硅钢片铁芯、坡莫合金、非晶及纳米晶软磁合金
非晶纳米晶软磁材料都有哪些
如果金属或合金的凝固速度非常快(例如用每秒高达一百万度的冷却速率将铁-硼合金熔体凝固),原子来不及整齐排列便被冻结住了,其排列方式类似于液体,是混乱的,这就是非晶合金。
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非晶软磁合金材料的种类:1、铁基非晶合金铁基非晶合金:主要元素是铁、硅、硼、碳、磷等。
它们的特点是磁性强(饱和磁感应强度可达1.4-1.7T )、磁导率、激磁电流和铁损等软磁性能优于硅钢片,价格便宜,最适合替代硅钢片,特别是铁损低(为取向硅钢片的1/3-1/5),代替硅钢做配电 变压器可降低铁损60-70%。
铁基非晶合金的带材厚度为0.03毫米左右,广泛应用于中低频变压器的铁心(一般在10千赫兹以下),例如配电变压器、中频变压器、大功率电感、电抗器等。
2、铁镍基非晶合金铁镍基非晶合金:主要由铁、镍、硅、硼、磷等组成,它们的磁性比较弱(饱和磁感应强度大约为1T以下),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心,例如漏电开关互感器。
3、钴基非晶合金钴基非晶合金: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,由于含钴,它们价格很贵,磁性较弱(饱和磁感应强度一般在1T以下),但磁导率极高,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。
4、纳米(超微晶)软磁合金材料由于非晶合金中原子的排列是混乱无序的这种特殊结构,使得非晶合金具有一些独特的性质。
安徽华晶机械有限公司位于安庆长江大桥经济开发区。
是人民解放军第4812工厂全资子公司。
公司经营以机械制造为主,拥有各类专业生产、检验试验设备94台(套),涉及铸造、橡胶制品、压力容器、制造等多个行业,主要从事非晶软磁设备、空压机及气源设备、橡胶件(含特种橡胶件)、餐余垃圾处理设备、铸件、机械加工等产品的研制、生产、经营和服务。
硅钢片铁芯、坡莫合金、非晶及纳米晶软磁合金
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. 磁性材料的磁化曲线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。
. 软磁材料的常用磁性能参数和磁感应强度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。
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。
形比:Br∕Bs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)。
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。
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。
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。
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,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:功率耗散(mW)/表面积(cm2). 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。
纳米晶软磁材料
(2)任何一种商品都脱离不了市场 规律的制约,纳米晶软磁合金材料及 其磁性元器件产品也不例外,当人们 在选择它们的时候,价格是必须考虑 的重要因素。与同类合金材料相比, 纳米晶软磁合金在性价比方面具有相 当大的优势,因而在国内市场得到了 广泛应用、市场发展前景广阔;换句 话说,追求性价比的市场规律正是推 动纳米晶软磁合金发展的动力。
纳米晶软磁材料的分类
1、Finemet合金材料 Finemet合金材料 Finemet型纳米晶软磁合金典型成分为: Finemet型纳米晶软磁合金典型成分为: Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9。性能参数为: Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9。性能参数为: Bs=1.24T,Hc=0.53A/m,µe(1kHz=1.0×105。 Bs=1.24T,Hc=0.53A/m,µe(1kHz=1.0×105。 Finemet合金开发时间早,制作工艺简便, Finemet合金开发时间早,制作工艺简便, 具有优良的软磁性能。性能研究为:其晶化 主要发生在500℃之后,560℃ 主要发生在500℃之后,560℃时纳米晶粒 晶化充分且分布均匀。当退火温度为540晶化充分且分布均匀。当退火温度为540560℃ 560℃时,其综合交流磁性能最好。另外表 明:完全纳米晶化后矫顽力随退火温度升高 而有所提高,剩磁基本维持不变,而退火后 其在高频时的磁损显著下降。
机械稳定性
纳米晶软磁合金铁芯在热处理后比较脆,但 由于铁芯被装盒灌封或表面喷塑固化后使用, 所以铁芯在使用过程中不会发生损坏或磁性 恶化。厉行试验表明,铁芯均未发生性能恶 化问题;例如某航空用开关电源变压器铁芯, 在经过: ①加速度55g、持续时间8ms、3 ①加速度55g、持续时间8ms、 次冲击、②频率20~500Hz、加速度5g、双 次冲击、②频率20~500Hz、加速度5g、双 向45分钟扫描振动、③恒加速度15g、5分 45分钟扫描振动、③恒加速度15g、 钟离心试验后,铁芯高频损耗P0.3/100k的 钟离心试验后,铁芯高频损耗P0.3/100k的 变化率小于5%。这说明纳米晶软磁合金磁 变化率小于5%。这说明纳米晶软磁合金磁 性器件的耐冲击振动性能是可靠的,机械稳 定性是好的。
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。
磁性材料的分类以及特点
磁性材料的分类以及特点一、带绕铁芯硅钢片是一种合金,在纯铁中加入少量的硅(一般在4.5%以下)形成的铁硅系合金称为硅钢该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为12000高斯; 由于它们具有较好的磁电性能,又易于大批生产,价格便宜,机械应力影响小等优点,在电力电子行业中获得极为广泛的应用,如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。
是软磁材料中产量和使用量最大的材料。
也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。
特别是在低频、大功率下最为适用。
常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带DW、冷轧取向电工钢带DQ,适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯,这类合金韧性好,可以冲片、切割等加工,铁芯有叠片式及卷绕式。
但高频下损耗急剧增加,一般使用频率不超过400Hz。
从应用角度看,对硅钢的选择要考虑两方面的因素:磁性和成本。
对小型电机、电抗器和继电器,可选纯铁或低硅钢片;对于大型电机,可选高硅热轧硅钢片、单取向或无取向冷轧硅钢片;对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。
在工频下使用时,常用带材的厚度为0.2~0.35 毫米;在400Hz 下使用时,常选0.1 毫米厚度为宜。
厚度越薄,价格越高。
2、坡莫合金坡莫合金常指铁镍系合金,镍含量在30~90%范围内。
是应用非常广泛的软磁合金。
通过适当的工艺,可以有效地控制磁性能,比如超过十万的初始磁导率、超过一百万的最大磁导率、低到千分之二奥斯特的矫顽力、接近1 或接近零的矩形系数,具有面心立方晶体结构的坡莫合金具有很好的塑性,可以加工成1 微米的超薄带及各种使用形态。
常用的合金有1J50、1J79、1J85等。
1J50 的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些,但磁导率比硅钢高几十倍,铁损也比硅钢低2~3倍。
做成较高频率(400~8000Hz)的变压器,空载电流小,适合制作100 瓦以下小型较高频率变压器。
1J79 具有好的综合性能,适用于高频低电压变压器,漏电保护开关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。
坡莫合金 非晶 纳米晶
坡莫合金非晶纳米晶坡莫合金:非晶与纳米晶坡莫合金,也被称为金属玻璃,是一种特殊的金属合金。
它具有非晶态(非晶)结构和纳米晶结构的特点,因此拥有独特的物理和化学性质。
本文将对坡莫合金的非晶结构、纳米晶结构以及其在材料科学领域的应用进行探讨。
1. 非晶结构坡莫合金的非晶结构是指其没有长程有序的晶体结构,而是一种无序的凝固态结构。
与晶体结构不同,非晶结构的原子或离子没有明确的周期性排列方式,因而在X射线衍射图谱中不会出现清晰的晶体衍射峰。
相比之下,非晶态材料呈现出均匀的背景强度。
非晶合金的非晶结构是通过快速凝固或固态相变等方法实现的。
在传统的晶体材料中,晶粒尺寸会影响其物理和化学性质,产生一系列与晶格相关的缺陷和界面。
而坡莫合金的非晶结构降低了晶界及其他缺陷的存在,从而使其具有较高的机械强度和耐腐蚀性能。
2. 纳米晶结构坡莫合金还可以通过适当的热处理方法形成纳米晶结构。
纳米晶是指具有纳米尺度晶粒的材料。
与传统的晶体材料相比,纳米晶材料的晶粒尺寸较小,通常在1至100纳米之间。
坡莫合金的纳米晶结构可以通过球磨、快速热处理或化学处理等方法得到。
纳米晶结构的坡莫合金具有较高的硬度、较低的热稳定性以及独特的磁性等性质。
此外,纳米晶结构还可以提高坡莫合金的塑性和韧性。
3. 坡莫合金的应用坡莫合金由于其独特的结构和性质,在材料科学领域有着广泛的应用。
3.1 电子学领域坡莫合金的非晶结构和纳米晶结构使其具有较低的电阻率和磁导率,因此被广泛应用于电子学领域。
例如,坡莫合金可以制备成高灵敏度的磁传感器,用于测量磁场强度。
此外,坡莫合金还可以用于制备高性能的磁性存储材料。
3.2 机械工程领域坡莫合金的非晶和纳米晶结构使其具有很好的强度和韧性,因此被广泛应用于机械工程领域。
例如,坡莫合金可以用于制备高强度、耐磨损的表面涂层,用于提高机械零件的表面硬度和耐磨性。
此外,坡莫合金还可以用于制备高强度、轻量化的结构材料。
3.3 能源领域坡莫合金在能源领域的应用也引起了广泛关注。
磁芯材料的介绍
电力电子电路常用磁芯元件的设计一、常用磁性材料的基本知识磁性元件可以说是电力电子电路中关键的元件之一,它对电力电子装置的体积、效率等有重要影响,因此,磁性元件的设计也是电力电子电路系统设计的重要环节。
磁性材料有很多种类,特性各异,不同的应用场合有不同的选择,以下是几种常用的磁性材料。
1.低碳钢低碳钢是一种最常见的磁性材料,这种材料电阻率很低,因此涡流损耗较大,实际应用时常制成硅钢片。
硅钢片是一种合金材料(通常由97%的铁和3%的硅组成),它具有很高的磁导率,并且每一薄片之间相互绝缘,使得材料的涡流损耗显著减小。
磁芯损耗取决于材料的厚度与硅含量,硅含量越高、电阻率越大。
这种材料大多应用于低频场合,工频磁性元件常用这种材料。
2.铁氧体随着工作频率的提高,对磁芯损耗的要求更高,硅钢片由于制造工艺的限制,已经很难满足这种要求,铁氧体就是在这种形势下出现的。
铁氧体是一种暗灰色或者黑色的陶瓷材料。
铁氧体的化合物是MeFe2O4,这里Me代表一种或几种二价的金属元素,例如,锰、锌、镍、钴、铜、铁或镁。
这些化合物在特定的温度范围内表现出良好的磁性能,但是如果超出某个温度值,磁性将失去,这个温度称为居里温度(T c)。
铁氧体材料非常容易磁化,并且具有相当高的电阻率。
这些材料不需要像硅钢片那样分层隔离就能用在高频的应用场合。
高频铁氧体磁性材料主要可分为两大类:锰锌(MnZn)铁氧体材料和镍锌(NiZn)铁氧体材料。
比较而言,NiZn材料的电阻率较高,一般认为在高频应用场合下具有较低的涡流损耗。
但是最近的研究表明,如果颗粒的尺寸足够小而且均匀,在几兆赫兹范围内MnZn材料显示出较NiZn材料更为优越的特性,例如,TDK公司的H7F材料以及MAGNETICS公司的K材料就是采用这种技术,适用于兆赫兹工作频率下工作的新型铁氧体材料。
3.粉芯材料粉芯材料是将一些合金原料研磨成精细的粉末状颗粒,然后在这些颗粒的表面覆盖上一层绝缘物质(它用来控制气隙的尺寸,并且降低涡流损耗),最后这些粉末在高压下形成各种磁芯形状。
软磁材料
软磁材料基本知识一、软磁材料的发展及种类1.软磁材料的发展软磁材料在工业中的应用始于十九世纪末。
随着电力工及电讯技术的兴起,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。
到二十世纪初,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。
到二十年代,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。
从四十年代到六十年代,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。
进入七十年代,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。
2.常用软磁磁芯的种类铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。
按(主要成分, 磁性特点, 结构特点) 制品形态分类:1). 合金类:硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金2). 粉芯类:磁粉芯,包括:铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯(High Flux)、坡莫合金粉芯(MPP)3). 铁氧体类:算是特殊的粉芯类, 包括:锰锌系、镍锌系常用软磁材料的分类及其特性(Soft Magnetic Materials)二、软磁材料的分类介绍(一). 合金类1.硅钢硅钢是一种合金,在纯铁中加入少量的硅(一般在 4.5%以下)形成的铁硅系合金称为硅钢,该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为20000 高斯;由于它们具有较好的磁电性能,又易于大批生产,价格便宜,机械应力影响小等优点,在电力电子行业中获得极为广泛的应用,如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。
是软磁材料中产量和使用量最大的材料。
也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。
特别是在低频、大功率下最为适用。
常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带DW、冷轧取向电工钢带DQ,适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯,这类合金韧性好,可以冲片、切割等加工,铁芯有叠片式及卷绕式。
非晶纳米晶软磁材料
非晶纳米晶软磁材料1、非晶纳米晶软磁材料非晶/纳米晶软磁材料一.应用领域非晶态软磁合金材料为20世纪70年月问世的一种新型材料,因具有铁芯损耗小、电阻率高、频率特性好、磁感应强度高、抗腐蚀性强等优点,引起了人们的极大重视,被誉为21世纪新型绿色节能材料。
其技术特点为:采纳超急冷凝固技术使合金钢液到薄带材料一次成型;采纳纳米技术,制成介于巨观和微观之间的纳米态(10-20nm)软磁物质。
非晶、纳米晶合金的优异软磁特性都来自于其特别的组织结构,非晶合金中没有晶粒和晶界,易于磁化;纳米晶合金的晶粒尺寸小于磁交换作用长度,导致平均磁晶各向异性很小,并且通过调整成分,可以使其磁致伸缩趋近于零。
【表1】列出了非晶/纳米晶软磁材料的典型性能及主要应用领域。
近年来,随着信息处理和电力电子技2、术的快速进展,各种电器设备趋向高频化、小型化、节能化。
在电力领域,非晶、纳米晶合金均得到大量应用。
其中铁基非晶合金的最大应用是配电变压器铁芯。
由于非晶合金的工频铁损仅为硅钢的1/5~1/3,利用非晶合金取代硅钢可使配电变压器的空载损耗降低60﹪~70﹪。
因此,非晶配电变压器作为换代产品有很好的应用前景。
纳米晶合金的最大应用是电力互感器铁芯。
电力互感器是特地测量输变电线路上电流和电能的特种变压器。
近年来高精度等级〔如0.2级、0.2S级、0.5S级〕的互感器需求量快速增加。
传统的冷轧硅钢片铁芯往往达不到精度要求,虽然高磁导率玻莫合金可以满足精度要求,但价格高。
而采纳纳米晶铁芯不但可以到达精度要求、而且价格低于玻莫合金。
在电力电子领域,随着高频逆变技术的成3、熟,传统大功率线性电源开始大量被高频开关电源所取代,而且为了提高效率,减小体积,开关电源的工作频率越来越高,这就对其中的软磁材料提出了更高的要求。
硅钢高频损耗太大,已不能满足使用要求。
铁氧体虽然高频损耗较低,但在大功率条件下仍旧存在许多问题,一是饱和磁感低,无法减小变压器的体积;二是居礼温度低,热稳定性差;三是制作大尺寸铁芯成品率低,本钱高。
硅钢片铁芯
1.硅钢片铁芯硅钢片是一种合金,在纯铁中加入少量的硅(一般在4.5%以下)形成的铁硅系合金称为硅钢。
该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为20000Gs;由于它们具有较好的磁电性能,又易于大批生产,价格便宜,机械应力影响小等优点,在电力电子行业中获得极为广泛的应用,如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。
是软磁材料中产量和使用量最大的材料。
也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。
特别是在低频、大功率下最为适用。
常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带DW、冷轧取向电工钢带DQ,适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯,这类合金韧性好,可以冲片、切割等加工,铁芯有叠片式及卷绕式。
但高频下损耗急剧增加,一般使用频率不超过400Hz。
从应用角度看,对硅钢的选择要考虑两方面的因素:磁性和成本。
对小型电机、电抗器和继电器,可选纯铁或低硅钢片;对于大型电机,可选高硅热轧硅钢片、单取向或无取向冷轧硅钢片;对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。
在工频下使用时,常用带材的厚度为0.2~0.35毫米;在400Hz下使用时,常选0.1毫米厚度为宜。
厚度越薄,价格越高。
2.坡莫合金坡莫合金铁芯坡莫合金常指铁镍系合金,镍含量在30~90%范围内。
是应用非常广泛的软磁合金。
通过适当的工艺,可以有效地控制磁性能,比如超过105的初始磁导率、超过106的最大磁导率、低到2‰奥斯特的矫顽力、接近1或接近0的矩形系数,具有面心立方晶体结构的坡莫合金具有很好的塑性,可以加工成1μm的超薄带及各种使用形态。
常用的合金有1J50、1J79、1J85等。
1J50 的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些,但磁导率比硅钢高几十倍,铁损也比硅钢低2~3倍。
做成较高频率(400~8000Hz)的变压器,空载电流小,适合制作100W以下小型较高频率变压器。
1J79 具有好的综合性能,适用于高频低电压变压器,漏电保护开关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。
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。
坡莫合金 非晶 纳米晶
坡莫合金非晶纳米晶坡莫合金是一种特殊的金属合金材料,其独特的结构和性质使其在科学研究和工业应用中具有广泛的应用前景。
它是一种非晶合金材料,也被称为非晶态金属或非晶态合金。
而纳米晶则是一种晶体中晶粒尺寸在纳米级别的材料。
本文将介绍坡莫合金、非晶态和纳米晶的概念以及它们在材料科学和工程中的应用。
坡莫合金是由几种金属元素组成的合金材料,常见的成分包括镍(Ni)、铁(Fe)、铌(Nb)和硼(B)等。
它的制备过程涉及到快速凝固技术,通过迅速冷却合金液体,使其形成非晶态结构。
非晶态是一种无序的结构,与晶态相比,其原子排列没有规律性。
这种非晶态结构使坡莫合金具有许多独特的性质。
坡莫合金具有良好的力学性能。
非晶态结构中的原子无法找到自己的位置,因此坡莫合金具有较高的硬度和强度。
与传统的晶态材料相比,坡莫合金的强度可以提高数倍甚至更多。
这使得坡莫合金在制造高强度结构材料和耐磨材料方面具有广泛的应用前景。
坡莫合金具有优异的耐腐蚀性能。
非晶态结构的坡莫合金表面不容易形成氧化层,从而减少了与氧、水等物质的接触,降低了腐蚀的可能性。
这使得坡莫合金在化学工业、航空航天等领域中得到广泛应用。
坡莫合金还具有良好的磁性能。
由于非晶态结构的坡莫合金具有无序的磁矩排列,使其具有低磁滞、高饱和磁感应强度和高导磁率等特点。
这使得坡莫合金在电子磁性材料、传感器等领域有着广泛的应用。
与非晶态结构相比,纳米晶结构的材料具有更小的晶粒尺寸,通常在纳米级别。
纳米晶具有高比表面积和晶界的丰富性,使其具有许多特殊的性质。
纳米晶材料具有较高的硬度、强度和塑性,同时还具有良好的导电性和热稳定性。
这些性质使得纳米晶材料在材料科学、能源领域、电子器件等方面有着广泛的应用。
纳米晶坡莫合金是将坡莫合金制备成纳米晶结构的材料。
通过合适的处理方法,可以将坡莫合金的晶粒尺寸控制在纳米级别。
纳米晶坡莫合金继承了坡莫合金的优异性能,同时还具有纳米晶材料的特殊性质。
因此,纳米晶坡莫合金在高强度结构材料、耐磨材料、电子器件等领域有着广泛的应用前景。
各种合金金属磁芯、非晶、微晶磁芯介绍
各种合金金属磁芯、非晶、微晶磁芯介绍一、性能特点:坡莫合金金属磁芯:各类坡莫合金材料有着各自不同的,较硅钢材料与铁氧体优异的典型磁性能,有着较高的温度稳定性和时效稳定性.高初始磁导率类坡莫合金材料(IJ79,IJ85,IJ86)铁芯常制作电流互感器,小信号变压器;高矩形度类坡莫合金材料(IJ51)铁芯常制作磁放大器,双级性脉冲变压器;低剩磁类坡莫合金材料(IJ67h)铁芯常制作中小功率单极性脉冲变压器.二、非晶磁芯:⑴铁基非晶铁芯:在几乎所有的非晶合金铁芯中具有最高的饱和磁感应强度(1.45~1.56T),同时具有高导磁率,低矫顽力,低损耗,低激磁电流和良好的温度稳定性和时效稳定性.主要用于替代硅钢片,作为各种形式,不同功率的工频配电变压器,中频变压器,工作频率从50Hz到10KHz;作为大功率开关电源电抗器铁芯,使用频率可达50KHz.⑵铁镍基非晶铁芯:中等偏低的饱和磁感应强度(0.75T),高导磁率,低矫顽力,耐磨耐蚀,稳定性好.常用于取代坡莫合金铁芯作为漏电开关中的零序电流互感器铁芯.⑶钴基非晶铁芯:在所有的非晶合金铁芯中具有最高的磁导率,同时具有中等偏低的饱和磁感应强度(0.65T),低矫顽力,低损耗,优异的耐磨性和耐蚀性,良好的温度稳定性和时效稳定性,耐冲击振动.主要用于取代坡莫合金铁芯和铁氧体铁芯制作高频变压器,滤波电感,磁放大器,脉冲变压器,脉冲压缩器等应用在高端领域(军用)三、微晶磁芯:较高的饱和磁感应强度(1.1~1.2T),高导磁率,低矫顽力,低损耗及良的稳定性,耐磨性,耐蚀性,同时具有较低的价格,在所有的金属软磁材料芯中具有最佳的性价比,用于制作微晶铁芯的材料被誉为"绿色材料".泛应用于取代硅钢,坡莫合金及铁氧体,作为各种形式的高频(20KHz100KHz)开关电源中的大中小功率的主变压器,控制变压器,波电感,储能电感,电抗器,磁放大器和饱和电抗器铁芯,EMC滤波器共电感和差模电感铁芯,IDSN微型隔离变压器铁芯;也广泛应用于各种类同精度的互感器铁芯.环型规格范围:磁芯最大外径:750mm磁芯最小内径:6mm磁芯最小片宽:5mm磁芯最大片宽:40mm (可叠加得到更宽)其他规格可以根据客户需求订做四、参考说明:坡莫合金金属磁芯,非晶,微晶磁芯电磁性能状态:横磁热处理,低Br,有一定的恒导特性,适用于小功率单极性脉冲变压器,单端开关电源变压器,滤波电感,电抗器;常规热处理,低Pc,极低的激磁电流;适用于中频变压器;纵磁热处理,高Br,适用于配电变压器,中频变压器,双端开关电源变压器,大功率双极性脉冲变压器,饱和电抗器及脉冲压缩器. 摘要:结合应用实例,重点介绍了在不同应用场合选用非晶与超微晶材料的种类及其特点,并与其它磁性材料作了对比。
软磁材料有哪些
软磁材料有哪些
软磁材料是一类具有高磁导率和低矫顽力的材料,能够在高频磁场下表现出较低的完整电导率和磁导率,并且在磁场消失后能快速恢复为初始状态的材料。
软磁材料广泛应用于变压器、感应器、电抗器、电感器以及电子设备等领域。
下面介绍一些常见的软磁材料。
1. 硅钢片:硅钢片是一种由硅铁合金制成的软磁材料,具有低矫顽力和高磁导率的特点。
硅钢片可以分为冷轧硅钢片和热轧硅钢片两种类型。
冷轧硅钢片广泛用于电力装置和电子设备中,而热轧硅钢片主要用于普通磁性材料和电机核心。
2. 锰锌铁氧体:锰锌铁氧体是一种由锰锌铁氧体粉末制成的软磁材料,具有高磁导率和低损耗的特点。
锰锌铁氧体广泛应用于高频变压器、感应器和滤波器等电子设备中。
3. 镍铁合金:镍铁合金是一种由镍和铁组成的软磁材料,具有低矫顽力和高磁导率的特点。
镍铁合金广泛用于航空航天、电子设备和通信设备等领域。
4. 铁氧体:铁氧体是一种由氧化铁制成的软磁材料,具有高磁导率和低矫顽力的特点。
铁氧体广泛应用于电感器、传感器和电子设备中。
5. 铁矽铝软磁材料:铁矽铝是一种由铁、硅和铝组成的软磁材料,具有较高的磁导率和低的矫顽力。
铁矽铝软磁材料常用于高频电感器和变压器中。
6. 铁镍合金:铁镍合金是一种由铁和镍组成的软磁材料,具有高磁导率和低矫顽力的特点。
铁镍合金广泛应用于电压互感器和电子设备等领域。
除了以上介绍的几种常见的软磁材料,还有一些其他软磁材料,如铁锂合金、铁镉合金等,它们具有不同的磁导率和矫顽力,适用于不同的应用领域。
这些软磁材料的特性使其在各个领域都具有重要的应用价值。
硅钢片铁芯、坡莫合金、非晶及纳米晶软磁合金(转载)
硅钢片铁芯、坡莫合金、非晶及纳米晶软磁合金(转载)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磁性材料一. 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。
软磁材料种类
软磁材料种类软磁材料种类繁多,通常按成分分为:①纯铁和低碳钢。
含碳量低于0.04%,包括电磁纯铁、电解铁和羰基铁。
其特点是饱和磁化强度高,价格低廉,加工性能好;但其电阻率低、在交变磁场下涡流损耗大,只适于静态下使用,如制造电磁铁芯、极靴、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩等。
②铁硅系合金。
含硅量 0.5%~ 4.8%,一般制成薄板使用,俗称硅钢片。
在纯铁中加入硅后,可消除磁性材料的磁性随使用时间而变化的现象。
随着硅含量增加,热导率降低,脆性增加,饱和磁化强度下降,但其电阻率和磁导率高,矫顽力和涡流损耗减小,从而可应用到交流领域,制造电机、变压器、继电器、互感器等的铁芯。
③铁铝系合金。
含铝6%~16%,具有较好的软磁性能,磁导率和电阻率高,硬度高、耐磨性好,但性脆,主要用于制造小型变压器、磁放大器、继电器等的铁芯和磁头、超声换能器等。
④铁硅铝系合金。
在二元铁铝合金中加入硅获得。
其硬度、饱和磁感应强度、磁导率和电阻率都较高。
缺点是磁性能对成分起伏敏感,脆性大,加工性能差。
主要用于音频和视频磁头。
⑤镍铁系合金。
镍含量30%~90%,又称坡莫合金,通过合金化元素配比和适当工艺,可控制磁性能,获得高导磁、恒导磁、矩磁等软磁材料。
其塑性高,对应力较敏感,可用作脉冲变压器材料、电感铁芯和功能磁性材料。
⑥铁钴系合金。
钴含量27%~50%。
具有较高的饱和磁化强度,电阻率低。
适于制造极靴、电机转子和定子、小型变压器铁芯等。
⑦软磁铁氧体。
非金属亚铁磁性软磁材料。
电阻率高(10-2~1010Ω·m ),饱和磁化强度比金属低,价格低廉,广泛用作电感元件和变压器元件(见铁氧体)。
⑧非晶态软磁合金。
一种无长程有序、无晶粒合金,又称金属玻璃,或称非晶金属。
其磁导率和电阻率高,矫顽力小,对应力不敏感,不存在由晶体结构引起的磁晶各向异性,具有耐蚀和高强度等特点。
此外,其居里点比晶态软磁材料低得多,电能损耗大为降低,是一种正在开发利用的新型软磁材料。
坡莫合金 铁氧体 硅钢片
坡莫合金铁氧体硅钢片
坡莫合金、铁氧体和硅钢片都是在材料科学领域中常见的材料
类型。
让我们从多个角度来了解它们。
首先,让我们来看看坡莫合金。
坡莫合金是一种特殊的合金,
它具有优异的耐腐蚀性能和高温强度。
它通常由镍、铬、钨等金属
元素组成,常用于航空航天、化工、医疗器械等领域。
坡莫合金的
特点是具有良好的机械性能和耐热性能,因此在高温高压环境下有
着广泛的应用。
接下来是铁氧体。
铁氧体是一种铁磁材料,它具有良好的磁导
性和磁化特性。
铁氧体通常由氧化铁和其它金属氧化物组成,具有
高磁导率和低磁损耗,因此在电子电气领域中被广泛应用,比如制
造变压器、电感等电子元器件。
最后是硅钢片。
硅钢片是一种特殊的电工钢材料,含有约3%~5%的硅元素。
硅钢片具有优异的磁导性能和低磁滞损耗,因此被广泛
应用于制造电机、变压器等电力设备。
硅钢片的特点是具有低磁滞
损耗和低涡流损耗,可以有效减小设备的能量损耗,提高设备的能效。
总的来说,坡莫合金、铁氧体和硅钢片都是在特定领域具有重要应用的材料,它们分别在高温高压环境、电子电气领域和电力设备制造中发挥着重要作用。
希望以上信息能够对你有所帮助。
坡莫合金 铁氧体 硅钢片
坡莫合金铁氧体硅钢片
坡莫合金、铁氧体和硅钢片都是在材料科学和工程领域中常见
的材料类型。
让我们从多个角度来分别介绍这些材料。
首先,让我们来谈谈坡莫合金。
坡莫合金是一种具有特殊化学
成分和微观结构的合金材料,通常由镍、铬、钼和铁等元素组成。
坡莫合金因其优异的耐腐蚀性、高温强度和耐磨性而被广泛应用于
航空航天、化工、能源等领域。
这些合金通常用于制造高温下工作
的零部件,如喷气发动机中的涡轮叶片和化工设备中的耐腐蚀部件。
接下来是铁氧体。
铁氧体是一种磁性材料,具有良好的磁导性能。
它通常由氧化铁和其他金属氧化物组成,具有磁性的特点。
铁
氧体广泛应用于电子和电气工程领域,如制造变压器、电感、磁芯
和电磁设备等。
铁氧体的磁性能使其在电子设备中起着重要作用,
例如在变压器中用于调节电压和电流。
最后是硅钢片。
硅钢片是一种低碳钢,其中添加了少量的硅元素。
硅钢片具有优异的磁导性能和低磁滞损耗,因此被广泛用于制
造电机、变压器和发电设备的磁芯。
硅钢片的低磁滞损耗使得它在
交变磁场下具有较低的能量损耗,因此在电力工程领域中得到广泛
应用。
总的来说,这三种材料在不同的领域中都有重要的应用价值。
坡莫合金在高温、腐蚀环境下具有优异的性能,铁氧体在电子和电气工程中发挥着重要作用,而硅钢片则在电力工程领域中具有重要地位。
希望这些信息能够帮助你更好地了解这些材料。
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硅钢片铁芯、坡莫合金、非晶及纳米晶软磁合金磁性材料一. 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洁排列。
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外形及磁化状态密切相关。
设计者必须熟知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。
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外形及尺寸;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。
二、软磁材料的发展及种类1. 软磁材料的发展软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。
随着电力工及电讯技术的兴起,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。
2. 常用软磁磁芯的种类铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。
按(主要成分、磁性特点、结构特点)制品形态分类:(1) 粉芯类:磁粉芯,包括:铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯(high flux)、坡莫合金粉芯(mpp)、铁氧体磁芯(2) 带绕铁芯:硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金三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、粉粒的大小和外形、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、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。
磁芯的有效磁导率μe及电感的计算公式为:μe = dl/4n2s × 109其中:d 为磁芯平均直径(cm),l为电感量(享),n 为绕线匝数,s为磁芯有效截面积(cm2)。
(1) 铁粉芯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22~100;初始磁导率μi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。
铁粉芯初始磁导率随直流磁场强度的变化铁粉芯初始磁导率随频率的变化(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 是由81%ni、2%mo及fe粉构成。
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hf是由50%ni、50%fe粉构成。
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(kool mμ cores)铁硅铝粉芯由9%al、5%si, 85%fe粉构成。
主要是替代铁粉芯,损耗比铁粉芯低80%,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0,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(ferrites)软磁铁氧体是以fe2o3为主成分的亚铁磁性氧化物,采用粉末冶金方法生产。
有mn-zn、cu-zn、ni-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102~104 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。
磁芯外形种类丰富,有e、i、u、ec、etd形、方形(rm、ep、pq)、罐形(pc、rs、ds)及圆形等。
在应用上很方便。
由于软磁铁氧体不使用镍等稀缺材料也能得到高磁导率,粉末冶金方法又适宜于大批量生产,因此成本低,又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感,在应用上很方便。
而且磁导率随频率的变化特性稳定,在150khz以下基本保持不变。
随着软磁铁氧体的出现,磁粉芯的生产大大减少了,很多原来使用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。
国内外铁氧体的生产厂家很多,在此仅以美国的magnetics公司生产的mn-zn铁氧体为例介绍其应用状况。
分为三类基本材料:电信用基本材料、宽带及emi材料、功率型材料。
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10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4000~5000gs。
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。
(二) 带绕铁芯1. 硅钢片铁芯硅钢片是一种合金,在纯铁中加入少量的硅(一般在4.5%以下)形成的铁硅系合金称为硅钢。
该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为20000gs;由于它们具有较好的磁电性能,又易于大批生产,价格便宜,机械应力影响小等优点,在电力电子行业中获得极为广泛的应用,如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。
是软磁材料中产量和使用量最大的材料。
也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。
非凡是在低频、大功率下最为适用。
常用的有冷轧硅钢薄板dg3、冷轧无取向电工钢带dw、冷轧取向电工钢带dq,适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯,这类合金韧性好,可以冲片、切割等加工,铁芯有叠片式及卷绕式。
但高频下损耗急剧增加,一般使用频率不超过400hz。
从应用角度看,对硅钢的选择要考虑两方面的因素:磁性和成本。
对小型电机、电抗器和继电器,可选纯铁或低硅钢片;对于大型电机,可选高硅热轧硅钢片、单取向或无取向冷轧硅钢片;对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。
在工频下使用时,常用带材的厚度为0.2~0.35毫米;在400hz下使用时,常选0.1毫米厚度为宜。
厚度越薄,价格越高。
2. 坡莫合金坡莫合金常指铁镍系合金,镍含量在30~90%范围内。
是应用非常广泛的软磁合金。
通过适当的工艺,可以有效地控制磁性能,比如超过105的初始磁导率、超过106的最大磁导率、低到2‰奥斯特的矫顽力、接近1或接近0的矩形系数,具有面心立方晶体结构的坡莫合金具有很好的塑性,可以加工成1μm的超薄带及各种使用形态。
常用的合金有1j50、1j79、1j85等。
1j50 的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些,但磁导率比硅钢高几十倍,铁损也比硅钢低2~3倍。
做成较高频率(400~8000hz)的变压器,空载电流小,适合制作100w以下小型较高频率变压器。
1j79 具有好的综合性能,适用于高频低电压变压器,漏电保护开关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。
1j85 的初始磁导率可达十万105以上,适合于作弱信号的低频或高频输入输出变压器、共模电感及高精度电流互感器等。
3. 非晶及纳米晶软磁合金(amorphous and nanocrystalline alloys)硅钢和坡莫合金软磁材料都是晶态材料,原子在三维空间做规则排列,形成周期性的点阵结构,存在着晶粒、晶界、位错、间隙原子、磁晶各向异性等缺陷,对软磁性能不利。