11）
将式（2）带入式（1），即可得到磁芯损耗的等效电阻
为：
22
Rcore=
4π fN Ae (a+bf)le
（12）
通过简化，当磁芯的材料和几何尺寸确定后，磁
芯损耗等效电阻 Rcore就成了频率 f 的线性函数，式 （12） 中的未知系数 a 和 b 可以通过对曲线的线性拟
绕组的交流损耗主要是由高频电流的趋肤效应
Rcopper
L
(skin effect)引起的。当导线中流过交流电流时，电流 将向导线表面集中，导致导线表面电流密度增大，这
A
C
B
种现象称为趋肤效应。导线传送低频直流电流时，电 流通过绕线截面积均匀分布。而传送高频交流电流
(a)
R
jX
时，电流则集中于导线表面传送，因而呈现出较大的 电阻。
合，气隙对材料磁导率的影响小，初始磁导率即为有
效磁导率。有效磁导率 μe 和一般磁芯制造厂商所提
供的初始磁导率 μi 有所不同，其关系为：
μe=
Ie
Ie /μi
+lg
（13）
式中 lg为气息长度；le为磁芯的有效磁路长度。在滤波 器或电感器件的工程设计中，往往需要利用另一类描
高频磁性元件的铁芯损耗常见的测量方法分为直接法和间接法
高频磁性元件的铁芯损耗常见的测量方法分为直接法和间接法。
直接法通过测量激磁电流和感应电压来获得，主要分为数字示波器、B-H 回线法；间接法主要包括量热法、阻抗分析仪法、B-H 分析仪等方法[9,27]。
从测量的精度、方便性和我学院现有实验条件等各方面综合考虑，本项目拟采用数字示波器直接测量法实施，整体实验架构如图16所示。
图16本项目实验验证框图实验电路由四部分组成：第一部分为任意波形的发生装置，该装置能够输出任意频率、电压波形的激励信号，主要由信号发生器和功率放大器组成；信号发生器可很方便产生正弦波、矩形波、方波、脉冲波等波形，将输出信号传递给功率放大器产生对应的激磁电压加在需要测试的磁芯材料上。
针对不同的正激拓扑变压器激磁特点，我们可以通过信号发生器（或DSP ）产生驱动信号和功率放大器（或构建功率电路）来模拟隔离变压器所承受的激磁电压波形。
第二部分为由取样电阻和测量磁芯组成的测量电路，其中磁芯包含两个绕组。
一次绕组Np 施加激励电压波形；二次绕组Ns 检测感应电压。
电感是一个储能元件，并不消耗能量，理想状态下电感上的电压与电流波形相差90°，但事实上由于铜损和磁损都要消耗能量，使得电感电流信号I p (t)和电压信号U 2(t)的相差并不是90°。
由于Ip (t)和电压信号U 2(t)差异构成的损耗包括了磁损和铜损两部分，测量电感一次侧电流以及二次侧感应电压U 1(t)，就可以避免了线路中的其他损耗以及电感铜损。
在实际应用中，我们采用电压信号U 2(t)来代替直接测量电流信号I p (t)以避免电流探头引入相角误差。
第三部分是由一台NI 公司的ELVIS 智能数据采集器构成，其主要功能和数字示波器类似，可以很方便的采集电压、电流信号，并将测得的电压、电流信号送至计算机；第四部分为数据处理部分，包括数据采集器和计算机的接口，以及将测量数据进行后期处理的磁损计算。
利用ELVIS 智能数据采集器及其基于Labview 的信号采集系统编制测量磁损的程序。
铁氧体磁芯损耗推算
最小二乘法求解磁芯损耗系数变压器是开关电源设备中的重要元件，它对开关电源设备的体积、效率有很大影响。
在高频下，变压器损耗占整个电源损耗的比重有点大。
而变压器的损耗除了铜线的损耗就是磁芯的损耗。
研究磁芯的损耗很有必要磁芯损耗与磁性材料特性和工作频率等密切相关。
在交流磁化过程中，磁芯损耗功率(Pv)由磁滞损耗(Ph)、涡流损耗(Pe)和剩余损耗(Pc)组成。
磁滞损耗(Ph)是磁性材料在磁化过程中，磁畴要克服磁畴壁的摩擦而损失的能量，这部分损失最终使磁芯发热而消耗掉。
单位体积磁芯损耗的能量正比于磁滞回线包围的面积。
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，所以可以得出：磁滞曲线面积越小，磁滞损耗就越小；频率越高，损耗功率越大。
涡流损耗(Pe)是因磁芯材料的电阻率不是无限大，有一定的电阻值，在高频时还是会由于激磁磁场在磁芯中产生涡流而导致损耗。
剩余损耗(Pc)是由于磁化弛豫效应或磁性滞后效应引起的损耗。
所谓弛豫是指在磁化或反磁化的过程中，磁化状态并不是随磁化强度的变化而立即变化到它的最终状态，而是需要一个过程，这个‘时间效应’便是引起剩余损耗的原因。
二、磁芯损耗的经典计算方法前面对磁芯损耗的构成进行了分析，磁芯损耗功率(Pv)由磁滞损耗(Ph)、涡流损耗(Pe)和剩余损耗(Pc)组成：c e h P P P Pfe ++=对于软磁铁氧体，S te inmetz 总结出一个实用于工程计算磁芯损耗的经验公式：βαB f Cm P v **=这个公式表明单位体积的损耗Pv 是重复磁化频率和磁通密度的指数函数。
Cm ，α 和β 是经验参数，但公式和参数仅仅适用于正弦的磁化情况。
而且这个公式是steinmetz 通过很多实验数据分析得来的公式，不是理论推导出来的。
三、Steinmetz 经验公式的调整3.1 频率和温度的影响借助 Steinmetz 模型计算磁损在工程上的应用十分广泛，然而该模型的参数随频率变化，也就是说用来反映频率和最大磁感应强度与磁损关系的幂指数α 和β 的拟合值在不同频率时是不同的，同时温度对磁芯损耗的影响也很大。
软磁铁氧体材料参数测量方法和技巧
软磁铁氧体材料参数测量方法和技巧崔锦华; 郝利军; 王远【期刊名称】《《陶瓷》》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】2页(P23-24)【关键词】测量方法; 起始磁导率; 温度因数; 比损耗; 密度【作者】崔锦华; 郝利军; 王远【作者单位】陕西金山电器有限公司陕西咸阳 712000; 咸阳陶瓷研究设计院陕西咸阳 712000【正文语种】中文【中图分类】TM277起始磁导率、温度因数、比损耗、居里温度是磁性材料最重要的磁性能参数之一。
磁性材料在制备以及应用中经常需要快速、准确地对其进行测量，以达到指导生产、控制质量、提高效率的目的。
笔者从生产、科研的实用性出发，着重说明了磁性材料常用基本参数的测量原理、测试方法和步骤、测试结果分析及实验操作中应该注意的测试技巧。
在规定条件下，铁氧体材料磁化曲线起始点处磁导率的极限值称为起始磁导率式中，H和B为交变磁场的峰值，μ0=4π×10－7H/m。
1)样品的形状和尺寸。
样品的形状为环形，尺寸为R10～R36，测试时的绕制匝数通常是20匝，绕制导线的直径为0.35mm。
2)测试环境的温度。
在无特殊规定的前提下，测试环境温度为25℃。
3)测试频率为f≤10kHz。
4)测试用磁通密度波形为正弦波，B≤0.25mT。
5)测试前的处理。
在进行电磁性能测试前应将样品退磁，退磁的方法可以选择交流退磁或热退磁。
1)首先要对测量μi仪器与设备进行校正，使其保持有足够的精确度。
2)近年来由于电感测量仪已经数字化，且准确度较高，为0.01% ～1%，所以被广泛应用。
通常选用可以调节测试电压的电感测试仪，满足B≤0.25mT的要求。
3)常用的测试仪表有 HP4274ALCR测量仪、HP4275ALCR测量仪等低频测试仪器。
测量μi的方法很多，有电压电流法、电桥法、电感测试法等。
随着数字化仪表的快速发展，电感测试法几乎取代了其他的方法，被人们广泛地应用，其测量公式为：公式(2)中C1=Le/Ae(m－1)式中：Le——样环的有效磁路长度;Ae——样环的有效截面积;N——测试线圈的匝数;L——电感的单位，H1)在整个测试过程中，必须保护样品使其不受机械冲击、振动以及磁的干扰。
铁氧体磁芯损耗模型
铁氧体磁芯损耗模型在功率变换器中所需的全部功率元件中，磁性材料仍然是最紧关捷要的元件。
它可能是最昂贵的，开发起来最耗时间，所以预先了解其特性是非常关键的。
预知其热产生机理及温升仍是一个令人沮丧的任务，了解磁材的电性能相比之下要容易一些。
这里有两个磁损耗的模式：绕组损耗及磁芯损耗。
绕组损耗可以令人惊异地合成，而且是在大学里正在进行的博士研究课题。
研究论文在国际会议上发表。
我们开始写信给一些错综复杂的线圈损耗分析人员，并在未来送到开关电源杂志。
相比之下，磁芯损耗在多数应用中，则相对艰难地前进。
我们确实可以用测量所收集的数据来预测其性能。
这些数据通常象所有这些可变量一样足够用来做计算。
在此实践中，我们写信给进行这些表面上简单的任务的人士。
建模任务是看似经验的数据，用它为磁芯去做等效。
它可能是相当难以理解的，但结果可能非常有用，并可用于CAD设计程序。
很多制造商都没有得到，并且距这个目标还非常远。
然而我们仍需要使用曲线得到我们所需要的结果。
我们将用磁材置于我们的例子中。
这些公司被选定，系因为它们更加勤奋地致力于磁芯损耗的建模并提供结果。
可在未来可根据结构以建起更先进的模型。
磁芯损耗多数设计师是熟悉磁损耗的。
早期的课程展示的磁材的B-H曲线中描述了磁滞曲线。
那是一种在磁芯励磁时偏移的输出。
在分度EE过程后，经常包括这种如同实验室中所展示的一样。
图1展示出磁芯材料典型的曲线。
用它做电感或变压器，在一个DC/DC变换器中，电感通常要直流偏置，因此运行时会相对小距离的离开工作点。
而变压器磁芯驱动会更强烈，它会接近饱和点，而且在工作的每个周期还要返回零点。
在每个开关周期中要运行更大的磁通，就会有更大的磁芯损耗。
而BH曲线滞环的面积就决定了损耗，至少是每个周期的△B的平方的函数。
快速开关频率会有数倍的BH环向外摆出，当我们去重复这个曲线时，环路越宽，我们走的越远。
这个结果是比励磁频率的一次幂更大的结果。
磁芯损耗的物理意义是极其复杂的。
高频下锰锌铁氧体磁芯的损耗特性
高频下锰锌铁氧体磁芯的损耗特性摘要：随着现代电子技术的发展，高频锰锌铁氧体磁芯在许多应用中都显示出其重要性。
该文主要讨论了锰锌铁氧体磁芯的基础知识，探究了其在高频下的磁性质原理，同时也深入分析了在高频下的损耗特性。
通过对不同的损耗机制的介绍和损耗测量方法的描述，本文为减少高频下的损耗提供了一些优化策略和实际应用的例子。
关键词：锰锌铁氧体、高频、磁性质、损耗特性、优化策略前言：随着电力电子和通信技术的飞速发展，对磁性材料的性能要求也日益增高，尤其是在高频应用中。
锰锌铁氧体作为一种广泛应用的软磁材料，因其良好的磁性质和较低的损耗在高频应用中受到了广泛关注。
为了更好地理解其在高频下的性能和损耗特性，本文旨在对其进行深入探讨，希望为相关研究提供有益的参考和启示。
一、锰锌铁氧体磁芯的基础知识锰锌铁氧体（MnZnFeO）是一种常用的多晶软磁材料，其在电力电子、通信技术以及其他高频应用中发挥着关键作用。
由于其优越的磁性能和低损耗特性，它在现代电子领域中受到了广泛关注。
为了更深入地理解锰锌铁氧体的这些特性，首先需要研究其基本成分和结构，探究其在高频下的磁性质原理，并分析生产工艺对其磁性质的影响。
1.1 锰锌铁氧体的成分与结构锰锌铁氧体是由锰（Mn）、锌（Zn）和铁（Fe）组成的多晶磁性材料。
这种材料的结构由于其原子排列的特定方式而获得独特的磁性特性。
锰锌铁氧体的化学式通常为Mn_xZn_yFe_2O_4，其中x和y的值可变，以调整其磁性质。
这种材料的磁性主要来源于铁（Fe）离子的磁矩，而锰（Mn）和锌（Zn）离子主要起到调节的作用，使得材料在特定的应用中表现出优越的磁性。
在微观层面，锰锌铁氧体的结构基于尖晶石型晶体格子。
在这种格子中，Fe离子占据八面体和四面体的位置，而Mn和Zn离子则主要分布在八面体位置。
这种特定的离子排列方式决定了其磁性质，如饱和磁感应强度、磁导率和磁滞特性。
不同的生产工艺和制备条件会导致锰锌铁氧体中的离子分布和排列发生变化，从而影响其磁性质。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
铁氧体磁芯损耗检测方法
铁氧体磁芯是一种常用的电磁材料，广泛应用于变压器、电感器、滤波器等电子器件中。
然而，随着电子技术的不断发展，对磁芯的性能要求也越来越高。
其中一个重要的指标就是磁芯的损耗。
本文将介绍铁氧体磁芯损耗检测的方法。
一、引言
磁芯的损耗是指在交流磁场中，磁芯吸收的能量转化为热能的过程。
损耗的大小直接影响磁芯的工作温度和效率，因此对磁芯损耗的检测十分重要。
二、检测方法
铁氧体磁芯损耗的检测方法主要有以下几种。
1. 标准方法
标准方法是最常用的磁芯损耗检测方法之一。
该方法通过将磁芯与标准电源相连，测量电源输出功率与输入功率的差值来计算磁芯的损耗。
这种方法简单易行，但需要专用的测试设备和标准电源。
2. 电流法
电流法是一种间接测量磁芯损耗的方法。
它通过测量在给定电流下磁芯两端的电压来计算损耗。
这种方法不需要专用的测试设备，只需用万用表等常见的电子仪器即可完成。
3. 报警法
报警法是一种简便快捷的磁芯损耗检测方法。
该方法通过设置一个损耗阈值，当磁芯的损耗超过该阈值时，触发报警器发出警报。
这种方法适用于对磁芯损耗要求不高的场合，但无法准确测量损耗的具体数值。
4. 热敏电阻法
热敏电阻法是一种利用热敏电阻测量磁芯温度的方法，并根据热阻特性计算出磁芯的损耗。
这种方法需要在磁芯上安装热敏电阻，并借助温度测量仪器进行测量。
5. 磁化损耗法
磁化损耗法是一种通过测量磁芯在交变磁场中的磁化损耗来计算其总损耗的方法。
该方法需要使用特殊的测试设备和电源，并对磁芯进行复杂的磁化操作。
三、实验步骤
以下是一种常见的铁氧体磁芯损耗检测实验步骤。
1. 准备工作：将磁芯和测试设备准备好，确保电源和仪器的连接正确。
2. 设置参数：根据实际需求，设置测试设备的参数，如电流大小、频率等。
3. 测量数据：开始进行测量，记录电源输出功率和输入功率的数值。
4. 计算损耗：根据测量数据，使用相应的公式计算出磁芯的损耗值。
5. 分析结果：根据计算结果，分析磁芯的损耗情况，判断其是否符合要求。
四、注意事项
在进行铁氧体磁芯损耗检测时，需要注意以下几点：
1. 实验环境应保持稳定，避免干扰因素对测试结果的影响。
2. 测量数据要准确可靠，避免误差的产生。
3. 对于不同类型的磁芯，应选择适合的检测方法和参数。
4. 在操作过程中应注意安全，避免电流过大或其他意外情况的发生。
五、总结
铁氧体磁芯损耗的检测是保证电子器件性能的重要环节。
本文介绍了几种常见的检测方法，并给出了一种实验步骤。
通过合理选择和应用这些方法，可以有效地检测和评估磁芯的损耗情况，为电子器件的设计和生产提供参考依据。