关于软磁铁氧体(ppt)
软磁铁氧体材料基本知识特性参数和定义
软磁铁氧体材料基本知识特性参数和定义准确，有一定深度
一、什么是软磁铁氧体？
软磁铁氧体（Soft Magnetic Ferrite)是一种特殊材料，属于磁性材料的一种。
它具有以下四个特点：一是具有较强的电磁吸收能力；二是具有较高的磁阻率；三是具有较强的电磁传导能力；四是具有较低的损耗。
二、软磁铁氧体的特性参数
1、磁导率（Magnetic Conductivity）
磁导率是一种物理量，它表示一个物质对于一定的电磁场有多大的磁导能力，被定义为电磁场导致的电流强度单位时间的变化比例。
电磁场通过材料时，磁导率决定了材料的磁导能力，磁导率越小，材料的磁导能力就越弱。
2、磁滞回线（Hysteresis Loop）
磁滞回线是指磁体在外加的相应磁场的作用下，由抗磁性材料的逆磁化向磁化的过程，然后由磁化向逆磁化的过程，构成的曲线。
它可以完全反映其中一种磁性材料在多次循环变化中的全部特性，因此，磁滞回线也被称为磁体的“心脏”。
3、电感（Inductance）。
软磁铁氧体制作技术培训之成型课堂PPT
④控制粒子形态及表面状况
• 尽量制成球形度或圆角度较好的颗粒，表面光滑， 可以减少接触点数，从而减少摩擦力。当喷雾造 粒塔内粘壁严重时，颗粒表面因为相互粘附而变 得相当粗糙，其颗粒之间的摩擦力就会变得相当 大。人工造粒时，颗粒的的圆角度和球形度很差， 颗粒极不规则，而且还有尖锐的棱角，这样的颗 粒必须经过整粒，提高球形度及圆角度，才能提 高流动性。
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• 水溶性物料在相对湿度较低的环境下，一般不吸 湿，但当相对湿度提高到某一定值时，吸湿量将 急剧增加，此时的相对湿度叫临界相对湿度。水 不溶性物料的吸湿性在相对湿度变化时，含水量 变化缓慢，没有临界点。
• 铁氧体颗粒材料中，绝大部分为水不溶性材料， 只有PVA等少量水溶性材料。若将水分含量为 0.30%左右的铁氧体颗粒材料暴露在相对湿度为 80%左右的空气中，在2小时以后，水分含量会增 加至0.45%左右，基本上达到平衡。其水分含量增 加达到自身水分含量的50%左右，不可忽视。 12
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• 所以，适当增大粒径，可改善粉体的流动性，如 在流动性不好的粉体中加入较粗的颗粒也可以克 服聚合力，增加流动性。粉体性质不同，流动性 各异，最佳的粒径大小也有差异。
②加入润滑剂
• 在粉体中加入适量的润滑剂，如硬脂酸锌、氧化
镁或脂肪酸等，降低固体粉粒表面的吸附力，可
提高粉体的流动性。润滑剂的加入量很重要，当
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• 改善流动性的方法： ①适当增加粒径 • 粒径对粉体流动性有很大影响，当粒径减小时，
表面能增大，粉体的附着性和聚集性增大。一般 而言，当粒径大于200μm(80目)时，休止角小，流 动性好；随着粒径减小(200~100μm之间时)休止角 增大而流动性减小；当粒径小于100μm(160目)时， 粒子发生聚集，附着力大于重力而导致休止角大 幅度增大，流动性变差。
关于软磁铁氧体(ppt)
Nanjing New Conda Magnetic Industrial Co., Ltd.
互感系数（Mutual inductance）M： N1中的单位电流I，在 N2中产生的磁通N2 Φ ，称为互感系数M： M=N2 Φ /I M的单位为亨利（H） 互感电动势e：与自感电动势类似： e＝－Nd Φ/dt = －MdI/dt 理想变压器的关系式： V1/V2＝I2/I1=N1/N2（初次级匝比） 若输出阻抗为Z’，则从输入端看，阻抗 Z＝ V1/I1＝V2/I2×（N1/N2）2＝Z’（N1/N2）2 即变压器具有电压变换、电流变换和阻抗变换（阻抗反射） 等功能。
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种类繁多的软磁铁氧体磁心
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Байду номын сангаас
软磁铁氧体的主要用途 主要制成磁心用于各种电感器、变压器、滤波器和扼 流圈的制造，广泛新能源、通信、汽车、IT、家用电 器、电磁兼容、绿色照明、工业自动化、航空、航天 等。
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不同磁性材料性能和价格比较
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软磁铁氧体（Soft ferrite）的定义及特征 软磁铁氧体是可表示为下列分子式的尖晶石晶体结构的 磁性材料：
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《软磁材料》课件
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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。
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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。
软磁铁氧体材料
软磁铁氧体材料吕迪格尔·德赖尔（Ｒｕｄｉｇｅｒ Ｄｒｅｙｅｒ） ＜卡施克（Ｋａｓｃｈｋｅ）合资有限公司，格廷根，德国＞ 本文对软磁铁氧体的结构—特性关系进行研究．介绍高磁导率的锰锌铁氧体，功率传导直至２ＭＨｚ的锰锌铁氧体和电磁兼容应用的镍锌铁氧体．讨论工艺的影响，特别是对锰锌铁氧体在还原气氛下的烧结控制以及最佳的还原气氛状态的调节．此外，重点介绍铁氧体在功率传导，照明技术，抗干扰和通信技术领域中的应用． １． 物理的基本原理 一般惯用的说法是对一种显示铁磁性特性的材料称之为”磁性材料”.在这种情况下,电子自旋的所有的磁距通过交换作用在同一个方向上进行排列(图1a),并被保持到不超过该材料特定的极限温度(居里温度Фc).其可达到的磁性参数,如磁导率,磁通密度等是最大.在一定的条件下,邻近的自旋可以处于反平行的,人们称之为反铁磁性(图1b).最好直观的是,当我们将晶体晶格划分成两个亚晶格时,在此际,每个亚晶格又重新是铁磁性的,但是显示出相反的排列.如果每个亚晶格经不同强度的磁化时,那么通过外界作用的磁化保留是不完全的,存在着一种磁性起作用的材料.人们对这种状态称之为亚铁磁性.(图1c).a) 铁磁性 b) 反铁磁性 c)亚铁磁性图1 磁性的状态带有奇数原子的电子具有不平衡的自旋,以致产生一个外部的磁距.在过渡金属(3d-原子)中,这个数还要大些,因为3d-轨道首先将占据单个的(Hund’sche 规则).表1: 3d-金属或挑选的3d-离子的磁距μBS cTiV CrMnFeCoNiCuZnμB1 2 3 4 5 4 3 2 1 0S c3+Ti4+V5+Cr3+Mn2+Fe2+Co2+Ni2+Cu2+Zn2+μB0 0 0 3 5 4 3 2 1 0(还有其他的价态,在这里没有列举的,但是在铁氧体中具有重要作用的有:例如Fe3+ 的磁距为5个玻尔磁子和Mn3+ 为4个玻尔磁子)所有亚铁磁性的物质(材料)都概括在”铁氧体”之中.最简单的铁氧体的成分是用化学式MeOFe2O3 (或MeFe2O4)来表示.这里Me是一个两价的金属离子,如Mn,Fe2+,Co,Ni,Zn或Mg,或者是这些金属的混合物.一般来说,铁氧体就有一个尖晶石结构(称之为矿物尖晶石的晶格:MgAl2O4).在一个单位晶胞中,可能有64个四面体座和32个八面体座,其中仅有8个四面体座和16个八面体座被占据.在软磁铁氧体种类中,特别是具有应用技术意义的有两组:Ni-Zn铁氧体和Mn-Zn 铁氧体.为此,将说明除了Fe2O3和ZnO外,或者是NiO,或MnO所组成的结晶晶格的结构.为了改善对此获得的性能,可以添加各种不同的掺杂,如CoO,TiO2,V2O5,SnO2,CaO或SiO2.技术上可使用的铁氧体的成分局限于一个相对小的范围内,在这方面,FeO3是位于化学计量的范围或有点超化学计量范围(见图3).图2 尖晶石晶格 图3 Mn-Zn 铁氧体混合物在这个范围内,我们可以用各种不同的成分来确定其需要的性能,例如磁导率,饱和磁通密度或居里温度.铁氧体与一种铁磁性磁体(例如与纯铁)来作比较,那么其区别主要是下列的参数: 纯铁的初始磁导率为100000~200000,约高于最高磁导的铁氧体(μI ≈25000)8倍纯铁的饱和磁感应强度为2.3T,约高于铁氧体(约550mT)值的4倍.铁氧体由于它的氧化物基,具有与半导体(Mn-Zn 铁氧体)或电介质(Ni-Zn 铁氧体)可比较的电导率,对此比金属低约106~1012.由此其后果是诱发的涡流在显著较高的频率时才起作用,所以薄片叠成的纯铁在最大频率到10KHz 时使用,而铁氧体直到GHz-范围还能保持磁性有效的.为了能够说明一种磁性材料的性能,材料特定的磁滞曲线的确定提供一个重要的帮助. 由此可以推导出如初始磁导率和增量磁导率,饱和磁通密度,剩余磁通密度和矫顽磁场强度等参数.虽然目前已经能购买到可以很容易用来确定频率直至10MHz 时的磁滞曲线的仪器(价格约250000ＤＭ),在一般情况分别对单个参数进行测量或计算.1.1初始磁导率μi作为表示一种软磁材料的基本特性,在一般情况下是考虑材料的磁导率.一般的定义是:HBu u ∆∆=01---------------------(1)由于磁滞曲线的非线性,我们立即看到,不可能给出唯一的磁导率.那么确定各种不同的有区别的磁导率要根据当时应用的需要.人们对铁氧体应用初始磁导率μi 作为材料参数,其是用很小的最大磁化磁场(B ≤0.25mT)来定义的:HB u u H i ∆∆=→00lim 1-------------------(2) 试图对μi 进行计算,考虑到材料的内在参数,其相互关系将通过下列公式给出1) :...2+•+=σλK Si E M u --------------------------(3)式中:Ms—饱和磁化强度 Ek—各向异性能 λ—磁致伸缩常数 σ--势能然而,对一个实体的铁氧体的初始磁导率要进行精确分析的计算是不可能的.但是这些公式指出,高磁导率的和最高磁导率的铁氧体的初始磁导率是以高的饱和磁化强度,微小的各向异性和一个理想的晶体结构为先决条件的.然而,当这些先决条件也被满足时,μi 值还很大程度上取决于外界的压力;即材料处于压力下(例如在涂复时或在一个紧绕的绕组中),其磁导率可能下降直至60%.唯一能够精确测定μi 的磁芯形状是环形磁芯.由于他的形状和绕缠线圈的方式,实际上磁力线的走向完全在磁芯内部,磁导率不会由于气隙产生露磁而降低.对于通过绕组产生的磁场H 适用于下面的近似方式:el I N H •=--------------------------------------(4)式中:N—绕组匝数I--测试电流和 L e —平均磁路长度.因此,我们通过少的绕组匝数,小的测试电流和长的磁路长度来获得一个小的磁场.用于测定材料特性数据大多数选择一个外径约为30mm 的环形磁芯,在上面绕上10匝或20匝的线圈.测试电流是通过(仪器侧预先确定)测试电压和仪器的内阻来确定的.如果仪器有较多个测试电压时,那么原则上是选择最低的.按照IEC 规定,作为测试频率值应该选择远低于旋磁性的谐振,所以对所有的材料统一的规定,F ≤１０ＫＨｚ；与此同时，测试温度与室温，即约２５℃． １．２增量磁导率μａ 如果我们将磁场从接近零开始加上较大的值时，那么将改变磁滞曲线的斜率．如果我们将这个斜率作为磁通密度Ｂ的函数时，那么曲线在Ｂ＝０开始与初始磁导率一起增大，为了超过一个最大值接近１． HBu u a 01= －－－－－－－－－－－－－－－（５） 人们对这样获得的磁导率称为增量磁导率μａ，其在功率感抗的设计参数中是一个比μｉ更重要的参数，在较弱的磁场下μａ能够明显的区别与μｉ．超过最大值后，Ｌ值降低并在末端效应中接近１（＝达到饱和磁通密度）．曲线的走向是与温度有依赖关系，图４是表示对２５℃和１００℃的相关性． 图４ 增量磁导率μａ作为温度Ｔ的函数 １．３饱和磁通密度Ｂｓ，剩余磁通密度Ｂｒ，矫顽磁场强度Ｈｃ 由于磁场的增强，首先是外斯畴壁的布咯赫壁位移，在一个非弹性的反转过程之前,同磁化强度的转动导向H 的方向.当所有的磁距被排列时,达到最大的磁通密度(=饱和磁通密度Bs)当磁场H 减小时,由于不可逆的巴克好生一阶跃,曲线不再按磁场增强时的走向.在H=0时,滞留一部分(在外部起作用的)磁感应强度,剩余磁通密度Bs.这与工艺过程,磁芯形状和其他可影响的参数有相互依赖关系.为了使这个剩余的磁通密度为零,必须要接上一个相反极性的外界磁场.这个磁场的强度是一个材料特定的参数,矫顽力Hc.1.4损耗一种磁性介质的每次交流磁化都带有损耗,在很弱的磁化磁场下首先是涡流损耗和后效损耗,在稍强些的磁化磁场( B ≈１０ｍＴ）下还附带有磁滞损耗，在这些范围上，在磁芯中发生的损耗功率直接用Ｗ／ｇ或Ｗ／ｃｍ３来说明． １．４．１ 相关损耗因数 ｔａｎδ／μｉ 在一个交变场磁化时,在磁芯中产生的磁通密度B 不是在与施加的磁场的相位中(模拟交变电流和交流电压).在产生的磁化强度与磁通密度之间的角δ被称作为损耗角.损耗角越小,材料的Q 值越高.由于这些原因,品质因数Q 被如下来定义:'''tan 1uu u a ==δ --------------(6)对Q 的精确测量一般的使用一种Q 表,其是按照可调谐的振荡回路的原理来工作的.为了将振荡回路调准到谐振上,对此,测试频率调整到固定置位和电容量无极可变的.因为品质因数的测量只有在绕缠的组件上才有可能,真正的材料品质只能够通过对微小的欧姆分量的外推法来确定.然而由于小的相位角,那么我们获得的Q 值非常的离散,因此要更好的证明是可靠的,质量因数是在规定的绕组的情况下来说明并放弃外推法.可是直至今天还没有标准化的测试方法,因此对不同的生产厂的不同材料依据产品目录值来进行对比是不适宜的.1.4.2 磁滞损耗,涡流损耗和后效损耗一种软磁材料的损耗是有较多的部分形成的,按照JORDAN 2) 可以将其分别成3个单独的相加的参数.即磁滞损耗,涡流损耗喝后效损耗:L f n L f e L H f h R R R R eff n e h v ••+••+•••=++=2 -------------------(7)式中: Rh—磁滞损耗电阻 Re—涡流损耗电阻 Rn--后效损耗电阻h,e,n—相对应的损耗系数为了能够将损耗进行分离,将商 R v /f*L 作为在不同Heff 值时频率f 的函数并且图解的对磁场强度与频率零进行外推. 磁滞损耗时由于材料的反复磁化而产生的.因为磁距进行排列不是完全”无摩擦的”和可逆的,所施加的磁场能的一部分转变为热量.在这种情况下,磁滞曲线的面积是所产生的损耗的量值. 涡流是发生在电导的介质中,当经过时间上的变化时,磁通密度产生诱导的环电压.由此出现的涡流在这方面产生的一个磁感应强度,其方向始终是与外界磁场相反的(楞次定律).由此为了保持由此产生的损耗尽可能的小,人们需要具有高电阻率的或宽磁滞曲线的材料(参见第1.5节). 后效损耗由于驰豫过程而形成的.例如当布咯赫壁由于各向异性的晶体场能使电位阱”深化”,不仅因为阳离子扩散,而且因为支撑内部由热能来源的起伏场.然而如果布咯赫壁在一般情况下承受强大的结合力或完全缺乏时,那么将附加低的后效损耗,磁滞损耗也小(叵明伐型—铁氧体). 1.4.3 功率损耗Pv 在较强的磁化磁场中,将直接测量重量单位的或体积单位的磁芯损耗.按照定义,涡流损耗不应该计算在功率损耗,可是测量技术不可能轻而易举的将其分开.对此,人们认识到其影响,在一个双对数的描绘中,损耗作为频率的函数时,开始的线性上升自一个较低的频率开始,超正比的升高.在这些频率下适用:q P v B f r P ••= -------------------------(8)式中:r,p 和q 是材料常数,通常是烧绕过程能对其有影响,所以必须根据实践经验来确定.(参见图5)图5功率损耗作为频率的函数标准测量位置建立在直至1MHz 的基础上,以一个电压信号与一个电流等值的信号的倍增为底数:φcos ••=I U P -------------------------(9)在这时,电流与电压之间的相位差关系到在磁芯中消耗的能量.为了对测量对象记忆正弦形的电压,功率放大器必须提供高的视在功率和低的内阻.电流将通过一个纯粹的直流电阻来进行测定,由此进行电压测量.紧接着进行电流和电压的倍增. 通常,损耗在室温和100℃下，在磁化磁场为 ５０ｍＴ ，１００ｍＴ 和２００ｍＴ时进行测量．频率范围是从１６ＫＨｚ（在黑白电视机中行扫描变压器的频率）在这同时扩展到超过１ＭＨｚ，在此之际对于高频只把低的磁化磁场（≤５０ｍＴ）考虑在内． 由于经过引线和触点的能量反射，在≥１ＭＨｚ范围中进行测量是非常昂贵的和不精确的．所以对于计量目的和试验目的，为了尽可能进行精确的测量，人们应用一种量热的方法． 在这个场合，首先是将样品放到所希望的测试频率中施加规定的磁化磁场，并测量其放出的热量．然后在一个纯粹的直流电阻下用直流电流和直流电压来调整相同的温升，由此可以通过简单的倍增来计算功率损耗． １．５ 电阻率ρ 如在第１．４．３节中提及的，电阻率确定涡流损耗的效应．如果我们对曲线走向用电阻率ρ作为频率的函数时，那么首先时保持恒定并且在较高的频率时才渐近地下降到一个恒定的，较低的值．对此的原因是微晶不同的电导率和其围绕的（绝缘的）晶界．如果取决于价电子和传导带的状态时，按频率情况而定，两个部分的一个占主要部分．结果是在用于高频（ｆ＝０．５－１ＭＨｚ）的功率铁氧体中要求小的晶粒尺寸． 对于功率铁氧体来说，电阻率的一个其他的不判影响是它的温度相关性，并通过玻兹曼—函数给出： ()TK E A eT •−•=0ρρ －－－－－－－－－－－－－－－（１０） 在一个激活能ＥＡ为０．１－０．５ｅＶ３） 时可以通过对磁芯进行加热从２０℃到１００℃时，电阻率出现二等分，这将导致在较低的频率时涡流损耗已经开始插入．在测量电阻率ρ时的困难是由于接上了测量导线．由于他的类似半导体的特性，容易有累接阻抗通过绝缘层，使精确的测量失真． 一种常用的可能性是接触铆焊，用银－钯糊剂经丝网印刷．紧接着用可焊的材料进行电镀的覆层． １．６ 频率特性 如果我们对曲线的走向用初始磁导率μｉ作为频率的函数时，那么，曲线首先有一段恒定，然后当超过最大值（谐振回路的放大系数）后，陡度较大或较小的下降．初始磁导率越高，这个最大值向较低的频率移动越多．作为经验公式适用于铁氧体的使用频率与１／μｉ成正比．通过适合的粉末制备（特别是研磨细度）和最佳的烧结可以对”频率稳定性”明显地改 善．在频率范围在最大值以上时，这个材料不能再用作规定Ｌ－值的电感，因为制造工艺的最佳化仅被限制在旋磁性的谐振以下的范围上，并且在不同的制造批中磁导率下降可能是不相同的． 图６ 复数磁导率的实数部分μ’和虚数部分μ”作为频率ｆ的函数 １．７ 温度特性，居里温度Ｑｃ 一种铁氧体材料的温度曲线很强烈的取决于他的成分（特别是掺杂）和烧结过程．如在任何一种磁性材料中有一规定的温度，在这个温度（居里温度Ｑｃ）上磁性消失．按初始磁导率前是陡度升高（最初的最大值），然后陡度下降． 和制造的‘精确”，初始磁导率的接近Ｑｃ远低于居里温度之下时,一般情况下还出现一个另外的最大值(SPM=感应的磁导率最大值).对于特殊用途(例如在滤波器铁氧体中)可以对μi(T)—曲线通过掺杂(特别是通过C o O;由于他影响磁晶各向异性常数K1的曲线走向)起作用,使其超过所期望的温度范围时单调地升高.2. 制造方法通常是应用粉末状的金属氧化物或金属碳酸盐来作为原材料,其不仅是可以合成制造而且可以用例如钢回收利用设施产生的”副产品”.在最佳成分的称量后，将原始材料在（用少许的水和有机的粘合剂）湿润之前在一个混料机中进行均匀化。
功能材料-磁性材料课件
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 ➢ 难磁化方向[111]与轧制方向成55角
轧 [100] 制 方 向
55
[111] [110]
➢ 中等磁化方向[110]与轧制方向成90角
横向
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。
3、主要用途
直流磁场下工作的磁性元件，如电磁铁和继电器的铁芯。
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
电工用硅钢片
在纯铁中加入1.04.0%Si的铁碳硅合金。 Si的加入，提高了电阻率，从而减少涡流损耗。
1、电工用硅钢片的种类
硅钢片按生产方法、结晶织构和磁性能的分类：
电工用硅钢片
热轧非织构（无取向）硅钢片 冷轧非织构（无取向）硅钢片 冷轧高斯织构（单取向）硅钢片 冷轧立方织构（双取向）硅钢片
150·cm，为1J79铁镍合金的2～3倍。 ➢ 硬度、强度和耐磨性较高。
例如1J16的硬度和耐磨性比1J79合金高，适用于磁头等磁性器件。 ➢ 密度较低。
可以减轻磁性元件的铁芯质量。 ➢ 对应力敏感性小。
适于在冲击、振动等环境下工作。 ➢ 合金的时效性良好。
随着环境温度的变化和使用时间的延长，其磁性变化不大。
第三章 磁性材料－§3.1 软磁材料
2、铁铝合金的主要应用
铁和铝资源丰富、价格低廉，铁铝合金的磁性能与铁镍合金类似， 同时还具有一些独特的优点，因此是铁镍合金的一种替代材料，适用于 电子变压器、磁头和磁致伸缩换能器等方面。
铁铝合金的牌号、主要成分、特点和用途
牌号 铝含量 /%
特点
主要用途
1J6
软磁铁氧体介绍
制作人
徐传国 冯平源 郭则依
磁性及其普遍性
• 随着科学技术的发展，已揭示出一切的物 质都具有磁性磁性在生产和技术，科研和 国防，以及家庭生活中都有广泛的应用。
软磁铁氧体 材料的定义及分类
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
MgZn 系铁氧
• MgZn系铁氧体MgZn 系铁氧体材料的电阻 率较高，主要应用于制作显像管或显示管 是品种最多、应用最广、用量 最大的一种磁性材料，是电子信息和家电 工业等的重要基础功能材料。经过半个多 世纪各国铁氧体公司的科研生产，世界软 磁铁氧体性能得到了很大的改进和提高， 其产量逐年高速递增，应用领域范围不断 扩大。
MnZn 系铁氧体
• MnZn 系铁氧体具有高的起始磁导率，较高的饱 和磁感应强度，在无线电中频或低频范围有低 的损耗，它是 1 兆赫兹以下频段范围磁性能最 优良的铁氧体材料。
• 常用的 MnZn 系铁氧体起始磁导率μ i =40020000 ，饱和磁感应强度 Bs=400-530mT
NiZn 系铁氧体
• NiZn 系铁氧体使用频率 100kHz ～ 100MHz ，最高可使用到 300MHz 。这类 材料磁导率较低，电阻率很高，一般为 105 ～ 107 Ω cm 。
• 因此，高频涡流损耗小，是 1MHz 以上高 频段磁性能最优良材料。常用 NiZn 系材 料的磁导率μ i =5-1500 ，饱和磁感应强度 Bs=250-400mT 。
07.磁性材料第一部分-软磁铁氧体材料
•
引言
• 磁性材料是功能材料的重要分支； • 磁性元器件具有转换、传递、处理信息、存储能量、节约能源等 功能, • 应用于能源、电信、自动控制、通讯、家用电器、生物、医疗卫 生、轻工、选矿、物理探矿、军工等领域,尤其在信息技术领域 已成为不可缺少的组成部分。 • 信息化发展的总趋势是向小、轻、薄以及多功能、数字化、智能 化方向发展;要求磁性材料制造的元器件不仅大容量、小型化、 高速度,而且具有可靠性、耐久性、抗振动和低成本的特点。
二、提高µ 的方法 i
（一）.提高材料的Ms 尖晶石铁氧体 Ms = | MB - MA| 1.选高Ms的单元铁氧体 如:MnFe2O4(4.6--5 µ ); NiFe2O4 (2.3 µ ) B B 2.加入Zn,使MAs降低 另外: CoFe2O4 (3.7 µ )磁晶各向异性 B Fe3O4(4 µ ) 电阻率低,K也较大 B Li0.5Fe2.5O4(2.5 µ ) 烧结性差,10000C, Li挥 B 发
§1-3
软磁铁氧体的磁谱
一、软磁铁氧体磁谱及形状 磁谱：软磁材料在弱交变磁场中，复磁导率µ = r µ ' - µ " 随频率变化的曲线 r r
µ µ' r
1
µ" r
2
3
4
f
一般软磁铁氧体材料的磁谱
铁氧体磁谱分区： 1.低频( f<104Hz): 复磁导率µ 大, µ 小,损耗小， r r 磁导率随频率变化不大; 2.中频(f=104 106Hz):与低频相似，可能出现尺寸 共振和磁力共振; µ 下降， µ 出现峰值 ； r r
<<磁性材料>>(铁氧体部分)
引言
• 无论是电子技术、电力技术、通信技术、还是空间技术、计算技术、生 物技术，乃至家用电器，磁学和磁性材料都是不可缺少的重要部分。
软磁材料介绍 ppt课件
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。
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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。
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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
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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
软磁铁氧体器件设计及应用(苏桦,唐晓莉,张怀武编著)PPT模板
用
2
1.3软磁铁氧体材料分类
3
及应用
1.4软磁铁氧体材料磁化
特性和磁导率
4
1.5起始磁导率的影响因
5
素及提高方法
1.6软磁材料的线性和非
线性特性
6
第1章软磁铁氧体材料的基本特 性
1.7软磁材料的损耗特性 1.8退磁场对软磁材料磁化状态 的影响 1.9磁性参数与电气参数的转换
5.1功率变压器的工作原理 5.2功率变压器磁芯材料的选择 5.3对称驱动和单向驱动 5.4功率变压器的损耗及温升 5.5AP法设计功率变压器
10 第6章铁氧体抗EMI器件
第6章铁 氧体抗 EMI器件
6.1铁氧体磁芯的高频阻抗特性 6.2吸收式抗EMI器件 6.3反射式抗EMI器件
11 第 7 章 LT C C 技 术 及 在 磁 性 器 件中的应用
06 第2章软磁器件的磁芯和绕组 特性
第2章软磁 器件的磁芯 和绕组特性
2.1磁芯的等效参数 2.2短气隙磁芯的特性 2.3软磁磁芯的形状及特征 2.4绕组的结构和特性
07 第3章电感器设计及应用
第3章电感器设计及 应用
3.1电感器类型及要求 3.2匝数因子和电感因子 3.3电感量的调整及稳定性的提高 3.4电感器的损耗 3.5电感器的设计
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软磁铁氧体器件设计及应用 (苏桦，唐晓莉，张怀武编著)
演讲人
2 0 2 X - 11 - 11
01 封面
封面
02 软磁铁氧体器件设计及应用
软磁铁氧体器件设 计及应用
03 内容简介
内容简介
04 前言
前言
05 第1章软磁铁氧体材料的基本 特性
《软磁材料》PPT课件
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LOGO
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● 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。
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图2 软磁材料加工厂
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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。
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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。
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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
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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
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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。
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软磁铁氧体磁心应用与设计(全)
ＪＰ３
ＮＣ－２Ｈ
ＪＰ４
ＰＣ５０
７Ｈ１０
Ｎ４９
３Ｆ３
ＮＣ－３Ｍ
ＪＰ５
７Ｈ２０
Ｎ５９
３Ｆ４
1.1.3 软磁铁氧体磁心主要品种规格及其应用
作枕校变压器，近年来，在平面变压器中采用更小规格磁
适于高频电子变压器和电感器应用的软磁铁氧体磁 心，如 ＥＩ１４、ＥＩ１８ 等。
心，品种规格很多主要有 Ｅ 型、Ｕ 型、罐型及特殊磁心
成为最广泛应用的高频变压器磁心，可以在低磁通密度或 漏感也低。这类磁心国内习惯于称为 ＥＣ 型磁心，国外也
高磁通密度下使用。这类磁心通常成对使用，组成闭合磁 有称为 ＥＲ 型磁心。国际标准推荐的尺寸规格有 ＥＴＤ１９、
路。常用规格可细分为 ＥＥ 型、ＥＩ 型、ＥＴＤ（ＥＣ） 型；新开 ＥＴＤ２９、ＥＴＤ３４、ＥＴＤ３９、ＥＴＤ４４、ＥＴＤ４９、ＥＴＤ５４、
８０ 年代后，随着彩电国产化和逐步向家庭普及，软 磁铁氧体磁心需量激增，加之从国外引进技术和先进的关 键制造设备以后，生产量和技术水平均获得迅猛发展。如 １９９０ 年全国软磁铁氧体产量已达 １２０００ 吨。这一时期，具 有节能并可实现小型化、轻量化的开关电源在彩电和其它 电子设备大量应用，而软磁铁氧体是开关电源主变压器磁 心最适用的材料，因此功率应用的软磁铁氧体材料（ＭｎＺｎ 系）发展更快，该类材料约占整个软磁铁氧体材料总产量 的 ５０％ 左右（按重量计）。用于大磁场下的功率铁氧体材 料，有不同品种材料，各企业对材料牌号命名时采用各种 方法，如 Ｒ２ＫＤ、Ｒ２ＫＢ、Ｒ２ＫＰ、Ｒ２ＫＢＤ 等等。因此， 上述命名方法与实际使用已产生矛盾，给用户选择和使用 带来不便，１９９７ 年，根据等同采用ＩＥＣ标准而修订的新的 电子工业标准 ＳＪ／Ｔ１７６６６－１９９７，已将软磁铁氧体材料分 为三大类，已如前述（见附表六）。但相应的材料牌号命 名方法尚未修订。目前，国外大多数企业根据自身商业利 益，均有自己规定的材料牌号命名方法；国内部分企业有 的也已仿效国外大公司，制订了本企业生产的软磁铁氧体 材料牌号命名方法。表 １－１ 和表 １－２ 列出国内外部分企 业生产的功率铁氧体材料和高磁导率铁氧体材料牌号对照 表，可供使用者参考。
软磁铁氧体材料
软磁铁氧体材料软磁铁氧体材料是一类具有良好磁性能的材料，具有高磁导率、低磁滞、低铁损等优良特性，被广泛应用于电子电器、通讯、医疗、汽车等领域。
软磁铁氧体材料的发展历程、特性及应用领域是当前研究的热点之一。
软磁铁氧体材料最早出现在20世纪50年代，经过几十年的发展，已经成为了一类非常成熟的材料。
软磁铁氧体材料具有高磁导率、低磁滞、低铁损等特点，使其在电子电器领域得到了广泛的应用。
在电力变压器、电感器、传感器、磁记录等领域，软磁铁氧体材料都有着重要的作用。
软磁铁氧体材料的特性主要包括磁饱和磁感应强度、磁导率、矫顽力、磁滞和铁损等指标。
其中，磁导率是衡量软磁铁氧体材料性能的重要参数之一，它决定了材料在磁场中的响应速度和磁化强度。
磁滞和铁损则是衡量材料在磁场中能量损耗的重要指标，低磁滞和低铁损是软磁铁氧体材料的重要特点之一。
软磁铁氧体材料在电子电器领域有着广泛的应用。
在电力变压器中，软磁铁氧体材料可以有效降低变压器的铁损，提高变压器的效率；在电感器中，软磁铁氧体材料可以提高电感器的灵敏度和稳定性；在磁记录领域，软磁铁氧体材料可以提高磁记录介质的存储密度和稳定性。
除了电子电器领域，软磁铁氧体材料还在通讯、医疗、汽车等领域有着重要的应用。
在通讯领域，软磁铁氧体材料可以用于制造天线、滤波器等器件，提高通讯设备的性能；在医疗领域，软磁铁氧体材料可以用于制造医疗影像设备、医疗器械等；在汽车领域，软磁铁氧体材料可以用于制造发动机、传动系统等部件，提高汽车的性能和节能环保性。
总的来说，软磁铁氧体材料具有良好的磁性能和广泛的应用前景，在未来的发展中，将会继续发挥重要作用。
随着科学技术的不断进步，软磁铁氧体材料的性能将会得到进一步提高，应用领域也将会不断扩大，为人类社会的发展做出更大的贡献。
铁氧体磁芯经典PPT.
开气隙提高了磁心抗饱和的能力
3. 饱和磁通密度Bs ( T )
磁化到饱和状态的磁通密度 。
4. 剩余磁通密度Br ( T )
从饱和状态去除磁场后，剩 余的磁通密度。
5. 矫顽力Hc( A/ m )
从饱和状态去除磁场后，磁 心继续被反向的磁场磁化， 直至磁通密度减为零，此时 的磁场强度称为矫顽力。
软 磁 铁 氧 体 具 有 广 泛 的 用 途
软磁铁氧体制造工艺流程
按照预定的配方称重，把高纯、粉状的氧化物 (如 Fe2O3、Mn3O4、ZnO、NiO、MgO等 ) 混合均匀，再 经过预烧、粉碎、造粒，模压成型为毛坯，在高温 (1200℃—1400℃)下烧结，再通过磨削加工、检查和 包装获得成品。
软磁铁氧体的主要优点
电阻率远大于金属磁性材料，这抑制了涡流的产生， 使铁氧体能应用于高频领域；采用陶瓷工艺易于制成 各种不同的形状和尺寸；化学特性稳定、不生锈；较 低的制造成本。
软磁铁氧体的主要缺点
饱和磁通密度较低，质地脆，易碎。
种类繁多的软磁铁氧体磁心
软磁铁氧体的主要用途
主要制成磁心用于各种电感器、变压器、滤波器和扼 流圈的制造，广泛应用于现代电子信息领域，如电脑 及其外部设备、办公自动化设备、数字通信和模拟通 信设备、互联网、家用电器、电磁兼容设备、绿色照 明装置、工业自动化和汽车、航空、航天及军事领域 。
• 第一，要详细了解和熟悉产品的品牌、车型、技术参数、配置等等。要做到在与客户交流的时候，对于相关问题你都能流利地回答 。
•
将最后候选人名单上的应聘者再进行比较，决出优胜者；
•(4)对昏迷者的治疗 急救时将患者放平，头略向下垂，输氧，对症治疗。可采用针刺治疗，针刺人中、内关、足三里、百合、涌泉等 穴位。要补充水分、营养，给克脑迷、氯酯等苏醒剂与5%—10%葡萄糖水静脉点滴。
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漏磁通和漏感（Leak flux/Leak inductance）：N1产生的 磁通未耦合到N2的部分，称为漏磁通，相应的电感称 为漏感。
漏感的大小和线圈耦合紧密程度、线圈绕制工艺、磁 路结构、磁介质特性等有关。
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一、电磁学基础知识
物质的磁性是由电流产生。磁性材料的磁性是由分 子电流—电子绕原子核运动及电子自旋运动产生的。
磁力线：用来表征磁场大小及方向的虚拟线
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磁通量（Magnetic flux)Φ：垂直通过一个截面A的磁力 线的总量。 在SI单位制中单位为韦伯（Wb）； 在CGS单位制中单位为麦克斯韦（Mx)； 1Wb＝108Mx
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磁场可以储存能量，可以证明单位体积的磁性材料储能 W＝1/2×BH＝ 1/2×μH2（J/m3) 电感阻止电流变化的现象说明其具有储能的特性，可 以证明电感储能为 W＝1/2LI2（J) 互感现象：在磁心上绕制两个线圈N1及N2，由于其间 存在磁通的耦合，所以N1的电流变化，会在N2中感应 出感应电动势，这是变压器的基本原理。
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法拉第定律（Farady law） 通过一个闭合回路的磁通量发生变化时，就会在回路中 感应出感应（感生）电动势和感应（感生）电流，感应 电动势e的大小取决于磁通量的变化速率：
楞次定律（Lenz law) 感生电流产生的磁通，总是阻止磁通的变化。即当磁通 增加时，感生电流产生的磁通的方向与原来磁通相反， 削弱原磁通的增加；而当磁通减少时，感生电流产生的 磁通的方向与原来磁通相同，阻止原磁通的减少。
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介质的磁导率（Permeability）μ：相同的磁场在不同 的介质中产生的磁通密度是不同的，磁导率用来表征 这种介质特性： μ＝B/H 真空的磁导率μ0＝4π×10－7H/m，其它介质（材料） 的磁导率用相对于μ0的倍数来表示，称为相对磁导率 μr。 μr＝ B/ μ0 H μr在SI单位制里单位为1； μr在实际使用中简称磁导率 μ。
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铁、镍、钴及其合金、铁氧体等铁磁性（亚铁磁性） 物质的μ为10～105，而铜、铝、非金属材料等μ很接近 真空磁导率，即μ～1。 安培定则（Ampere rule）（右手定则）
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安培环路定理（Ampere ring route law） 在电流所产生的磁场中，磁场强度沿任意闭合曲线的 积分，等于该闭合曲线所包围的电流的代数和。
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磁通密度（磁感应强度）（Magnetic flux density）B： 单位面积的磁通量： B= Φ/A 在SI单位制中单位为特斯拉（T）； 在CGS单位制中单位为高斯（Gs)； 1T＝104Gs 磁场强度（Magnetic field strength）H：由电流产生的磁 场的大小。 在SI单位制中单位为安培/米（A/m）； 在CGS单位制中单位为奥斯特（Oe)； 1Oe＝79.6A/m，1A/m＝4π×10-3Oe
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互感系数（Mutual inductance）M： N1中的单位电流I，在 N2中产生的磁通N2 Φ ，称为互感系数M： M=N2 Φ /I M的单位为亨利（H） 互感电动势e：与自感电动势类似： e＝－Nd Φ/dt = －MdI/dt 理想变压器的关系式： V1/V2＝I2/I1=N1/N2（初次级匝比） 若输出阻抗为Z’，则从输入端看，阻抗 Z＝ V1/I1＝V2/I2×（N1/N2）2＝Z’（N1/N2）2 即变压器具有电压变换、电流变换和阻抗变换（阻抗反射） 等功能。
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在磁场均匀的长度为l的磁路中（如磁环中），绕有N 匝线圈，通有电流I，则安培环路定理简化为 Hl＝NI
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自感系数（自感量、电感量）（Self inductance）L：通 过线圈的电流I产生了磁通量Φ，其比值为自感系数L： L = Φ /I，或Φ= L I 考虑有N匝线圈的情况，则L = NΦ /I，或NΦ= L I 亦有关系 e＝－Nd Φ /dt= － LdI/dt L的单位为亨利（H）。
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关于软磁铁氧体
About Soft Ferrites
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提纲
电磁学基础知识 铁氧体材料及磁心基础知识 软磁铁氧体的技术发展趋势
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磁路（Magnetic path）：是指磁通或磁力线通过的闭合 路径。 磁路的欧姆定律： NI＝Hl＝B/μ×l＝ Φ (l / μ A) = ΦRm NI称为磁动势，Rm称为磁阻。 基尔霍夫第一定律：磁路中任一节点的磁通代数和为零， 即∑ Φ＝0 基尔霍夫第二定律： 在磁路中沿任意闭合路径的磁动势 的代数和等于各段磁压的代数和，即∑NI＝ ∑ ΦRm，或 ∑NI＝ ∑ Hl＝H1l1+H2l2+H3l3＋‥ ‥