磁性元件教材
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磁性与器件磁学基础知识素材课件
01
磁性材料的发展趋 势
高性能磁性材料
总结词
高性能磁性材料是指具有高磁导率、低磁损耗和优异磁性能的材料，广泛应用于 电子、通讯、能源、医疗等领域。
详细描述
高性能磁性材料在技术进步和产业升级的推动下，不断涌现出新的品种和优异性 能。例如，铁氧体、稀土永磁材料等具有高磁能积、高矫顽力和高剩磁等特性， 能够满足各种高精度、高效率和高可靠性的应用需求。
低成本磁性材料
总结词
低成本磁性材料是指生产成本低、价格实惠 且性能可满足一定要求的磁性材料。
详细描述
随着市场竞争的加剧和消费者对价格敏锐度 的提高，低成本磁性材料逐渐成为市场主流 。例如，铁淦氧软磁材料、铁硅铝软磁材料 等具有较低的原材料价格和生产成本，同时 保持了一定的磁性能，能够满足大规模生产 和应用的成本要求。
磁性电机应用
广泛应用于电动工具、电动车、工 业自动化等领域。
01
磁学研究前沿
高磁场磁学
要点一
总结词
高磁场磁学主要研究在强磁场环境下物质的磁学性质，包 括磁有序、磁激发等。
要点二
详细描述
随着科学技术的不断发展，高磁场实验设备不断完善，高 磁场磁学已成为磁学研究的重要前沿领域之一。在强磁场 环境下，物质的磁学性质会产生显著变化，呈现出许多新 奇的物理现象和规律。高磁场磁学对于深入理解物质的磁 学性质、探索新的物理现象和规律、发展新型磁学材料和 器件等方面都具有重要的意义。
磁性与器件磁学基础 知识素材课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 磁性基本概念 • 磁学基础理论 • 磁性器件与应用 • 磁学研究前沿 • 磁性材料的发展趋势
5-磁性器件-PPT课件
交变磁化分量小、损耗小。
电力电子技术研究室
第三章 开关电源中磁性器件设计
② 含较大直流分量，为使磁芯不饱和，必须加适当的 气隙。 ③ 此类磁芯希望其最大储能大，要求最大磁感应强度 大。
三 常用磁性材料
* 按磁滞回线宽窄，把磁性材料分为软磁性材料和硬磁性材 料两大类。 * 如果磁滞回线很宽，即Hc 很高，需要很大的磁场强度才能 将磁材料磁化到饱和，同时需要很大的反向磁场强度才能将材料 中磁感应强度下降到零，我们称这类材料为硬磁材料。 * 如铝镍钴，钐钴，钕铁硼合金等永久磁铁，常用于电机激 磁和仪表产生恒定磁场。这类材料磁化曲线宽，矫顽磁力高。
（3）材料性能
① 电阻率(ρ ) 锰锌铁氧体0.1～20Ωm、镍锌铁氧 体为104～106Ωm。 电阻率还与温度和测量频率有关。 ② 磁化曲线 右图是某型号铁氧体的低频磁滞回线
电力电子技术研究室
第三章 开关电源中磁性器件设计
由于在铁氧体中存在粘结剂，与磁粉芯类似的原因，饱和过 程是缓慢的。 磁化曲线与温度的关系，在100℃时，饱和磁感应强度由常 温（25℃）的0.42T 下降到0.34T。因此，在选择磁芯时应考虑 这一因素。 ③ 损耗 磁芯损耗和工作频率与磁感应强度变化范围有关，可参 考赵修科《开关电源中磁性元器件》。
② 磁性比较弱（饱和磁感应强度大约为1T以下）；
电力电子技术研究室
第三章 开关电源中磁性器件设计
③ 价格较贵，但磁导率比较高，可以代替硅钢片或 者坡莫合金，用作高要求的中低频变压器铁芯； ④ 例如漏电开关、互感器。 * 钴基非晶合金： ① 由钴和硅、硼等组成，有时为了获得某些特殊的 性能还添加其它元素； ② 由于含钴，价格很贵，磁性较弱（饱和磁感应强 度一般在1T以下），但磁导率极高； ③ 一般用在要求严格的军工电源中的变压器、电感 等，替代坡莫合金和铁氧体。 * 铁基纳米晶合金（超微晶合金）： ① 它们由铁、硅、硼和少量的铜、钼、铌等组成， 其中铜和铌是获得纳米晶结构必不可少的元素；
电力电子技术研究室
第三章 开关电源中磁性器件设计
② 含较大直流分量，为使磁芯不饱和，必须加适当的 气隙。 ③ 此类磁芯希望其最大储能大，要求最大磁感应强度 大。
三 常用磁性材料
* 按磁滞回线宽窄，把磁性材料分为软磁性材料和硬磁性材 料两大类。 * 如果磁滞回线很宽，即Hc 很高，需要很大的磁场强度才能 将磁材料磁化到饱和，同时需要很大的反向磁场强度才能将材料 中磁感应强度下降到零，我们称这类材料为硬磁材料。 * 如铝镍钴，钐钴，钕铁硼合金等永久磁铁，常用于电机激 磁和仪表产生恒定磁场。这类材料磁化曲线宽，矫顽磁力高。
（3）材料性能
① 电阻率(ρ ) 锰锌铁氧体0.1～20Ωm、镍锌铁氧 体为104～106Ωm。 电阻率还与温度和测量频率有关。 ② 磁化曲线 右图是某型号铁氧体的低频磁滞回线
电力电子技术研究室
第三章 开关电源中磁性器件设计
由于在铁氧体中存在粘结剂，与磁粉芯类似的原因，饱和过 程是缓慢的。 磁化曲线与温度的关系，在100℃时，饱和磁感应强度由常 温（25℃）的0.42T 下降到0.34T。因此，在选择磁芯时应考虑 这一因素。 ③ 损耗 磁芯损耗和工作频率与磁感应强度变化范围有关，可参 考赵修科《开关电源中磁性元器件》。
② 磁性比较弱（饱和磁感应强度大约为1T以下）；
电力电子技术研究室
第三章 开关电源中磁性器件设计
③ 价格较贵，但磁导率比较高，可以代替硅钢片或 者坡莫合金，用作高要求的中低频变压器铁芯； ④ 例如漏电开关、互感器。 * 钴基非晶合金： ① 由钴和硅、硼等组成，有时为了获得某些特殊的 性能还添加其它元素； ② 由于含钴，价格很贵，磁性较弱（饱和磁感应强 度一般在1T以下），但磁导率极高； ③ 一般用在要求严格的军工电源中的变压器、电感 等，替代坡莫合金和铁氧体。 * 铁基纳米晶合金（超微晶合金）： ① 它们由铁、硅、硼和少量的铜、钼、铌等组成， 其中铜和铌是获得纳米晶结构必不可少的元素；
《磁性材料与器件》课程教学大纲
《磁性材料与器件》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：磁性材料与器件英文名称：Magnetic Materials and devices二、课程代码及性质专业选修课程三、学时与学分总学时：32学分：2四、先修课程《大学物理》、《材料科学基础》、《固体物理》、《量子力学》五、授课对象本课程面向功能材料专业学生开设六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是功能材料专业的选修课之一，其教学目的包括：1、掌握了用于解决功能材料领域复杂问题的磁学基础知识。
并能够应用相关基本原理，识别、表达、结合文献研究分析复杂工程问题，获得有效结论。
2、掌握磁性功能材料的合成与制备技术的原理及特点，能够采用科学方法，具备合理设计制备功能材料的复杂实验、开展科学研究的能力。
3、了解磁性材料的技术前沿和发展趋势，正确认识该技术领域在社会经济发展中所起的作用。
了解磁性材料与器件问题的特征，掌握解决复杂工程问题的设计方法。
4、掌握文献检索、资料查询、现代网络搜索工具的使用方法。
能够应用现代工具撰写报告、设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。
七、教学重点与难点：课程重点：（1）本课程首先重点介绍磁性的起源，并针对铁磁性材料，介绍其技术磁化手段。
（2）在了解磁性及技术磁化相关物理理论知识的基础上，重点学习不同磁性材料（包括软磁材料，永磁材料，磁记录材料及其他功能磁性材料等）的制备方法，性能调控（饱和磁化，剩余磁化及矫顽力等）及相关应用。
（3）重点学习的章节内容包括：第2章“物质的磁性”（6学时）第3章“技术磁化”（6学时）、第4章“软磁材料”（3学时）、第5章“永磁材料”（3学时）。
第5章“磁记录材料”（4学时）课程难点：（1）通过本课程的学习，充分理解顺磁性，抗磁性，铁磁性，亚铁磁性，反铁磁性的差异。
系统掌握铁磁性产生的相关基本理论。
（2）充分理解磁畴的形成过程及磁畴对材料磁性性能的影响，系统掌握对磁畴的调控各种方法的主要特点、影响因素和适用范围。
开关电源磁性元件理论及设计
目录分析
该部分简要介绍了开关电源磁性元件的基本概念、发展历程以及研究意义。 通过对开关电源市场的概述，突出了磁性元件在其中的重要地位，为后续章节的 学习奠定了基础。
目录分析
这部分详细介绍了与磁性元件相关的基本概念和理论。首先对磁性材料的特 性进行了概述，包括磁导率、磁饱和等概念。随后深入阐述了磁场、电感等基本 物理量，为后续章节的理论分析提供了支撑。
阅读感受
我要感谢这本书的作者以及商，为我们带来了这样一本宝贵的书籍。这本书 不仅是一本理论和实践相结合的教材，更是一部深入浅出、系统全面的参考书。 我坚信，无论是初学者还是专业人士，都能从中受益匪浅。
目录分析
目录分析
在现代电力电子技术中，开关电源以其高效、节能的特点被广泛应用。而作 为开关电源核心部件的磁性元件，其理论及设计的重要性不言而喻。本书将对 《开关电源磁性元件理论及设计》这本书的目录进行深入分析，以揭示其知识体 系和结构。
开关电源磁性元件理论及设计
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
本书关键字分析思维导图
元件
深入
电源
电源
这些
设计
可以
论及
开关
磁性 开关
实践
设计
理解
探讨
读者
理论
提供
指导
内容摘要
内容摘要
《开关电源磁性元件理论及设计》是一本深入探讨开关电源磁性元件理论和实践的书籍。这本书 为读者提供了关于磁性元件在开关电源中应用的全面的理解和指导，无论是在理论上还是在设计 实践上。 这本书详细介绍了磁性元件的基本理论，包括电磁学的基本原理，磁性材料的性质，以及磁性元 件在开关电源中的工作原理。通过这些基本概念的阐述，读者可以建立起对磁性元件的深入理解， 从而更好地理解其在开关电源中的作用。 这本书深入探讨了磁性元件的设计和优化。这部分内容涵盖了从磁性元件的参数选择，到设计过 程的每一步，再到最后的优化过程。无论是选择合适的磁性材料，还是确定元件的尺寸和形状， 都有详尽的解释和指导。书中还提供了多种设计实例，让读者可以更直观地理解这些理论和方法 的应用。
《磁性材料与器件》教学大纲
《磁性材料与器件》教学大纲磁性材料与器件是一门介绍磁性材料的基本原理、性质和应用的课程。
本教学大纲旨在培养学生对磁性材料与器件的了解和应用能力。
以下是该课程的教学大纲。
课程名称：磁性材料与器件课程学分：3学分课程类型：专业必修课前置课程：材料学基础、电磁学基础教学目标：1.了解磁性材料的基本概念、分类和性质；2.掌握磁性材料的物理特性测量方法；3.理解磁性材料的磁学特性，包括磁滞回线、磁导率等；4.熟悉常见的磁性材料应用及其制备工艺；5.能够设计和优化磁性材料器件；6.培养学生的科学研究和创新能力。
教学内容：第一周：引言与磁性材料概述-课程介绍-磁性材料的定义和基本概念-磁性材料的分类和特性第二周：磁性材料的物理特性测量-磁场的测量方法-磁化曲线的测量与分析-磁导率的测量与计算第三周：磁性材料的磁学特性-磁感应强度和磁通量密度的关系-磁化强度和磁化率的定义和计算-磁滞回线与磁滞损耗第四周：常见磁性材料的特性与应用-软磁材料的特性与应用-硬磁材料的特性与应用-磁存储材料的特性与应用第五周：磁性材料器件的制备工艺-磁性材料的制备方法-薄膜磁性材料的制备工艺-磁性材料的微结构与性能关系第六周：磁性材料的器件设计与优化-磁性材料在传感器和电机中的应用-磁性材料器件的设计原理和优化方法-磁性材料器件的性能测试和评估第七周：磁性材料的前沿研究与发展趋势-新型磁性材料的合成方法与性能-磁性现象与自旋电子学的关系-磁性材料在能源和信息存储中的应用课程组织形式：1.讲授课：通过PPT讲解课程的基本概念、理论和应用。
2.实验课：安排一定数量的实验课程，让学生亲自进行磁性材料的性能测试和器件制备。
3.讨论课：组织学生进行小组讨论，深入探讨学习材料中的问题和案例。
4.课程作业：布置课后作业，提高学生对磁性材料的理解和应用能力。
教材及参考书目：主教材：1.《磁性材料学》芮琳2.《现代磁性材料与磁性器件》杨荇辉参考书目：1.《磁性材料与磁性现象》张继德2.《磁学基础》钟守武3.《材料科学基础》周建民评价与考核方式：1.平时成绩（30%）：包括课堂参与、作业完成情况、实验成绩等。
磁性元件专题PPT学习教案
磁场方向 电流方向
2021/7/6
第10页/共30页
11
2.2 磁的单位
磁感应强度－磁通密度B
单位长度导线，流过单位电流，
在一个磁场中，受到单位的力
（符合左手定则），这个磁场
的磁感应强度称为单位磁感应
强度，在MKS制中单位用特
斯拉（Tesla），简称为特，12
代号为T。
第11页/共30页
在CGS制中为高斯（Gaus）,简
H称为磁场强度,也是向量
1
第14页/共30页
5
2021/7/6
2.3安培环路定
律 矢量H沿任意闭合曲线 I3 I1
的积分等于此闭合曲线
所包围的所有电流的代
数和 (图1.6),即
Hdl H cos dl I
l
l
根据右图,方程右边
H cos dl I1 I2 I3
l
第15页/共30页
2021/7/6
称高（Gs）,与特的关系为
磁通
磁通－垂直通过
一个截面的磁力
线总量称为磁通 A
量，d简称 B磁co通s,d用A
表A 示。A一般情
或况： BA
磁通密度
B
A
第12页/共30页
B
n
α dA
13
2021/7/6
磁通的单位与换算
在MKS制中磁通1的Wb单位1T是韦1m伯 2
在（CGWS制e中be，r）磁通，的简单称位是韦麦，克代司韦号Wb.
2021/7/6
高频化
减少体积，提高频率遇到的问题：损耗
p f B
α=1.2~1.7,β=2.2~2.7
发热与散热
寄生参数L,C
仿真困难－建模问题
第四讲：磁性元件的设计
• Bs较低，一般不超过0.5T，且随温度上升而明显 下降。 • 居里温度较低，一般低于350℃。 • 主要厂家有：康达、金宁、飞利浦、TDK等。
铁氧体铁芯在通信电源和开关电源中应用十分广泛， 其结构形式多种多样，需要根据应用场合进行相应的 选择。
没有气隙，散磁少但容易饱和； 结构简单，不需要骨架，适合自己绕制； 窗口宽，散热条件好！ 矩形截面，不适合粗导线绕线！ 线圈均匀绕在铁芯上，最适合做电感！
4、第Ⅲ类工作状态
• 励磁电流单方向流动。 • 励磁电流的交流分量很小， 铁耗很小，主要是铜耗。 • 励磁电流的直流分量很大， 为了避免铁芯饱和，需要添 加气隙。
B B1
B
Bs Br
H1
H2
H
四、常用的铁芯材料
1、冷压硅钢带 • Bs很大，约为0.6~1.9T
• 工作频率不高于1kHz， 适用于电力变压器和交 流电感。
B Bm
A1
N匝
Br 0
H
i
Hl i N
t0 Bm 0 Br
d dB UN NA dt dt
QM Uidt
Bm Bm dB Hl NA dt AlHdB V HdB VA1 Br Br dt N
若为线性磁路，则可视为线性电感。
1 1 1 1 2 2 1 2 2 QM AV HBm Al NIm ( NI ) m I N m LI 1 2 2 2 2 2
4、铁镍软磁合金（坡莫合金）
相对磁导率极高，一般在20000以上； 极低的矫顽力，磁滞回线很窄，磁滞损耗很小； 矩形比Br/Bm很高，适合做变压器； 温度稳定好，但是价格较高； 电阻率非常低，涡流损耗大，适合几kHz的场 合；为了减小涡流损耗，一般碾压成带料。 超级坡莫合金IJ851可以工作于100kHz，其铁耗 小于铁氧体。
铁氧体铁芯在通信电源和开关电源中应用十分广泛， 其结构形式多种多样，需要根据应用场合进行相应的 选择。
没有气隙，散磁少但容易饱和； 结构简单，不需要骨架，适合自己绕制； 窗口宽，散热条件好！ 矩形截面，不适合粗导线绕线！ 线圈均匀绕在铁芯上，最适合做电感！
4、第Ⅲ类工作状态
• 励磁电流单方向流动。 • 励磁电流的交流分量很小， 铁耗很小，主要是铜耗。 • 励磁电流的直流分量很大， 为了避免铁芯饱和，需要添 加气隙。
B B1
B
Bs Br
H1
H2
H
四、常用的铁芯材料
1、冷压硅钢带 • Bs很大，约为0.6~1.9T
• 工作频率不高于1kHz， 适用于电力变压器和交 流电感。
B Bm
A1
N匝
Br 0
H
i
Hl i N
t0 Bm 0 Br
d dB UN NA dt dt
QM Uidt
Bm Bm dB Hl NA dt AlHdB V HdB VA1 Br Br dt N
若为线性磁路，则可视为线性电感。
1 1 1 1 2 2 1 2 2 QM AV HBm Al NIm ( NI ) m I N m LI 1 2 2 2 2 2
4、铁镍软磁合金（坡莫合金）
相对磁导率极高，一般在20000以上； 极低的矫顽力，磁滞回线很窄，磁滞损耗很小； 矩形比Br/Bm很高，适合做变压器； 温度稳定好，但是价格较高； 电阻率非常低，涡流损耗大，适合几kHz的场 合；为了减小涡流损耗，一般碾压成带料。 超级坡莫合金IJ851可以工作于100kHz，其铁耗 小于铁氧体。
《磁元件知识简介》课件
新型磁材料的探索与应用是磁元件技术发展的重要方向之一。随着科技的不断进步，对磁材 料的要求也越来越高，需要不断探索新的磁材料以满足市场需求。
新型磁材料的探索涉及到多个领域的知识，如化学、材料科学、物理学等。需要综合运用这 些领域的技术手段，通过不断优化材料配方、改进制备工艺等方式，来提高磁材料的性能指 标。
铸造法是一种传统的磁元件制造 方法，通过将铁磁性金属熔化后 倒入模具中，冷却后形成磁芯。
铸造法制备的磁芯具有较高的机 械强度和热稳定性，适用于高温
和恶劣环境下的应用。
铸造法的缺点在于难以制造出高 磁导率、低损耗的磁芯，且形状
和尺寸受到模具限制。
粘结法
粘结法是一种简便的磁元件制造方法，通过将铁磁性颗粒与粘结剂混合 ，制成磁泥或磁膏，然后将其涂抹在非磁性材料上，干燥后形成磁芯。
01
02
03
变压器
利用磁场实现电压和电流 变换的磁元件。
电感器
利用磁场存储能量的磁元 件，通常用于滤波、储能 等。
电机
利用磁场和电流实现机械 能与电能相互转换的磁元 件。
磁元件的应用领域
电力电子
通信
工业自动化
消费电子
用于高压直流输电、无 功补偿等。
用于信号传输、电磁屏 蔽等。
用于电机控制、传感器 等。
《磁元件知识简介》ppt课件
目录
• 磁元件概述 • 磁元件的工作原理 • 磁元件的材料 • 磁元件的制造工艺 • 磁元件的性能参数 • 磁元件的发展趋势与展望
01
磁元件概述
磁元件的定义
磁元件
指利用磁场进行能量转换或传递 的电子元件。
磁性材料
指具有显著磁特性的物质，通常 用于制造磁元件。
磁元件的种类
新型磁材料的探索涉及到多个领域的知识，如化学、材料科学、物理学等。需要综合运用这 些领域的技术手段，通过不断优化材料配方、改进制备工艺等方式，来提高磁材料的性能指 标。
铸造法是一种传统的磁元件制造 方法，通过将铁磁性金属熔化后 倒入模具中，冷却后形成磁芯。
铸造法制备的磁芯具有较高的机 械强度和热稳定性，适用于高温
和恶劣环境下的应用。
铸造法的缺点在于难以制造出高 磁导率、低损耗的磁芯，且形状
和尺寸受到模具限制。
粘结法
粘结法是一种简便的磁元件制造方法，通过将铁磁性颗粒与粘结剂混合 ，制成磁泥或磁膏，然后将其涂抹在非磁性材料上，干燥后形成磁芯。
01
02
03
变压器
利用磁场实现电压和电流 变换的磁元件。
电感器
利用磁场存储能量的磁元 件，通常用于滤波、储能 等。
电机
利用磁场和电流实现机械 能与电能相互转换的磁元 件。
磁元件的应用领域
电力电子
通信
工业自动化
消费电子
用于高压直流输电、无 功补偿等。
用于信号传输、电磁屏 蔽等。
用于电机控制、传感器 等。
《磁元件知识简介》ppt课件
目录
• 磁元件概述 • 磁元件的工作原理 • 磁元件的材料 • 磁元件的制造工艺 • 磁元件的性能参数 • 磁元件的发展趋势与展望
01
磁元件概述
磁元件的定义
磁元件
指利用磁场进行能量转换或传递 的电子元件。
磁性材料
指具有显著磁特性的物质，通常 用于制造磁元件。
磁元件的种类
《磁元件知识简介》PPT课件
3.简单的变压器 由两个空心线圈组成，其中一次 线圈被接到交流电源，二次线 圈开路。一次线圈产生的磁通仅 有一部分进入二次线圈，其余磁 通则通过空间闭合。进入二次线 圈的磁通即为主磁通，其余没有 进入二次线圈的磁通则为漏磁通 由漏磁通形成的电感即使漏感。 漏感由线圈的匝数及两线圈的相 对位置决定，
4
11
第二章 磁性称为坡莫合金。具有极高的导磁率、极低的矫玩力和磁化曲线高
矩形比的软磁材料。
主要应用在要求体积、重量严格的军工产品，
应用产品主要有：高灵敏导磁元件、磁放大器，
互感器等。
虽然坡莫合金具有优良的磁特性，但由于含镍
等贵重元素较多，成本昂贵，同时磁性能对工
2
第一章 磁的基本知识
2.磁场的增强 当电流流过一根导线时， 在其周围建立磁场， 如果同样的两个导体 放的很近，则磁场将加强。 如果将导线绕 在一个骨架上， 磁场将会 大大加强。 磁通的大小由 线圈N及I决定 B=μ0H 在cgs中，μ0=1 如果线圈被冷却， 可以获得很高的 磁场。
3
第一章 磁的基本知识
14
第二章 磁性材料及特性
③钴基非晶合金地磁导率极高，而矫玩力也极低。高频下磁芯地损耗也最低，使用 于几十到几百千赫兹，受机械应力磁化曲线几乎不发生变化。但其饱和磁感应Bs （ 0.5T~0.8T ）比较低，价格昂贵适用于双极性磁化的小功率变压器及磁放大器及 和尖峰抑制磁珠。 ④铁基微晶合金是首先备制非晶带料，经过热处理后获得到晶粒直径10~20nm的微 晶，因此称微超微晶材料或纳米晶材料。该合金几乎综合了所有非晶合金的优异性 能：高初磁导率（105）、高饱和磁通密度（1.2T） ，低损耗（P0.2/50K=15W/KG） 以及优良的温度稳定性。由于铁基超微晶合金的损耗接近钴基非晶合金，又明显小 于铁基非晶合金，而饱和磁感应强度比钴基非晶合金要高很多，温度稳定性与坡莫 合金相当，但价格低廉，故在20Kz以上，100KHz以下的应用场合，特别是在大功 率变压器方面与其他材料相比有着明显的优势。广泛应用于大功率高频变压器，共 模电感和滤波电感磁芯。
4
11
第二章 磁性称为坡莫合金。具有极高的导磁率、极低的矫玩力和磁化曲线高
矩形比的软磁材料。
主要应用在要求体积、重量严格的军工产品，
应用产品主要有：高灵敏导磁元件、磁放大器，
互感器等。
虽然坡莫合金具有优良的磁特性，但由于含镍
等贵重元素较多，成本昂贵，同时磁性能对工
2
第一章 磁的基本知识
2.磁场的增强 当电流流过一根导线时， 在其周围建立磁场， 如果同样的两个导体 放的很近，则磁场将加强。 如果将导线绕 在一个骨架上， 磁场将会 大大加强。 磁通的大小由 线圈N及I决定 B=μ0H 在cgs中，μ0=1 如果线圈被冷却， 可以获得很高的 磁场。
3
第一章 磁的基本知识
14
第二章 磁性材料及特性
③钴基非晶合金地磁导率极高，而矫玩力也极低。高频下磁芯地损耗也最低，使用 于几十到几百千赫兹，受机械应力磁化曲线几乎不发生变化。但其饱和磁感应Bs （ 0.5T~0.8T ）比较低，价格昂贵适用于双极性磁化的小功率变压器及磁放大器及 和尖峰抑制磁珠。 ④铁基微晶合金是首先备制非晶带料，经过热处理后获得到晶粒直径10~20nm的微 晶，因此称微超微晶材料或纳米晶材料。该合金几乎综合了所有非晶合金的优异性 能：高初磁导率（105）、高饱和磁通密度（1.2T） ，低损耗（P0.2/50K=15W/KG） 以及优良的温度稳定性。由于铁基超微晶合金的损耗接近钴基非晶合金，又明显小 于铁基非晶合金，而饱和磁感应强度比钴基非晶合金要高很多，温度稳定性与坡莫 合金相当，但价格低廉，故在20Kz以上，100KHz以下的应用场合，特别是在大功 率变压器方面与其他材料相比有着明显的优势。广泛应用于大功率高频变压器，共 模电感和滤波电感磁芯。
高中物理第2章5磁性材料课件新人教版选修1
B [通过对不同年代的岩石中磁场的变化的分析，可以判断地 球磁场的强度与方向并非不发生变化，大约每过 100 万年，地磁场 的南北两极就会完全颠倒一次，故选项 B 正确．]
3．在(1)录像机用的录像带；(2)计算机用的存储软盘；(3)VCD
播放用的光盘；(4)录音机用的录音带中，利用磁性材料记录信息的
31
1．如图所示，把磁铁的 N 极靠近铁棒 A 时，发现小磁针的 S 极被铁棒吸引过来，这是由于( )
A．铁棒两极有感应电荷 B．铁棒对磁场有传导作用 C．铁棒内磁畴的磁化方向大致相同 D．铁棒内磁畴的磁化方向杂乱无章
C [把条形磁铁的 N 极靠近铁棒，铁棒中的磁畴在外磁场的作 用下，有规律地排列起来，使铁棒对外表现磁性，左侧为 S 极，右 侧为 N 极，从而把小磁针的 S 极吸引过来．]
是( )
A．(1)(2)(3)
B．(2)(3)(4)
C．(1)(2)(4)
D．(1)(3)(4)
C [录像机用的录像带、计算机用的存储软盘、录音机用的录 音带，这些都用到磁性材料，VCD 播放用的光盘没有用到磁性材料， 光盘上刻录的是数据信息，故 C 正确．]
2021/4/17
高中物理第2章5磁性材料课件新人教版选修1
磁性材料的分类及应用
根据铁磁性材料被磁化后撤去外磁场时剩磁的强弱，把铁磁性 材料分为硬磁性材料和软磁性材料．根据实际需要可选择不同材料： 永磁体要有很强的剩磁，所以要用硬磁性材料制造；电磁铁需要在 通电时有磁性，断电时失去磁性，所以要用软磁性材料制造．
2．关于钢的说法中，正确的是( ) A．钢的密度比铁大，所以钢比铁硬，钢是硬磁性材料 B．钢不容易生锈，所以钢是制造电磁铁的好材料 C．钢被磁化后有很强的剩磁，因此钢是制造永磁体的材料 D．钢在线圈通电时被磁化，断电时失去磁性，因此是制造电磁 铁的磁化与退磁
磁性材料与器件永磁材料课件
铁氧体永磁材料
总结词
铁氧体永磁材料是一种以铁为主要成分的复合氧化物永磁材料，具有较高的磁导率和较低的矫顽力。
详细描述
铁氧体永磁材料的制备工艺简单，成本较低，因此在一些要求不高的场合得到了广泛应用。其磁导率 较高，可以有效地将磁场集中到特定的区域，提高磁场的利用率。同时，铁氧体永磁材料的矫顽力较 低，容易进行磁化或去磁化操作。
特性
具有高磁导率、高矫顽力、高剩磁和 低温度系数等特点，能够提供稳定的 磁场环境。
永磁材料的分类
硬磁材料
矫顽力较高，磁性能稳定，不易退磁，常用于制造永磁体和各种永磁元件。
软磁材料
矫顽力较低，磁导率高，易于磁化和退磁，常用于制造变压器、电机和互感器 等电磁元件。
永磁材料的应用领域
电子信息技术
用于制造各种电子器件，如扬 声器、耳机、麦克风等。
熔炼法
熔炼法是一种通过高温熔化原材料，然后进行浇 注、冷却和加工得到永磁材料的方法。
该方法的优点在于可以制备出大型的永磁体，且 生产效率较高。
熔炼法的缺点在于制备出的永磁材料性能较低， 且需要大量的能源和原材料。
化学共沉淀法
01
化学共沉淀法是一种通过化学反应将原材料转化为沉淀物，然 后进行热处理得到永磁材料的方法。
电力工业
用于制造发电机、电动机、变 压器等电气设备。
医疗器械
用于制造核磁共振成像仪等医 疗设备。
航空航天
用于制造陀螺仪、加速度计等 航空航天器仪表设备。
02
永磁材料的物理基础
磁性的基本概念
01
02
03
磁性
物质与磁场相互作用，表 现出吸引或排斥的特性。
磁荷
类似于电荷，但与电荷不 同的是，磁荷是成对出现 的，即同性相斥、异性相 吸。
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1Wb = 108 Mx 1韦伯(国际单位) = 的匝数设为N，螺线管平均长度为l，线圈通入电流为I
安培环路定律 法拉第电磁感应定律
电感L
2.电磁能量关系
磁路欧姆定律
3. 磁性材料
在开关电源中，常用的软磁材料有铁氧体、磁粉芯、非晶态合金及超 微晶合金等。
真空磁导率为μ0=4π*10-7，
磁芯单匝电感量值Al= μe μ0 Ae/l (mH/N2)--A/l单位为mm
1.磁的基本定义
5. 居里温度Tc 磁芯由铁磁性(亚铁磁性或反铁磁性)转变成顺磁性的温度称为居里温
度。在μ~T曲线上，80%μmax与20%μmax连线与μ=1的交叉点相对应
的温度，即为居里温度Tc。
即使对于输入、输出规格相同的开关变换器，不同人设 计的磁性元件参数各不相同，但都能可靠个工作。
内容提纲
1.磁的基本概念 2.电磁基本定律 3.器件主要参数--磁材 4.磁性元件设计
基本概念
组成磁性元件的基本部件是磁心，而组成磁心的基 本材料是磁性材料。
铁氧体磁芯 均匀气隙的粉芯
非晶类磁材 电磁元件骨架
1. 饱和磁感应强度Bs 随磁芯中磁场强度的增加，磁感应强度B出现 饱和时的值，称为饱和磁感应强度Bs。
Bs=μH
2. 剩余磁感应强度Br
磁芯从饱和状态去除磁场后，即H=0时铁芯仍 有剩余的磁感应强度称为剩磁感应强度。
3 矫顽力Hc 磁芯从饱和状态去除磁场后，继续反向磁化 ，直至磁感应强度减小到零，此时的磁场强度
1.磁的基本定义
6. 磁致伸缩
磁性体磁化状态的变化引起其形状、尺寸改变的现象称为磁致伸 缩效应。在开关电源中磁致伸缩效应容易引起磁芯的机械共振，从 而导致机械噪声和电磁噪声，可通过点胶固定、浸漆、工作频率增 高等方法降低。
1.磁的基本定义
7. 磁心损耗 磁性材料的损耗Pc由磁滞损耗Ph、涡流损耗Pe和剩余损耗Pr组成。 磁滞损耗是磁化所消耗的能量，正比于静态磁滞回线和磁心的体积
磁性材料的分类
物质按磁性分类 1 抗磁性 2 顺磁性 3 铁磁性 4 亚铁磁性 5 反铁磁性
磁性材料的分类
强磁材料分类 1 软磁 2 硬磁 3 旋磁 4 矩磁 5 压磁
1.磁的基本定义
磁性材料是一种铁磁物质，该物质在外加 磁场中会表现为一种铁磁特性，当磁场撤消后 ，该物质又恢复为常态而无磁性。
称为矫顽力Hc。
B~H磁滞回线图 (基本磁芯曲线) ---代表磁材的主要磁
性能
1.磁的基本定义
4. 起始磁导率μi、振幅磁导率μa、增量磁导率μD和有效磁导率μe
1.磁的基本定义
磁导率定义为磁感应强度B与磁场强度H的比值
μ=B/μ0H μi ---当交流磁场的振幅趋近于零时所得到的磁导率称为起始磁导率 ； μa---如果交变磁场的振幅比较大，所得到的磁导率称为振幅磁导率( 变压器的工作状态) ； μD---在直流偏磁场上叠加一振幅较小的交变磁场作用下，交变磁场分 量沿局部磁滞回线变化，此局部磁滞回线的斜率与1/μ0的乘积称为 增量磁导率(滤波电感器的工作状态)； μe---含有气隙的磁芯的磁导率称为有效磁导率;
软磁材料要求： 1、磁导率高 2、要求具有很小的矫顽力Hc 和狭窄的磁滞回线 3、电阻率ρ要高 4、具有较高的饱和磁感应强度Bs
铁氧体材料
铁氧体是深灰色或黑色陶瓷材料，质地既硬又脆，化 学稳定性好。铁氧体成分一般是氧化铁和其它金属组成－ MeFe2O3。其中Me 表示一种或几种2 价过渡金属，如锰和 锌(MnZn) ，或镍和锌(NiZn)。
MnZn又分为高磁导率磁芯和功率磁芯。高磁导率磁芯 主要用于共模电感，要求磁芯在频率低端有尽量高的磁导率 实部（即尽量高的电感量）,同时在高频段要求磁芯的频率特 性好，即磁芯的截止频率尽量高。而功率磁芯主要用于高频 变压器和输入输出电感。
NiZn铁氧体磁芯基本属于绝缘材料，电阻率较高，因此 ，涡流损耗小，适于用在工字形电感以及高频宽带电感中， 同时，损耗型NiZn广泛用在电磁兼容对策（EMC对策)中作 为吸收式滤波器使用。
铁氧体形状
铁氧体材料的主要形状 E、EI、EC、P、T、EP、PQ、RM
天通的TP4磁芯
新康达LP3磁芯
铁氧体--磁材
磁芯材质的选型方案
我们目前通用的材质，以TDK的磁材作为代表(以相当材质)，
PC40、PC44、PC5 对应的厂家分别型号
1.磁的基本定义
计算磁芯损耗通过厂家提供的数据计算
1.磁的基本定义
磁场与磁感应强度的换算公式(国际单位制和实用单位制) 磁场强度
1奥斯特(Oe)=79.577A/m≈80A/m A/m:国际单位 Oe: 实用单位 磁感应强度 B的单位在国际单位制中是特斯拉(Tesla)，简称特，代号为T。在实 用电磁单位制中为高斯，简称高，代号为Gs。两者的关系为 1特斯拉(T)=1韦伯/米2 (1Wb/m2)=104高斯(Gauss) 1mT=10Gauss 磁通Φ
涡流损耗是交变磁场在磁心中产生环流引起的欧姆损耗
剩余损耗是总损耗中除去涡流损耗和磁滞损耗之后所剩余的损耗。 在低频或弱磁场中，剩余损耗主要是磁后效损耗；在较高或高频情 况下，剩余损耗主要有尺寸共振损耗，畴壁共振损耗，自然共振损 耗。
磁心损耗与频率和磁通密度有关，在低频时，总损耗主要由磁滞损 耗 （2和0涡0-流30损0K耗）构，成总，损P耗e=可(5近%似~1为0剩%)余Ph损，剩耗余和损涡耗流可损以耗忽。略。高频时
磁性元件培训教材
硬件部 申大力 2011.3.10
前言
几乎在说有的电源电路中,都要用到电磁元件(电感或变 压器),例如:通信电源中的主变压器、PFC电感、LLC电感、 输出滤波电感、辅助源反激变压器等。可以说磁性元件是 电力电子技术重要组成部分之一。
磁性元件与其它电气元器件不同，很难从市场上采购到 符合自己的要求的电感和变压器，都需要设计者自己设计 。而磁性元件的分析和设计要比电路设计复杂的多，要直 接得到唯一的答案是困难的，因为要涉及到许多因素，比 如体积、成本、效率。正确的设计不只是一般电气参数的 计算，还包含了结构、工艺和散热设计等。
安培环路定律 法拉第电磁感应定律
电感L
2.电磁能量关系
磁路欧姆定律
3. 磁性材料
在开关电源中，常用的软磁材料有铁氧体、磁粉芯、非晶态合金及超 微晶合金等。
真空磁导率为μ0=4π*10-7，
磁芯单匝电感量值Al= μe μ0 Ae/l (mH/N2)--A/l单位为mm
1.磁的基本定义
5. 居里温度Tc 磁芯由铁磁性(亚铁磁性或反铁磁性)转变成顺磁性的温度称为居里温
度。在μ~T曲线上，80%μmax与20%μmax连线与μ=1的交叉点相对应
的温度，即为居里温度Tc。
即使对于输入、输出规格相同的开关变换器，不同人设 计的磁性元件参数各不相同，但都能可靠个工作。
内容提纲
1.磁的基本概念 2.电磁基本定律 3.器件主要参数--磁材 4.磁性元件设计
基本概念
组成磁性元件的基本部件是磁心，而组成磁心的基 本材料是磁性材料。
铁氧体磁芯 均匀气隙的粉芯
非晶类磁材 电磁元件骨架
1. 饱和磁感应强度Bs 随磁芯中磁场强度的增加，磁感应强度B出现 饱和时的值，称为饱和磁感应强度Bs。
Bs=μH
2. 剩余磁感应强度Br
磁芯从饱和状态去除磁场后，即H=0时铁芯仍 有剩余的磁感应强度称为剩磁感应强度。
3 矫顽力Hc 磁芯从饱和状态去除磁场后，继续反向磁化 ，直至磁感应强度减小到零，此时的磁场强度
1.磁的基本定义
6. 磁致伸缩
磁性体磁化状态的变化引起其形状、尺寸改变的现象称为磁致伸 缩效应。在开关电源中磁致伸缩效应容易引起磁芯的机械共振，从 而导致机械噪声和电磁噪声，可通过点胶固定、浸漆、工作频率增 高等方法降低。
1.磁的基本定义
7. 磁心损耗 磁性材料的损耗Pc由磁滞损耗Ph、涡流损耗Pe和剩余损耗Pr组成。 磁滞损耗是磁化所消耗的能量，正比于静态磁滞回线和磁心的体积
磁性材料的分类
物质按磁性分类 1 抗磁性 2 顺磁性 3 铁磁性 4 亚铁磁性 5 反铁磁性
磁性材料的分类
强磁材料分类 1 软磁 2 硬磁 3 旋磁 4 矩磁 5 压磁
1.磁的基本定义
磁性材料是一种铁磁物质，该物质在外加 磁场中会表现为一种铁磁特性，当磁场撤消后 ，该物质又恢复为常态而无磁性。
称为矫顽力Hc。
B~H磁滞回线图 (基本磁芯曲线) ---代表磁材的主要磁
性能
1.磁的基本定义
4. 起始磁导率μi、振幅磁导率μa、增量磁导率μD和有效磁导率μe
1.磁的基本定义
磁导率定义为磁感应强度B与磁场强度H的比值
μ=B/μ0H μi ---当交流磁场的振幅趋近于零时所得到的磁导率称为起始磁导率 ； μa---如果交变磁场的振幅比较大，所得到的磁导率称为振幅磁导率( 变压器的工作状态) ； μD---在直流偏磁场上叠加一振幅较小的交变磁场作用下，交变磁场分 量沿局部磁滞回线变化，此局部磁滞回线的斜率与1/μ0的乘积称为 增量磁导率(滤波电感器的工作状态)； μe---含有气隙的磁芯的磁导率称为有效磁导率;
软磁材料要求： 1、磁导率高 2、要求具有很小的矫顽力Hc 和狭窄的磁滞回线 3、电阻率ρ要高 4、具有较高的饱和磁感应强度Bs
铁氧体材料
铁氧体是深灰色或黑色陶瓷材料，质地既硬又脆，化 学稳定性好。铁氧体成分一般是氧化铁和其它金属组成－ MeFe2O3。其中Me 表示一种或几种2 价过渡金属，如锰和 锌(MnZn) ，或镍和锌(NiZn)。
MnZn又分为高磁导率磁芯和功率磁芯。高磁导率磁芯 主要用于共模电感，要求磁芯在频率低端有尽量高的磁导率 实部（即尽量高的电感量）,同时在高频段要求磁芯的频率特 性好，即磁芯的截止频率尽量高。而功率磁芯主要用于高频 变压器和输入输出电感。
NiZn铁氧体磁芯基本属于绝缘材料，电阻率较高，因此 ，涡流损耗小，适于用在工字形电感以及高频宽带电感中， 同时，损耗型NiZn广泛用在电磁兼容对策（EMC对策)中作 为吸收式滤波器使用。
铁氧体形状
铁氧体材料的主要形状 E、EI、EC、P、T、EP、PQ、RM
天通的TP4磁芯
新康达LP3磁芯
铁氧体--磁材
磁芯材质的选型方案
我们目前通用的材质，以TDK的磁材作为代表(以相当材质)，
PC40、PC44、PC5 对应的厂家分别型号
1.磁的基本定义
计算磁芯损耗通过厂家提供的数据计算
1.磁的基本定义
磁场与磁感应强度的换算公式(国际单位制和实用单位制) 磁场强度
1奥斯特(Oe)=79.577A/m≈80A/m A/m:国际单位 Oe: 实用单位 磁感应强度 B的单位在国际单位制中是特斯拉(Tesla)，简称特，代号为T。在实 用电磁单位制中为高斯，简称高，代号为Gs。两者的关系为 1特斯拉(T)=1韦伯/米2 (1Wb/m2)=104高斯(Gauss) 1mT=10Gauss 磁通Φ
涡流损耗是交变磁场在磁心中产生环流引起的欧姆损耗
剩余损耗是总损耗中除去涡流损耗和磁滞损耗之后所剩余的损耗。 在低频或弱磁场中，剩余损耗主要是磁后效损耗；在较高或高频情 况下，剩余损耗主要有尺寸共振损耗，畴壁共振损耗，自然共振损 耗。
磁心损耗与频率和磁通密度有关，在低频时，总损耗主要由磁滞损 耗 （2和0涡0-流30损0K耗）构，成总，损P耗e=可(5近%似~1为0剩%)余Ph损，剩耗余和损涡耗流可损以耗忽。略。高频时
磁性元件培训教材
硬件部 申大力 2011.3.10
前言
几乎在说有的电源电路中,都要用到电磁元件(电感或变 压器),例如:通信电源中的主变压器、PFC电感、LLC电感、 输出滤波电感、辅助源反激变压器等。可以说磁性元件是 电力电子技术重要组成部分之一。
磁性元件与其它电气元器件不同，很难从市场上采购到 符合自己的要求的电感和变压器，都需要设计者自己设计 。而磁性元件的分析和设计要比电路设计复杂的多，要直 接得到唯一的答案是困难的，因为要涉及到许多因素，比 如体积、成本、效率。正确的设计不只是一般电气参数的 计算，还包含了结构、工艺和散热设计等。