磁性材料基本特性

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为什么铁磁性材料能够吸附磁铁解析磁性材料的特性

为什么铁磁性材料能够吸附磁铁解析磁性材料的特性

为什么铁磁性材料能够吸附磁铁解析磁性材料的特性铁磁性材料的能够吸附磁铁是因为其特有的磁性特性。

铁磁性材料是一类可以被磁化的物质,具有吸附磁铁的能力。

本文将解析铁磁性材料的特性以及为何能够吸附磁铁。

一、铁磁性材料的基本特性铁磁性材料是由铁、镍、钴等元素组成的,具有独特的磁性特性。

其特点如下:1. 磁化能力强:铁磁性材料具有很强的磁化能力,可以被外界磁场所磁化。

一旦被磁化,铁磁性材料会生成一个磁化强度较大的磁场。

2. 磁化后能保持磁性:铁磁性材料在外界磁场的作用下,可以将一部分外界磁能转化为内部磁能,并能长时间地保持磁化状态。

3. 磁化方向可逆:铁磁性材料的磁化方向可以根据外界磁场的方向进行反转,即磁化方向可以由南极转变为北极,或由北极转变为南极。

4. 磁滞回线:铁磁性材料在磁化和去磁化过程中会有一段磁滞回线,表明了其在磁化和去磁化中的能量损耗。

二、铁磁性材料吸附磁铁的原理铁磁性材料能够吸附磁铁主要是由于其磁性特性所致。

当铁磁性材料靠近磁铁时,由于两者之间存在磁场的相互作用,铁磁性材料会被磁铁的磁场所磁化,从而形成一个磁场。

具体来说,当磁铁靠近铁磁性材料时,磁铁的磁场会使铁磁性材料内部的微小磁矩重新排列,从而使其磁矩方向与磁铁的磁场方向保持一致。

这种重新排列的磁矩形成一个强大的磁场,而这个磁场又与磁铁的磁场相互作用,使得铁磁性材料受到磁铁的吸附力。

此外,铁磁性材料还具有较高的导磁率,在磁化过程中能够吸收磁能,进一步增强了其吸附磁铁的能力。

三、铁磁性材料吸附磁铁的应用铁磁性材料的吸附磁铁的特性在实际应用中具有广泛的用途。

以下是几个应用案例:1. 磁性夹具:铁磁性材料可以用于制作磁性夹具,用于吸附和固定磁铁物体。

例如,在装配线上,磁性夹具可以将磁铁固定在需要的位置,方便人工操作。

2. 磁性卡扣:铁磁性材料可以制作用于吸附和固定物体的磁性卡扣。

例如,在家具制造中,可以使用磁性卡扣将家具的门板或抽屉固定在框架上,提高了操作的便利性和可靠性。

磁性材料的基本特性及分类参数

磁性材料的基本特性及分类参数

一. 磁性材料的基本特性1. 磁性材料的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。

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;以及当材料的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。

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。

2. 软磁材料的常用磁性能参数饱和磁感应强度Bs:其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。

剩余磁感应强度Br:是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值。

矩形比:Br∕Bs矫顽力Hc:是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等)。

磁导率μ:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值,与器件工作状态密切相关。

初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。

居里温度Tc:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性,该临界温度为居里温度。

它确定了磁性器件工作的上限温度。

损耗P:磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ,ρ降低,磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc;降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。

在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散(mW)/表面积(cm2)3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换在设计软磁器件时,首先要根据电路的要求确定器件的电压~电流特性。

器件的电压~电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。

设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。

磁性材料的基本特性

磁性材料的基本特性

一.磁性材料的基本特性1.磁性材料的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。

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;以及当材料的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。

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。

2.软磁材料的常用磁性能参数∙饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列;∙剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs;∙矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等);∙磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值,与器件工作状态密切相关;∙初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp;∙居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度;∙损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc;降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r;∙在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散(亳瓦特)/表面积(平方厘米)3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换∙设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料;∙合理确定磁芯的几何形状及尺寸;∙根据磁性参数要求,模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。

材料:B H,m 磁芯(S,l):f~F 器件(N):U~I,LI ~H: H = IN/l 磁势F =ò Hdl=Hl Nf = ò UdtL~m:L=AL N2 =4N2m SK /D′10-9 U ~B:U = Ndf/dt = kfNBS ′10-6二、常用软磁磁芯的特点及应用(一).粉芯类1.磁粉芯磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。

磁场对磁性材料的磁力和磁场的关系

磁场对磁性材料的磁力和磁场的关系

磁场对磁性材料的磁力和磁场的关系磁场是指空间中存在的磁力作用的区域。

而磁性材料是指具有一定磁性的物质。

磁场与磁性材料之间相互作用,形成了复杂的磁力和磁场关系。

本文将就磁场对磁性材料的磁力以及磁场影响磁性材料的行为进行探讨。

一、磁性材料的基本特性磁性材料可以基于其磁性特性分为铁磁材料、抗磁材料和顺磁材料三类。

其中,铁磁材料是指在磁场作用下具有明显磁化特性的物质,如铁、镍等金属。

抗磁材料则是指在磁场作用下磁化度很小或者趋于零的材料,如铜、银等金属。

顺磁材料则是指在磁场中磁化方向与磁场方向一致的物质,如铝、锂等金属。

二、磁场对磁性材料的磁力影响磁场对磁性材料的磁力影响主要表现为磁力线的作用。

磁力线是标示磁场分布的线条,由南极指向北极,呈现出环绕磁体的形状。

当磁场线与磁性材料交叉时,会产生相互作用,即磁力。

磁力的大小与磁场强度以及材料的磁性有关。

1. 铁磁材料的磁力在铁磁材料中,磁力线会穿过材料,使其发生磁化。

当外界磁场越强,磁力线越密集,铁磁材料的磁化强度也越大。

同时,铁磁材料具有记忆磁场的特性,即在去除外界磁场后,铁磁材料仍可保持一定的磁化程度。

2. 抗磁材料的磁力抗磁材料在外界磁场的作用下,磁力线则趋于排斥,使材料呈现抗磁性。

抗磁材料的磁化程度很小,甚至趋于零。

这是因为抗磁材料的原子或离子对外磁场的磁化作用与铁磁材料相反。

3. 顺磁材料的磁力顺磁材料在外界磁场的作用下,磁力线会引导材料中原子或离子的磁化方向与磁场方向一致,使其呈现顺磁性。

顺磁材料的磁化程度随着外磁场的增强而增大,但相对于铁磁材料来说,磁化强度较小。

三、磁场对磁性材料的影响行为除了磁力的影响,磁场还会对磁性材料的性能和行为产生其他影响。

1. 磁场对磁性材料的磁化强度的影响磁场强度对磁性材料的磁化强度有直接影响。

磁场强度越大,材料磁化的强度也会随之增大。

这一现象可以通过磁化曲线来描述,即磁化强度与磁场强度的关系曲线。

曲线上的不同阶段代表了材料在不同磁场强度下的磁化行为。

电工材料 第5章—磁性材料

电工材料 第5章—磁性材料

5.1 磁性材料的基本特性
三、磁性材料的特性曲线
2、磁滞回线
➢ 从整个过程看,B的变化总是落后于H 的变化,这种现象称为磁滞现象。磁 性材料经过一个循环的反复磁化(即 磁场强度从正最大值Hm到负最大值一 Hm 再 到 Hm) 而 得 到 与 原 点 对 称 的 闭 合 曲线(如abcdefa),称为磁滞回线。
➢ 当H单调地减至零时,B值却不等于零,仍保持一个相当的值B,这 个值叫做剩磁感应强度(Br),简称剩磁。
➢ 为了消除剩磁,必须外加反方向的磁场。随着反方向H单调地增大, 磁性材料逐渐退磁。当反方向H增大到一定值时,B值由Br逐渐变 小,直至为零,这一过程称为去磁过程(bc段曲线叫退磁曲线)。
5.1 磁性材料的基本特性
➢ 工程计算所用的磁化曲线就是这种曲线,所以基本磁化曲线是一 种实用的磁化曲线,它是软磁材料确定工作点的依据。
➢ 由于影响磁性能的因素很多,即使是同一种牌号的材料,实验测 得的基本磁化曲线也是有差异的。
5.1 磁性材料的基本特性
三、磁性材料的特性曲线
4、退磁曲线
➢ 退磁曲线是指极限磁滞回线在第二象限 的部分,如右图中的BrHc这段曲线,它 是说明硬磁材料特性的曲线,是鉴定硬 磁材料品质优劣的一项重要依据。
材料的这种特性称为磁饱和,Bs为饱和磁感应强度。
5.1 磁性材料的基本特性
三、磁性材料的特性曲线
1、起始磁化曲线
➢ 起始磁化曲线表明了磁性材料的B 和H是非线性关系,也表明了磁性 材料的磁导率μ(等于B/H)不是常 数。
➢ 由于磁化曲线上任一点的B与H之比 就是相应的磁导率,因而根据B-H 曲线就可绘出μ一H曲线。
5.2 软磁材料
一、软磁材料的性能指标和主要性能要求

磁性材料特性

磁性材料特性

磁性材料特性
磁性材料是一类具有特定磁性能的材料,广泛应用于电子、通信、医疗、能源等领域。

磁性材料的特性对其在不同领域的应用起着至关重要的作用。

本文将围绕磁性材料的特性展开讨论,以便更好地了解和应用这一类材料。

首先,磁性材料的特性包括磁化强度、磁化曲线、磁化方式等。

磁化强度是指材料在外加磁场下磁化的能力,通常用磁化强度、剩磁和矫顽力等参数来描述。

磁化曲线则是描述材料在外加磁场下磁化过程的曲线,通过磁化曲线可以了解材料的磁化特性。

而磁化方式则是指材料在外加磁场下的磁化行为,包括顺磁、抗磁和铁磁等不同的磁化方式。

其次,磁性材料的特性还包括磁滞回线、磁导率、磁化损耗等。

磁滞回线是描述材料在磁化过程中的磁滞现象的曲线,通过磁滞回线可以了解材料的磁滞特性。

磁导率则是描述材料对磁场的导磁能力,磁导率高的材料对磁场的响应更强。

而磁化损耗则是描述材料在磁化过程中产生的能量损耗,磁化损耗越小,材料的磁化效率越高。

另外,磁性材料的特性还包括磁饱和磁感应强度、居里温度等参数。

磁饱和磁感应强度是指材料在外加磁场下达到饱和磁化状态时的磁感应强度,磁饱和磁感应强度越高,材料的磁化效果越好。

居里温度则是指材料在高温下失去磁性的临界温度,超过居里温度后,材料将失去磁性。

总的来说,磁性材料的特性对其在不同领域的应用起着决定性的作用。

了解和掌握磁性材料的特性,有助于更好地选择和应用这一类材料,推动相关领域的发展和进步。

希望本文能够对磁性材料的特性有所启发,促进相关领域的研究和应用。

分析磁性材料的磁性和磁场效应

分析磁性材料的磁性和磁场效应

分析磁性材料的磁性和磁场效应磁性材料是一类具有磁性的材料,其磁性是由材料中的磁性元素或离子所引起。

磁性材料包括铁、钴、镍等传统磁性材料,同时也包括氧化铁、磁性液体等新型磁性材料,这些材料广泛应用于电子、信息、能源等领域。

本文将从磁性和磁场效应两个方面对磁性材料进行分析。

一、磁性磁性是磁性材料最基本的性质。

磁性的产生是由材料中的磁矩所引起的。

磁矩是指电子自旋和轨道角动量的合力,是磁性产生的基础。

磁性材料中的磁矩可以沿着材料内部的任意方向排列,这就导致了磁性材料在不同的磁场中表现出不同的磁性。

在没有磁场作用下,磁性材料中的磁矩随机排列,因此材料中不存在宏观磁矩,材料不具备磁性。

随着外界磁场的作用,磁矩开始向磁场方向排列,当外界磁场达到一定强度时,材料中的磁矩可以全部或部分沿磁场方向排列,此时材料表现出宏观磁性。

磁性材料的磁性可以通过磁滞回线、磁化曲线等指标来表征。

二、磁场效应磁场效应是磁性材料在磁场中表现出的一系列特殊的物理现象。

磁场效应广泛应用于电子、信息、能源等领域。

1. 磁阻效应磁阻效应是指磁性材料在外磁场作用下,材料电阻发生变化的效应。

磁阻效应分为长方形磁阻效应和小角磁阻效应两种。

长方形磁阻效应是指磁性材料在外磁场作用下,材料横截面积发生改变,从而影响其电阻率的值。

这种效应早在19世纪初就被发现,并被应用于磁场计的制作上。

小角磁阻效应是指磁性材料在外磁场作用下,材料电阻值发生变化,并且变化量与磁场的大小有关。

这种效应是由材料中磁矩的排列所引起的,并且变化量较小,需要高精度的检测设备才能测量。

2. 磁电效应磁电效应是指磁性材料在外磁场作用下,材料产生电压或电流的效应。

磁电效应分为自旋磁电效应和电子磁电效应。

自旋磁电效应是指在外磁场作用下,电子自旋方向发生改变,从而产生电流或电势差的效应。

这种效应在强磁场下非常明显,并且可以应用于高精度磁场测量以及自旋电子学等领域。

电子磁电效应是指在外磁场作用下,电子的轨道角动量发生改变,从而产生电势差的效应。

磁性材料的基本特性

磁性材料的基本特性

磁性材料的基本特性1. 磁性材料的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。

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;以及当材料的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。

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。

2. 软磁材料的常用磁性能参数饱和磁感应强度Bs:其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。

剩余磁感应强度Br:是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值。

矩形比:Br∕Bs矫顽力Hc:是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等)。

磁导率μ:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值,与器件工作状态密切相关。

初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。

居里温度Tc:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性,该临界温度为居里温度。

它确定了磁性器件工作的上限温度。

损耗P:磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ,ρ降低,磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc;降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。

在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散(mW)/表面积(cm2)3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换在设计软磁器件时,首先要根据电路的要求确定器件的电压~电流特性。

器件的电压~电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。

设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁性参数与器件电气参数的转换关系。

磁性材料的基本特性

磁性材料的基本特性

一.磁性材料的‎基本特性1.磁性材料的‎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‎。

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‎M s,继续增大H‎,Ms保持不‎变;以及当材料‎的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Ms‎M r曲线变‎化。

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。

2.软磁材料的‎常用磁性能‎参数∙饱和磁感应‎强度Bs: 其大小取决‎于材料的成‎分,它所对应的‎物理状态是‎材料内部的‎磁化矢量整‎齐排列;∙剩余磁感应‎强度Br: 是磁滞回线‎上的特征参‎数,H回到0时‎的B值. 矩形比: Br/Bs;∙矫顽力Hc‎:是表示材料‎磁化难易程‎度的量,取决于材料‎的成分及缺‎陷(杂质、应力等);∙磁导率m:是磁滞回线‎上任何点所‎对应的B与‎H的比值,与器件工作‎状态密切相‎关;∙初始磁导率‎m i、最大磁导率‎m m、微分磁导率‎m d、振幅磁导率‎m a、有效磁导率‎m e、脉冲磁导率‎m p;∙居里温度T‎c: 铁磁物质的‎磁化强度随‎温度升高而‎下降,达到某一温‎度时,自发磁化消‎失,转变为顺磁‎性, 该临界温度‎为居里温度‎.它确定了磁‎性器件工作‎的上限温度‎;∙损耗P: 磁滞损耗P‎h及涡流损‎耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf‎2t2/,r 降低磁滞损‎耗Ph的方‎法是降低矫‎顽力Hc;降低涡流损‎耗Pe的方‎法是减薄磁‎性材料的厚‎度t及提高‎材料的电阻‎率r;∙在自由静止‎空气中磁芯‎的损耗与磁‎芯的温升关‎系为:总功率耗散‎(亳瓦特)/表面积(平方厘米)3.软磁材料的‎磁性参数与‎器件的电气‎参数之间的‎转换∙设计软磁器‎件通常包括‎三个步骤:正确选用磁‎性材料;∙合理确定磁‎芯的几何形‎状及尺寸;∙根据磁性参‎数要求,模拟磁芯的‎工作状态得‎到相应的电‎气参数。

磁性材料的基本特性

磁性材料的基本特性

磁性材料的基本特性2007年07月05日星期四21:181. 磁性材料的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。

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;以及当材料的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。

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。

2. 软磁材料的常用磁性能参数饱和磁感应强度Bs:其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。

剩余磁感应强度Br:是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值。

矩形比:Br∕Bs矫顽力Hc:是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等)。

磁导率μ:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值,与器件工作状态密切相关。

初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。

居里温度Tc:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性,该临界温度为居里温度。

它确定了磁性器件工作的上限温度。

损耗P:磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ,ρ 降低,磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc;降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。

在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散(mW)/表面积(cm2)3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换在设计软磁器件时,首先要根据电路的要求确定器件的电压~电流特性。

器件的电压~电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。

凝聚态物理学中的磁性材料与性质

凝聚态物理学中的磁性材料与性质

凝聚态物理学中的磁性材料与性质凝聚态物理学是研究物质的宏观性质和微观结构之间关系的学科。

在凝聚态物理学中,磁性材料被广泛研究并应用于各种领域。

本文将探讨凝聚态物理学中的磁性材料及其性质。

首先,我们来了解一下磁性材料的基本特性。

磁性是一种物质产生的物理属性,即具有磁畴和磁矩。

磁性材料主要分为顺磁性、铁磁性、反磁性和陶瓷磁性等。

顺磁性是指材料在外磁场作用下磁化方向与外磁场方向一致,铁磁性则是指材料在外磁场作用下磁化方向与外磁场方向相反。

反磁性和顺磁性相似,只是磁化方向相反。

陶瓷磁性是指一类特殊的磁性材料,其主要成分是氧化物。

在凝聚态物理学中,磁性材料被广泛研究和应用于各种领域,如磁存储器、磁共振成像等。

其中,铁磁性材料尤为重要。

铁磁性材料具有强磁性,且在外磁场作用下能够保持磁矩方向不变。

这使得铁磁性材料在磁存储器中具有重要的应用价值。

同时,铁磁性材料还被广泛应用于磁共振成像等领域,用于检测人体内部的结构和功能。

除了铁磁性材料外,顺磁性材料也具有重要的应用价值。

顺磁性材料在外磁场作用下会出现自旋磁矩的取向,并对外磁场产生微弱的响应。

这使得顺磁性材料在医学诊断、材料检验、催化剂等领域具有重要的应用价值。

例如,顺磁性材料被广泛应用于核磁共振成像中,用于检测疾病并进行治疗。

磁性材料的性质和结构有着紧密的联系。

在凝聚态物理学中,磁性材料的性质通常通过研究其晶体结构、磁化曲线和磁相变等来确定。

晶体结构对磁性材料的磁性具有重要影响。

例如,铁磁性材料中的磁性基元在晶体结构中的排列方式会影响磁矩的相互作用和磁矩的稳定性。

磁化曲线则是研究磁性材料的重要工具,它描述了材料磁化强度与外磁场强度的关系。

磁相变则是指材料在外磁场作用下发生结构变化的现象,这种变化会导致材料的磁性发生变化。

磁性材料的研究不仅仅局限于基础科学领域,还涉及到材料科学和工程应用。

例如,磁性材料被广泛应用于能源领域。

一些铁磁性材料具有较高的磁矩,可以用于制备高效的电机、发电机和磁体等。

磁性材料的特点和分类

磁性材料的特点和分类

磁性材料的特点和分类磁性材料主要分为永磁材料与软磁材料。

永磁材料又称硬磁材料,磁体经过外加磁场以后能长期保留其强磁性,特点是矫顽力(Hc)高。

一般其矫顽力Hc≥10A4/m。

磁能积(BH)max大。

软材料是加磁场后即容易磁化,也容易退磁的磁性材料,特点是矫顽力小,一般其矫顽力Hc≤10A3/m。

永磁材料四种主要磁特性(1)高的最大的磁能积最大磁能积(BH)max是永磁材料单位体积存储和可利用的最大磁能量密度的量度。

(2)高的矫顽力矫顽力(Hc)是永磁材料磁和非磁的干扰而保持其永磁性的量度。

(3)高的剩余磁通密度(Br)和高的剩余磁化强度(Mr)它们是具有空气隙中磁场强度的量度。

(4)高的稳定性即对外加干扰磁场和温度、振动等环境因素的变化的高稳定性。

永磁材料的主要分类(1)金属永磁材料:这是一种发展和应用都比较早的以铁和铁元素(如镍、钴等)为重要元素组成的合金永磁材料,主要有稀土永磁(如钕铁硼稀土合金永磁),铝镍钴(AINiCo)系和铁铬钴(FeCrCo)系三大永磁合金。

(2)铁氧体永磁材料:这是以Fe2O3为主要元素组成的复合氧化物的强磁材料,其特点是电阻率高,特别有利于在搞频和微波使用。

如钡铁氧体永磁材料,锶铁氧体永磁材料等。

(3)其它永磁材料:如微粉永磁材料,纳米永磁材料,胶塑永磁材料等。

软磁材料的主要特点(1)低的矫顽力Hc:显示磁性材料即容易外加磁场磁化,又容易受到加磁场或其他因素退磁,而且磁损耗也低。

(2)高的饱和磁通密度Bs和高的饱和磁化强度Ms:这样荣故意得到高的磁导率µ和低的矫顽力Hc,也可以提高磁通密度。

(3)低的磁损耗和电损耗:这就要求低的矫顽力Hc和高的电阻率。

(4)高的稳定性:对温度、震动等环境因素的变化具有高的稳定性。

软磁材料的主要分类(1)铁氧体软磁材料:是一系列含有氧化铁的复合氧化物材料(或称为陶瓷材料),特点是饱和磁感应强度低(0.5T以下)但是磁导率比较高。

磁铁实践心得体会

磁铁实践心得体会

自从接触到磁铁这一神奇的小物件以来,我对它的兴趣便日益浓厚。

磁铁作为一种常见的物理现象,在我们的生活中无处不在。

在这次实践活动中,我有幸亲身体验了磁铁的神奇魅力,以下是我对磁铁实践的一些心得体会。

一、磁铁的基本特性1. 磁性:磁铁具有磁性,能够吸引铁、镍、钴等磁性材料。

磁铁的磁性分为南极和北极,同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。

2. 磁化:磁性材料在外磁场的作用下,磁化程度发生变化的现象。

磁化过程中,磁性材料的磁矩会重新排列,使得磁性增强。

3. 磁通:磁场中磁力线的数量。

磁通是衡量磁场强度的重要指标。

4. 磁感应强度:磁场中单位面积内磁通量的大小。

磁感应强度是磁场强度的物理量,通常用特斯拉(T)表示。

二、磁铁的应用1. 工业领域:磁铁在工业领域有着广泛的应用,如电机、变压器、传感器等。

在电机中,磁铁作为转子和定子的关键部件,实现电能和机械能的转换。

2. 医疗领域:磁铁在医疗领域也有着重要的应用,如磁共振成像(MRI)、磁共振波谱(MRS)等。

这些技术利用磁铁产生的磁场,对人体内部进行无创检测。

3. 生活领域:磁铁在我们的日常生活中也随处可见,如冰箱贴、磁悬浮列车等。

冰箱贴利用磁铁的吸附力,方便我们在冰箱上张贴物品;磁悬浮列车则利用磁铁的排斥力,实现高速运行。

三、磁铁实践心得1. 观察力:在实践过程中,我学会了如何观察磁铁的磁性现象。

通过观察磁铁与其他磁性材料的相互作用,我了解了磁铁的基本特性。

2. 实验技能:在实验过程中,我掌握了磁铁实验的基本操作方法。

例如,如何制作磁铁、如何观察磁铁的吸附力等。

3. 思考能力:在实践过程中,我遇到了许多问题,如磁铁的磁化程度如何影响磁性、磁铁在不同磁场中的表现等。

通过查阅资料、请教他人,我逐渐解决了这些问题,提高了自己的思考能力。

4. 团队协作:在实践活动中,我与同学们共同完成实验任务。

在合作过程中,我们互相学习、互相帮助,共同提高了实验技能。

5. 创新意识:在实践过程中,我尝试将磁铁与其他学科知识相结合,如电磁学、材料科学等。

非晶磁环电感

非晶磁环电感

非晶磁环电感一、引言非晶磁环电感是一种新型的电感器件,它具有高频响应、低损耗、小体积等优点,广泛应用于电源、通信、计算机等领域。

本文将从非晶磁环电感的原理、制备方法和应用方面进行详细阐述。

二、非晶磁环电感的原理1. 磁性材料的基本特性磁性材料是指在外加磁场作用下能够发生磁化现象的材料。

其基本特性包括饱和磁化强度、剩余磁化强度、铁磁能量密度等。

其中,饱和磁化强度是指在外加磁场达到一定值后,材料中所有微观区域都被充分地磁化所需的外加场强大小;剩余磁化强度是指当外加场强为零时,材料中仍然存在的自发枕轴率;铁磁能量密度是指单位体积内储存的能量。

2. 非晶合金的基本特性非晶合金是指由两种或两种以上金属元素组成,在快速凝固过程中形成的非晶态结构。

其基本特性包括高饱和磁化强度、低磁晶留强度、高电导率、低热膨胀系数等。

其中,高饱和磁化强度是非晶合金的最大优点之一,可以达到1.56T以上。

3. 非晶磁环电感的原理非晶磁环电感是由非晶合金制成的磁性材料制成的,其原理是利用材料在交变磁场中发生的涡流损耗和剩余磁化效应来实现电感器件的功能。

当交变电流通过线圈时,会产生一个交变磁场,这个交变磁场会作用于非晶合金中,使其发生涡流损耗和剩余枕轴率。

通过调节线圈中电流的大小和频率,可以控制涡流损耗和剩余枕轴率的大小,从而实现对电感值的控制。

三、非晶磁环电感制备方法1. 溅射法溅射法是一种常用的非晶合金制备方法。

其原理是将目标材料置于真空室内,在氩气或氮气等惰性气体环境下,通过高能量的离子轰击或电子轰击,将目标材料溅射到基板上,形成非晶态结构。

2. 快速凝固法快速凝固法是一种将液态金属快速冷却成非晶态的方法。

其原理是利用高功率的电磁感应加热技术,在液态金属表面形成一个薄层的高温区域,使其在极短的时间内冷却成非晶态。

3. 拉伸法拉伸法是一种利用拉伸变形来制备非晶合金的方法。

其原理是将金属条材加热至高温状态后,快速降温至室温,并在降温过程中进行拉伸变形。

硅钢片铁芯、坡莫合金、非晶及纳米晶软磁合金

硅钢片铁芯、坡莫合金、非晶及纳米晶软磁合金

硅钢片铁芯、坡莫合金、非晶及纳米晶软磁合金一.磁性材料的基本特性1. 磁性材料的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。

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;以及当材料的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。

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。

2. 软磁材料的常用磁性能参数饱和磁感应强度Bs:其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。

剩余磁感应强度Br:是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值。

矩形比:Br∕Bs矫顽力Hc:是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等)。

磁导率μ:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值,与器件工作状态密切相关。

初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。

居里温度Tc:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性,该临界温度为居里温度。

它确定了磁性器件工作的上限温度。

损耗P:磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝f2 t2 / ,ρ 降低,磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc;降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。

在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散(mW)/表面积(cm2)3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换在设计软磁器件时,首先要根据电路的要求确定器件的电压~电流特性。

器件的电压~电流特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。

物理学中的磁性材料性质分析

物理学中的磁性材料性质分析

物理学中的磁性材料性质分析磁性材料是指被磁场所影响并能够保持一定的磁性的材料。

磁性材料广泛应用于电子、电气、通信、医疗、信息技术、汽车、石油等许多领域。

在物理学中,磁性材料的性质分析是一项非常重要的工作,这不仅涉及到磁性材料的基本特性,还涉及到其在各个领域中的应用。

本文将介绍物理学中磁性材料的基本性质和分析方法。

一、磁性材料的分类磁性材料可分为软磁性材料和硬磁性材料两类。

1. 软磁性材料:软磁性材料也被称为磁导材料,是具有高导磁性和低矫顽力的材料。

软磁性材料广泛应用于家电、电子产品、电机、变压器等领域。

常见的软磁性材料有铁素体、铁镍合金、铁碳合金等。

2. 硬磁性材料:硬磁性材料也被称为磁性钢或永磁材料,是具有高矫顽力和高磁能积的材料。

在电力工业、电子工业等领域中,硬磁性材料具有广泛的应用。

常见的硬磁性材料有钕铁硼、金属钴、磁铁矿等。

二、磁性材料的基本性质磁性材料具有磁导率、矫顽力、磁滞回线、饱和磁感应强度等基本性质。

1. 磁导率:磁导率是量化材料在磁场中受磁场影响程度的物理量。

磁导率越高,表明材料在相同的磁场作用下,自身产生的磁通量越高。

在软磁性材料中,高导磁性是非常重要的性质,可以有效地提高电机、变压器等设备的效率。

2. 矫顽力:矫顽力是描述磁性材料抵抗磁化逆转的能力的物理量。

材料的矫顽力越高,其在强磁场下的饱和磁化强度越大。

在硬磁性材料中,高矫顽力是非常重要的性质,可以使材料获得高磁化强度和高磁能积,从而广泛应用于制造永磁体。

3. 磁滞回线:磁滞回线是描述磁性材料在磁场作用下磁化状态随磁场变化的变化规律。

通常情况下,磁性材料在磁场作用下,其磁化状态不是每次都能够即刻达到稳定状态,需要经过一定的时间才能达到。

磁滞回线能够描述材料由未磁化状态到饱和状态的磁化过程。

4. 饱和磁感应强度:饱和磁感应强度是描述磁性材料提高磁场时达到一定磁场时,材料所达到的最大磁化强度。

饱和磁感应强度越大,表明材料所能达到的最大磁化强度越高。

磁性材料的性能和应用

磁性材料的性能和应用

磁性材料的性能和应用磁性材料是一类具有磁性质的材料,广泛应用于电子、信息、能源、医药等领域。

磁性材料的性能因其组织和结构的不同而差别很大。

以下将从磁性材料的基本性质、分类、性能和应用四个方面来探讨磁性材料的性能和应用。

一、磁性材料的基本性质磁性材料是一种物理性质,在外磁场下会产生磁矩,而磁矩的大小和方向取决于材料的组织与结构。

磁性材料的基本性质有三个:磁滞回程、磁饱和、磁导率。

1. 磁滞回程磁滞回程是指当外磁场的强度逐渐增大时,其磁化强度也逐渐增大,但磁场达到一定强度时,材料的磁矩已经指向一个方向,因而磁矩增长变缓。

当外磁场开始减小时,材料的磁矩也随之减小,但磁场达到某一程度时,其磁矩并没有完全消失,只是改变方向。

这种依磁场强度变化的磁化特性称为磁滞回程。

2. 磁饱和磁饱和是指在某个外磁场下,材料磁化强度达到最大值,同时材料的磁导率也达到最大值。

此时磁化强度无法再随磁场强度增大而增大,称为磁饱和。

3. 磁导率磁导率是指在单位长度和单位磁场强度下,磁通量密度的变化量。

与电导率类似,单位为亨利/米。

二、磁性材料的分类磁性材料按磁悬的方向可分为沿着晶体轴向的单晶磁材料和沿着磁畴轴向的磁畴磁材料。

单晶磁材料是指晶体中存在着明显的磁畴并且沿着磁畴轴向呈单结构分布的材料。

磁畴磁材料是指晶体中存在着明显的磁畴并且沿着磁畴轴向呈多结构分布的材料。

单晶磁材料用于小型电动工具、制动器、声音电子元件、环路变压器、机械传动器、套管等方面。

磁畴磁材料用于高速电动机、高分辨率电磁开关、高强度电动工具、行星绕组等方面。

三、磁性材料的性能磁性材料的性能是指在不同的条件下,材料所表现出来的特殊物理性质,主要包括磁导率、磁饱和、剩磁、矫顽力、居里温度、热稳定性和加工性能等。

1. 磁导率磁导率是指在单位长度和单位磁场强度下,磁通量密度的变化量。

越大表示磁能的存储能力越大。

2. 磁饱和磁饱和是指在某个外磁场下,材料磁化强度达到最大值,同时材料的磁导率也达到最大值。

常用磁性材料分类及特点

常用磁性材料分类及特点

常用磁性材料分类及特点
一、软磁性材料
1、主要特点:软磁性材料经外加磁场后容易磁化,也容易退磁的磁性材料,其主要特点是:矫顽力小、容易磁化、容易退磁。

2、常用材料:铁氧体、工业纯铁、硅钢片等
二、硬磁性材料
1、主要特点:硬磁性材料又称为永磁材料,磁体经外加磁场后可长期保留强磁性。

主要特点是矫顽力高、磁能积大,磁性基本稳定。

2、常用材料:铁氧体永磁材料、金属永磁材料(如钕铁硼、钐钴、铝镍钴等)。

力矩电机特点
力矩电动机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机,具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点。

力矩电动机能在一般较宽的转速范围内使转矩基本恒定。

力矩电机包括:直流力矩电机、交流力矩电机,广泛应用于机械制造、纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中,以及阻力矩大的拖动系统和频繁正、反转的装置或其他类似动作的各种机械上。

1、直流力矩电机:是一种特殊形式的直流伺服电动机,大多采用永磁励磁,其基本要求与直流伺服电动机相似。

为了获得大的输出转矩和低的转速,直流力矩电机采用大内孔扁平结构,有利于电机直接套在负载轴上,提高系统的耦合刚度,使系统反应迅速,频带展宽,稳定工作,满足动态性能要求。

2、交流力矩电机:其基本要求和交流伺服电动机相同。

其在结构上是采用电阻率较高的材料(例如黄铜、康铜等)作转子的导条及端环,通过增加转子电阻获得宽广的调速范围和较软的机械特性。

原理与一般鼠笼式异步电动机完全相同,但与一般同机座号异步电动机相比,交流力矩电动机输出功率要小好几倍,堵转转矩大,堵转电流小得多。

磁性材料的基本特性和操控方法

磁性材料的基本特性和操控方法

磁性材料的基本特性和操控方法磁性材料是一类具有磁性的材料,一般包括铁、钴、镍和合金等。

这些材料独特的磁性特性使得它们在现代工业、医学和物理学等领域中具有广泛的应用。

磁性材料的基本特性磁性材料通常具有以下基本特性:1. 磁化强度:磁性材料具有常磁性和软磁性两种基本磁性类型,常磁性强度高,软磁性强度相对较低。

2. 矫顽力:指一个材料磁化时需要施加的外加电场强度。

矫顽力越大,磁化过程中对应的电场强度就越高,材料的磁化难度就越大。

3. 磁滞回线:当外加磁场从零逐渐增加时,磁性材料的磁化强度不同程度地随之发生变化。

而当外加磁场逐渐减小到零时,磁性材料的磁化也会发生变化。

这种磁化强度与外加磁场大小之间的关系即为磁滞回线。

4. 磁导率:指磁性材料所具有的导磁性质,其大小决定了材料磁化后的磁感应强度。

操控磁性材料的方法磁性材料的特性决定了磁场对其产生的影响,因此我们也可以通过操控磁场来操控磁性材料。

1. 磁场控制法:通过外加电流,产生强磁场,来对磁性材料进行操控。

这种方法可以在实验室和生产线上广泛应用。

2. 磁性体控制法:通过改变磁性体与磁场的相互作用来操控磁性材料。

一种常见的磁性体控制方法是利用磁性线圈产生磁场并通过电流进行控制。

3. 磁场成像法:这种方法通过利用磁性探针,观察磁场对磁性材料的影响,来进行精确的操控。

这种方法能够显示特定形状的磁场,并且使得对磁性材料的操控更加准确和灵活。

总之,磁性材料的基本特性和操控方法是磁性材料研究中的重要内容。

通过对磁性材料特性和操控方法的深入探索,未来可以开发更加先进的磁性材料,并在现代科技、医学和物理学等领域实现更多应用。

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一.磁性材料的基本特性1磁性材料的磁化曲线.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。

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;以及当材料的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。

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。

2软磁材料的常用磁性能参数.饱和磁感应强度 Bs: 其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列;剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs;矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等);磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值,与器件工作状态密切相关初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc;降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散(亳瓦特)/表面积(平方厘米)3软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换.•设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料;•合理确定磁芯的几何形状及尺寸;•根据磁性参数要求,模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。

材料:B H,mI ~ H: H = IN/lL~m:L=AL N2 =4N2m SK /D′10-9磁芯(S,l):f~F磁势 F =ò Hdl=HlU ~B:U = Ndf/dt = kfNBS ′10-6器件(N):U~I,LNf = ò Udt常用软磁磁芯的特点及应用(一).粉芯类1.磁粉芯磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。

由于铁磁性颗粒很小(高频下使用的为 0.5~5 微米),又被非磁性电绝缘膜物质隔开,因此,一方面可以隔绝涡流,材料适用于较高频率;另一方面由于颗粒之间的间隙效应,导致材料具有低导磁率及恒导磁特性;又由于颗粒尺寸小,基本上不发生集肤现象,磁导率随频率的变化也就较为稳定。

主要用于高频电感。

磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。

常用的磁粉芯有铁粉芯 (IRON CORE) 、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯(SENDUST) 三种。

(1). 铁粉芯(IRON CORE)常用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。

在粉芯中价格最低。

饱和磁感应强度值在 1.4T 左右;磁导率范围从10~100; 初始磁导率 m i 随频率的变化稳定性好;直流电流叠加性能好;但高频下损耗高。

(2).坡莫合金粉芯坡莫合金粉芯主要有钼坡莫合金粉芯 (MPP) 及高磁通量粉芯 (High Flux) 。

MPP 主要特点是 : 饱和磁感应强度值在 7500Gs 左右;磁导率范围大,从 14~550; 在粉末磁芯中具有最低的损耗;温度稳定性极佳,广泛用于太空设备、露天设备等;磁致伸缩系数接近零,在不同的频率下工作时无噪声产生。

主要应用于 300KHz 以下的高品质因素 Q 滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高的 LC 电路上常用、输出电感、功率因素补偿电路等 , 在 AC 电路中常用 , 粉芯中价格最贵。

高磁通粉芯主要特点是 : 饱和磁感应强度值在 15000Gs 左右;磁导率范围从 14~160; 在粉末磁芯中具有最高的磁感应强度,最高的直流偏压能力;磁芯体积小。

主要应用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因素校正电路等 , 在 DC 电路中常用,高 DC 偏压、高直流电和低交流电上用得多。

价格低于 MPP 。

(3).铁硅铝粉芯(SENDUST Cores)铁硅铝粉芯可在8KHz以上频率下使用;饱和磁感在1.05T左右;导磁率从26~125;磁致伸缩系数接近零,在不同的频率下工作时无噪声产生;比MPP有更高的DC偏压能力;具有最佳的性能价格比。

主要应用于交流电感、输出电感、线路滤波器、功率因素校正电路等。

有时也替代有气隙铁氧体作变压器铁芯使用。

2.软磁铁氧体(Ferrite core)软磁铁氧体磁芯有 Mn-Zn 、 Cu-Zn 、 Ni-Zn 、 Mg-Zn 等几类,其中 Mn-Zn 铁氧体的产量和用量最大, Mn-Zn 铁氧体的电阻率低,为 1 ~ 10 欧姆 - 米,一般在 100KHZ 以下的频率使用。

Cu-Zn 、 Ni-Zn 铁氧体的电阻率为 10 2 ~ 10 4 欧姆 - 米,在 100kHz ~ 10 兆赫的无线电频段的损耗小,多用在无线电用天线线圈、无线电中频变压器和 EMI 中。

电信用铁氧体的磁导率从 750~2300, 具有低损耗因子、高品质因素 Q 、稳定的磁导率随温度 / 时间关系 , 是磁导率在工作中下降最慢的一种,约每十年下降 3% ~ 4% 。

广泛应用于高 Q 滤波器、调谐滤波器、负载线圈、阻抗匹配变压器、接近传感器。

宽带铁氧体也就是常说的高导磁率铁氧体,磁导率分别有 5000 、 10000 、 15000 。

其特性为具有低损耗因子、高磁导率、高阻抗 / 频率特性。

广泛应用于共模滤波器、饱和电感、电流互感器、漏电保护器、绝缘变压器、信号及脉冲变压器,在宽带变压器和 EMI 上多用。

功率铁氧体具有高的饱和磁感应强度,为 4000~5000 Gs 。

另外具有低损耗 / 频率关系和低损耗 / 温度关系。

也就是说,随频率增大、损耗上升不大;随温度提高、损耗变化不大。

广泛应用于功率扼流圈、并列式滤波器、开关电源变压器、开关电源电感、功率因素校正电路。

三常用软磁磁芯的特点比较1.磁粉芯、铁氧体的特点比较:• MPP 磁芯 : 使用安匝数 < 200 , 50Hz~1kHz: m e : 125 ~ 500 ; 1 ~ 10kHz: m e : 125 ~ 200; > 100kHz: m e : 10 ~ 125• HF 磁芯 : 使用安匝数 < 500 ,能使用在较大的电源上,在较大的磁场下不易被饱和,能保证电感的最小直流漂移, m e :20 ~ 125•铁粉芯 (IRON CORE) :使用安匝数 > 800, 能在高的磁化场下不被饱和 , 能保证电感值最好的交直流叠加稳定性。

在200kHz 以内频率特性稳定 ; 但高频损耗大,适合于 10kHz 以下使用。

• SENDUST 磁芯:代替铁粉芯使用,使用频率可大于 8kHz 。

DC 偏压能力介于 MPP 与 HF 之间。

铁氧体:饱和磁密低(5000Gs) , DC 偏压能力最小四几种常用磁性器件中磁芯的选用及设计开关电源中使用的磁性器件较多,其中常用的软磁器件有:作为开关电源核心器件的主变压器(高频功率变压器)、共模扼流圈、高频磁放大器、滤波阻流圈、尖峰信号抑制器等。

(1).高频功率变压器变压器铁芯的大小取决于输出功率和温升等。

变压器的设计公式如下:P=KfNBSI×10-6T=hcPc+hwPw其中,P为电功率;K为与波形有关的系数;f为频率;N为匝数;S为铁芯面积;B为工作磁感;I为电流;T为温升;Pc为铁损;Pw为铜损;hc和hw为由实验确定的系数。

由以上公式可以看出:高的工作磁感B可以得到大的输出功率或减少体积重量。

但B值的增加受到材料的Bs值的限制。

而频率f可以提高几个数量级,从而有可能使体积重量显著减小。

而低的铁芯损耗可以降低温升,温升反过来又影响使用频率和工作磁感的选取。

一般来说,开关电源对材料的主要要求是:尽量低的高频损耗、足够高的饱和磁感、高的磁导率、足够高的居里温度和好的温度稳定性,有些用途要求较高的矩形比,对应力等不敏感、稳定性好,价格低。

单端式变压器因为铁芯工作在磁滞回线的第一象限,对材料磁性的要求有别于前述主变压器。

它实际上是一只单端脉冲变压器,因而要求具有大的B=Bm-Br,即磁感Bm和剩磁Br之差要大;同时要求高的脉冲磁导率。

特别是对于单端反激式开关主变压器,或称储能变压器,要考虑储能要求。

线圈储能的多少取决于两个因素:一个是材料的工作磁感Bm值或电感量L,另一个是工作磁场Hm或工作电流I,储能W= 1/2 LI 2 。

这就要求材料有足够高的Bs值和合适的磁导率,常为宽恒导磁材料。

对于工作在± Bm之间的变压器来说,要求其磁滞回线的面积,特别是在高频下的回线面积要小,同时为降低空载损耗、减小励磁电流,应有高磁导率,最合适的为封闭式环形铁芯 , 其磁滞回线见图所示,这种铁芯用于双端或全桥式工作状态的器件中。

(2).脉冲变压器铁芯脉冲变压器是用来传输脉冲的变压器。

当一系列脉冲持续时间为 t d ( m s) 、脉冲幅值电压为 U m (V) 的单极性脉冲电压加到匝数为 N 的脉冲变压器绕组上时,在每一个脉冲结束时,铁芯中的磁感应强度增量Δ B (T) 为:Δ B = U m t d / NSc ′ 10 -2 其中 S c 为铁芯的有效截面积( cm 2 )。

即磁感应强度增量Δ B 与脉冲电压的面积(伏秒乘积)成正比。

对输出单向脉冲时,Δ B=B m -B r , 如果在脉冲变压器铁芯上加去磁绕组时,Δ B = B m + B r 。

在脉冲状态下,由动态脉冲磁滞回线的Δ B 与相应的Δ H p 之比为脉冲磁导率 m p 。

理想的脉冲波形是指矩形脉冲波,由于电路的参数影响,实际的脉冲波形与矩形脉冲有所差异,经常会发生畸变。

比如脉冲前沿的上升时间 t r 与脉冲变压器的漏电感 L s 、绕组和结构零件导致的分布电容 C s 成比例,脉冲顶降 l 与励磁电感 L m 成反比,另外涡流损耗因素也会影响输出的脉冲波形。

脉冲变压器的漏电感 L s = 4 b p N 1 2 l m / h脉冲变压器的初级励磁电感L m = 4 m p p S c N 2 / l ′ 10 -9涡流损耗 Pe = U m d 2 t d lF / 12 N 1 2 S c rb 为与绕组结构型式有关的系数, l m 为绕组线圈的平均匝长, h 为绕组线圈的宽度, N 1 为初级绕组匝数, l 为铁芯的平均磁路长度, S c 为铁芯的截面积, m p 为铁芯的脉冲磁导率, r 为铁芯材料的电阻率, d 为铁芯材料的厚度, F 为脉冲重复频率。

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