磁性材料和磁路及磁路基本定律

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1、磁性材料及磁路重點(diǎn)在于軟磁材料磁性材料1高頻功率電子電路中離不開磁性材料。磁性材料主要用于電路中的變壓器、扼流圈(包括諧振電感器)中。Load磁性材料2磁性材料(Magneticmaterials)有個(gè)磁飽和問題。如果磁路飽和，會導(dǎo)致變壓器電量傳遞畸變，使得電感器電感量減小等。對于電源來說，有效電感量的減小，電源輸出紋波將增加，并且通過開關(guān)管的峰值電流將增加。這樣可能使得開關(guān)管的工作點(diǎn)超出安全工作區(qū)，從而造成開關(guān)管壽命的縮短或損壞。磁性材料的另一個(gè)問題就是居里點(diǎn)溫度(CurieTemperature)。在這一溫度下

2、，材料的磁特性會發(fā)生急劇變化。特別是該材料會從強(qiáng)磁物質(zhì)變成順磁性物質(zhì)，即磁導(dǎo)率迅速減小幾個(gè)數(shù)量級。實(shí)際上，它幾乎轉(zhuǎn)變?yōu)楹涂諝獯判镜刃?。一些鐵淦氧(ferrites)的居里點(diǎn)可以低到130oC左右。因此一定要注意磁性材料的工作溫度。本章中兩個(gè)重要問題簡單的說就是兩個(gè)問題：1.飽和——引起電感量減小2.居里溫度——磁導(dǎo)率減小磁性材料3磁化曲線磁性材料4開關(guān)電源技術(shù)——tqzheng@china.comBMagneticFluxDensity（磁通密度[磁感應(yīng)強(qiáng)度]）BsSaturationFluxDensity（飽和磁

3、密）BrRemanence（剩磁）HmagneticFieldStrength（磁場強(qiáng)度）HcCoerciveForce（矯頑力）?iInitialPermeability（初始磁導(dǎo)率）?a(max)MaximumAmplitudePermeabilityFig1TypicalBvsHLoop在退磁曲線中,B與H之積,在某一點(diǎn)處達(dá)到最大值,通常記作(BH)m,叫最大磁能積.磁滯回線磁性材料磁性材料5磁性材料6基本定律1、安培環(huán)路定律2、電磁感應(yīng)定律（法拉第+楞次）磁性材料7磁芯損耗磁滯損耗、渦流損耗、剩余損耗磁性材

4、料8開關(guān)電源技術(shù)——tqzheng@china.com磁滯損耗PhTheareaenclosedbythehysteresisloopisameasureofhysteresislosspercycle.磁性材料9渦流損耗Pe磁性材料10剩余損耗Pc由于磁化弛豫效應(yīng)或磁性滯后效應(yīng)引起的損耗。所謂弛豫是指在磁化或反磁化的過程中，磁化狀態(tài)并不是隨磁化強(qiáng)度的變化而立即變化到它的最終狀態(tài)，而是需要一個(gè)過程，這個(gè)‘時(shí)間效應(yīng)’便是引起剩余損耗的原因。磁性材料11銅損磁性器件繞組的電阻的直流銅耗影響磁性器件的總損耗、溫升和效率、

5、體積所以繞組導(dǎo)線的直徑不能取得過小磁性材料12高頻下的磁化曲線B和H之間就存在相位差，即時(shí)間效應(yīng)。交流磁場中曲線面積比直流磁場的曲線面積大，且形狀和大小也與磁場的變化頻率有關(guān)。磁性材料13磁性材料磁性材料14開關(guān)電源技術(shù)——tqzheng@china.com磁性材料的劃分(classifications)B=0的磁場強(qiáng)度(magneticfieldstrength)稱為矯頑力Hc(coerciveforce).矯頑力是劃分軟磁,永磁,半硬磁材料的一個(gè)依據(jù).磁性材料軟磁性材料Hc<1—10Oe永磁性材料Hc=102—

6、104Oe半硬磁材料Hc=20—300Oe磁性材料磁性材料15硬磁性材料(magneticallyhardmaterial)硬磁材料是指那些經(jīng)過飽和磁化后，即使去掉外部磁化磁場，材料中的剩磁仍能長時(shí)間地保持磁化狀態(tài)，并在周圍空間產(chǎn)生長久不變的磁場。硬磁材料具有強(qiáng)大的矯頑力和寬大的磁滯特性曲線。它的主要性能指標(biāo)是剩磁(remanence)Br(T)矯頑力(coerciveforce)Hc(A／m)最大磁能積(BH)max。磁性材料磁性材料16硬磁性材料(magneticallyhardmaterial)1.塑性變形硬

7、磁材料2.鑄造鋁鎳鈷系硬磁材料3.粉末燒結(jié)鋁鎳鈷系硬磁材料4.稀土鈷系硬磁材料5.釹鐵硼合金6.硬磁鐵氧體碳鋼,鎢鋼,鉻鋼等永磁鋼;鐵鈷鋼,鐵鉻鋼等合金鋼用于羅盤儀,里程表等儀表中.磁電式儀表,永磁電機(jī),揚(yáng)聲器中小型儀表,繼電器,微電機(jī)等傳感器,助聽器,電子聚焦裝置,磁推軸承,力矩電機(jī)等(BH)max能達(dá)到248--288kJ/m3,但居里溫度低(312oC).主要用于核磁共振,磁懸浮列車等.微波器件,磁力選礦機(jī),磁分離器等,精度不高的場合.磁性材料磁性材料17在開關(guān)電源中的應(yīng)用在開關(guān)電源中,為減少直流濾波電感的體

8、積，有時(shí)用永磁－硬磁材料產(chǎn)生恒定磁場抵消直流偏置。磁性材料18軟磁性材料(magneticallysoftmaterial)軟磁材料是指那些插入通電繞組中，材料被磁化，使繞組周圍的磁場大大加強(qiáng)，而一旦去掉外部磁化電流，材料本身的磁性就非常小。軟磁材料具有小的矯頑力(coerciveforce)和高的初始磁導(dǎo)率(initialpermeability)。它在電