磁性材料基本参数详解
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内容
磁学常识：磁性材料分类 磁学常识：磁性来源 磁学常识：磁化曲线 磁性参数与测量 磁性材料应用 磁性材质介召
SPINEL
磁学常识：磁性材料分类
锰锌系材* 铁氧体磁芯 镍锌系材 镁锌系材 硅（矽）钢材 铁粉芯 合金类磁芯 铁硅铝合金 铁镍合金 钼坡莫合金 非晶、微晶合金
磁芯
SPINEL
磁性参数与测量：磁导率μ （1）
1 起始磁导率μ
i
μ i是材料在弱场磁化过程中的一个宏观特性表示量。 是磁性材料的磁导率（B/H）在磁化曲线始端的极限值， 1 lim B μ i= B式中：
μ0
H→0
H
μ0为真空磁导率（4π×10-7H/m）; H为交流磁场强度（A/m）; B为交流磁通密度（T）(测试时应小于0.25mT)。
测量方法
磁性参数与测量：磁导率μ （3）
2 有效导磁率μe
变压器或电感器磁芯中常用非闭合的E型、U 型等配对磁芯，其磁路各部分形状尺寸不同，而且 其配合面不可避免地仍有残余气隙； 此时，必须用有效导磁率μe来表示磁芯的导 磁率； μe = LC1/(4πN2) ×107
C1 …… 磁芯磁路常数(cm-1)
磁性参数与测量：磁损耗 （2）
1 损耗因子tanδ
气隙对损耗因子的影响 磁芯开制气隙后，可以增加磁场和温度的稳定性，损耗因 子有所下降 （tanδ）gap = tanδ·μe/μi 比损耗因子 ，与材料几何尺寸无关，表示小信号下材料 的损耗特性；
SPINEL
磁性参数与测量：磁损耗 （3）
2 品质因素 Q
SPINEL
磁学常识：磁性来源2
B B
H
(A) (B)
H
B
B
H
(C)
SPINEL
H
(D)
磁学常识：磁化曲线1
磁路部分
B
Br
Bs
φ
u
Hc
I
H
电路部分
H 磁场强度 B磁感应强度 Bs饱和磁感应强度 Br剩磁 μ导磁率
SPINEL
H=NI/Le B＝μH Φ=BAe
Le有效磁路长度 μ导磁率
Hc矫顽力
SPINEL
磁性参数与测量：磁损耗 （5）
3 大信号下的功率损耗Pc
为标准化PC的测量，通常情况下根据使用情况指定 测试频率与Bm，如： 16KHz 150mT; 25Khz 200mT ; 100KHz 200mT等
oa段是线性段
起始磁化曲线的ab段反映了铁磁材料的 高导磁性；c点以后说明铁磁材料具有 磁饱和性。
SPINEL
磁学常识：磁化曲线3
高导磁性 磁导率可达102~104，由软磁材料组成的
磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较
大的磁通。
磁饱和性： B不会随H的增强而无限增强，H增大到 一定值时，B不能继续增强。 磁滞性和剩磁性 磁芯线圈中通过交变电流时，H的大 小和方向都会改变，铁心在交变磁场中反复磁化的过 程中，B的变化总是滞后于H的变化，这种现象称为磁 滞性；当H减为零时B并不为零。
表示小信号下材料的损耗特性,由于磁 芯损耗引起信号相移; tanδ= Rs/ωLs Rs 磁芯及线圈损耗的等效电阻； Ls 装有磁芯的线圈的自感量；
tanδ称损耗因子，表示损耗功率与无 功功率的比值，其磁芯损耗包括磁滞损耗、涡流损 耗、剩余损耗即： tanδ= tanδn + tanδe + tanδr
磁学常识：磁性材料分类
A）锰锌系
组成约为：Fe2O3 71%, MnO 20%, 其他为：ZnO
电阻率高(10 ohm-cm) 磁心损耗低 居里温度高 形状：EE，EI，ER，PQ，RM，POT等型式。
用途：功率变压器、EMI共模滤波器、储能电感等
SPINEL
磁学常识：磁性材料分类
磁性器件作滤波器的电感时，通常用品质因素Q来表示 它的质量； Q = 1/ tanδ Q与频率和绕组参数有关；
SPINEL
磁性参数与测量：磁损耗 （4）
3 大信号下的功率损耗Pc
P = Ph + Pe + Pr (Ph、Pe、Pr表示磁滞、涡流、剩余损耗) 磁性材料在高磁通密度下的单位体积损耗。该磁通密 度通常表示为： Bm =E/4.44fNAe ×106（mT） 式中： Bm为磁通密度的峰值（mT） E为线圈两端的电压（V） f为频率（KHz），N为匝数 Ae为磁芯的有效面积（m2）
磁性参数与测量：磁导率μ （4）
3 振幅导磁率μα
作功率变换的开关电源变压器磁芯是工作在 高磁通密度下,因此必须引入振幅磁导率参数才能 真实反映出功率型磁芯在高磁通密度下的磁特性; μα= 1/μ0
* B/H
(式中规定的B值比测时高出数百倍以上,例如:200mT)
磁性参数与测量：磁损耗 （1）
1 损耗因子tanδ
B）镍锌系 组成约为：Fe2O3 50%, NiO 24%, 其他为：ZnO 电阻率很高(107 ohm-cm)
工作频率高
铁心损耗较锰锌系高 居里温度高 型式：DR，R，环形等。 用途：常模滤波器、储能电感等
SPINEL
磁学常识：磁性来源1
铁磁材料之所以具有高导磁 性，是因为在它们的内部具有一 种特殊的物质结构—磁畴。
注：μi通常是用规定尺寸的环形磁芯测量而得；
磁性参数与测量：磁导率μ （2）
1 起始磁导率μ
μi计算
wenku.baidu.com
i
μi = L/(4.6N2hlg(D/d)) ×107 (适用于环形磁芯) 式中 N …… 测试线圈匝数(N) L …… 装有磁芯的线圈的自感量（mH） h …… 磁芯高度(mm) D …… 磁芯外直径(mm) d …… 磁芯内直径(mm)
磁学常识：磁化曲线2
软磁材料反复磁化一周 所构成的曲线称为磁滞 回线。
B c
b a 0
bc段是磁化曲线的膝部
磁滞回线中B的变化总 是落后于H的变化说明 铁磁材料具有磁滞性；
C点以后是饱和段 ab段是上升段 起始磁化 曲线反映 了什么？
H
起始磁化曲线
磁滞回线中H为 零时B并不为零 的现象说明铁 磁材料具有剩 磁性。
（a）无外磁场情况 铁磁材料内部的 磁畴排列杂乱无章， 磁性相互抵消，因此 对外不显示磁性。
磁畴是怎么 形成的？
（b）有外磁场情况
磁畴因受外磁 场作用而顺着外磁 场的方向发生归顺 性重新排列，在内 部形成一个很强的 附加磁场。
铁磁材料内部往往有相邻的几百个分子 电流圈流向一致，因此在这些极小的区域内 就形成了一个个天然的磁性区域—磁畴。
磁学常识：磁性材料分类 磁学常识：磁性来源 磁学常识：磁化曲线 磁性参数与测量 磁性材料应用 磁性材质介召
SPINEL
磁学常识：磁性材料分类
锰锌系材* 铁氧体磁芯 镍锌系材 镁锌系材 硅（矽）钢材 铁粉芯 合金类磁芯 铁硅铝合金 铁镍合金 钼坡莫合金 非晶、微晶合金
磁芯
SPINEL
磁性参数与测量：磁导率μ （1）
1 起始磁导率μ
i
μ i是材料在弱场磁化过程中的一个宏观特性表示量。 是磁性材料的磁导率（B/H）在磁化曲线始端的极限值， 1 lim B μ i= B式中：
μ0
H→0
H
μ0为真空磁导率（4π×10-7H/m）; H为交流磁场强度（A/m）; B为交流磁通密度（T）(测试时应小于0.25mT)。
测量方法
磁性参数与测量：磁导率μ （3）
2 有效导磁率μe
变压器或电感器磁芯中常用非闭合的E型、U 型等配对磁芯，其磁路各部分形状尺寸不同，而且 其配合面不可避免地仍有残余气隙； 此时，必须用有效导磁率μe来表示磁芯的导 磁率； μe = LC1/(4πN2) ×107
C1 …… 磁芯磁路常数(cm-1)
磁性参数与测量：磁损耗 （2）
1 损耗因子tanδ
气隙对损耗因子的影响 磁芯开制气隙后，可以增加磁场和温度的稳定性，损耗因 子有所下降 （tanδ）gap = tanδ·μe/μi 比损耗因子 ，与材料几何尺寸无关，表示小信号下材料 的损耗特性；
SPINEL
磁性参数与测量：磁损耗 （3）
2 品质因素 Q
SPINEL
磁学常识：磁性来源2
B B
H
(A) (B)
H
B
B
H
(C)
SPINEL
H
(D)
磁学常识：磁化曲线1
磁路部分
B
Br
Bs
φ
u
Hc
I
H
电路部分
H 磁场强度 B磁感应强度 Bs饱和磁感应强度 Br剩磁 μ导磁率
SPINEL
H=NI/Le B＝μH Φ=BAe
Le有效磁路长度 μ导磁率
Hc矫顽力
SPINEL
磁性参数与测量：磁损耗 （5）
3 大信号下的功率损耗Pc
为标准化PC的测量，通常情况下根据使用情况指定 测试频率与Bm，如： 16KHz 150mT; 25Khz 200mT ; 100KHz 200mT等
oa段是线性段
起始磁化曲线的ab段反映了铁磁材料的 高导磁性；c点以后说明铁磁材料具有 磁饱和性。
SPINEL
磁学常识：磁化曲线3
高导磁性 磁导率可达102~104，由软磁材料组成的
磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较
大的磁通。
磁饱和性： B不会随H的增强而无限增强，H增大到 一定值时，B不能继续增强。 磁滞性和剩磁性 磁芯线圈中通过交变电流时，H的大 小和方向都会改变，铁心在交变磁场中反复磁化的过 程中，B的变化总是滞后于H的变化，这种现象称为磁 滞性；当H减为零时B并不为零。
表示小信号下材料的损耗特性,由于磁 芯损耗引起信号相移; tanδ= Rs/ωLs Rs 磁芯及线圈损耗的等效电阻； Ls 装有磁芯的线圈的自感量；
tanδ称损耗因子，表示损耗功率与无 功功率的比值，其磁芯损耗包括磁滞损耗、涡流损 耗、剩余损耗即： tanδ= tanδn + tanδe + tanδr
磁学常识：磁性材料分类
A）锰锌系
组成约为：Fe2O3 71%, MnO 20%, 其他为：ZnO
电阻率高(10 ohm-cm) 磁心损耗低 居里温度高 形状：EE，EI，ER，PQ，RM，POT等型式。
用途：功率变压器、EMI共模滤波器、储能电感等
SPINEL
磁学常识：磁性材料分类
磁性器件作滤波器的电感时，通常用品质因素Q来表示 它的质量； Q = 1/ tanδ Q与频率和绕组参数有关；
SPINEL
磁性参数与测量：磁损耗 （4）
3 大信号下的功率损耗Pc
P = Ph + Pe + Pr (Ph、Pe、Pr表示磁滞、涡流、剩余损耗) 磁性材料在高磁通密度下的单位体积损耗。该磁通密 度通常表示为： Bm =E/4.44fNAe ×106（mT） 式中： Bm为磁通密度的峰值（mT） E为线圈两端的电压（V） f为频率（KHz），N为匝数 Ae为磁芯的有效面积（m2）
磁性参数与测量：磁导率μ （4）
3 振幅导磁率μα
作功率变换的开关电源变压器磁芯是工作在 高磁通密度下,因此必须引入振幅磁导率参数才能 真实反映出功率型磁芯在高磁通密度下的磁特性; μα= 1/μ0
* B/H
(式中规定的B值比测时高出数百倍以上,例如:200mT)
磁性参数与测量：磁损耗 （1）
1 损耗因子tanδ
B）镍锌系 组成约为：Fe2O3 50%, NiO 24%, 其他为：ZnO 电阻率很高(107 ohm-cm)
工作频率高
铁心损耗较锰锌系高 居里温度高 型式：DR，R，环形等。 用途：常模滤波器、储能电感等
SPINEL
磁学常识：磁性来源1
铁磁材料之所以具有高导磁 性，是因为在它们的内部具有一 种特殊的物质结构—磁畴。
注：μi通常是用规定尺寸的环形磁芯测量而得；
磁性参数与测量：磁导率μ （2）
1 起始磁导率μ
μi计算
wenku.baidu.com
i
μi = L/(4.6N2hlg(D/d)) ×107 (适用于环形磁芯) 式中 N …… 测试线圈匝数(N) L …… 装有磁芯的线圈的自感量（mH） h …… 磁芯高度(mm) D …… 磁芯外直径(mm) d …… 磁芯内直径(mm)
磁学常识：磁化曲线2
软磁材料反复磁化一周 所构成的曲线称为磁滞 回线。
B c
b a 0
bc段是磁化曲线的膝部
磁滞回线中B的变化总 是落后于H的变化说明 铁磁材料具有磁滞性；
C点以后是饱和段 ab段是上升段 起始磁化 曲线反映 了什么？
H
起始磁化曲线
磁滞回线中H为 零时B并不为零 的现象说明铁 磁材料具有剩 磁性。
（a）无外磁场情况 铁磁材料内部的 磁畴排列杂乱无章， 磁性相互抵消，因此 对外不显示磁性。
磁畴是怎么 形成的？
（b）有外磁场情况
磁畴因受外磁 场作用而顺着外磁 场的方向发生归顺 性重新排列，在内 部形成一个很强的 附加磁场。
铁磁材料内部往往有相邻的几百个分子 电流圈流向一致，因此在这些极小的区域内 就形成了一个个天然的磁性区域—磁畴。