温敏磁控开关磁路分析和材料性能要求
工艺·技术·应用
温敏磁控开关磁路分析和材料性能要求
夏仁伟，薛祥荣，张文康
（上海特创磁电科技有限公司，上海２０１５１６）
摘要：用软磁等效长度的概念分析了温敏磁控开关的工作原理，发现温控开关滞后温度与居里点附近软磁 材料磁导率～温度曲线的斜率直．Ｒ－４￣关，由此指出了温敏磁性材料的技术要求，并介绍了我公司的温敏材料的性 能水平。 关键词：温敏磁控开关；滞后温度；等效长度：最大磁导率：磁导率斜率 中图分类号：ＴＭ５６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—３８３０（２００４）０５—００３９—０４
Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｒｅｅｄ Ｓｗｉｔｃｈ ａｎｄ Ｉｔｓ
Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｓｏｆｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ＸＩＡ Ｒｅｎ—ｗｅｉ，ＸＵＥ Ｘｉａｎｇ—ｒｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅｎ—ｋａｎｇ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｔｅｃｈｕａｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｔｙ Ｓｃｉ＆Ｔｅｃｈ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１５１６，Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｆｉｖｅ ｒｅｅｄ ｓｗｉｔｃｈｅｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｆｅｒｒｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｒｅｅｄ ｓｗｉｔｃｈｅｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｒｅｅｄ ｓｗｉｔｃｈ ｉｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｆｅｒｒｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ Ｃｕｒｉｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｅｒｒｉｔｅ ｍａｄｅ ｂｙ ｏｕｒ ｃｏｍｐａｎｙ ａｒｅ ｌｉｓｔｅｄ． Ｋｅｙ ＷＯｒｄｓ：ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｒｅｅｄ ｓｗｉｔｃｈｅｓ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ； ｅｑｕｉｖ＇，ｄｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈ； ｍａｘｉｍｕｍ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ；ｔｈｅ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ
１引言
常用的温控器件有热敏电阻、双金属片和温敏 磁控开关。温敏磁控开关动作精度可达±１℃，滞 后温度可＜ｌ℃，所以其控温精度远高于双金属片
（动作精度±５＂Ｃ，滞后温度最好５℃左右），而且 由于干簧管两触点簧片封在充有惰性气体的玻璃 管中，寿命较双金属片长。和热敏电阻相比，它本
身具有开关动作功能，结构简单可靠。因此在汽车、 办公设备、家用电器等领域正获得越来越广泛的使 用。
本文在分析温敏磁控开关工作原理的基础上， 讨论温敏磁控开关对材料的要求，最后介绍我公司
和上海交大合作开发研制的热敏铁氧体材料所达 到的性能指标。
２工作原理
温敏磁控开关的原理如图１所示 ２］。图中的
收稿日期：２００３．１２—０９ 修回日期：２００４—０８—０５ 作者通信：Ｅ—ｍａｉｌ：ｎｏｂａｄｅｄ＠ｓｉｎａ，ｃｏｒｎ
磁性材料及器件 ２００４年１０月 软磁环
图１ 温控开关原理示意图
软磁材料居里点设计在所需的受控温度点附近。由 于在居里点附近，材料的磁导率急剧变化，导致干
簧管两簧片触点附近的气隙磁场急剧变化从而可 控制两簧片的闭合和断开。下面我们将此工作原理 进行更清晰的分析。 温敏磁控开关的控温精度实际上由两个参数
决定：动作温度的一致性（也叫动作温度精度）和 滞后温度。滞后温度的概念表述如下：当温度Ｔ＜ＴＩ
时，开关处于闭合状态：当温度 时，开关处
于断开状态：当Ｔｌ＜Ｔ＜Ｔ２时，开关保持原来的状态，
也就是说，当温度从低温（开关处于闭合状态）升 维普资讯 http://www.cqvip.com 温到 至 范围内时，开关仍然闭合：当温度从 高温（开关处于断开状态）降低到 至 范围内， 开关仍然断开。 一 这一温度差则叫做滞后温
度。动作温度的一致性取决于温控开关两核心部件
温敏软磁材料和干簧管的工艺一致性，而滞后 温度则直接和软磁材料的磁性参数有关。下面我们
对此作出分析。
２．１软磁材料的等效长度 干簧管的磁路和一般永磁磁路在原理上是一 样的，由永磁环作为磁场源提供磁场，软磁环和干 簧管中的簧片作为导磁材料，永磁环和簧片间、簧
片和簧片间作为气隙而组成了一个封闭磁路。这个 磁路比较复杂，因为处处有漏磁，而且整个磁路中
截面积并不处处相等。等效长度概念在分析磁路问
题时是很有效的，为了引入等效长度的概念，先考 虑图２所示的理想永磁磁路。在图２的理想磁路中，
假设截面积处处相等，而且不考虑漏磁。由于在这 磁路中没有宏观电流（／－０），由安培环路定律
（ ＝，＝０）可得：
日ｇＬｇ＋ＨｈＬｈ＋ Ｌ ＝０ （１）
永磁体
软磁体
图２理想永磁磁路图
式中：日 、风、 分别表示气隙、永磁体、软磁 体中的磁场强度： 、 、 分别表示气隙、永磁
体、软磁体的长度。由磁通连续性原理可得：
ｇＳｇ＝ＢｈＳｈ＝ＢｒＳｒ （２）
式中： 、 、研分别表示气隙、永磁体、软磁体 中的磁通密度：Ｓ 、Ｓｈ、Ｓｒ分别表示气隙、永磁体、
软磁体的截面积； 如前所述，假设磁路中截面积处处相等，即 Ｓｇ＝Ｓｈ＝Ｓｒ，则由（２）式可得：
Ｂｇ＝Ｂｈ＝Ｂ （３） 在有气隙的磁路中，永磁体中总有一退磁场存在而 工作在磁滞回线的第二象限，即 Ｈｈ＝一Ｎ Ｍｈ （４） 其中 为永磁体的磁化强度，ＪⅣ 为退磁因子。（４）
式两边加上一ＪⅣ 风可得：
（１－Ｎ＇）Ｈｈ＝－Ｎ＇（Ｈｎ －Ⅳ 鲁 （５）
或写成 ＝一 ， ｎｈ＝Ⅳ ｎｈ （６）
式中 ｏ表示真空磁导率。上式即 一日坐标中的退
磁场与磁感应强度的关系，ＪⅣ＝ 即 一日坐标
中的退磁因子。 另外在软磁体中下式总是成立：
Ｂ ＝ ｏＨ （７）
其中 表示软磁材料的磁导率。在气隙中相对磁
导率为１，所以
Ｂｇ＝＃ｏＨｇ （８）
把（６），（７），（８）式代入（１）式则得到
＋（一 ）＋盟：０（９）
０ ｏ ｒ ０
由（３）式得：
Ⅳ： （１０）
（１０）式表明了退磁因子和磁路中各几何参数的关
系。由退磁因子，（６）式和永磁体磁滞回线第二象限
的曲线（退磁曲线）相交即可定出气隙中磁通密度
Ｂｇ的大／Ｊ、，如图３。（１０）式中出现的厶／ 就叫做
软磁体的等效长度。它的物理意义是：软磁体的几何
长度虽然是 ，但由于磁导率的存在，它产生物理效 应的长度却是 ， 越大，Ｎ＝ｔａｎｏｔ越小（见图
３）则工作点越高，结果气隙磁通密度Ｂ ｈ）越大。
ｆ
／一
＼ Ｂｈ（＝Ｂｇ）
（１ Ｈ Ｍｈ
图３永磁磁路气隙场的确定
２．２干簧管开关特性 已如前述，干簧管温控开关的磁路图１比图２
Ｊ Ｍａｇｎ Ｍａｔｅｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｖｏｌ ３５ Ｎｏ
５ 维普资讯 http://www.cqvip.com 复杂得多，处处有漏磁。但是如果我们把软磁等效 长度的概念和干簧管的开关特性结合起来，却可以
避开这些复杂的因素而很清楚地理解温控开关的 工作原理并对回复温度的变化规律作出分析。干簧 管的中心部分开关特性如图４所示。
永磁环
图４开关特性示意图
图中的Ｌｌ、 即表示永磁环距离Ｌ的变化范
围，这时中间无软磁体。从图中可以看出，当两永 磁环之间的距离Ｌ≤Ｌｌ，干簧管吸合（ＯＮ）；Ｌ。≤Ｌ
≤ 时，干簧管处于保持区域（ｈｏｌｄｉｎｇ ａｒｅａ，简写 为ＨＯＬ）：Ｌ≥Ｌ２时，干簧管处于断开（ＯＦＦ）。
所谓保持区域即它能保持原来状态不变，既可以吸 合，又可以断开，如两永磁体距离原来小于Ｌ。干 簧管吸合，当两永磁体距离逐渐增大到大于Ｌ。小
于 时，则干簧管仍保持吸合状态；当两永磁环
距离由大于 逐渐变小到小于 大于Ｌ。时，干簧 管仍旧断开。温控开关的滞后温度由此定义。
２－３原理分析 如果在两永磁环之间放置软磁环，则代替图４
中永磁环间距Ｌ的是软磁环的等效长度Ｌ／ 。如
果其居里点设定在受控温度范围内，则温度变化 时，软磁环的等效长度Ｌ，／／１ 急剧变化。由此即可
调节开关的闭合、断开状态，这就是温控开关的工 作原理。例如软磁环的几何长度 大于 ，而环 境温度高于该磁环材料的居里点，这时软磁环由亚
铁磁性材料转变为顺磁材料，磁导率／１ ＝ｌ，其等
效长度Ｌ，／／２ ＝ ＞ ，因此开关断开；当环境温度
低于材料的居里点时，磁导率急剧上升，其等效长 度／．Ｊ／２ 相应改变而小于Ｌ ，从物理效应上讲相当
于两永磁环的距离通过软磁材料的磁导率调节而
变得小于Ｌ ，这时开关闭合。这就是常闭性温敏磁
控开关的工作原理。
磁性材料及器件 ２００４年１０月 经验表明，用这一方法可以解释生产中很多技 术问题，例如，按这一思路，回复温度应如下确定： 设干簧管保持区域的长度为ＬＨｏＬ，如果温度变化
值△ 使温敏磁环的等效长度变化跨越 ｏＬ，这一
温度变化值△ 即为回复温度，因此可作如下估算：
（针专 寺
由此可得，回复温度为
△ ＝一—Ｌａ－ＩＯＬ÷ （１１） ‘Ｌｒ ／２；
其中 ，－＝ 即为ｕ 一 曲线的斜率，它的数值为
负值，因为磁导率随温度的上升而下降。由（１１）
式可看出干簧管的保持区域ＬＨ０Ｌ（与干簧管的技
术参数ＡＴ值有关 。 ）越小，工作点的磁导率越小
（接近居里点），磁导率的变化率／１：越大，则ｌ△ ｌ
越小，开关的精度越高，这和实际经验完全符合。
而材料磁导率的变化率和材料的最大磁导率 一
有关，一般讲后者越大，前者也越大。因此我们认
为温敏开关对磁性材料的要求应该是：最大磁导率
一大， 一７’曲线的斜率大。
３材料简介
在温控开关中，软磁环受两端永磁环的磁化。 此磁化场相当于直流磁场，因此它的工作磁导率应 该是直流磁导率，它的工作磁导率应该为
／２＝Ｂ／ｕ０Ｈ，而在测试中通常测得的是交流起始
Ｄ 磁导率 ＝ Ｉ ０。这两个磁导率数值肯定不 ／ｔｏ／－／ 同。但是磁化机理和实际经验都表明这两个磁导率 随温度的变化规律是一致的。因此下面介绍的测试 结果指起始磁导率，它同样也能反映实用性能的好
坏。 表１ 国内外温敏铁氧体软磁材料有关性能参数的比较
我公司和上海交大合作，在交大设立上海交大 特创磁性材料开发研究中心。凭借交大的雄厚科研
４１ 维普资讯 http://www.cqvip.com
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Am2。
(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/cm3。换算关系：1 ×103 A/m = emu/cm3。
(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。HBHi00lim1
(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。
(13) 磁致伸缩效应： 磁性材料由于磁化状态的改变，其长度和体积都要发生微小的变化，这种现象称为磁致伸缩或磁致伸缩效应。
eq2514磁芯参数
eq2514磁芯参数
EQ2514磁芯是一种磁性储能元件，主要用于开关电源输出滤波、EMI滤波、隔离电压等方面。其特性主要有以下几个方面：
1.材料参数
EQ2514磁芯采用高级磁性氧化铁材料制成，具有高饱和磁感应强度、低磁通损耗和优异的稳定性。该材料的特性能够保障磁芯具有高效的磁学和电学性能。
2.尺寸参数
EQ2514磁芯的尺寸大小为EER25.4X14.0，其中EER表示磁芯形状，25.4和14.0分别表示磁芯外径和内径的大小。该磁芯尺寸的选择应根据具体应用场景和电路设计需求来确定。
3.磁学参数
EQ2514磁芯的磁学参数包括饱和磁感应强度、永久磁化、矫顽力、温度系数等。其中饱和磁感应强度为5000Gs以上，永久磁化为500Gs以上，矫顽力为3000A/m以上。此外，温度系数也是磁学参数的重要指标，这是指在不同温度下磁性材料磁特性的变化程度。EQ2514磁芯具有优异的温度系数特性，在较宽的温度范围内能够保持相对稳定的电磁性能。
4.电学参数
EQ2514磁芯的电学参数包括电感值、失真度、带宽等。根据不同的电路设计需求，可通过不同的线圈匝数和线径组合来调节磁芯的电学参数。 总体来说，EQ2514磁芯具有优异的磁学和电学性能，能够可靠地实现各种应用场景下的磁性隔离、能量储存等需求。然而，为了更好地满足实际需求，还需要在实践中进行充分的测试和优化。
电源变压器磁芯性能要求及材料分类
电源变压器磁芯性能要求及材料分类
背景：
为了满足开关电源提高效率和减小尺寸、重量的要求，需要一种高磁通密度和高频低损耗的变压器磁芯注1。虽然有高性能的非晶态软磁合金竞争，但从性能价格比考虑，软磁铁氧体材料仍是最佳的选择；特别在100kHz到1MHz的高频领域，新的低损耗的高频功率铁氧体材料更有其独特的优势。
性能要求：
为了最大限度地利用磁芯，对于较大功率运行条件下的软磁铁氧体材料，在高温工作范围（如80～100℃），应具有以下最主要的磁特性：
1）高的饱和磁通密度或高的振幅磁导率。这样变压器磁芯在规定频率下允许有一个大的磁通偏移，其结果可减少匝数；这也有利于铁氧体的高频应用，因为截止频率正比于饱和磁通密度。
2）在工作频率范围有低的磁芯总损耗。在给定温升条件下，低的磁芯损耗将允许有高的通过功率。
附带的要求则还有高的居里点，高的电阻率，良好的机械强度等。
材料分类：
新发布的“软磁铁氧体材料分类”行业标准（等同IEC61332：1995），将高磁通密度应用的功率铁氧体材料分为五类：硅钢片，坡莫合金，非晶及纳米晶软磁合金（铁基非晶合金，铁镍基、钴基非晶合金，铁基纳米晶合金）。每类铁氧体材料除了对振幅磁导率和功率损耗提出要求外，还提出了“性能因子”参数。从PW1～PW5类别，其适用工作频率是逐步提高的，如PW1材料，适用频率为15～100kHz，主要应用于回扫变压器磁芯；PW2材料，适用频率为25～200kHz，主要应用于开关电源变压器磁芯；PW3材料，适用频率为100～300kHz；PW4材料适用频率为300kHz～1MHz；PW5材料适用频率为1～3MHz国内已能生产相当于PW1～PW3材料，PW4材料只能小量试生产，PW5材料尚有待开发。
注1：
磁芯是指由各种氧化铁混合物组成的一种烧结磁性金属氧化物。例如，锰-锌铁氧体和镍-锌铁氧体是典型的磁芯体材料。锰-锌铁氧体具有高磁导率和高磁通密度的特点，且在低于1MHz 的频率时，具有较低损耗的特性。镍-锌铁氧体具有极高的阻抗率、不到几百的低磁导率等特性，及在高于1MHz的频率亦产生较低损耗等。铁氧体磁芯用于各种电子设备的线圈和变压器中。
磁性材料和磁路基本定律word精品文档5页
第 1 页 磁性材料和磁路基本定律
一、开关电源中的磁性材料
➢ 开关电源离不开磁性材料(Magnetic materials)
➢ 磁性材料主要用于电路中的变压器、扼流圈(包括谐振电感器)中
1、 真空磁导率为1.0，空气、纸和铜等非磁性材料具有相同等级的磁导率，铁、镍、钴及其合金材料具有高的磁导率，有时达到几十万
Ac—cm2（截面积） MPL—cm（磁通的有效长度Magnetic Path Length）
2、 磁心比空心线圈的另一个优点是磁路长度（MPL）易于确定，并且磁通除紧靠绕组附近外，基本局限于磁心部分
复杂的单位制：厘米—克—秒（cgs）单位制，米—千克—秒（mks）单位制，混合英制
两个重要问题
1. 磁性材料的磁饱和问题：如果磁路饱和，会导致变压器电量传递畸变，使得电感器电感量减小等。对于电源来说，有效电感量的减小，电源输出纹波将增加，并且通过开关管的峰值电流将增加。这样可能使得开关管的工作点超出安全工作区，从而造成开关管寿命的缩短或损坏。
2. 磁性材料的居里点（居里温度） (Curie Temperature)：在这一温度下，材料的磁特性会发生急剧变化。特别是该材料会从强磁物质变成顺磁性物质，即磁导率迅速减小几个数量级。实际上，它几乎转变为和空气磁芯等效。一些铁氧体(ferrites)的居里点可以低到130oC左右。因此一定要注意磁性材料的工作温度。
简单的说就是两个问题：
1.磁饱和——引起电感量减小
2.居里温度——磁导率减小
例如：环形线圈如图，其中媒质是均匀的， 试计算线圈内部各点的磁场强度。
取磁通作为闭合回线，以 其
方向作为回线的围绕方向，则有：
故有：
线圈匝数与电流的乘积NI ，称 Load
S x
Hx
I N匝
xxNINIH2πxl第 2 页 为磁通势，用字母 F 表示，则有 F = NI
磁通由磁通势产生，磁通势的单位是安[培]。
3c95磁芯参数
3c95磁芯参数
3C95磁芯参数
1. 磁芯材料：3C95磁芯采用高温烧结的锰锌铁氧体材料制成。该材料具有高饱和磁感应强度和低磁损耗特性，适用于高频率变压器和电感器的应用。此外，3C95磁芯的磁特性稳定，具有良好的温度稳定性和抗热冲击能力。
2. 磁芯形状：3C95磁芯通常采用环形或E形设计。环形磁芯常用于高频变压器和电感器，能够有效减小磁漏耗，提高磁耦合效率。而E形磁芯适用于高频电感器，可以实现更高的电感值和更低的磁损耗。
3. 磁芯尺寸：3C95磁芯的尺寸可以根据具体应用要求进行定制。尺寸的选择会影响磁芯的磁感应强度、磁导率和能量存储密度等参数。较大的磁芯尺寸可以提高磁感应强度和能量存储密度，但也会增加磁损耗。因此，在设计中需要进行综合考虑，根据具体需求选择适当的尺寸。
4. 磁芯参数：3C95磁芯的主要参数包括饱和磁感应强度、矫顽力、磁导率、磁导抗和磁损耗等。饱和磁感应强度是磁芯材料的一个重要指标，表示材料能够承受的最大磁场强度。矫顽力是材料磁化和去磁化所需的磁场强度，决定了磁芯的能量存储和释放能力。磁导率是磁芯材料对磁场的响应能力，决定了磁感应强度和磁耦合效率。磁导抗是磁芯材料对交流磁场的阻力，影响电感器的频率响应。磁损耗是材料在交变磁场中产生的热损耗，与材料的磁滞损耗和涡流损耗有关。
5. 磁芯应用：3C95磁芯广泛应用于电力电子、通信和计算机等领域。在电力电子领域，3C95磁芯常用于高频变压器、电感器和滤波器等电路中，实现能量的传输和转换。在通信领域，3C95磁芯常用于高频电感器和变压器，用于信号的传输和隔离。在计算机领域，3C95磁芯常用于电源滤波器和EMI滤波器，提供稳定的电源和抑制电磁干扰。
3C95磁芯是一种重要的磁性材料，具有高饱和磁感应强度、低磁损耗和良好的温度稳定性。其参数包括饱和磁感应强度、矫顽力、磁导率、磁导抗和磁损耗等，这些参数决定了磁芯的性能和应用范围。3C95磁芯广泛应用于电力电子、通信和计算机等领域，用于能量传输、信号传输和电磁干扰抑制等应用。在设计中，需要根据具体需求选择合适的磁芯尺寸和形状，以优化磁感应强度、磁耦合效率和能量存储密度。
磁性材料的特性有哪些
磁性材料的特性有哪些
磁性材料是一类具有特殊磁性的物质，它们在现代科技中扮演着至关重要的角色，从电子设备到医疗领域，从交通运输到能源开发，都能看到磁性材料的身影。那么，磁性材料究竟具有哪些特性呢？
首先，磁性材料具有磁导率。磁导率是描述磁性材料导磁能力的一个重要参数。简单来说，磁导率高的磁性材料能够更有效地传导磁场，就像一根粗水管能让水流更顺畅地通过一样。不同的磁性材料磁导率差别很大，比如铁氧体的磁导率相对较低，而纯铁、坡莫合金等高导磁材料的磁导率则非常高。
磁性材料的矫顽力也是其重要特性之一。矫顽力指的是磁性材料抵抗退磁的能力。有些磁性材料，如永磁体，需要有较高的矫顽力，这样才能在外部磁场消失后依然保持较强的磁性；而对于一些软磁材料，如用于变压器中的硅钢片，矫顽力则要低，以便在磁场变化时能够迅速磁化和退磁，减少能量损耗。
剩磁是磁性材料的另一个关键特性。剩磁是指磁性材料在去除外部磁场后所保留的磁性强度。永磁材料通常具有较高的剩磁，能够长期稳定地提供磁场；而软磁材料的剩磁一般较小。
磁性材料的磁滞特性也不容忽视。磁滞现象表现为磁化强度的变化滞后于磁场强度的变化。通过绘制磁滞回线，可以直观地了解磁性材料的磁滞特性。不同的磁性材料具有不同形状和大小的磁滞回线，这反映了它们在磁化和退磁过程中的能量损耗以及磁性性能的差异。
温度对磁性材料的性能有着显著的影响。一般来说，随着温度的升高，磁性材料的磁性会逐渐减弱。超过一定的温度，称为居里温度，磁性材料会完全失去磁性，从铁磁性或亚铁磁性转变为顺磁性。这一特性在许多应用中需要特别考虑，比如在高温环境下工作的磁性器件，就需要选择具有较高居里温度的磁性材料。
磁性材料的饱和磁化强度也是一个重要的特性指标。当磁性材料中的所有磁矩都沿同一方向排列时，所达到的磁化强度就是饱和磁化强度。不同的磁性材料具有不同的饱和磁化强度，这决定了它们所能产生的最大磁场强度。
此外，磁性材料的电阻率也会影响其应用。对于高频应用，如变压器和电感器，需要使用电阻率较高的磁性材料，以减少涡流损耗。
温敏磁控开关磁路分析和材料性能要求
工艺·技术·应用
温敏磁控开关磁路分析和材料性能要求
夏仁伟，薛祥荣，张文康
（上海特创磁电科技有限公司，上海２０１５１６）
摘要：用软磁等效长度的概念分析了温敏磁控开关的工作原理，发现温控开关滞后温度与居里点附近软磁 材料磁导率～温度曲线的斜率直．Ｒ－４￣关，由此指出了温敏磁性材料的技术要求，并介绍了我公司的温敏材料的性 能水平。 关键词：温敏磁控开关；滞后温度；等效长度：最大磁导率：磁导率斜率 中图分类号：ＴＭ５６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１—３８３０（２００４）０５—００３９—０４
Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｒｅｅｄ Ｓｗｉｔｃｈ ａｎｄ Ｉｔｓ
Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｓｏｆｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ＸＩＡ Ｒｅｎ—ｗｅｉ，ＸＵＥ Ｘｉａｎｇ—ｒｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅｎ—ｋａｎｇ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｔｅｃｈｕａｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｔｙ Ｓｃｉ＆Ｔｅｃｈ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１５１６，Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｆｉｖｅ ｒｅｅｄ ｓｗｉｔｃｈｅｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｆｅｒｒｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｒｅｅｄ ｓｗｉｔｃｈｅｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｒｅｅｄ ｓｗｉｔｃｈ ｉｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｆｅｒｒｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ Ｃｕｒｉｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｅｒｒｉｔｅ ｍａｄｅ ｂｙ ｏｕｒ ｃｏｍｐａｎｙ ａｒｅ ｌｉｓｔｅｄ． Ｋｅｙ ＷＯｒｄｓ：ｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｒｅｅｄ ｓｗｉｔｃｈｅｓ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ； ｅｑｕｉｖ＇，ｄｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈ； ｍａｘｉｍｕｍ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ；ｔｈｅ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ
磁性材料基本特性
1 / 7 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）
2 / 7 3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换
• 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；
《磁性材料》基本要求12
1 《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Am2。
(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/cm3。换算关系：1 ×103 A/m = emu/cm3。
(3) 磁极化强度 （Jm）： 定义为单位体积内磁偶极矩矢量和。其单位是：Wb﹒m-2 (和磁感应强度 B 单位 T 一致)
(4) 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。
(5) 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。
(6) 退磁曲线：磁滞回线在第二象限的部分称为退磁曲线。
(7) 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。
(8) 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。
(9) 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）．
(10) 起始磁导率：磁性体在磁中性状态下磁导率的极限值。HBHi00lim1
(11) 磁化率定义为磁化强度与磁场强度之比：χ= M/H
(12) 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。
(13) 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。
磁铁的材质及性能
磁铁的材质及性能
磁铁是一种能够产生磁场并吸引铁、镍等物质的物件。它在工业、家居、医疗等领域有广泛应用，如电动机、发电机、扬声器、磁条卡等。磁铁的性能与其材质密切相关，下面将介绍几种常见的磁铁材料及其性能。
1. 钕铁硼：钕铁硼是一种目前最强的商业磁铁材料，具有高磁能积和良好的韧性。它由稀土元素钕、铁和硼组成，通常被制成块状或磁体形状。钕铁硼磁铁的最高能量产品（BHmax）可达到385 kJ/m3，其磁导率和瑞利衰减频率也很高。然而，钕铁硼磁铁的短板在于其较低的居里温度和较弱的抗腐蚀性。
2.钴磁铁：钴磁铁是由钴和铁组成的磁体材料，具有优异的抗腐蚀性能和热稳定性。它的最高能量产品较钕铁硼要低一些，但其工作温度范围较大，可高达450°C。钴磁铁广泛应用于高温环境下的电子器件和汽车领域。
3.铝镍钴磁铁：铝镍钴磁铁是一种由铝、镍和钴组成的稀土磁铁材料，具有优秀的耐蚀性和高温稳定性。它的最高能量产品较钕铁硼低，但较钴磁铁高。铝镍钴磁铁通常被应用于高温环境、湿润和腐蚀性气体环境下的电子仪器和医疗设备。
4.镍钴磁铁：镍钴磁铁是一种由镍和钴组成的合金材料，具有良好的耐腐蚀性和高温稳定性。它的最高能量产品较低，但其磁导率和瑞利衰减频率较高，电磁性能较好。镍钴磁铁广泛用于电子仪器、测量仪器和电动工具等领域。 除了以上常见的磁铁材料外，还有许多其他磁体材料，如钡铁氧体、铝镍钐磁铁、钙钛矿磁铁等。不同的磁铁材料具有不同的性能，选择合适的材料取决于具体的应用环境和需求。
总的来说，磁铁的性能取决于其材质的磁性能、磁化方式、工作温度范围、韧性、耐腐蚀性等因素。不同的磁铁材料适用于不同的应用场景，工程师需要根据具体的需求来选择合适的磁铁材料。