磁性元件培训教材PPT(共 64张)
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磁性功能材料(ppt 72张)
χ ：10-2-10-4
反铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
反铁磁性：
磁化率和温度的关系在涅耳点(TN)有一转折。在TN点以下 为反铁磁性,χ 随温度升高而升高。在TN以上，χ随温度 升高而下降，表现如顺磁性行为。 反铁磁性物质中有A、B两个次晶格，其原子磁矩反平行 排列，且大小相等，自发磁化强度相互抵消，总磁矩为零。
抗磁性
物 质 磁 性 分 类 与外加磁 场的关系 顺磁性 反铁磁性 亚铁磁性 铁磁性
⑴ 抗磁性
χ： －（10-5 – 10-6 ）
抗磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
抗磁性： 磁化率小于零，在外磁场的作用下产生一个与 外磁场方向相反且很小的附加磁场，其值和温 度无关。 抗磁性物质：He，Ne，Ar，H2，N2，C，Si， Ge等
（二）基本磁性参量 磁场强度(H)： 电流强度为i的电流在一个每米有N匝线圈的无 限长螺旋管轴线中央产生的磁场强度 H 为：
HNi
距离永磁体r处的磁场强度 H 为：
2 H km r / r l 0
m1为磁极的磁极强度，；r0是r的矢量单位； 磁化强度(M，σ): 单位体积磁性材料内原子磁矩的矢量和
Cr、Mn以及含有Cr、Mn的一些合金是反铁磁性的。
(4)
铁磁性
χ ：102-106
铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
铁磁性：
在不大的磁化场下，该物质有较高的磁化强度，并达到饱和 状态； 磁化率随磁场非线性变化； 饱和磁化强度随温度升高而下降，并在一定温度Tc（居里温 度）下，铁磁性消失，变成顺磁性。 铁磁性物质： ①Fe、Co、Ni等纯金属。某些稀土元素如Gd（钆gá）等 ②含Fe、Co、Ni的合金及化合物； ③某些过渡元素组成的合金。
磁性元件专题PPT课件
17
2021/5/17
第16页/共30页
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2.4电磁感应定律
• 楞次定律
e t
• 法拉第定律
e d
dt
运动方向
第17页/共30页
S N
18
电磁感应定律
如果是多匝线圈
e N d d
dt dt
2021/5/17
式中：Ψ＝Nφ－磁链（Wb)
第18页/共30页
19
2.5电路中的磁元件
H cos dl I1 I2 I3
l
第15页/共30页
I4 I2
dl
α
H
16
磁场强度单位
如果磁场强度H与闭合路径方向一致,闭合路径的积分为
Hl I
在MKS制中磁场强度单位为安/米.而在CGS 制中为奥斯特,简称奥,代号Oe.它们之间的 变换关系为
1A / m 0.4 102Oe
1A / cm 0.4Oe
右手定则
磁场方向 电流方向
磁场方向 电流方向
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 （ Te s l a ） ， 简 称 为 特 ， 代 号 为 T 。 在CGS制中为高斯（Gaus）,简称高（Gs）,与特的关系为1T=104Gs B是表示某点磁场强度和方向的矢量。
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互感的并联与串联
• 电感值分别为L1L2的两个线圈有磁耦合
串联：Lp=L1+L2 2M－－异名端串联取正，
同名端串联取负
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2.4电磁感应定律
• 楞次定律
e t
• 法拉第定律
e d
dt
运动方向
第17页/共30页
S N
18
电磁感应定律
如果是多匝线圈
e N d d
dt dt
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式中：Ψ＝Nφ－磁链（Wb)
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2.5电路中的磁元件
H cos dl I1 I2 I3
l
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I4 I2
dl
α
H
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磁场强度单位
如果磁场强度H与闭合路径方向一致,闭合路径的积分为
Hl I
在MKS制中磁场强度单位为安/米.而在CGS 制中为奥斯特,简称奥,代号Oe.它们之间的 变换关系为
1A / m 0.4 102Oe
1A / cm 0.4Oe
右手定则
磁场方向 电流方向
磁场方向 电流方向
第10页/共30页
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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 （ Te s l a ） ， 简 称 为 特 ， 代 号 为 T 。 在CGS制中为高斯（Gaus）,简称高（Gs）,与特的关系为1T=104Gs B是表示某点磁场强度和方向的矢量。
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互感的并联与串联
• 电感值分别为L1L2的两个线圈有磁耦合
串联：Lp=L1+L2 2M－－异名端串联取正，
同名端串联取负
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
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
磁性功能材料培训课件(ppt72页).pptx
抗磁性物质：He，Ne，Ar，H2，N2，C，Si， Ge等
（2）顺磁性
χ：10-4-10-5
顺磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
顺磁性：
原子磁矩的方向是紊乱的；在外加磁场作用下趋于 沿外场方向排列，使磁质沿外场方向产生一定强度 的附加磁场。
磁化率虽小，但大于零。磁化强度随温度的升高而
下降。
顺磁金属主要有Mo，Al，Pt，Sn等。
对于3d金属及合金:λs约为 10-5—10-6。
第一节 铁磁学基础
1.1 物质的磁性 （一） 物质的磁性 磁矩 （二） 基本磁参量 （三） 物质磁性分类 （四） 磁化曲线 磁滞回线 （五） 磁晶各向异性 （六） 磁致伸缩
1.2 磁化过程与技术磁参量 1.3 磁性材料分类
第一节 铁磁学基础
（3）反铁磁性
χ：10-2-10-4
反铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
反铁磁性：
磁化率和温度的关系在涅耳点(TN)有一转折。在TN点以下
为反铁磁性,χ随温度升高而升高。在TN以上，χ随温度升
高而下降，表现如顺磁性行为。
反铁磁性物质中有A、B两个次晶格，其原子磁矩反平行 排列，且大小相等，自发磁化强度相互抵消，总磁矩为零 。
铁磁性物质： ①Fe、Co、Ni等纯金属。某些稀土元素如Gd（钆gá）等 ②含Fe、Co、Ni的合金及化合物； ③某些过渡元素组成的合金。
（5）亚铁磁性
χ ： 102 – 106
亚铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
亚铁磁性：
也有两个次晶格，其自发磁化的磁矩方向相反，但大小不等， 总的磁矩为两反平行排列磁矩的和，不为零。
（2） AB阶段，M 随H 急剧增长， 不可逆畴壁移动过程
（2）顺磁性
χ：10-4-10-5
顺磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
顺磁性：
原子磁矩的方向是紊乱的；在外加磁场作用下趋于 沿外场方向排列，使磁质沿外场方向产生一定强度 的附加磁场。
磁化率虽小，但大于零。磁化强度随温度的升高而
下降。
顺磁金属主要有Mo，Al，Pt，Sn等。
对于3d金属及合金:λs约为 10-5—10-6。
第一节 铁磁学基础
1.1 物质的磁性 （一） 物质的磁性 磁矩 （二） 基本磁参量 （三） 物质磁性分类 （四） 磁化曲线 磁滞回线 （五） 磁晶各向异性 （六） 磁致伸缩
1.2 磁化过程与技术磁参量 1.3 磁性材料分类
第一节 铁磁学基础
（3）反铁磁性
χ：10-2-10-4
反铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
反铁磁性：
磁化率和温度的关系在涅耳点(TN)有一转折。在TN点以下
为反铁磁性,χ随温度升高而升高。在TN以上，χ随温度升
高而下降，表现如顺磁性行为。
反铁磁性物质中有A、B两个次晶格，其原子磁矩反平行 排列，且大小相等，自发磁化强度相互抵消，总磁矩为零 。
铁磁性物质： ①Fe、Co、Ni等纯金属。某些稀土元素如Gd（钆gá）等 ②含Fe、Co、Ni的合金及化合物； ③某些过渡元素组成的合金。
（5）亚铁磁性
χ ： 102 – 106
亚铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
亚铁磁性：
也有两个次晶格，其自发磁化的磁矩方向相反，但大小不等， 总的磁矩为两反平行排列磁矩的和，不为零。
（2） AB阶段，M 随H 急剧增长， 不可逆畴壁移动过程
磁学和磁性材料基础知识专题培训课件
4
▼磁化强度M
定义单位体积磁体内磁偶极子具有的磁偶极矩矢量和称为 磁极化强度，用Jm 表示；
? J m ?
jm ?V
W b m ?2
单位体积磁体内磁偶极子具有的磁矩矢量和称为磁化强度， 用M表示。
M ? ? ?m
?V
A m ?1
J m和M亦有如下关系：
Jm=μ 0M 5
磁化强度可以看成是磁偶极子的集合 磁化强度又可以看成是闭合电流环的集合
各种物理量之间的关系？ 8
▼磁化率和磁导率
磁化强度M和磁场强度H存在如下关系：
M＝c H 或 c＝M/H c称为磁体的磁化率，表征磁体磁性强弱的参量。
由此 B=? 0(H+c H)?? 0(1+c)H
定义? ＝（1＋c）为相对磁导率，即? ＝B/ ? 0 H。 磁导 率是表征磁体的磁性、导磁性及磁化难易程度的磁学 量。
矫顽力是表征材料在磁化以后保持磁化状态的能力
将BHC<80~800 A?m-1的材料为软磁材料；将BHC>8? 103~8? 105 A?m-1 的材料称为硬磁材料；介于1~2?104 A ?m-1之间的为半硬磁材料
19
不同的回线形状反映 了不同的磁性质，有 着不同的应用。
20
退磁曲线
退磁曲线上每一点的B和H的乘积(BH)为磁能积， 表征永磁材料中能量大小的物理量。 (BH)的最大值为最大磁能积(BH) max
FeO, MnO, NiO, CoO, Cr2O3, FeCl2, FeF2, MnF2, FeS, MnS
右图是1938 年测到的MnO 磁化率温度曲线，它是被 发现的第一个反铁磁物质， 转变温度 122K。
38
T
p
▼磁化强度M
定义单位体积磁体内磁偶极子具有的磁偶极矩矢量和称为 磁极化强度，用Jm 表示；
? J m ?
jm ?V
W b m ?2
单位体积磁体内磁偶极子具有的磁矩矢量和称为磁化强度， 用M表示。
M ? ? ?m
?V
A m ?1
J m和M亦有如下关系：
Jm=μ 0M 5
磁化强度可以看成是磁偶极子的集合 磁化强度又可以看成是闭合电流环的集合
各种物理量之间的关系？ 8
▼磁化率和磁导率
磁化强度M和磁场强度H存在如下关系：
M＝c H 或 c＝M/H c称为磁体的磁化率，表征磁体磁性强弱的参量。
由此 B=? 0(H+c H)?? 0(1+c)H
定义? ＝（1＋c）为相对磁导率，即? ＝B/ ? 0 H。 磁导 率是表征磁体的磁性、导磁性及磁化难易程度的磁学 量。
矫顽力是表征材料在磁化以后保持磁化状态的能力
将BHC<80~800 A?m-1的材料为软磁材料；将BHC>8? 103~8? 105 A?m-1 的材料称为硬磁材料；介于1~2?104 A ?m-1之间的为半硬磁材料
19
不同的回线形状反映 了不同的磁性质，有 着不同的应用。
20
退磁曲线
退磁曲线上每一点的B和H的乘积(BH)为磁能积， 表征永磁材料中能量大小的物理量。 (BH)的最大值为最大磁能积(BH) max
FeO, MnO, NiO, CoO, Cr2O3, FeCl2, FeF2, MnF2, FeS, MnS
右图是1938 年测到的MnO 磁化率温度曲线，它是被 发现的第一个反铁磁物质， 转变温度 122K。
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T
p
第1章磁学与磁性材料基础知识PPT课件
=
Nb
=
1, 2
Nc 0
a,b c Na = Nb 0 Nc =1
13
▼静磁能
磁场中的磁体受到力的作用，力矩为：
具有的能量密度为：
高能量态 F=mH
l
F=mH H
低能量态
F=mH -m
+m F=mH
H
14
显然，磁性体在磁化过程中，也将受到自身退磁场的作
用，产生退磁场能，它是在磁化强度逐步增加的过程中外 界做功逐步积累起来的，单位体积内
c= C
• 在居里温度附近出现比热等性质的反常。
T Tp
2. 磁化强度M和磁场H之间不是单值函数，存在磁滞效应。
构成这类物质的原子也有一定的磁矩，但宏观表现却完 全不同于顺磁性，解释铁磁性的成因已成为对人类智力的最 大挑战，虽然经过近100年的努力已经有了比较成功的理论， 但仍有很多问题有待后人去解决。
适用条件：磁体内部均匀一致，磁化均匀。
16
1.2. 材料的磁化
▼磁化曲线
表示磁场强度H与所感生的B或M之间的关系 O点：H＝0、B＝0、M＝0，磁中性或原始退磁状态 OA段：近似线性，起始磁化阶段 AB段：较陡峭，表明急剧磁化 H<Hm时，二曲线基本重合。 H>Hm后，M逐渐趋于一定值 MS（饱和磁化强度），而B 则仍不断增大(原因?) 由B－H（M－H）曲线可求 出μ或 χ
顺磁性物质的磁化率是温度的函数，服从居里定律或居里外斯（Curie-Waiss)定律。
C 称作居里常数， Tp 称作居里顺磁温度
服从居里-外斯定律的物质都是在某一个温度之上才显示顺磁 性，这个温度之下，表现为其它性质。
典型顺磁性物质的基本特点是含有具有未满壳层的原子 （或离子），具有一定的磁矩，是无规分布的原子磁矩在外磁 场中的取向产生了顺磁性。此外，传导电子也具有一定的顺磁 性。
磁性材料基础知识-ppt课件
求其轴线上一点 p 的磁感强度的方向和大小.
Idl
r
dB
B
o
R
p B
x
*
x
I
dB 0
4π
Idl r2
解: 根据对称性分析
毕奥—萨伐尔定律的应用2
Idl
sin R
R
o
r
x
dB
*p x
r2 R
B0I
4π
r 2 x2
sindl
l r2
dB x
dB 0
4π
Idl r2
dB xdsBin4 π 0Isri2 n dl
0I dl
2πR l
I B
dl
oR
l
l 设 l 与 I 成右螺旋
关系
3.3 安培环路定理-应用
求载流螺绕环内的磁场 （已知 n N I）
1） 对称性分析；环内 B 线为同心圆，环外 B 为零.
2 ）选 回路(顺时针圆周) .
lB d Bl 2 0π NR I B 0 NI
2π R
d
令L2πRB0NIL
内部交流报告
磁性材料基础知识
提纲
1 磁性材料的发展简史
2 磁学基本常识
磁性来源 磁学基本概念 磁性材料分类
3 电磁学主要定律-恒稳/交变磁场
4 磁性材料性能分析
5 磁性材料应用实例
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
一、磁性材料发展简史（续）
• 1946年 Bioembergen发现NMR效应 • 1948年 Neel建立亜铁磁理论
磁性材料的认识与应用(PPT)教学资料
磁铁氧体6 万吨、永磁铁氧体8 万吨、钕铁硼磁体2000 吨。
总之, 从市场发展看, 中国长期在全球磁 性材料市场发展前景是乐观的。
六
1.磁材行业经过“七·五”、“八·五”技术改造, 不少厂家引进了 美、日、德、意等国先进生产线或生产线关键设备, 大都取得了
、
较好的经济效益和社会效益, 但个别单位受骗上当, 交了学费, 尤 其是二手设备的引进, 容易失误。
（1） 铁硅合金： 最常用的软磁材料， 常用作低频变压器、 发电机的铁芯；
铁硅合金
低频变压器
（2）铁镍合金：典型代表材料为坡莫合金，具有高 的磁导率（磁导率μ为铁硅合金的10~20倍）、低的损 耗；并且在弱磁场中具有高的磁导率和低的矫顽力， 但力学性能不太好，通常应用于电子材料；
坡莫合金
电压互感器
最大磁能积：最大磁能积是退磁曲线上磁感应强度（B）和磁场强度 乘积（H）的最大值。这个值越大，说明单位体积内存储的磁能越大， 材料的性能越好。
四、磁性材料的应用
1.永磁材料
永磁材料经磁化后，去除外磁场仍保留磁性，其 性能特点是具有高的剩磁、高的矫顽力。永磁材料包 括铁氧体和金属永磁材料两类。
铁氧体的用量大、应用广泛、价格低，但磁性能 一般，用于一般要求的永磁体。金属永磁材料中钕铁 硼（Nb-Fe-B）稀土永磁，钕铁硼磁体不仅性能优， 而且不含稀缺元素钴，作为稀土永磁材料发展的最新 结果，由于其优异的磁性能而被称为“磁王”。
磁化电流，以至于零，那么该材料得磁化过程就是一连串逐渐缩小而最 终趋于原点的环状曲线，如图2所示。当H减小到零时，B亦同时降为零， 达到完全退磁。
3.磁材料常用的性能参数
饱和磁感应强度Bm：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∕Bm。 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。 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。 磁滞损耗 ：铁磁材料在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗 ，降低磁 滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc 。
《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
磁性材料基础知识 ppt课件
磁路的欧姆定律：
FNiHlB l lS R m m
磁路的欧姆定律：
Bl l
FNiHl S R m m
自感 L Ψ i N iΦ N (F i m ) N (N i m )i N 2 m
N ——线圈匝数
Λm——自感磁通所经磁路的磁导
自感的大小与匝数的平方和磁路的 磁导成正比；
铁心线圈的自感要比空心线圈的大 得多；
类 硬（永）磁材料 Hc>1000A/m(12.5Oe)
按化学组成分类： 金属（合金）；无机（氧化物）；有机化合物
按维度分类： 纳米（零维；一维；二维）；微晶；非晶；块体
提纲
1 磁性材料的发展简史
2 磁学基本常识
磁性来源 磁学基本概念 磁性材料分类
3 电磁学主要定律-恒稳/交变磁场
4 磁性材料性能分析
3.2 磁场高斯定律
1、内容
通过任意闭合曲面的磁通量必等于零。
2、解释
BdS0
S
磁感应线是闭合的，因此 有多少条磁感应线进入闭 合曲面，就一定有多少条
磁感应线穿出该曲面。 B
S
B
3、说明
•磁场是无源场； 电场是有源场 •磁极相对出现，不存在磁单极； 单独存在正负电荷
3.3 安培环路定理
1、内 容 B
V
A A·mm -1 1
J m和M亦有如下关系：
Jm=µ0M
2.1 磁性来源
（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
？
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。
（b）有外磁场情况
《磁元件知识简介》PPT课件
2021/3/8
合肥磁越电子科技有限公司 培训资料
12
第二章 磁性材料及特性
3.铁钴软磁合金 铁钴软磁合金为含钴27%~50%，其余为铁（或含有其他元素）的软磁合金。其主 要特点是具有较高的机械强度和高的饱和磁感应强度（Bs可高达2.45T），是目前 使用的软磁材料中Bs最高的合金。 铁钴软磁合金的缺点是：钴含量在40%~60%时，合金变脆，电阻率也很低不易在 高频下使用；钴价极高，故合金成本很高。在铁钴合金中添加其他合金的方法，如 添加2%的钒（V）等可改善脆性，使其可以冷加工，同时电阻率也明显提高。 目前主要应用在航空400Hz电源变压器上的为Co50-Fe型合金（含2%的钒）牌号为 1J22合金，也称铁钴钒合金。带厚为0.1mm，损耗在1.8T/400Hz条件下，损耗为： 20W/Kg 材料价格约1500元/公斤。
磁性元件知识简介
第一章 磁的基本知识
磁性是自然界中某些物质（如铁、钴、镍等）的特殊的物理性能。 电磁存在两种不同的计量单位——国际单位制（MKS制，即米-千克-秒制） 和实用单位制（cgs制，即厘米-克-秒制）
1.真空中的磁特性 一段载有直流电流I的长直导线 在导线周围产生一圆形磁场如图 所示， 一直导线周围磁力线的方向可 用“右手定则”来决定：当用右手 抓住导体，拇指的方向使电流流 动的方向时，其他手指的指向就是磁力线的方向。
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4
第一章 磁的基本知识
4.磁芯 多数材料是磁通的不良导体，它们 的磁导率都很低，真空的磁导率是1， 非导磁材料，如空气、纸和铜、铝 等具有同样数量级的磁导率。有一些 材料如铁、镍、钴和它们的合金具有 高的导磁率，为了使如上图所示的 空心线圈磁性能得到改善，现引入一 个磁芯，如下图所示，在空心线圈 中放入一个磁芯的优点除了使其磁导 率增加以，磁路长度也明确了。磁通 基本上被限制在磁芯中。在磁芯进入 饱和前，磁性材料中能产生多少磁通 使存在一个界限点。
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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。
1Wb = 108 Mx 1韦伯(国际单位) = 108麦克斯韦(实用单位)
2.电磁定律
电磁定律
线圈的匝数设为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。
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;
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。
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。
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)。
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
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
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=μ H
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
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
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。
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
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
NiZn铁氧体及高频宽带电感中， 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。
1Wb = 108 Mx 1韦伯(国际单位) = 108麦克斯韦(实用单位)
2.电磁定律
电磁定律
线圈的匝数设为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。
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;
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。
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。
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)。
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
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
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=μ H
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
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
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。
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
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