软磁材料性能优秀课件
合集下载
软磁材料及应用MarchPPT课件
' Bm cos( ),'' Bm sin( )
0Hm
0Hm
tan tane tanh tanc
2 t an i
ef
aBm c
涡流损耗
磁滞损耗
第22页/共127页
剩余损耗
Legg公式
二.磁损耗分类:
非共振区（损耗较小）: 1>.涡流损耗; 2>.磁滞损耗; 3>.剩余损耗;
共振区（损耗较大）: 4>.尺寸损耗; 5>.畴壁损耗; 6>.自然共振
µi = µi 转+ µi位
对于一般烧结铁氧体： 1. 如内部气孔较多,密度低,壁移难, µi转为主; 2. 如晶粒大,气孔少,密度高,以壁移为主. 磁化的难易程度决定于磁化动力(MsH)与阻滞之比,比值高则易磁化;反之难磁
化.
第8页/共127页
理论上提高磁导率的条件:
1.必要条件：
1>.Ms要高( Ms2 );
③ 加入TiO2, 即使 Fe2+ 限制在 Ti4+ 附近, 防止 Fe2+＝Fe3+ +e导电机构形成;
④ 烧结后热处理使晶粒表面吸氧: Fe2+ Fe3+ (3000C以上)
第26页/共127页
（二）、 磁滞损耗
磁滞损耗：是指软磁材料在交变场中存在不可逆磁化而形成磁滞回线，所引起材 料损耗，大小正比于回线面积. 原因: 不可逆的壁移,使B落后于H.
第14页/共127页
摘自当代磁学p82
二、影响磁谱的因素
一、尺寸因素
尺寸共振：电磁波在介质内的波长小于真空中的波长
c 0 f
c是真空中的光速，f是频率。 对Mn-Zn铁氧体 ≈103,≈5×104,若f=1.5MHz，求得波长为2.8厘米，当与磁场垂直方向的磁芯尺 寸与半波长（1.4cm）整数倍相近时，将有驻波发生，电磁波将在样品中发生共 振。采用减小尺寸或叠片方式，可以避免尺寸共振。
磁性功能材料培训课件
（二）电工钢（Fe-Si合金）
Fe-Si合金主要指低C（C≤0.015%，最好是≤0.005%与低 Si（Si+Al≤1%） 和Si含量在0.5%-6.5%范围内的Fe-Si软 磁合金。
（C<0.02%，Si: 1.5%～4.5%的合金）
Fe-Si相图
Si在Fe的溶解度为15%，存在、、（FeSi）、 （Fe5Si3）相。只有是铁磁性的。 BCC结构，<001>方向易磁化方向，<111>难磁化 方向
第二章 磁性功能材料
第二节 软磁材料
2.1 概述 2.2 电工纯铁和电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2. （一）发展历史 （二）定义，基本要求 （三）分类 2.2 电工纯铁和电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2.6 非晶，纳米晶软磁材料
0.20
Al
0.55 0.20~0.5
5
磁性等级
普通 高级 特级 超级
牌号
DT3、DT4、DT5、DT6、DT8 DT3A、DT4A、DT5A、DT6A、DT8A
DT4E DT4C、DT6C
表2-4 国产电工纯铁的磁性（YB200-75）
Hc/ A·m-1 不大于
96 72 48 32
μm 不小于
再结晶退火
用途：直流电机和电磁铁铁芯，继电器铁芯，永久磁 路中的导磁体和磁屏蔽，电话中磁屏蔽，电机中用以 导引直流磁通的磁极等。
直流电机铁 芯
2.1 概述 2.2 电工纯铁和电工钢 （一）电工纯铁 （二）电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2.6 非晶，纳米晶软磁材料
软磁材料性能PPT课件
Mf198A K2008 TSF-5080 CF138 PL-9 2HM5
35G
PC50 DMR50
DMR5 5
7H10/7H20
B40
BH5
N49
3F35
3F3
SBIM
F47
5MBiblioteka 75G55G21
2、高导铁氧体
①主要用于局域网隔离变压器、差模滤波器 宽带变压器、低功率驱动变压器等。
②发展方向：高μi、宽频、宽温、低THD ③高导铁氧体的几个主要指标
100KHz
P (mw/cm3 ) cv
101
50mT
100 0
25mT
20
40
60
80
100
120
140
Temperature(℃ ）
13
功耗与温度关系图（DMR24）
500
400
f=500KHz/ B=50mT
Power Loss Pv(mw/cm3 )
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
Pc = K fm Bn = f∮BdH＋Cef2B2/ρ＋Pr f=10-100k m=1.3 典型值n=2.5 f＞100K m继续增 降低磁芯损耗：减Hc增ρ，减少晶粒尺寸 当磁芯发热时磁芯能否正常工作，又引入一个物理量——居里温度。 功率铁氧体要求高的Tc，
9
综上所述，对功率材料的要求为：
5
四、常用软磁铁氧体材料
Mg-Zn材料、Ni-Zn材料
Mn-Zn材料 Mn-Zn材料又分为：
功率铁氧体：DMR30、DMR40、DMR44、DMR50、 DMR90 ；
35G
PC50 DMR50
DMR5 5
7H10/7H20
B40
BH5
N49
3F35
3F3
SBIM
F47
5MBiblioteka 75G55G21
2、高导铁氧体
①主要用于局域网隔离变压器、差模滤波器 宽带变压器、低功率驱动变压器等。
②发展方向：高μi、宽频、宽温、低THD ③高导铁氧体的几个主要指标
100KHz
P (mw/cm3 ) cv
101
50mT
100 0
25mT
20
40
60
80
100
120
140
Temperature(℃ ）
13
功耗与温度关系图（DMR24）
500
400
f=500KHz/ B=50mT
Power Loss Pv(mw/cm3 )
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
Pc = K fm Bn = f∮BdH＋Cef2B2/ρ＋Pr f=10-100k m=1.3 典型值n=2.5 f＞100K m继续增 降低磁芯损耗：减Hc增ρ，减少晶粒尺寸 当磁芯发热时磁芯能否正常工作，又引入一个物理量——居里温度。 功率铁氧体要求高的Tc，
9
综上所述，对功率材料的要求为：
5
四、常用软磁铁氧体材料
Mg-Zn材料、Ni-Zn材料
Mn-Zn材料 Mn-Zn材料又分为：
功率铁氧体：DMR30、DMR40、DMR44、DMR50、 DMR90 ；
磁性材料pptppt课件
常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。
可编辑课件
8
铁粉芯
铁粉芯是磁性材料四氧化三铁的通俗说法，主要应用于电器回 路中解决电磁兼容性（EMC）问题。即用来消除电器回路中由于各 种不同原因产生的杂波，辐射。
如下图是由铁粉芯制成的磁环，当一定波段的杂波通过磁环时， 磁环的电磁特性导致这一波段的电流被转化为磁力以及部分热量从 而被消耗掉。来达到降低杂波的目的。
坡莫合金
互感器
互感器又称为仪用变压器， 是电流互感器和电压互感器的 统称。其功能主要是将高电压 或大电流按比例变换成标准低 电压（100V）或标准小电流 （5A或1A，均指额定值），以 便实现测量仪表、保护设备及 自动控制设备的标准化、小型 化。
可编辑课件
11
展望未来
磁电共存这一基本规律导致了磁性材料必然与电子技术相互促进 而发展，例如光电子技术促进了光磁材料和磁光材料的研制。
稀土永磁铁面向汽车应用
(3)铁氧体硬磁材料：这是以Fe2O3为主要组元 的复合氧化物强磁材料(狭义)和磁有序材料如 反铁磁材料(广义)。其特点是电阻率高，特别 有利于在高频和微波应用。如钡铁氧体
(BaFe12O19)和锶铁氧体(SrFe12O19)等都有很 多应用。
磁阀
可编辑课件
6
四.发展现状与展望未来
高磁通密度和低磁芯损耗的特性，使铁硅铝磁芯非常适用 于功率因数校正电路，以及单向驱动的应用，如回扫变压器， 脉冲变压器。
铁硅铝粉芯磁环
可编辑课件
10
坡莫合金粉芯 坡莫合金指铁镍合金，坡莫合金的最大
特点是具有很高的弱磁场导磁率。它们的饱 和磁感应强度一般在0.6--1.0T之间。
用于制作音频变压器、互感器、磁放大 器、磁调制器、扼流器、音频磁头等。
可编辑课件
8
铁粉芯
铁粉芯是磁性材料四氧化三铁的通俗说法，主要应用于电器回 路中解决电磁兼容性（EMC）问题。即用来消除电器回路中由于各 种不同原因产生的杂波，辐射。
如下图是由铁粉芯制成的磁环，当一定波段的杂波通过磁环时， 磁环的电磁特性导致这一波段的电流被转化为磁力以及部分热量从 而被消耗掉。来达到降低杂波的目的。
坡莫合金
互感器
互感器又称为仪用变压器， 是电流互感器和电压互感器的 统称。其功能主要是将高电压 或大电流按比例变换成标准低 电压（100V）或标准小电流 （5A或1A，均指额定值），以 便实现测量仪表、保护设备及 自动控制设备的标准化、小型 化。
可编辑课件
11
展望未来
磁电共存这一基本规律导致了磁性材料必然与电子技术相互促进 而发展，例如光电子技术促进了光磁材料和磁光材料的研制。
稀土永磁铁面向汽车应用
(3)铁氧体硬磁材料：这是以Fe2O3为主要组元 的复合氧化物强磁材料(狭义)和磁有序材料如 反铁磁材料(广义)。其特点是电阻率高，特别 有利于在高频和微波应用。如钡铁氧体
(BaFe12O19)和锶铁氧体(SrFe12O19)等都有很 多应用。
磁阀
可编辑课件
6
四.发展现状与展望未来
高磁通密度和低磁芯损耗的特性，使铁硅铝磁芯非常适用 于功率因数校正电路，以及单向驱动的应用，如回扫变压器， 脉冲变压器。
铁硅铝粉芯磁环
可编辑课件
10
坡莫合金粉芯 坡莫合金指铁镍合金，坡莫合金的最大
特点是具有很高的弱磁场导磁率。它们的饱 和磁感应强度一般在0.6--1.0T之间。
用于制作音频变压器、互感器、磁放大 器、磁调制器、扼流器、音频磁头等。
《软磁材料》课件
2
物理气相沉积法的优点是制备的软磁材料具有高 纯度、高致密性和高附着力。
3
物理气相沉积法的缺点是工艺复杂、成本高，且 制备的软磁材料厚度和成分受反应条件影响较大 。
04 软磁材料的性能优化
合金元素对软磁性能的影响
钴元素
提高材料的硬度和 耐腐蚀性，有助于 提高磁滞损失。
硅元素
有助于提高材料的 磁导率和降低矫顽 力。
全球软磁材料市场主要由几家大型企业主导， 如TDK、FERROXCUBE、 VACUUMSCHMELZE等。
这些企业通过技术创新和规模效应，占据了较 大的市场份额。
中国企业在全球软磁材料市场中的地位逐渐提 升，但与国际领先企业相比仍有一定的差距。
未来发展趋势与技术前沿
01
未来几年，随着新能源汽车、 风电、智能电网等领域的快速 发展，对高性能软磁材料的需 求将不断增加。
软磁材料的分类
1 2 3
金属软磁材料
如纯铁、低碳钢、硅钢等，具有较高的磁导率和 较低的矫顽力，广泛应用于电力工业和电子工业 。
铁氧体软磁材料
一种非金属磁性材料，由铁、锰、锌等元素氧化 物组成，具有较高的磁导率和较低的损耗，常用 于高频变压器和电感器。
软磁复合材料
由两种或多种材料组成，如铁芯和绕组组成的变 压器和电机，具有优异的磁性能和机械性能，广 泛应用于电力和电子设备。
《软磁材料》课件
目 录
• 软磁材料概述 • 软磁材料的物理性质 • 软磁材料的制备工艺 • 软磁材料的性能优化 • 软磁材料的市场与发展趋势
01 软磁材料概述
定义与特性
软磁材料定义
软磁材料是一种具有低矫顽力和高磁 导率的磁性材料，易于磁化，也易于 退磁。
非晶、纳米晶软磁合金磁芯介绍PPT课件
应用范围 体积小，可以广泛应用于高频开关电源和其它电子设 备中降低开关管的尖峰，抑制输出高次纹波幅值。具 有发热小（损耗小）、占用空间小的优点，常用于套 在晶体管管脚上使用。
EMI滤波器
EMI滤波的原理： 市电进入电源后，首先经过是最前级的EMI滤 波电路部份，EMI滤波的主要作用是滤除外界 电网的高频脉冲对电源的干扰，同时还有减少 开关电源本身对外界的电磁干扰。
保护用电流互感器磁芯
漏（触）电保护器用零序电流互感器铁芯，采 用Fe-Ni基非晶态合金、超微晶（纳米晶）软 磁合金制成。根据不同的技术要求，分别用于 家用、工业用及要求高灵敏度的漏（触）电保 护器等。
性能特点
性能特点
保护用电流互感器主要与继电装置配合，在 线路发生短路过载等故障时，向继电装置提 供信号切断故障电路 ，以保护用电流互感器， 以保护供电系统的安全。保护用微型电流互 感器的工作条件与测量用互感器完全不同， 保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十 倍的电流时才开始有效的工作。保护用互感 器主要要求：1、绝缘可靠，2、足够大的准 确限值系数，3、足够的热稳定性和动稳定性。
什么叫磁放大器？
工作原理
如图铁心A和B的结构尺寸及材料均相同，每个铁心上绕有直流
绕组和交流绕组，两直流绕组和两交流绕组的匝数相同。两直流 绕组反接串联后接至直流控制电源。两铁心中的交流磁通Φ～方 向相同，而直流磁通Φ=方向则相反。两直流绕组反接串联的目 的是为了抵消两铁心中的交流磁通在直流绕组上感应的交变电动 势。当直流绕组中输入的直流控制电流为零时，两铁心中均无直 流励磁，两交流绕组的电感最大,电抗值也最大,此时交流负载电 流为最小。当输入直流控制电流时，铁心中的直流磁通增加，磁 通密度相应增加，两交流绕组的电感减小，输出交流负载电流增 大。
EMI滤波器
EMI滤波的原理： 市电进入电源后，首先经过是最前级的EMI滤 波电路部份，EMI滤波的主要作用是滤除外界 电网的高频脉冲对电源的干扰，同时还有减少 开关电源本身对外界的电磁干扰。
保护用电流互感器磁芯
漏（触）电保护器用零序电流互感器铁芯，采 用Fe-Ni基非晶态合金、超微晶（纳米晶）软 磁合金制成。根据不同的技术要求，分别用于 家用、工业用及要求高灵敏度的漏（触）电保 护器等。
性能特点
性能特点
保护用电流互感器主要与继电装置配合，在 线路发生短路过载等故障时，向继电装置提 供信号切断故障电路 ，以保护用电流互感器， 以保护供电系统的安全。保护用微型电流互 感器的工作条件与测量用互感器完全不同， 保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十 倍的电流时才开始有效的工作。保护用互感 器主要要求：1、绝缘可靠，2、足够大的准 确限值系数，3、足够的热稳定性和动稳定性。
什么叫磁放大器？
工作原理
如图铁心A和B的结构尺寸及材料均相同，每个铁心上绕有直流
绕组和交流绕组，两直流绕组和两交流绕组的匝数相同。两直流 绕组反接串联后接至直流控制电源。两铁心中的交流磁通Φ～方 向相同，而直流磁通Φ=方向则相反。两直流绕组反接串联的目 的是为了抵消两铁心中的交流磁通在直流绕组上感应的交变电动 势。当直流绕组中输入的直流控制电流为零时，两铁心中均无直 流励磁，两交流绕组的电感最大,电抗值也最大,此时交流负载电 流为最小。当输入直流控制电流时，铁心中的直流磁通增加，磁 通密度相应增加，两交流绕组的电感减小，输出交流负载电流增 大。
(材料物理课件)Chap7.3-7.4磁性材料
害。因此软磁材料生产要注意成品退火以消除应力；使用中也要予以注 意。
* 垂直于磁场方向（横向退火） 磁滞回线接近直线----恒导磁。
65Ni-Fe合金经不同热处理后的磁滞回线 （a）1000℃退火，快冷；（b）1000℃缓冷； （c）从1000℃在纵向磁场中冷却；（d）从 1000℃横向磁场中冷却。
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
7.3.1.4 影响软磁材料性能的冶金和物理因素 Ms、Tc、HK（各向异性场）等参数是结构不敏感参量，属内禀特性；磁导率、 HC、损耗、剩磁比等参数是结构敏感参量，其性能与杂质含量、应力、晶体 取向、晶粒大小、晶体缺陷、各向异性等参数有关，是由制备条件和工艺决 定的，为非内禀特性。
1）杂质 一般情况下，杂质对软磁性是有害的，特别是形成间隙固溶体的杂质（C、N、 O、H等），因为晶格畸变造成的应力是畴壁移动的阻力。如果不固溶而形成 化合物夹杂则更有害，使Hc提高，磁导率下降。若是代位固溶杂质（Mn、Cu、 Si等）影响较小。
2）合金元素 合金化是发展磁性合金的必由之路，因为纯金属显然不能满足磁性材料的各 种特性要求。对于软磁合金来说，加入的合金元素应能满足以下条件之一。
(1)提高电阻率,减小涡流效应。例如在纯Fe中加入3%Si，提高了电阻率，发 展成为硅钢片；在79%Ni-Fe合金中加入4-5%Mo发展成为钼坡莫合金。 (2)提高饱和磁感应强度。对于Ni基合金，加入Fe或Co可以提高Bs值；对于 Fe基合金，能提高其磁感的元素仅有Co，加入35%Co可使其Bs值从纯Fe的 2.15T增加到2.4T以上，这是目前Bs值最高的合金。 (3)提高磁导率，降低矫顽力。要求加入的合金元素应能使合金的磁晶各向异 性常数和磁致伸缩系数下降，最好能使两者或其中之一趋近于零。选择Fe-Ni、 Fe-Si等系列的基本考虑即如此。
* 垂直于磁场方向（横向退火） 磁滞回线接近直线----恒导磁。
65Ni-Fe合金经不同热处理后的磁滞回线 （a）1000℃退火，快冷；（b）1000℃缓冷； （c）从1000℃在纵向磁场中冷却；（d）从 1000℃横向磁场中冷却。
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
7.3.1.4 影响软磁材料性能的冶金和物理因素 Ms、Tc、HK（各向异性场）等参数是结构不敏感参量，属内禀特性；磁导率、 HC、损耗、剩磁比等参数是结构敏感参量，其性能与杂质含量、应力、晶体 取向、晶粒大小、晶体缺陷、各向异性等参数有关，是由制备条件和工艺决 定的，为非内禀特性。
1）杂质 一般情况下，杂质对软磁性是有害的，特别是形成间隙固溶体的杂质（C、N、 O、H等），因为晶格畸变造成的应力是畴壁移动的阻力。如果不固溶而形成 化合物夹杂则更有害，使Hc提高，磁导率下降。若是代位固溶杂质（Mn、Cu、 Si等）影响较小。
2）合金元素 合金化是发展磁性合金的必由之路，因为纯金属显然不能满足磁性材料的各 种特性要求。对于软磁合金来说，加入的合金元素应能满足以下条件之一。
(1)提高电阻率,减小涡流效应。例如在纯Fe中加入3%Si，提高了电阻率，发 展成为硅钢片；在79%Ni-Fe合金中加入4-5%Mo发展成为钼坡莫合金。 (2)提高饱和磁感应强度。对于Ni基合金，加入Fe或Co可以提高Bs值；对于 Fe基合金，能提高其磁感的元素仅有Co，加入35%Co可使其Bs值从纯Fe的 2.15T增加到2.4T以上，这是目前Bs值最高的合金。 (3)提高磁导率，降低矫顽力。要求加入的合金元素应能使合金的磁晶各向异 性常数和磁致伸缩系数下降，最好能使两者或其中之一趋近于零。选择Fe-Ni、 Fe-Si等系列的基本考虑即如此。
软磁材料介绍 ppt课件
*影响软磁材料稳定工作的因素： 低温、潮湿、电磁场、机械负荷、电离辐射等
2023/9/2
2.2 提高起始磁导率的途径
必要条件：提高MS并降低K1、S的值
充分条件：降低杂质浓度，提高密度，增大晶粒尺寸， 结构均匀化，消除内应力和气孔的影响。
1、提高MS
i
MS2
*选择合适的配方可提高材料的MS值，但往往变动不大。
2023/9/2
2.3 金属软磁材料 2.3.1 电工纯铁
*纯度在99.8%以上的铁，不含任何故意添加的合金化元素。
*制备方法：平炉冶炼时，首先用氧化渣除去碳、硅、 锰等元素，再用还原渣除去磷和硫，并在出钢时在钢包 中添加脱氧剂获得。经过退火热处理 i（300~500）, max（6000~12000）, HC（39.8~95.5）
*选择配方时更要考虑K1、S对i的作用。
*例：CoFe2O4、Fe3O4的MS虽然较高，但其K1和S值太大，
因而不宜作为配方的基本成分。
2023/9/2
2、降低K1和S *提高i 的最有效方法从配方和工艺上使K1 0、S 0
*选择适当合金成分和热处理条件可以控制K1和S在较低值
*例：Fe-Ni合金质量分数Ni81%时，S0；Ni76%时，
二、制备与应用
非晶态：结晶化前的中间状态，亚稳态。冷却速度足够快且 冷至足够低的温度，以致原子来不及形核结晶便凝固下来。
2023/9/2
制备方法：
1、气相沉积法 晶态材料原子（离解）气相（无规沉积）到低温冷却基体上
形成非晶态
此类技术主要有：真空蒸发、溅射、辉光放电、化学沉积等
2023/9/2
2、液相急冷法（大多采用此法） 熔融合金（用加压惰性气体）液态合金从石英喷嘴中喷出 形成均匀的熔融金属细流连续喷射到高速旋转的冷却辊表 面液态合金以106～108K/S高速冷却形成非晶态
2023/9/2
2.2 提高起始磁导率的途径
必要条件：提高MS并降低K1、S的值
充分条件：降低杂质浓度，提高密度，增大晶粒尺寸， 结构均匀化，消除内应力和气孔的影响。
1、提高MS
i
MS2
*选择合适的配方可提高材料的MS值，但往往变动不大。
2023/9/2
2.3 金属软磁材料 2.3.1 电工纯铁
*纯度在99.8%以上的铁，不含任何故意添加的合金化元素。
*制备方法：平炉冶炼时，首先用氧化渣除去碳、硅、 锰等元素，再用还原渣除去磷和硫，并在出钢时在钢包 中添加脱氧剂获得。经过退火热处理 i（300~500）, max（6000~12000）, HC（39.8~95.5）
*选择配方时更要考虑K1、S对i的作用。
*例：CoFe2O4、Fe3O4的MS虽然较高，但其K1和S值太大，
因而不宜作为配方的基本成分。
2023/9/2
2、降低K1和S *提高i 的最有效方法从配方和工艺上使K1 0、S 0
*选择适当合金成分和热处理条件可以控制K1和S在较低值
*例：Fe-Ni合金质量分数Ni81%时，S0；Ni76%时，
二、制备与应用
非晶态：结晶化前的中间状态，亚稳态。冷却速度足够快且 冷至足够低的温度，以致原子来不及形核结晶便凝固下来。
2023/9/2
制备方法：
1、气相沉积法 晶态材料原子（离解）气相（无规沉积）到低温冷却基体上
形成非晶态
此类技术主要有：真空蒸发、溅射、辉光放电、化学沉积等
2023/9/2
2、液相急冷法（大多采用此法） 熔融合金（用加压惰性气体）液态合金从石英喷嘴中喷出 形成均匀的熔融金属细流连续喷射到高速旋转的冷却辊表 面液态合金以106～108K/S高速冷却形成非晶态
磁性材料应用PPT课件
磁性材料应用
金属磁粉芯的应用
从严格意义上讲，金属磁粉芯只能用作电感产 品的制造。
磁性材料应用
铁粉芯：
1P主要用作制造差模滤波器 3P主要用作制造差模滤波器，也可以用在对损耗要求
不高的场合制造扼流圈 4P主要用作制造频率相对较低（<50kHz）的扼流圈
（如UPS输出扼流圈） 一般而言，作为功率扼流圈，铁粉芯主要用于50kHz
以下的频段，高出此频段损耗太大（正如硅钢片用在 1kHz以上频段）。必须注意，在上述金属磁粉芯中， 只有铁粉芯具有相对较大的磁致伸缩因子，所以在应 用到含有音频功率信号的场合经常会听到噪声。铁粉 芯在军工领域应用很少。
磁性材料应用
羰基铁:
基于其宽频带（500MHz以内）、高Q（指在弱 信号下损耗很小）、高可靠性，主要用于高频 电感、调芯电感等小电感的制作。
500kHz以下具有很高的阻抗，1MHz以上 阻抗会下降；差模滤波器（有气隙使用） 尽管偏磁性优于铁氧体，但由于非晶微 晶材料本身频谱的特点，在较高频率下 会比铁氧体差。 3） 脉冲变压器、传感器 利用某些非晶微晶（如Co基非晶）高矩 磁比的特性。
磁性材料应用
Ni-Zn铁氧体
适用不同的工作频率，Ni-Zn材料的μi在5-1300之 间。和国内同行相比，我公司Ni-Zn材料品种最为 齐全，性能优越。针对用户不同的要求，我们研 制出适宜于各个频段的弱信号滤波材料及大信号 的功率材料，对于弱信号滤波材料，我们的主要 特点是温度系数明显低于国内同行，Q值较高， 对于功率材料，我们的主要特点是损耗低，适用 频带宽。
磁性材料应用
设计变压器的几个注意事项： 1）根据频率、功率选择适当的磁芯，选择适当的ΔB。 2）满窗口。指在确保安全指标的情况下，尽量占满绕
第三章(磁性材料)ppt课件
磁感应强度 /T，不小于 B10 B25 B50 1.71 B100 1.80
不大于 96 72 48 32
1.40 1.50 1.62
B5、B10、B25、B50和B100分别表示H 为500、1000、2500、5000和10000A/m时
的磁感应强度值。
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
2、影响电工用纯铁性能的因素及改善性能的方法
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
电工用纯铁的磁性
磁性 等级 普级 高级 特级 超级 牌号 DT3, DT4, DT5, DT6 DT3A, DT4A, DT5A, DT6A DT4E, DT6E DT4C, DT6C Hc /A· m1
m /10-3H· m-1
不小于 7.50 8.75 11.30 15.00 B5
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
二、软磁材料的基本性能要求
贮能高：要求单位体积贮存的磁能量高。
磁性参量的要求：高的Bs或Br。 灵敏度高：要求在弱磁场中对信号有高灵敏性。
B Br Bs
磁性参量的要求：高的i和m。
效率高：要求在磁场中工作时具有低的磁滞损耗 和涡流损耗。
-Hc O
磁各向异性减小
磁致伸缩效应降低 脆性增大，加工性能差
综合考虑： Si% ≤ 4%
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
3、高斯织构硅钢片
结构特点：
易磁化方向[100]与轧制方向平行 55 [110] 难磁化方向[111]与轧制方向成55角 横向 中等磁化方向[110]与轧制方向成90角 高斯织构硅钢片具有磁各向异性，沿[100](轧制方向)磁性能最佳。
第三章(磁性材 料)
第三章 磁性材料
《软磁材料》PPT课件
Appl Phys, 1988,64 : 6044. ● 金属功能材料, 2000, 7(2): 38. ● Ruthner M J, ICF-7 (1996).
精选ppt
28
LOGO
精选ppt
29
● 开关的优点还有:高的di/ dt ,在半导体开关系统中, 完全导通后,可以对负载安全地施加更高的di/ dt。 而利用可饱和电抗器的二极管反向截止时间,使系 统进行复位,这是它的又一个优点。
精选ppt
22
图2 软磁材料加工厂
精选ppt
23
软磁材料的发展历程及现状
➢ 20世纪30年代以前，金属软磁材料一统天下。
精选ppt
4
软磁材料与硬磁材料的区别
软磁材料易磁化也易退磁，具有较小的 矫顽力。 硬磁材料的剩余磁化强度和矫顽力均 很大在磁化后不易退磁而能长期保 留磁性。
精选ppt
5
软磁材料的种类
➢ 金属软磁材料 ➢ 非晶软磁材料和纳米晶软磁材料 ➢ 其他软磁材料
精选ppt
6
金属软磁材料
● 金属软磁材料，主要以铁芯形式用在变压 器、电磁铁、电动机、发电机和继电器等 电工和电子设备中。传统的金属软磁材料 有电工纯Fe、Fe-Ni、Fe-Si、Fe-Al、FeCo和Fe-Si-Al等金属系列
精选ppt
25
软磁材料的发展趋势
➢ 电子信息产业的高速发展，对高频电感元 件(如高频变压器、小型电感器等)也提出 了各种新的要求，随之也要求改进和提高 作为电感元件的主要组成部分——铁氧体 磁芯的性能。因此，对软磁铁氧体材料及 磁芯元件也提出了更高的材料标准和要求， 如元器件的小型化、片式化、高频化、高 性能、低损耗等。
精选ppt
精选ppt
28
LOGO
精选ppt
29
● 开关的优点还有:高的di/ dt ,在半导体开关系统中, 完全导通后,可以对负载安全地施加更高的di/ dt。 而利用可饱和电抗器的二极管反向截止时间,使系 统进行复位,这是它的又一个优点。
精选ppt
22
图2 软磁材料加工厂
精选ppt
23
软磁材料的发展历程及现状
➢ 20世纪30年代以前，金属软磁材料一统天下。
精选ppt
4
软磁材料与硬磁材料的区别
软磁材料易磁化也易退磁，具有较小的 矫顽力。 硬磁材料的剩余磁化强度和矫顽力均 很大在磁化后不易退磁而能长期保 留磁性。
精选ppt
5
软磁材料的种类
➢ 金属软磁材料 ➢ 非晶软磁材料和纳米晶软磁材料 ➢ 其他软磁材料
精选ppt
6
金属软磁材料
● 金属软磁材料，主要以铁芯形式用在变压 器、电磁铁、电动机、发电机和继电器等 电工和电子设备中。传统的金属软磁材料 有电工纯Fe、Fe-Ni、Fe-Si、Fe-Al、FeCo和Fe-Si-Al等金属系列
精选ppt
25
软磁材料的发展趋势
➢ 电子信息产业的高速发展，对高频电感元 件(如高频变压器、小型电感器等)也提出 了各种新的要求，随之也要求改进和提高 作为电感元件的主要组成部分——铁氧体 磁芯的性能。因此，对软磁铁氧体材料及 磁芯元件也提出了更高的材料标准和要求， 如元器件的小型化、片式化、高频化、高 性能、低损耗等。
精选ppt
磁性功能材料培训课件(ppt 57页)
0.55
1000℃退火+ 合适冷却速
度
第2种 （PC-S ）
超高磁导率材 料（环形铁芯 ，变换器等）
600 000 0.63 0.16
0.6
1300℃退火+ 合适冷却速
度
第3种 （PC-T）
高磁导率材料 ，具有优良的 信号保真性（
磁头等）
第1种 （PD-1）
高电阻率，高 磁导率材料（ 变换器等）
20 000 1.5 1.6
再结晶退火
用途：直流电机和电磁铁铁芯，继电器铁芯，永久磁 路中的导磁体和磁屏蔽，电话中磁屏蔽，电机中用以 导引直流磁通的磁极等。
直流电机铁 芯
2.1 概述 2.2 电工纯铁和电工钢 （一）电工纯铁 （二）电工钢 2.3 Fe-Ni合金 2.4 Fe-Al系和Fe-Co系软磁合金 2.5 铁氧体软磁材料 2.6 非晶，纳米晶软磁材料
（一）电工纯铁
指纯度在99.8%以上的铁，且不含有任何故意添加的合金 化元素。
最早，最常用 资源丰富、价格低廉，具有良好的可加工 性。
牌号
DT1 DT2 DT3 DT4
名称
沸腾纯铁 高纯度沸腾纯铁
镇静纯铁 无时效镇静纯铁
表2-3 国产纯铁的化学成分（质量分数）（%）
C 0.04 0.025 0.04
（wt%70~80%
之外，还含 Mo坡莫合金 Fe-79Ni-4Mn
有其他一些
特殊成分
超坡莫合金 Fe-79Ni-5Mo
坡莫合金 PD(wt%:3 36坡莫合金 5~40%)
Fe-36Ni
坡莫合金PE （wt%
45%~55%)
Permenom 5000Z
Deltamax
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
烧结设备简单
Ni-Zn 电阻率高、晶粒小 一般1M-100M 高
烧结设备简单
Mn-Zn 电阻率低、μi高 一般＜1MHZ
低
需气氛窑烧结
6
五、 Mn-Zn 铁氧体材料
Mn-Zn铁氧体按使用场合分两类：
功率铁氧体：传输较大功率和储能场合，工作在瑞利区以外，要求 PC 低Bs高、Tc高 高导铁氧体：为电子线路提供阻抗匹配耦合等，工作在弱场下 (瑞利 区之内)，要求μi高
1.3
Hc(θe)
0.05～0.5 0.003～3
0.003～3
tgδ/μi (×10-6)
10K
100K
1M
ρ（Ω·cm）
5 10 25 10～108
8 80 4000 10-5
25 30 100 10~104
1.4×10-4 1.3×10-4
3
三、软磁铁氧体材料的优缺点
1 、优点 ：
①高电阻率10～108Ω·cm,而金属磁只有10-5左右 tanδe∝f,高频下铁氧体有优势。
9
综上所述，对功率材料的要求为：
大的Bs
防饱和
f增大时有小的PL 防发热
高的Tc
防过热矢效
对磁导率μi要求不太高
10
④功率铁氧体材料主要性能指标简述
A：功耗（ power loss) 意义： 磁心从交变电磁场中吸收的转变为热能的部分能量。 功耗与使用关系： 功耗越大变压器转换率越低，变压器发热
越严重。
③开关电源变压器对功率铁氧体材料的要求 变压器可传输功率为：
Pth = c f Bmax Ae Wd Pth——传输功率 C——与开关电源电路工作型式有关系数， Bmax——最大允许磁通 Ae——磁路有效截面积 Wd——绕组设计参数 即 Pth ∝ f Bmax Ae
8
上式说明：
a 工作频率f越大， Pth 越大 b 饱和磁通密度越高，Pth 越大 c Ae越大（磁芯体积越大），Pth 越大 d 在Pth 一定情况下减少电源体积（减少 Ae）必须增大f或Bmax
102
Frequency(KHz)
100℃ 25℃
103
12
功耗与温度磁通密度关系图（ DMR24）
103
200mT
) 102
3
m w/c P(mcv
101
100mT 50mT
100KHz
100 0
25mT
20
40
60
80
100
120
140
Temperature( ℃ ）
13
功耗与温度关系图（DMR24）
影响饱和磁通密度的因素：
磁心密度：密度越大、饱和磁通密度越大 温度： 温度越高、饱和磁通密度越低 配方
Ni-Zn、Mg-Zn
体、Ba铁氧体
2
二、软磁铁氧体材料与其它软磁合金及金属粉芯材料参数比较
材料 性能
μi
铁氧体 5～20K
合金 金属粉芯 5～300K 5～450
非晶 3～150K
纳米晶 ＞100K
Tc(℃)
100～500 500 500~750 210～485 570
Bs(T)
0.3～0.5 0.8～2.4 1～1.2 0.55～1
铁氧体软磁材料的性能和应用
1
一、常用磁性材料的分类
分类 金属磁性材料
软磁Hc≤10A/cm
永磁Hc≥100A/cm
纯Fe Si-Fe Fe-Ni合金 Fe-Si-Al合金 非晶 纳米晶
Al-Ni-Co系 Sm-Co系 Nd-Fe-B系
非金属磁性材料
软磁铁氧体： Mn-Zn 、 永磁铁氧体： Sr铁氧
5
四、常用软磁铁氧体材料
Mg-Zn 材料、Ni-Zn 材料 Mn-Zn 材料 Mn-Zn 材料又分为：
功率铁氧体： DMR30 、DMR40、DMR44、DMR50 、DMR90 ； 高导铁氧体： R4K、R5K、R7K、R10K、R12K
各铁氧体的特点比较
材料
性能
使用频率 材料成本 工艺特点
Mg-Zn 电阻率高、Bs低 一般＜25MHZ 低
90年代中第四代
DMR50
TDK PC50 PHILIPS 3F4 适于500K以上
7
②发展方向
向超低功耗方向发展，已系列化，如 TDK PC40 44 45 46 47 Pc95 继续向高频化方向发展，可用1M的PC50 可用4M的PHILIPS 3F5 向低功耗、高 Bs、高 Tc综合性能方向发展：如 TDKPc90
500
400
)
3
m w/c 300 Pv(m Loss 200 wer Po 100
f=500KHz/ B=50mT
0
0
20
40
60
80
100
120
Temperature( ℃ ）
14
B ：饱和磁通密度（Bs）
意义：磁通密度达到的最高值。 饱和磁通密度与使用的关系：
磁心饱和磁通密度越高、变压器可传输功率越大
1、功率铁氧体材料
主要用于高频小型化开关电源、电视机显示器的回扫变压器等。
①发展过程
70年代第一代
中国2KD
TDK H35 PHILIPS 3C85 适于20KHZ
80年代初第二代 (DMR30)2KBD TDK PC30 EPCOS N27
适于100K以下
80年代后期第三代 (DMR40)2KB1 TDK PC40 PHILIPS 3C90 适于250K以下
影响功耗的因素： a、频率：频率越高功耗越高 b、磁通密度：磁通密度越大功耗越高 c、温度：功率铁氧体在某一温度具有最低的功耗
这一点一般定为变压器的工作温度点
11
功耗与频率关系图： (DMR24）
104
103
)
3
m
102
w/c
Pcv(m 101
100
200mT 100mT 50mT 25mT
10-1 101
即f×B为表征材料的性能因子 但B是由材料成份决定不可无限提高（Mn-Zn 约0.5T），而f提高后会 引磁芯起发热，制约着Pth 的提高，故引入参数Pc
Pc = K fm Bn = f∮BdH＋Cef2B2/ρ＋Pr f=10-100k m=1.3 典型值n=2.5 f＞100K m继续增 降低磁芯损耗：减 Hc增ρ，减少晶粒尺寸 当磁芯发热时磁芯能否正常工作，又引入一个物理量 ——居里温度。 功率铁氧体要求高的Tc，
②高频磁导率比金属磁性材料高，损耗低。 ③工作频率宽。 ④磁芯易获得相应形状：
①低Bs，单位体积储能少。 ②导热差 ③抗拉强度小、脆、难加工，但金属易加工而需轧片或
细粉。 ④未加工部位的尺寸有2%公差。
以上优缺点决定了金属磁性材料用于较高磁通密度 的低频直流，强电大功率场所，如电力工业、输电变 压器，电机等；铁氧体主要用于高频、脉冲弱磁场下。