磁性材料和磁路及磁路基本定律ppt課件.ppt

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1、高頻功率電子電路中離不開(kāi)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(Magneticmaterials)有個(gè)磁飽和問(wèn)題。如果磁路飽和，會(huì)導(dǎo)致變壓器電量傳遞畸變，使得電感器電感量減小等。對(duì)于電源來(lái)說(shuō)，有效電感量的減小，電源輸出紋波將增加，并且通過(guò)開(kāi)關(guān)管的峰值電流將增加。這樣可能使得開(kāi)關(guān)管的工作點(diǎn)超出安全工作區(qū)，從而造成開(kāi)關(guān)管壽命的縮短或損壞。磁性材料的另一個(gè)問(wèn)題就是居里點(diǎn)溫度(CurieTemperature)。在這一溫度下，材料的磁特性會(huì)發(fā)生急劇變化。特別是該材料會(huì)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(jí)。

2、實(shí)際上，它幾乎轉(zhuǎn)變?yōu)楹涂諝獯判镜刃АＲ恍╄F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(wèn)題簡(jiǎn)單的說(shuō)就是兩個(gè)問(wèn)題：1.飽和——引起電感量減小2.居里溫度——磁導(dǎo)率減小磁化曲線磁性材料3BMagneticFluxDensity（磁通密度[磁感應(yīng)強(qiáng)度]）BsSaturationFluxDensity（飽和磁密）BrRemanence（剩磁）HmagneticFieldStrength（磁場(chǎng)強(qiáng)度）HcCoerciveForce（矯頑力）?iInitialPermeability（初始磁導(dǎo)率）?a(max)Max

3、imumAmplitudePermeabilityFig1TypicalBvsHLoop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）磁芯損耗磁滯損耗、渦流損耗、剩余損耗磁性材料7磁滯損耗PhTheareaenclosedbythehysteresisloopisameasureofhysteresislosspercycle.渦流損耗Pe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(guò)程中，磁化狀態(tài)并不是隨磁化強(qiáng)度的變

4、化而立即變化到它的最終狀態(tài)，而是需要一個(gè)過(guò)程，這個(gè)‘時(shí)間效應(yīng)’便是引起剩余損耗的原因。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、體積所以繞組導(dǎo)線的直徑不能取得過(guò)小高頻下的磁化曲線B和H之間就存在相位差，即時(shí)間效應(yīng)。交流磁場(chǎng)中曲線面積比直流磁場(chǎng)的曲線面積大，且形狀和大小也與磁場(chǎng)的變化頻率有關(guān)。磁性材料磁性材料13磁性材料的劃分(classifications)B=0的磁場(chǎng)強(qiáng)度(magneticfieldstrength)稱(chēng)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—1

5、0Oe永磁性材料Hc=102—104Oe半硬磁材料Hc=20—300Oe磁性材料硬磁性材料(magneticallyhardmaterial)硬磁材料是指那些經(jīng)過(guò)飽和磁化后，即使去掉外部磁化磁場(chǎng)，材料中的剩磁仍能長(zhǎng)時(shí)間地保持磁化狀態(tài)，并在周?chē)臻g產(chǎn)生長(zhǎng)久不變的磁場(chǎng)。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。磁性材料硬磁性材料(magneticallyhardmaterial)1.塑性變形硬磁材料2.鑄造鋁鎳鈷系硬磁材料3.粉末燒結(jié)

6、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(pán)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(tīng)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(chē)等.微波器件,磁力選礦機(jī),磁分離器等,精度不高的場(chǎng)合.磁性材料在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用在開(kāi)關(guān)電源中,為減少直流濾波電感的體積，有時(shí)用永磁－硬磁材料產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)抵消直流偏置。軟磁性材料(magneticallysoftmate

7、rial)軟磁材料是指那些插入通電繞組中，材料被磁化，使繞組周?chē)拇艌?chǎng)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)。它在電力電子應(yīng)用技術(shù)中的主要性能指標(biāo)是磁導(dǎo)率(permeability)?,飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度(saturationfluxdensity)Bs(T)鐵損(ferriteloss)P(W)居里溫度(curietemperature)CT(oC)剩磁弱、矯頑力小、初始磁導(dǎo)率高具有較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度BS磁感應(yīng)強(qiáng)度高，相同的磁通需要較

8、小磁芯截面積，磁性元件體