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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划铁磁材料,频率磁性材料基本参数详解磁性是物质的基本属性之一，磁性现象与各种形式的电荷的运动相关联，物质内部电子的运动和自旋会产生一定大小的磁矩，因而产生磁性。自然界物质按其磁性的不同可分为：顺磁性物质、抗磁性物质、铁磁性物、反铁磁性物质以及亚铁磁性物质，其中铁磁性物质和亚铁磁性物质属于强磁性物质，通常将这两类物质统称为“磁性材料”。铁氧体颗粒料:是已经过配料、混合、预烧、粉碎和造粒等工序，可以直接用于成形加工的铁氧体料粒。顾客使用该料可直接压制成毛坯，经烧结、磨削后即可制成所需磁芯。
2、本公司生产并销售高品质的铁氧体颗粒料，品种包括功率铁氧体JK系列和高磁导率铁氧体JL系列。锰锌铁氧体:主要分为高稳定性、高功率、高导铁氧体材料。它是以氧化铁、氧化锌为主要成分的复合氧化物。其工作频率在1kHz至10MHz之间。主要用着开关电源的主变压器用磁芯.。随着射频通讯的迅猛发展，高电阻率、高居里温度、低温度系数、低损耗、高频特性好的镍锌铁氧体得到重用，我司生产的Ni-Zn系列磁芯，其初始磁导率可由10到2500，使用频率由1KHz到100MHz。但主要应用于1MHz以上的频段、磁导率范围在7-1300之间的EMC领域、谐振电路以及超高频功率电路中。磁粉芯:磁环按材料分为五大类：即铁粉芯、
3、铁镍钼、铁镍50、铁硅铝、羰基铁。使用频率可达100KHZ，甚至更高。但最适合于10KHZ以下使用。磁场强度H：磁场“是传递运动电荷或者电流之间相互作用的物理物”。它可以由运动电荷或者电流产生，同时场中其它运动或者电流发生力的作用。均匀磁场中，作用在单位长磁路的磁势叫磁场强度，用H表示；使一个物体产生磁力线的原动力叫磁势，用F表示：H=NI/L,F=NIH单位为安培/米，即:奥斯特Oe；N为匝数；I为电流，单位安培，磁路长度L单位为米。在磁芯中，加正弦波电流，可用有效磁路长度Le来计算磁场强度：1奥斯特=80安/米磁通密度，磁极化强度，磁化强度在磁性材料中，加强磁场H时，引起磁通密度变化，其表
4、现为：B=oH+J=o(H+M)B为磁通密度(磁感应强度)，J称磁极化强度，M称磁化强度，o为真空磁导率，其值为4107亨利/米B、J单位为特斯拉，H、M单位为A/m,1特斯拉=10000高斯在磁芯中可用有效面积Ae来计算磁通密度：正弦波为：电压单位伏特，频率单位赫兹,N为匝数，B单位为特斯拉；Ae单位为:饱和磁通密度、剩余磁化强度、矫顽力B和H的关系除在真空中和在磁性材料中小磁化场下具有线性关系外，一般具有非性关系，如下图磁滞回线性特性：磁滞回线：铁磁体从正向至反向，再至正向反复磁化至技术饱和一周，所得到的B与H的闭合关系曲线称为磁滞回线。Bs为饱和磁化强度，Br为剩余磁化强度，Hc为矫顽力
5、，Hs为饱和磁化场，不同磁性材料，磁滞回线表现形式不一样，Bs、Br、Hc、Hs都不一样。铁芯的值与使用范围铁芯因不同的烧结温度，不同和物质配比例，可以烧结出各种不同的材料，一般来讲，镍锌铁氧体铁芯比锰锌系的铁氧体铁芯的使用频率范围宽。值是衡量铁芯性能的一个重要参数，值越高，铁芯使用频率范围就越小，如下表:值使用频率以下以下以下以下i(InitialPermeability)：交流最初磁导率，铁芯刚通过交流电时的导磁系数。是磁性材料的磁化曲线始端磁导率的极限值。它与温度、频率有关，测量时在一定温度、一定频率、很低磁通密度、闭合磁路中进行。在实际测量中规定磁化场H所产生的磁通密度应小于1mT,B
6、为e：有效磁导率；在封闭的磁回路里，如果漏磁可以忽略，能产生自感的导磁系数。用它可以表征磁芯的性能。Bs(Saturationfluxdensity)：随着H的增加，铁芯B值达饱和时的磁通。Br(Remanence)：当铁芯一度饱和之后，即使让磁场强度在回复到零，铁芯中仍然有部分磁通残留，称之为残磁。Hc：矫顽磁力；磁芯从饱和状态去除磁场后，继续反向磁化，直至B减小到0，即将残留磁通矫正至零，所需的磁场强度。Tc(Curietemperature)：居里温度。对于所有的磁性材料来说，并不是在任何温度下都具有磁性。一般地，磁性材料具有一个临界温度Tc，因铁芯的磁导系数是随温度的上升而增加的，在此
7、温度以下，原子磁矩排列整齐，产生自发磁化，物体变成铁磁性的。在这个温度以上，由于高温下原子的剧烈热运动，导磁系数完全崩溃，原子磁矩的排列混乱无序，磁状态由铁磁性改为顺磁性。如图，-T曲线上80max-20max的连线与=1的交叉点相对应的温度称为居里温度。损耗因子tgm表示小信号下材料的损耗特性。是损耗功率与无功功率的比值。因磁芯损耗包括磁滞损耗、涡流损耗、剩余损耗，所以损耗因子，可表示为：tgm=tgh+tgc+tgr,tgh、tgc、tgr分别称为磁滞、涡流、剩余损耗因子。比损耗因子tgm/i或tg/i称比损耗因子，与材料几何尺寸无关，表示小信号下材料的损耗特性。气隙的影响当磁路中有气隙时
8、，其损耗因子为带气隙损耗因子，gap它与无气隙时损耗因子关系为：gap/=tg/因ei远大于1，故上式可表示为：gap/e=tg/i由于ei,所以开气隙后，损耗因子减小，Q值增加。磁芯开气隙后，磁芯内部磁场强度H将大大减小，由Hi=He-Hd=He-NM可以看出，退磁因子N越大，Hi越小。这里He是绕组通以电流后产生的磁场，对闭路磁芯N=0，气隙越大，N越小，反之亦然。开制气隙可增加磁场和温度的稳定性。品质因素Q磁性器件作滤波电感时，通常用品质因素来表示它的质量。Q=1/tg=L/Rt,Rt表示总电阻。包括线圈和磁芯的电阻。Rt表示有损耗，包括磁芯损耗、铜线损耗。可见Q与频率和绕组参数有关。在
9、大信号场下，磁芯损耗用下式表示：Pm=Ph+Pe+Pr,其中Ph、Pe、Pr，分别表示磁滞损耗、涡流损耗、剩余损耗.开关电源变压器要求铁氧体材料要具有：高Bs、高振幅磁导率?Ae(Amplitudepermeability)以提高其功率转换效率并避免饱和；也要求材料的功率损耗Pm尽量小以避免在高频下发热?希望呈负温度系数；为了在高温下保持高的Bs，材料的居里温度应当较高，电阻率较高。变压器的磁芯一方面起加强线圈之间磁通交链的正向作用，同时也带来因交变磁通激励而产生额外的磁芯损耗之负面作用。因为磁芯的每次磁化会消耗能量，即产生磁滞损耗，磁通交变产生的感应电势的驱动会产生涡流损耗。这两种损耗都与磁
10、通交变的频率有关。同一铁氧体的磁滞损耗正比于直流磁滞回线的面积，并与频率成线性关系对于工作在100KHZ以下的功率铁氧体磁芯，为获得低损耗，要选用最低矫顽力、较低的磁致伸缩系数的磁芯。铁氧体的涡流损耗与f的平方成正比：Pe=2.Bm2/Ce为磁芯尺寸长度；为电阻率，它随着温度的上升而减小，故Pe反而增大。但在高于1MHZ时，会出现铁磁谐振，从而形成铁氧体损耗。电阻率几乎于温度无关，总损耗主要受剩余损耗的影响，剩余损耗占支配地位，且对温度产生强烈的依耐性。可采用细晶粒铁氧体磁芯。磁性材料基本要求一、熟练掌握基本概念：(1)磁矩：磁偶极子等效的平面回路的电流和回路面积的乘积，m=iS，方向由右手定
11、则确定，单位Am2。(2)磁化强度：定义单位体积磁性材料内磁矩的矢量和称为磁化强度，用M表示，SI单位为A/m。CGS单位：emu/cm3。换算关系：1103A/m=emu/cm3。(3)磁场强度：单位强度的磁场对应于1Wb强度的磁极受到1牛顿的力。SI单位是A?m-1。CGS单位是奥斯特(Oe)。换算关系：1A/m=4/103Oe。(4)磁化曲线：磁体从退磁状态开始到磁化饱和的过程中，磁感应强度B、磁化强度M与磁场强度H之间的非线性关系曲线。(5)退磁曲线：磁滞回线在第二象限的部分称为退磁曲线。(6)退磁场：当一个有限大小的样品被外磁场磁化时，在它两端出现的自由磁极将产生一个与磁化强度方向相
12、反的磁场。该磁场被称为退磁场。退磁场的强度与磁体的形状及磁极的强度有关存在：Hd=-NM。(7)饱和磁感应强度Bs(饱和磁通密度)：磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度。SI单位是特斯拉T或Wbm-2；CGS单位是高斯(Gauss)。换算关系：1T=104G。(8)磁导率：定义为磁感应强度与磁场强度之比，表示磁性材料传导和通过磁力线的能力单位为亨利米(9)起始磁导率：磁性体在磁中性状态下磁导率的极限值。?i?(10)磁化率定义为磁化强度与磁场强度之比：=M/H(11)居里温度：即铁磁性材料由铁磁状态转变为顺磁状态的临界温度，在此温度上，自发磁化强度为零。(12)磁各向异性：磁性材料在不同方向上
13、具有不同磁性能的特性。包括：磁晶各向异性，形状各向异性，感生各向异性和应力各向异性等。(13)磁致伸缩效应：磁性材料由于磁化状态的改变，其长度和体积都要发生微小的变化，这种现象称为磁致伸缩或磁致伸缩效应。(14)磁畴：在未加外磁场时铁磁体内部已经自发磁化到饱和状态的小区域。(15)磁畴壁：相邻两磁畴之间磁矩按一定规律逐步改变方向的过渡层。(16)技术磁化：在外磁场作用下，铁磁体从完全退磁状态磁化至饱和的内部变化过程。(17)内禀矫顽力(MHc)：从磁性体的饱和磁化状态，沿饱和磁滞回线单调改变磁场强度H，使磁化强度M减小到0的磁场强度。通常有：|MHc|BHc|。1BH?0?0Hlim1(18)
14、最大磁能积max：退磁曲线上磁能积最大的一点，工程应用中通常将(BH)max称为磁能积。磁能积是表征永磁材料中能量大小的物理量。SI单位：kJ/m3，CGS单位：MGOe。换算关系：1MGOe=(102/4?kJ/m3.(19)在磁性材料的技术磁参量中，Ms,Tc，s,K等内禀磁参量对组织结构不敏感，它们主要取决于材料的化学成分。外禀磁参量:Hc、Mr或Br、磁导率、损耗、磁能积等对材料结构敏感，可以通过适当的工艺改变。(20)磁滞损耗：磁滞回线所包围的面积相当于磁化一周所产生的能量损耗。(21)动态磁滞回线：铁磁体在周期性变化的交变磁场中时，其磁化强度也周期性地反复变化，构成动态磁滞回线。它
15、与静态磁滞回线有相似之处，也有差别：在相同的磁场强度范围内，动态磁滞回线比静态磁滞回线的面积大一些。因在静态磁场下，只有磁滞损耗；而在交变磁场下，除了磁滞损耗外还有涡流损耗和剩余损耗。(22)磁谱：磁谱是指铁磁体在交变磁场中的复数磁导率的实部和虚部随频率变化的关系曲线。(23)截止频率fr：在材料的磁谱曲线上，复数磁导率的实部下降到初始值的一半或虚部达到极大值时所对应的频率称为该材料的截止频率。材料的截止频率fr与起始磁导率i有密切的关系。般而言，材料的起始磁导率i越低，其截止频率fr越高。(24)品质因数Q:Q表示软磁材料在交变磁化时，能量的贮存和能量的损耗之比。Q值是复数磁导率的实部和虚部之比。因此有：Q=/.(25)损耗因子tan:损耗角的正切tan称为材料的损耗因子。损耗因子可以定义为复数磁导率的虚
