软磁材料的损耗(二)
软磁材料高频磁化特性和损耗特性分析
软磁材料高频磁化特性和损耗特性分析摘要:目前,我国的发展十分迅速,磁芯材料的工作磁通密度和损耗是决定高频变压器的体积和效率的关键。
现测量分析了4种典型的软磁材料---硅钢、铁氧体、非晶和纳米晶在宽频范围内的磁化特性和损耗特性,为变压器磁芯材料的选型提供了依据。
结果表明,纳米晶的饱和磁感应强度仅次于硅钢,高于非晶和铁氧体。
纳米晶的磁导率远大于其他材料,而且宽频特性更加平稳,高频下损耗远小于其他材料。
关键词:高频变压器;磁芯;软磁材料;磁化特性;损耗特性引言软磁复合材料,又称磁粉芯,由软磁金属经过制粉、绝缘处理、粘结、压制、热处理制备而成,广泛应用于能源、信息、交通、国防等领域,是国民经济与国防建设的关键基础材料。
软磁复合材料结合了金属和铁氧体软磁材料的优势,其电阻率较软磁金属大幅提高,能有效降低涡流损耗,且比软磁铁氧体具有更高的饱和磁化强度,更能满足电力电子器件小型化、集成化的要求。
软磁复合材料可压制成环形、E型、U型等各种复杂形状,实现元器件一体化生产。
因此,软磁复合材料已成为发展与应用增长速度最快的磁性材料,用于生产各类电感器、滤波器、扼流圈和变压器等电力电子关键元器件。
现代信息技术及电力电子行业的高速发展,在有力促进软磁复合材料发展的同时,也对软磁复合材料的磁性能和功率损耗提出了更高的要求。
国际上对软磁复合材料的研究,一直主要围绕两条主线展开,即研发具有特定性能的软磁合金体系以满足不同应用场合的需求,以及创新绝缘包覆工艺,降低高频损耗。
1软磁材料的磁化特性软磁材料的饱和磁感应强度表达了该材料中最大能够导通的磁通密度。
材料具有高饱和磁感可以减小软磁材料用量,有利于降低磁性器件的铁损,并节约其他材料,如线圈铜导线等,减小设备体积。
磁导率是反映磁性材料激磁能力的重要指标。
软磁材料的磁导率一般会随着频率发生变化,为了保证高频设备工作在最佳频点,对4种软磁材料的磁导率随着频率变化情况进行了测量。
图1分别为4种软磁材料的相对磁导率随频率和磁感应强度变化的曲线。
软磁剩磁衰减时间
软磁剩磁衰减时间
软磁材料的剩磁衰减时间取决于多个因素,包括磁体的材料、尺寸、磁化历史以及环境条件等。
在理想情况下,一个被完全磁化的铁磁体,在外部磁场消失后,其内部的磁感应强度B并不会立即变为0,而是需要经过一段时间逐渐减小,这个过程就是剩磁衰减。
剩磁衰减的时间通常以秒或更长的时间尺度来衡量。
具体的衰减时间取决于材料类型和磁化历史。
例如,一些高矫顽力的材料可能需要数分钟甚至数小时才能完全去磁。
在实际应用中,为了获得所需的剩磁特性,可以通过控制磁化历史来实现。
例如,可以通过反复磁化和退磁来改变材料的剩磁状态。
此外,环境因素如温度和磁场噪声也会影响剩磁衰减。
如果需要了解某一特定软磁材料的剩磁衰减时间,建议查阅相关的材料科学文献或咨询专业的材料科学家或工程师。
软磁材料的损耗(一)
软磁材料的损耗(一)铁氧体磁性材料处在随时间变化的磁场中,材料所吸收的并以热形式耗散的能量,称为磁性材料的损耗。
在低磁通密度下,铁氧体磁性材料的损耗可用损耗角正切 tgò来表示:(1-13)式中。
Rs=仅由磁芯引起的测量线圈的串联电阻(Ω)Ls =带磁芯线圈的串联电感(H)f = 频率(Hz) tgò损耗角正切的倒数,称为品质因数,用 Q 表示(1-14)众所周知,铁氧体磁性材料的总损耗包括涡流损耗tgòe,磁滞损耗 tg òh 以及剩余损耗 tgòr,即:tgò=tgòe+tgòh+tgòr (1-15)涡流损耗与材料电阻率,磁芯尺寸及使用频率有关,并可由下面近似公式表示:(1-16)式中,ρ= 材料的电阻率,d = 磁芯尺寸,β=系数。
对厚度为 d 的薄片,β=6;对直径为 d 的园柱体,β=16。
在弱磁场条件下,由磁滞现象引起的损耗角正切由下式表示:tgòh=ηBμeB (1-17)式中,ηB = 材料磁滞常数(T1)B = 测量时磁芯中磁感应强度的峰值(T)μe = 磁芯的有效磁导率。
总损耗减去涡流损耗和磁滞损耗的差值,称为剩余损耗。
在低频弱磁场条件下,因为频率低,涡流损耗可以忽略,且弱磁场下磁滞损耗很小,所以实际测量磁芯损耗角正切实质上主要是剩余损耗值。
当磁芯中有气隙存在时,磁芯损耗因子与有效磁导率μe 有关。
在低磁通密度时,只要漏磁通可忽略,比损耗与气隙长度无关,即:(1-18)因此,常用损耗角正切与相对磁导率之比,来表征磁性材料的优值,有时也用μ·Q 乘积来表示,因为tgò/μ=1/μQ。
对于开路状态使用的磁芯(如棒形磁芯、螺纹磁场芯等),磁芯损耗用表观品质因数 Qapp 来表示:(1-19)式中,Qe = 有磁芯线圈的品质因数;Q0 = 无磁芯线圈的品质因数;损耗的出现导致磁导率的下降。
软磁材料交流磁性能计算公式
软磁材料交流磁性能计算公式
软磁材料的交流磁性能可以通过以下公式进行计算:
1. 饱和磁通密度(Bs)的计算公式为:
Bs = Bs0 / (1 + jωτ)
其中,Bs0为直流饱和磁通密度,ω为交流磁场的角频率,τ为材料的磁阻时间常数。
2. 相对磁导率(μr)的计算公式为:
μr = μr0 / (1 + jωτ)
其中,μr0为直流相对磁导率,ω为交流磁场的角频率,τ为材料的磁阻时间常数。
3. 磁滞损耗(Ph)的计算公式为:
Ph = Bm^2 / (2πfη)
其中,Bm为最大磁感应强度,f为交流磁场的频率,η为材料的饱和磁导率。
4. 塞贝克损耗(Pc)的计算公式为:
Pc = αBm^2f^2
其中,α为材料的常数,Bm为最大磁感应强度,f为交流磁场的频率。
这些公式可以用于计算软磁材料在交流磁场下的性能表现,帮助评估材料的适用性和优化设计。
软磁材料减少涡流损耗的方法-概述说明以及解释
软磁材料减少涡流损耗的方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述部分内容:涡流损耗是软磁材料在交变磁场下产生的一个重要损耗方式,它会导致材料发热、能量损失等问题。
因此,减少软磁材料的涡流损耗成为了磁性材料研究领域的一个重要课题。
本文旨在探讨降低软磁材料涡流损耗的方法,通过分析涡流损耗的影响因素、软磁材料的特性以及降低涡流损耗的方法,为软磁材料的研究和应用提供一定的参考和指导。
在当前社会能源危机和环境保护的大环境下,提高软磁材料的能效和减少能量损耗具有非常重要的现实意义。
json"1.2 文章结构": {"本文将从涡流损耗的影响因素、软磁材料的特性以及降低涡流损耗的方法这三个方面进行详细探讨。
首先,我们将介绍涡流损耗的影响因素,包括磁性材料的导磁率、频率、几何形状等因素对涡流损耗的影响。
接着,我们将分析软磁材料的特性,探讨软磁材料的选择对于降低涡流损耗的重要性。
最后,我们将详细讨论降低涡流损耗的方法,包括改进材料的设计、优化磁性铁芯结构等方面。
通过这些内容的阐述,读者将能够全面了解软磁材料减少涡流损耗的方法,并为相关研究和实践提供指导。
"}1.3 目的:本文旨在探讨软磁材料在电磁应用中的涡流损耗问题,并提出一些有效的方法来降低涡流损耗。
通过深入研究涡流损耗的影响因素、软磁材料的特性以及降低涡流损耗的方法,我们希望能够为相关领域的研究和工程实践提供一定的指导和参考,进而提升软磁材料在电磁应用中的性能和效率。
同时,通过本文对软磁材料涡流损耗问题的深入分析和讨论,也有助于增进我们对软磁材料物理特性的理解,为今后的研究工作奠定基础。
愿本文能够为读者带来启发,促进软磁材料领域的进一步发展。
2.正文2.1 涡流损耗的影响因素涡流损耗是软磁材料在交变磁场作用下产生的一种能量损耗,影响因素包括以下几个方面:1. 磁性能:软磁材料的磁导率、铁磁饱和磁感应强度、电阻率等磁性能参数直接影响涡流损耗。
软磁材料高频磁化特性和损耗特性分析
图14种软磁材料的相对磁导率软磁材料高频磁化特性和损耗特性分析李盈(新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学),北京102206)摘要:磁芯材料的工作磁通密度和损耗是决定高频变压器的体积和效率的关键。
现测量分析了4种典型的软磁材料———硅钢、铁氧体、非晶和纳米晶在宽频范围内的磁化特性和损耗特性,为变压器磁芯材料的选型提供了依据。
结果表明,纳米晶的饱和磁感应强度仅次于硅钢,高于非晶和铁氧体。
纳米晶的磁导率远大于其他材料,而且宽频特性更加平稳,高频下损耗远小于其他材料。
关键词:高频变压器;磁芯;软磁材料;磁化特性;损耗特性0引言高频变压器广泛应用于高频开关电源、高频逆变电源及大功率DC -DC 变换器等场合[1-4]。
提高高频变压器的工作频率可以提高能量密度、减小体积,有助于电源和变换器设备的集成化设计。
然而随着工作频率的升高,变压器的铁芯损耗和温升也随之增加[5-8]。
因此,需要根据高频变压器铁芯材料的磁化特性和损耗特性,选择合适的工作频点。
目前,用于高频变压器磁芯的典型材料有硅钢、铁氧体、非晶、纳米晶,这4种典型磁芯材料的磁化特性、饱和磁密、矫顽力、磁导率、电阻率、磁滞伸缩系数、居里温度和叠片厚度等性能在很大程度上决定了高频变压器的工作品质[9-10]。
本文依托华北电力大学国家重点实验室的软磁材料测试平台,通过实验测量获得了硅钢、铁氧体、非晶、纳米晶4种软磁材料在1~20kHz 频率范围内、不同磁感应强度下的磁化特性与损耗特性。
在此基础上,提出了供能系统高频变压器选材和工作频点的设计建议。
1软磁材料的磁化特性软磁材料的饱和磁感应强度表达了该材料中最大能够导通的磁通密度。
材料具有高饱和磁感可以减小软磁材料用量,有利于降低磁性器件的铁损,并节约其他材料,如线圈铜导线等,减小设备体积。
磁导率是反映磁性材料激磁能力的重要指标。
软磁材料的磁导率一般会随着频率发生变化,为了保证高频设备工作在最佳频点,对4种软磁材料的磁导率随着频率变化情况进行了测量。
软磁材料简要介绍
软磁材料简要介绍发布时间:2021-10-23T13:13:26.975Z 来源:《基层建设》2021年第20期作者:左亮1 李瑞洲2 鲁博强3 [导读] 摘要:本文简要介绍了软磁材料的基本参数、分类及其应用。
陕西长岭电子科技有限责任公司陕西宝鸡 721006摘要:本文简要介绍了软磁材料的基本参数、分类及其应用。
关键字:电子技术;软磁材料;分类;应用 1前言随着电子和信息技术的不断发展,铁磁材料在电子信息产业中得到广泛的应用,可以说它是电工设备和电子设备中最重要的组成部分之一。
本文简要介绍了软磁材料的基本参数、分类及其应用。
2软磁材料的发展随着电力及电讯技术的兴起,开始使用低碳钢制造电机和变压器,在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。
到20世纪初,研制出了硅钢片代替低碳钢,提高了变压器的效率,降低了损耗。
直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。
到20年代,无线电技术的兴起,促进了高导磁材料的发展,出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。
从40年代到 60 年代,是科学技术飞速发展的时期,雷达、电视广播、集成电路的发明等,对软磁材料的要求也更高,生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。
进入70 年代,随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展,研制出了磁头用软磁合金,除了传统的晶态软磁合金外,又兴起了另一类材料-非晶态软磁合金。
3 软磁材料的分类 3.1硅钢硅钢性能比较稳定,环境适应性强,受温度变化、机械应力和冲击影响小,磁通密度高,适于规摸生产,是大功率电源中磁性器件大量使用的软磁材料。
近十年来,无论是工频磁性器件使用的高磁感取向硅钢(HI-B硅钢),还是中频和中高频磁性器件使用的薄带硅钢,受到快速发展的铁基非晶合金和纳米晶合金的挑战,又兴起一阵研究开发的高朝,在技术性能,生产工艺上都有许多新发展。
3.1.1 硅钢片的分类 1)硅钢片按其含硅量不同可分为低硅和高硅两种。
低硅片含硅2.8%以下,它具有一定机械强度,主要用于制造电机;高硅片含硅量为2.8%-4.8%,它具有磁性好,但较脆,主要用于制造变压器铁芯,俗称变压器硅钢片。
电工软磁材料旋转磁滞损耗测量及建模
电工软磁材料旋转磁滞损耗测量及建模张长庚;杨庆新;李永建【摘要】电力变压器和电机中存在旋转铁心损耗是其损耗预测不准的主要原因之一.针对该问题,提出电工软磁材料旋转磁滞损耗测量及建模方法.首先,矢量磁滞损耗分解为切向损耗和法向损耗两部分,分别根据圆形旋转损耗和交变损耗建模.其次,对软磁复合材料和无取向电工钢片进行模型参数辨识,并比较两种材料的损耗特性和模型参数.最后,利用三维磁特性测量装置进行多种励磁模式下的损耗测量,并对比实验结果与模型预测值.结果表明,在旋转复杂激励下,所提出的模型比传统的Steinmetz模型有更高的精度.%The rotational flux in the core of power transformer and motor causes the inaccuracy efficiency computation of magnetic apparatus.In order to address the problem, this work focuses on magnetic measurement of rotational magnetization and its hysteresis loss modeling.Firstly, the vector hysteresis loss is decomposed into the transverse and radial components which are defined based on rotational loss and alternating loss, respectively.Secondly, the model parameters of soft magnetic composites and non-oriented silicon steel are identified.Their magnetic properties and model parameters are compared and analyzed.Finally, a series of complex excitation magnetization experiments on non-oriented silicon steel are carried out.The measurement results are compared with the predicted values by the model.It shows that the proposed model gives more exact predicted results than the traditional Steinmetz method.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)011【总页数】9页(P208-216)【关键词】电机铁耗;磁滞损耗;电磁场数值模拟;旋转损耗【作者】张长庚;杨庆新;李永建【作者单位】河北工业大学电磁场与电气可靠性省部共建重点实验室天津300130;河北工业大学电磁场与电气可靠性省部共建重点实验室天津 300130;天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室天津 300387;河北工业大学电磁场与电气可靠性省部共建重点实验室天津 300130【正文语种】中文【中图分类】TM15高效率的电机和电力变压器的使用能够节约社会总能源消耗,是响应国家节能减排发展战略的有效措施。
磁滞损耗
常用的变压器铁芯一般都是用硅钢片制做的。
硅钢是一种合硅(硅也称矽)的钢,其含硅量在0.8~4.8%。
由硅钢做变压器的铁芯,是因为硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质,在通电线圈中,它可以产生较大的磁感应强度,从而可以使变压器的体积缩小。
我们知道,实际的变压器总是在交流状态下工作,功率损耗不仅在线圈的电阻上,也产生在交变电流磁化下的铁芯中。
通常把铁芯中的功率损耗叫“铁损”,铁损由两个原因造成,一个是“磁滞损耗”,一个是“涡流损耗”。
磁滞损耗是铁芯在磁化过程中,由于存在磁滞现象而产生的铁损,这种损耗的大小与材料的磁滞回线所包围的面积大小成正比。
硅钢的磁滞回线狭小,用它做变压器的铁芯磁滞损耗较小,可使其发热程度大大减小。
既然硅钢有上述优点,为什么不用整块的硅钢做铁芯,还要把它加工成片状呢?这是因为片状铁芯可以减小另外一种铁损——“涡流损耗”。
变压器工作时,线圈中有交变电流,它产生的磁通当然是交变的。
这个变化的磁通在铁芯中产生感应电流。
铁芯中产生的感应电流,在垂直于磁通方向的平面内环流着,所以叫涡流。
涡流损耗同样使铁芯发热。
为了减小涡流损耗,变压器的铁芯用彼此绝缘的硅钢片叠成,使涡流在狭长形的回路中,通过较小的截面,以增大涡流通路上的电阻;同时,硅钢中的硅使材料的电阻率增大,也起到减小涡流的作用。
用做变压器的铁芯,一般选用0.35mm厚的冷轧硅钢片,按所需铁芯的尺寸,将它裁成长形片,然后交叠成“日”字形或“口”字形。
从道理上讲,若为减小涡流,硅钢片厚度越薄,拼接的片条越狭窄,效果越好。
这不但减小了涡流损耗,降低了温升,还能节省硅钢片的用料。
但实际上制作硅钢片铁芯时。
并不单从上述的一面有利因素出发,因为那样制作铁芯,要大大增加工时,还减小了铁芯的有效截面。
所以,用硅钢片制作变压器铁芯时,要从具体情况出发,权衡利弊,选择最佳尺寸。
变压器是根据电磁感应的原理制成的.在在闭合的铁芯柱上面绕有两个绕组,一个原绕组,和一个副绕组.当原绕组假上交流电源电压时.原饶组流有交变电流,而建立磁势,在磁势的作用下铁芯中便产生交变主磁通,主磁通在铁芯中同时穿过,{交链]一.二次绕组而闭合由于电磁感应作用分别在一,,二次绕组产生感应电动势,至于为什么它可以升压,和将压呢..那就需要用楞次定律来解释了.感应电流产生的磁通,总阻碍圆磁通的变化,当原磁通增加时感应电流的产生的磁通与与原磁通相反,就是说二次绕组所产生的感应磁通与原绕组所产生的主磁通相反,所以二次绕组就出现了低等级的交变电压,,,所以...铁芯是变压器的磁路部分.绕组是变压器的电路部分...和都属于。
软磁铁氧体的损耗成因及解决措施
软磁铁氧体的损耗成因及解决措施摘要软磁铁氧体损耗产生,原因在于软磁材料在弱交变场,即受磁化而储能,又由于各种原因造成B落后于H而产生损耗。
软磁铁氧体的损耗分为:涡流损耗、磁滞损耗和剩余损耗。
对于不同的软磁铁氧体材料,影响其磁性能的损耗也有所不同。
在制造时,对于不同材料,我可以从配方及工艺出发,有针对性地提高磁性能、降低磁损耗。
关键词:磁性能磁损耗引言软磁铁氧体易磁化,也易退磁。
目前,世界上软磁铁氧体的发展趋于平衡,年均增长率为2—3%,中国一直以来以较快速度发展(约年增10%),因为国内民用电器量激增,以及信息产业的蓬勃发展,对软磁铁氧体的需求量不断增长.软磁铁氧体也是一种用途广产量大的电子工业及机电工业和工厂产业的基础材料,它的应用影响着电子信息计算机与通讯的发展.工业生产的软磁氧体材料主要有MnZnFe2O4系、MgZnFe2O4 等尖晶石型铁氧体。
中国从80年代中期到90年代初期软磁材料产量迅猛发展,产量跃居世界前列!正因为如此,软磁铁氧体通常为Mn—Zn铁氧体和Ni—Zi 铁氧体两种,使其在高频电磁应用中成为最好的选择,铁氧体材料主要可以分为以下三类应用:(1)、小信号铁氧体广泛用于射频电路,通信电路,网络通信中,起信号隔离,宽带传输,信号匹配等功能。
(2)、功率传递铁氧体广泛用在AC—DC,DC—DC等开关电源的变压器和滤波电感中。
(3)、抑制电磁干扰铁氧体抑制和吸收各种传导和辐射噪声,以满足日益严格的电磁的要求。
世界各国对电子仪器及测量设备抗干扰性能也提出了更高的标准,因此以软磁铁氧体为基础的EMI磁性元件发展迅速,产品种类繁多,如电波吸收材料、倍频器、调制器等,现已成为现代军事电子设备、工业和民用电子设备的重要组成部分。
1、软磁铁氧体的涡流损耗成因及解决措施1、1涡流损耗指的是软磁材料在交流磁化时,由于电阻率很低而产生的强大涡电流,最后以焦耳热的形式散失的能量损耗。
即通过与晶体的交换作用造成的能量损耗,由于此涡流损耗在材料内部闭合;不能由导线向外输出故只能被材料吸收而发热。
软磁材料测量
软磁材料测量软磁材料是一类在外加磁场下能够快速磁化和去磁化的材料,广泛应用于电子、通讯、医疗等领域。
软磁材料的性能参数对于其在各个领域的应用起着至关重要的作用,而软磁材料的测量则是评价其性能参数的重要手段之一。
一、磁化曲线测量。
软磁材料的磁化曲线是评价其磁性能的重要参数之一。
常用的测量方法有霍尔效应法、莫尔法、霍普金森法等。
其中,霍尔效应法是一种简单、快速的方法,适用于大部分软磁材料的磁化曲线测量。
二、饱和磁感应强度测量。
软磁材料的饱和磁感应强度是其磁性能的重要指标之一。
通常采用霍普金森法或者莫尔法进行测量。
在进行测量时,需要注意保持磁场的稳定性,避免外界磁场对测量结果产生影响。
三、铁损测量。
软磁材料的铁损是评价其能量损耗的重要参数之一。
常用的测量方法包括开路磁化曲线法、短路磁化曲线法等。
在进行测量时,需要注意控制测量温度、频率等条件,以获得准确的测量结果。
四、磁导率测量。
软磁材料的磁导率是其磁性能的重要参数之一。
常用的测量方法有电桥法、霍普金森法等。
在进行测量时,需要注意消除外界磁场对测量结果的影响,保证测量结果的准确性。
五、磁化损耗测量。
软磁材料的磁化损耗是其能量损耗的重要参数之一。
常用的测量方法有霍普金森法、莫尔法等。
在进行测量时,需要注意控制测量条件,保证测量结果的准确性。
六、总结。
软磁材料的测量是评价其性能参数的重要手段,准确的测量结果对于其在各个领域的应用起着至关重要的作用。
因此,在进行软磁材料的测量时,需要严格控制测量条件,选择合适的测量方法,以获得准确的测量结果。
同时,不断改进测量技术,提高测量精度,将有助于推动软磁材料在各个领域的应用。
软磁材料热处理
软磁材料热处理软磁材料是一类具有优良磁导性能和低磁滞损耗的材料,广泛应用于电机、变压器、传感器等领域。
软磁材料的性能与其组织结构密切相关,热处理是一种重要的工艺手段,可以改善软磁材料的磁导性能。
在软磁材料的热处理过程中,一个关键的参数是温度。
不同的温度可以使材料达到不同的组织结构,从而影响其磁导性能。
通常,软磁材料的热处理温度范围为1000℃到1300℃。
在这个温度范围内,材料会发生晶粒长大、晶格缺陷消除等变化,从而形成优良的磁导性能。
软磁材料的热处理过程可以分为加热、保温和冷却三个阶段。
在加热阶段,软磁材料通过加热到设定的温度,使其达到良好的热稳定性。
在保温阶段,材料需要在设定的温度下保持一定的时间,以便形成良好的晶粒长大和晶格缺陷消除。
保温时间是软磁材料热处理过程中的关键参数之一。
保温时间过短,材料的晶粒长大和晶格缺陷消除将不完全,导致其磁导性能不能得到有效改善。
保温时间过长,将导致磁导性能的提高效果不显著,同时还会浪费能源和时间。
因此,保温时间应根据具体材料和热处理要求进行科学合理的选择。
冷却过程是软磁材料热处理的最后一个环节。
冷却方式可以分为自然冷却和控制冷却两种。
自然冷却是将材料从保温温度快速冷却到室温,冷却速度较快。
控制冷却是通过调节冷却速度来控制材料的组织结构,使其达到最佳的磁导性能。
通常,较慢的冷却速度能够获得较好的磁导性能。
软磁材料的热处理还需要注意一些问题。
首先,热处理过程中需要控制温度的均匀性,避免温度不均匀引起材料变形或产生不良影响。
其次,热处理过程中要保证良好的气氛控制,防止材料氧化或受到其他污染物的污染。
另外,还需要对热处理后的材料进行适当的后续处理,如退火、磁场处理等,以进一步提高其磁导性能。
总之,软磁材料的热处理是一项重要的工艺技术,可以通过改善材料的晶粒长大和晶格缺陷消除等方法来提高其磁导性能。
在热处理过程中,温度、保温时间和冷却方式等参数需要科学合理的选择,同时要注意控制温度均匀性和气氛控制,以及适当的后续处理。
磁损耗的种类及定义
磁损耗的种类及定义
磁损耗是电磁学领域的基本概念之一,是交变磁场作用下导体中能量转换的表现形式。
当磁场旋转或改变方向时,它会催生绕线中的电流,使其产生涡电流,同时又会产生磁滞现象,使得磁通量不能随着磁场的变化而准确变化,这些都会导致材料内部发生耗散现象。
根据磁损耗机制的不同,磁损耗可以分成以下两类:
1. 涡流损耗:在交变磁场作用下,导体内产生的由于电阻效应消耗的能量。
2. 磁滞损耗:由于铁磁材料分子中的磁矩在磁场作用下发生定向变化引起的能量损耗。
此外,在强磁场磁化过程中,以前两类为主;在弱磁场磁化时,有些材料(如铁氧体)的剩余损耗占很大比重。
以上信息仅供参考,如需了解更多内容,建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
高频下锰锌铁氧体磁芯的损耗特性
高频下锰锌铁氧体磁芯的损耗特性摘要:随着现代电子技术的发展,高频锰锌铁氧体磁芯在许多应用中都显示出其重要性。
该文主要讨论了锰锌铁氧体磁芯的基础知识,探究了其在高频下的磁性质原理,同时也深入分析了在高频下的损耗特性。
通过对不同的损耗机制的介绍和损耗测量方法的描述,本文为减少高频下的损耗提供了一些优化策略和实际应用的例子。
关键词:锰锌铁氧体、高频、磁性质、损耗特性、优化策略前言:随着电力电子和通信技术的飞速发展,对磁性材料的性能要求也日益增高,尤其是在高频应用中。
锰锌铁氧体作为一种广泛应用的软磁材料,因其良好的磁性质和较低的损耗在高频应用中受到了广泛关注。
为了更好地理解其在高频下的性能和损耗特性,本文旨在对其进行深入探讨,希望为相关研究提供有益的参考和启示。
一、锰锌铁氧体磁芯的基础知识锰锌铁氧体(MnZnFeO)是一种常用的多晶软磁材料,其在电力电子、通信技术以及其他高频应用中发挥着关键作用。
由于其优越的磁性能和低损耗特性,它在现代电子领域中受到了广泛关注。
为了更深入地理解锰锌铁氧体的这些特性,首先需要研究其基本成分和结构,探究其在高频下的磁性质原理,并分析生产工艺对其磁性质的影响。
1.1 锰锌铁氧体的成分与结构锰锌铁氧体是由锰(Mn)、锌(Zn)和铁(Fe)组成的多晶磁性材料。
这种材料的结构由于其原子排列的特定方式而获得独特的磁性特性。
锰锌铁氧体的化学式通常为Mn_xZn_yFe_2O_4,其中x和y的值可变,以调整其磁性质。
这种材料的磁性主要来源于铁(Fe)离子的磁矩,而锰(Mn)和锌(Zn)离子主要起到调节的作用,使得材料在特定的应用中表现出优越的磁性。
在微观层面,锰锌铁氧体的结构基于尖晶石型晶体格子。
在这种格子中,Fe离子占据八面体和四面体的位置,而Mn和Zn离子则主要分布在八面体位置。
这种特定的离子排列方式决定了其磁性质,如饱和磁感应强度、磁导率和磁滞特性。
不同的生产工艺和制备条件会导致锰锌铁氧体中的离子分布和排列发生变化,从而影响其磁性质。
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软磁材料的损耗(二)
低频下初始磁导率为常数,随频率升高,磁导率有轻微上升,在出现一个不大明显的峰值后,高频下磁导率快速下降。
与此同时,损耗角正切由甚小值迅速上升。
通常将磁导率陡削下降及损耗迅速上升的频率,称为截止频率。
实际测量是将μi 下降到稳定值 1/2处的频率,定为截止频率,用fr 表示。
考虑到转动磁化对磁导率的贡献,荷兰科学家斯诺克发现了如下等式:
式中,γ = 回磁比;Ms = 饱和磁化强度;因为γ和 Ms 都是材料的内禀特性,因此对于一定的材料,μ · fr 乘积为常数。
这意味着磁导率高的材料,其截止频率低;磁导率低的材料,截止频率高。
当磁化场增加到饱和值的 50% 以上时,磁场强度与磁感应强度的非线性关系随之增加,失真度也随之加大,此时用比损耗因子 tgò来表示损耗就不够精确了,于是材料的总损耗用功率损耗来度量。
在规定条件下,以瓦特表示的磁芯损耗,称为功率损耗(有时用单位质量或单位体积的功率损耗来表示,单位是 mw/g 或 mw/cm3。
这里“规定条件”通常指频率、磁感应强度、温度等。
铁氧体磁芯的功率损耗与频率、磁感应强度的关系示于图 1-11,在双对数座标上,功率损耗与磁感应强度为线性关系,且不同频率下近似为互相平行的直线,因此符合下列关系式:
Pv=kf aBb (1-20)
图 1-11 磁心总损耗与磁感应强度频率关系
式中,P 是单位体积的功率损耗,k 为系数,b 是斯坦梅茨指数,对功率铁氧体材料,典型值为 2.5。
如果磁损耗简单地归因于磁滞损耗,则频率f的指数 a 应当为 1,这对于低频是正确的;但对于 f=10~100kHz 时,a 一般为1.3;当频率增加到 100kHz 以上时,a 值还会上升。