软磁铁氧体材料的基本特性(一)(精)
软磁铁氧体材料基本知识特性参数和定义
软磁铁氧体材料基本知识特性参数和定义准确，有一定深度
一、什么是软磁铁氧体？
软磁铁氧体（Soft Magnetic Ferrite)是一种特殊材料，属于磁性材料的一种。
它具有以下四个特点：一是具有较强的电磁吸收能力；二是具有较高的磁阻率；三是具有较强的电磁传导能力；四是具有较低的损耗。
二、软磁铁氧体的特性参数
1、磁导率（Magnetic Conductivity）
磁导率是一种物理量，它表示一个物质对于一定的电磁场有多大的磁导能力，被定义为电磁场导致的电流强度单位时间的变化比例。
电磁场通过材料时，磁导率决定了材料的磁导能力，磁导率越小，材料的磁导能力就越弱。
2、磁滞回线（Hysteresis Loop）
磁滞回线是指磁体在外加的相应磁场的作用下，由抗磁性材料的逆磁化向磁化的过程，然后由磁化向逆磁化的过程，构成的曲线。
它可以完全反映其中一种磁性材料在多次循环变化中的全部特性，因此，磁滞回线也被称为磁体的“心脏”。
3、电感（Inductance）。
软磁铁氧体材料基本知识特性参数和定义
软磁铁氧体材料基本知识特性参数和定义低频软磁铁氧体材料常用的基本知识和特性参数有：1.饱和磁感应强度（Bs）：指在外加磁场作用下，材料达到饱和状态时的磁感应强度。
低频软磁铁氧体材料的饱和磁感应强度一般在0.3-0.4T之间。
2.矫顽力（Hc）：指在反向外加磁场作用下，材料磁化过程中需要克服的磁场强度。
低频软磁铁氧体材料的矫顽力一般在1-2kA/m之间。
3.相对磁导率（μr）：指在一定的频率和磁场强度下，材料对磁场的相对响应能力。
低频软磁铁氧体材料的相对磁导率一般在1000-5000之间。
4.居里温度（Tc）：指低频软磁铁氧体材料的磁性转变温度，低于居里温度，材料呈现磁性；高于居里温度，材料呈现顺磁性。
低频软磁铁氧体材料的居里温度一般在300-600℃之间。
高频软磁铁氧体材料常用的基本知识和特性参数有：1.饱和磁感应强度（Bs）：指在外加磁场作用下，材料达到饱和状态时的磁感应强度。
高频软磁铁氧体材料的饱和磁感应强度一般在0.5-1.0T之间。
2.矫顽力（Hc）：指在反向外加磁场作用下，材料磁化过程中需要克服的磁场强度。
高频软磁铁氧体材料的矫顽力一般在4-10A/m之间。
3.相对磁导率（μr）：指在一定的频率和磁场强度下，材料对磁场的相对响应能力。
高频软磁铁氧体材料的相对磁导率一般在10-500之间。
4.居里温度（Tc）：指高频软磁铁氧体材料的磁性转变温度。
高频软磁铁氧体材料的居里温度一般在200-300℃之间。
软磁铁氧体材料的定义是指一类具有低磁滞、高磁导率和低损耗的磁性材料，广泛应用于电磁设备中的磁心、磁头、电感器等部件。
其磁性能取决于成分配比、制备工艺以及烧结条件等因素。
软磁铁氧体材料的特性参数非常重要，可直接影响材料的磁性和电磁性能，因此对于材料的选择和应用具有重要意义。
总之，软磁铁氧体材料是一类重要的磁性材料，具有低磁滞、高磁导率和优良的电磁性能。
通过对软磁铁氧体材料的基本知识、特性参数和定义的了解，可以更好地选择合适的材料，满足具体的应用需求。
软磁铁氧体基本磁特性
软磁铁氧体材料和磁心概述软磁铁氧体材料和磁心概述软磁铁氧体材料分类铁氧体又称氧化物磁性材料，它是由铁和其它金属元素组成的复合氧化物。
铁氧体采用陶瓷工艺，经高温烧结而制成各种形状的零件。
实际上，所有在金属磁性材料中出现的磁现象，在铁氧体中也能观察到，但是有两个基本不同点：一是铁氧体的饱和磁化强度远远低于金属磁性材料，通常为金属材料的一半到五分之一；二是铁氧体的电阻率比金属磁高一百万倍以上。
由于这种区别，对于低频（1000 赫兹以下）高功率的磁心一般采用金属磁性材料，用于较高频率（1000 赫兹以上）磁心采用铁氧体材料。
按照铁氧体的特性和用途，可把铁氧体分为永磁、软磁、矩磁、旋磁和压磁等五类；如果按照铁氧体的晶格类型来分，最重要的有尖晶石型、石榴石型和磁铅石型等三大类。
高频变压器和电器中主要使用软磁铁氧体材料，因此下面主要叙述软磁铁氧体材料的分类及特性。
大多数软磁铁氧体属尖晶石结构，一般化学表示式为MeFe 2O 4，这里 Me 表示二价金属元素，如：Mn、Ni、Mg、Cu、Zn等。
软磁铁氧体材料是各种铁氧体材料中产量最多，用途最广泛的一种。
这类材料的主要特点是起始磁导率高和矫顽力低，即容易磁化也极易退磁，其磁滞回线呈细而长形状。
软磁铁氧体材料可按化学成分、磁性能、应用来进行分类。
若按化学成分来分类，则主要可分为 MnZn 系、NiZn系和 MgZn 系三大类。
MnZn 系铁氧体具有高的起始磁导率，较高的饱和磁感应强度，在无线电中频或低频范围有低的损耗，它是，1兆赫兹以下频段范围磁性能最优良的铁氧体材料。
常用的MnZn 系铁氧体，其起始磁导率μi=400～20000，饱和磁感应强度 BS=400～530mT。
MnZn 系铁氧体广泛制作开关电源变压器、回扫变压器、宽带变压器、脉冲变压器、抗电磁波干扰滤波电感器及扼流圈等，是软磁铁氧体中产量最大的一种材料（按重量计约占 60%）。
NiZn 系铁氧体使用频率 100kHz～100MHz，最高可使用到300MHz。
软磁铁氧体材料
铁氧体磁性材料可用化学分子式 MFe2O4表示。
式中M代表锰、镍、锌、铜等二价金属离子。
铁氧体是由这些金属化合物的混合物烧结而成。
铁氧体的主要特点是电阻率远大于金属磁性材料，这抑制了涡流的产生，使铁氧体能应用于高频领域。
在NCD，铁氧体是通过下列过程生产出来的首先，按照预定的配方称重，把高纯度，粉状的氧化物 (如 Fe2O3、Mn3O4、ZnO、NiO等 ) 混合均匀，再经过煅烧、粉碎、造粒和模压成型，在高温 (1100℃—1400℃)下烧结。
烧结出的铁氧体制品通过磨削加工获得成品尺寸。
上述各道工序均受严格的控制，以使产品的所有特性符合规定的指标各种不同的用途要选择不同的铁氧体材料。
NCD主要生产锰锌软磁铁氧体，包括以低磁芯损耗、高磁通密度为特征的LP系列功率材料和以高磁导率为特征的HP 系列高μ材料。
NCD的LP系列材料制成的磁芯主要适用于功率转换领域，如开关电源主变压器和输出平滑扼流圈、DC-DC变换器、照明用电子镇流器等。
按适用频率范围分为LP2、LP3和LP4等三种材料牌号。
LP2材料适用于20kHz —150kHz中低频率。
LP3材料是目前应用最广泛的中高频段(100kHz — 500kHz) 优秀材料。
LP4材料则是为适应开关电源高频化发展趋势而开发的超高频功率材料，它主要适用于500kHz — 1000kHz谐振式开关电源。
LP系列的各个材料在各自适用频段内均具有很低的磁芯损耗，且从室温至实际工作温度( 80℃— 100℃ )，损耗呈负温度系数，因而可有效抑制变压器等器件的温升。
NCD的HP系列材料制成的磁芯主要用于通讯和电磁兼容( EMC )领域，如宽带变压器、脉冲变压器及电源滤波器等。
根据磁导率和损耗水平的不同备有HP1、HP2和HP3等三种材料牌号。
使用中如对电感量和器件体积有较高要求，可优先选用HP3材料；如对损耗和高频特性有较高要求，则可选用HP1或HP2材料。
NCD始终致力于开发和生产高技术含量、性能与国际主流产品同步的各种铁氧体材料和磁芯，以适应迅速发展的电子信息产业对基础磁性元器件的需求。
铁氧体材料的特性
铁氧体材料的特性MnZn系铁氧体具有高的起始磁导率，较高的饱和磁感应强度，在无线电中频或低频范围有低的损耗，它是1兆赫兹以下频段范围磁性能最优良的铁氧体材料。
常用的MnZn系铁氧体起始磁导率μi=400-20000，饱和磁感应强度Bs=400-530mT。
NiZn系铁氧体使用频率100kHz~100MHz，最高可使用到300MHz。
这类材料磁导率较低，电阻率很高，一般为105~107Ωcm。
因此，高频涡流损耗小，是1MHz以上高频段磁性能最优良材料。
常用NiZn系材料的磁导率μi=5-1500，饱和磁感应强度Bs=250-400mT。
MgZn系铁氧体材料的电阻率较高，主要应用于制作显像管或显示管的偏转线圈磁芯。
5.1.1.2磁粉芯材料的特性磁粉芯是由颗粒直径很小(0.5~5mm)的铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的磁芯，一般为环形，也有压制成E形的。
磁粉芯的电磁特性取决于金属粉粒材料的导磁率、粉粒的大小与形状、填充系数、绝缘介质的含量、成型压力、热处理工艺等。
磁粉芯主要用于电感铁芯，由于金属软磁粉末被绝缘材料包围，形成分散气隙，大大降低了金属软磁材料的高频涡流损耗，使磁粉芯具有抗饱和特性与宽频响应特性，特别适用于制作谐振电感、功率因数校正电感、输出滤波电感、EMI滤波器电感等。
常用磁粉芯主要有铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量(HighFlux)粉芯、坡莫合金粉芯(MPP)。
铁粉芯由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成，由于价格低廉，铁粉芯至今仍然是用量最大的磁粉芯，磁导率为10~100。
铁硅铝粉芯的典型成分为:9%Al、55Si、85%Fe。
由于在纯铁中加入了硅和铝，使材料的磁滞伸缩系数接近零，降低了材料将电磁能转化为机械能的能力，同时也降低了材料的损耗，使铁硅铝粉芯的损耗比铁粉芯的损耗低。
铁硅铝粉芯的饱和磁感应强度在1.05T左右，磁导率有26、60、75、90、125等5种，比铁粉芯具有更强的抗直流偏磁能力。
PC40 软磁铁氧体磁芯的材质特性参数和曲线图[优质文档]
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55
矫顽力Hc
Coercivity
A/m
50Hz
1194A/m
25℃
14.31Βιβλιοθήκη 0℃8.8居里温度Tc
Curie temperature
℃
＞215
电阻率ρ
Resistivity
Ω.m
6.5
密度d
Apparent dnsity
kg/cm3
4.8×103
磁感应强度：
1T=1000mT
在国际单位制（SI）中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特（T）。在高斯单位制中，磁感应强度的单位是高斯(Gs )，1T＝10KGs等于10的四次方高斯。由于历史的原因，与电场强度E对应的描述磁场的基本物理量被称为磁感应强度B，而另一辅助量却被称为磁场强度H，名实不符，容易混淆。通常所谓磁场，均指的是B。
PC40软磁铁氧体磁芯的材质特性参数和曲线图
R2K3D(PC40)材料特性参数：
单位
Unit
测试条件
Measuring Conditions
R2K3D(PC40)
初始磁导率μi
Initial permeability
1kHz
B<0.25mT
23±2℃
2300
±25%
振幅磁导率μa
Amplitude Permeablility
B在数值上等于垂直于磁场方向长1 m，电流为1 A的导线所受磁场力的大小
B＝F/IL (F=BIL而来)
R2K3D(PC40)磁芯特性曲线图：
mT
≥3000
功耗Pv
Power loss
mW/m3
100kHz
200mT
25℃
600
磁性材料及软磁铁氧体科普
磁性材料及软磁铁氧体科普磁性及软磁铁氧体材料磁性及其普遍性随着科学技术的发展，已揭⽰出⼀切物质都具有磁性，任何空间均存在磁场。
磁性在⽣产和技术、科研和国防、以及家庭⽣活中有⼴泛的应⽤。
磁性是物质的基本属性1）发电机和电动机等电⽓化设备，是以磁场的作⽤和磁性材料为基础进⾏能量转换的。
2）在信息化中，如计算机需要使⽤多种的磁记录器和磁存储器。
3）在⾼能加速器和粒⼦检测器中以及⾼温等离⼦体装置中，都需要使⽤强磁场。
4）磁场是多种研究原⼦核和基本粒⼦的加速器和检测器所必需的重要设备。
5）在⽣物学和医⽅⾯，利⽤弱的⽣物磁性和极微弱的⽣物磁场的变化进⾏⽣理和病理⽅⾯的研究以及疾病的诊断。
地磁地球具有磁性，⼜称“地球磁场”或“地磁场”，指地球周围空间分布的磁场。
地球磁场近似于⼀个位于地球中⼼的磁偶极⼦的巨⼤的地磁场。
它的磁南极（S）⼤致指向地理北极附近，磁北极（N）⼤致指向地理南极附近。
⾚道附近磁场最⼩（约为0.3-0.4Oe），两极最强（约为0.7Oe）。
地球表⾯的磁场受到各种因素的影响⽽随时间发⽣变化。
司南—铁磁材料应⽤的起源中国是磁的故乡。
早在3000多年前我国就已发现磁⽯相互吸引和磁⽯吸铁的现象, 并在世界上最先发明⽤磁⽯作为指⽰⽅向和校正时间的应⽤。
公元前4世纪，中国发明了司南。
后来，出现了指南车。
司南指南车公元前3世纪，战国时期，<<韩⾮⼦>>中这样记载：“先王⽴司南以端朝⼣”。
<<⿁⾕⼦>>中记载：“郑⼈取⽟，必载司南，为其不惑也”。
公元1世纪，东汉，王充在<<论衡>>中写道：“司南之杓，投之于地，其柢指南”。
公元1044年，北宋曾公亮、丁度等修撰的《武经总要》中有应⽤磁⽯的⽔浮型指南针制法的叙述。
公元11世纪，北宋，沈括在<<梦溪笔谈>>中提到了指南针的制造⽅法：“⽅家以磁⽯磨针锋，则能指南......⽔浮多荡摇，指抓及碗唇上皆可为之，运转尤速，但坚滑易坠，不若缕悬之最善。
软磁铁氧体材料基本知识特性参数和定义
软磁铁氧体材料基本知识特性参数和定义
有详细的描述：
软磁铁氧体材料是一种可以在低温条件下改变磁化度的铁氧体材料，其结构是由包含氧化物的铁离子和其它稀土离子构成的。
和其它磁性材料相比较，它具有较高的震动容性和温度容性。
由于它的结构特殊，具有可调谐的磁性特征和较高的抗磁电流能力，因此被广泛用于高频电子和控制系统中。
软磁铁氧体材料由于其可调谐的磁性特征，可以用来调整、控制和保护电子设备中的电势、电流和电磁场。
在磁性材料中，软磁材料的磁性特征最脆弱，因此在抵抗外界扰动（如温度、电磁干扰）方面有着更大的优势。
它们具有良好的温度稳定性，特别是在较低的温度状态下，因此在高温工作条件下，可以保持良好的磁性特性。
1）品质因子(Q)：是指在电的驱动作用下，材料的对应磁通密度能量与材料的比较小的磁流能量之比，是衡量软磁铁氧体材料有效性能的重要特性参数。
Q值越大，表示软磁性能越好，即材料的效率越高。
2）饱和磁通密度。
软磁铁氧体材料基本知识
软磁铁氧体材料基本知识软磁铁氧体材料是一类具有软磁性能的陶瓷材料，广泛应用于电子、通信、电力等领域。
本文将从软磁铁氧体材料的基本特性、制备工艺以及应用领域等方面进行介绍。
软磁铁氧体材料具有较高的磁导率和低的磁滞损耗，使其在高频电磁场中表现出优异的性能。
其主要特点包括饱和磁感应强度高、磁导率高、电阻率高、磁滞损耗低等。
其中，饱和磁感应强度是指在外加磁场作用下，材料磁化强度达到饱和时的磁感应强度。
磁导率是指材料在外加磁场作用下，磁感应强度与磁场强度之比。
电阻率高意味着材料的导电性能较差，这对于减小涡流损耗、提高高频性能非常重要。
而磁滞损耗是指材料在交变磁场作用下，磁化过程中产生的能量损耗。
软磁铁氧体材料的制备工艺主要包括陶瓷法、合成法和熔体法等。
陶瓷法是指将金属氧化物粉末进行混合、成型、烧结等工艺制备而成。
合成法是将金属盐溶液与氧化剂反应生成金属氧化物，在高温下进行烧结得到材料。
熔体法则是通过将金属氧化物粉末与玻璃粉末混合熔融后冷却而成。
这些制备工艺中，陶瓷法是最常见的一种，具有工艺简单、成本低等优点。
软磁铁氧体材料的应用领域非常广泛。
在电子领域，软磁铁氧体材料常用于制作电感器、变压器、电源滤波器等元件，用于调节电流和磁场，实现信号的传输和转换。
在通信领域，软磁铁氧体材料被广泛应用于微波器件、天线、隔离器等设备中，用于提高通信系统的性能和稳定性。
在电力领域，软磁铁氧体材料常用于制作电力变压器、电能计量装置等设备，用于调节电压和电流，保障电力系统的正常运行。
除了以上应用领域，软磁铁氧体材料还可以用于磁存储器件、传感器、医疗设备等方面。
在磁存储器件中，软磁铁氧体材料可以用于制作磁头和磁盘，实现信息的读写。
在传感器中，软磁铁氧体材料可以利用其磁导率的变化来检测外界磁场等物理量。
在医疗设备中，软磁铁氧体材料可以用于制作磁共振成像设备，帮助医生进行诊断。
软磁铁氧体材料具有一系列优异的性能和广泛的应用领域。
通过合理的制备工艺和优化的材料配方，可以获得满足不同需求的软磁铁氧体材料。
软磁铁氧体材料基本知识、特性参数和定义
e
L 107
4N 2
C1
表观磁导率
含有磁芯线 圈的电感量
电感系数
app
L L0
空心线圈的电感 量
L AL N 2
AL
0e
C1
19/39
软磁铁氧体的特性参数
☺磁导率的温度特性(i～T)
温度系数 ｉ
i
ref ref ref
i
1
T
F i i
居里温度Tc
20/39
软磁铁氧体的特性参数
超低损耗MnZn铁氧体材
年份
型号
料
测试条件
功率损耗
1984 TDK：PC40 100kHz, 200mT, 100℃ 410 kW/m3
1990 TDK：PC44 100kHz, 200mT, 100℃ 300 kW/m3
1995 TDK：PCxy 100kHz, 200mT, 80℃ 200 kW/m3
TDK公司H5C4，12000，>9000(-20℃) EPCOS公司T38，10000，>9000(-23℃) TDK公司DN70，低谐波失真(0～85℃) TDK公司DNW45，宽温高直流叠加(-40～
Tc
6.475
xFe2O3
2 3
xZnO 104
在居里温度附近，K1急剧趋于零，而Ms尚有一定数值，故导致μi～T 峰值出现（I峰）。
21/39
软磁铁氧体的特性参数
☺磁导率的频率特性(i～f )
1234. 中高极低频高频频((ff=f(<=1f110>0041460H11z0)0:6H1复H0z)Hz磁-)-z:导-)与-：交率低畴换µ频r壁区大相共。，似振µ，和r可小自能，然出损共现耗振尺小；寸，大
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软磁铁氧体材料基本磁特性(一
磁化曲线和磁滞回线
有一个很长的均匀线管空心线圈,轴向长度为 l,有 N匝线圈,流过的电流为 I,则线圈内部的磁场为 H:(1-1①磁场的方向平行于螺线管轴,以及在内截面上是均匀分布的[见图1-4(a]。
有关的磁感应强度B由下式给出:B=μ0·H (T(或Wb/m2 (1-2②这里,μ0 是真空绝对磁导率,数值为4π×107H/m(享利 / 米。
如果螺线管中填满铁氧体磁性材料,则磁场作用于材料内部的微观电流环线,使材料内部的磁畴趋向一致(通过畴壁位移磁畴旋转,结果材料磁矩增大了线圈内部磁场,这个磁场的增加称磁化强度 M,单位是A/m(安/米。
①1 奥斯特(Oe=79.577安/米=80安/米(A/m
②1 特斯拉(T=1韦伯/米(Wh/m2=104高斯(Gs
1mT(毫特斯拉=10Gs(高斯
因此,线圈内磁场 Hi 为:(A/m (1-3
磁感应强度为:B=μ0Hi=μ0(H+M(T (1-4或者,B=μ0H+J (T (1-5这里,J 是磁极化强度,单位是 T(特斯拉。
J 与 M的关系为:J=μ0M(T (1-6因此,M 是由于磁性材料除菌过滤器而造成的磁场强度的增量,而J是相应的磁通密度的增量。
磁感应强度除以磁场强度的
商简称为绝对磁导率,用μ0μ表示:B/H=μ0μ或B=μ0μH
(1-7
式中μ是材料的相对磁导率,它表示某种材料的磁导率比真空磁导率大多少倍,这是一个无量纲的比值。
实际使用中将形容词“相对”省略,直接称为材料的磁导率。
磁性材料在外磁场中磁化时,其磁感应强度 B 与磁化场 H 呈现复杂的关系,这种关系可用磁化曲线和磁滞回线来表征。
在慢慢增长的直流磁场作用下,可以获得静态磁化曲线。
实际采用的是初始磁化曲线,即将铁氧体完全退磁后(这时磁畴全部随机取向,相互抵消而结果磁化为零,把磁场强度从零慢慢增加所得到的双联过滤器B-H 曲线。
图1-5 示出多晶铁氧体样品的磁化过程和起始磁化曲线。
可将磁化曲线分为四段:OA 为起始磁化阶段,AB 为磁化陡峭阶段,BC 是缓慢磁化阶段(趋于饱和,CS 是饱和磁化段。
在 B-H 曲线上,CS 段是与 H 轴维持一定斜率的斜线。
在饱和磁场Hs 相对应的磁感应强度称为饱和磁感应强度 Bs。
这是一个较为重要的实用参数。
(a 很长空心线圈
(b 很长螺线管中有很长铁氧体园棒图 1-4 螺线管中的磁场。