磁性材料讲座 [兼容模式].pdf

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1、磁性材料讲座上海鹰峰电子科技有限公司PresentedbyBong-Gi,You技术部Marketing&DevelopmentDivMarketing电抗器项目组&DevelopmentDiv.ChangsungCorporation廖文署2009-12磁性元器件的基本概念1）磁通：穿过磁路的磁力线的总数，以Ф表示，单位韦伯（Wb）。2）磁通密度（磁感应强度）：垂直于磁力线的方向上单位面积的磁通量，以B表示，单位高斯（Gauss）或特斯拉（T），1T104GT=104Gauss。3）磁场强度：单位磁极在磁场中的磁力

2、，以H表示，单位安[培]每米（A/m）或奥斯特（Oe），1Oe=103/4πA/m。4）磁导率：磁通密度与磁场强度之比，以μ表示，实际使用中通常指相对于真空的磁导率，真空中的磁导率μ0=4π×10-7H/m。5）磁体：磁导率远大于μ0的物质，如铁，镍，钴及其合金或氧化物等。6）居里温度点：磁体在温度升高时，其磁导率下降，当温度高到某一点时，磁性基本消失，此温度称为居里温度点。7）磁势：建立磁通所需之外力，以F表示。8）自感：磁通变化率与电流变化率之比称自感，以L表示。Changsung1.磁性元器件的基本公式(()1

3、)Changsung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。磁饱和即当磁场强度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，磁饱和有利有弊，在隔离变压器中可以利用饱和想象来防止过压，而在CT，一般用途变压器则不能让磁性元件达到磁饱和，特别是在CT中必须不能饱和才能准确衡量侦测到的数据；磁滞效应：即材

4、料的B（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，如图所示，逆时针方向，当H从负向正变化时候，H到0时，B还是负，当B为0时，H已经到Ho（正），当H从正往负变化时，H先到0，此时B还在Br处，B为0时，H已经为负了，这里的正负是说各自的方向，也就是说，B总是滞后于H。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。特别注意的是，当电流为0的时候，B并不为0，而是Br，这个就是剩磁，Br叫做矫顽磁力，也就是如果要让B也为0，必须反向施加如此大的B。Chang

5、sung磁芯损耗¢磁化能量和磁滞损耗¢磁性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，磁畴依能恢复原来的方向；而另一部分磁畴要克服磁畴的摩擦发生刚性的转动，即当外磁场去除时，磁畴依然保持磁化方向。因此磁化时，送到磁场的能量包含两部分：前者转化为势能，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是磁芯发热消耗掉，即磁滞损耗。¢磁滞损耗，时不可恢复的能量。每一个磁化周期，就要损耗与磁滞回线包围面积成正比的能量，频率越高，损耗越大。磁感应摆幅越大

6、，包围的面积越大，损耗越大。Changsung¢涡流损耗Changsung涡流损耗Changsung相对磁导率Changsung初始磁导率和增量磁导率Changsung有效磁导率ChangsungChangsung软磁材料的要求Changsung磁性材料的分类Changsung冷轧硅钢片特性介绍硅钢片是一种合金，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20000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

7、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

8、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。Changsung硅钢片的损耗取决于带的厚度和硅的含量。硅的含量越高，电阻率越大，则损耗越小。电力电子中的