磁芯
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磁学常识： 磁学常识：磁性材料分类
A）锰锌系 ） 组成约为： 其他为： 组成约为：Fe2O3 71%, MnO 20%, 其他为：ZnO 电阻率高(10 ohm-cm) 电阻率高 磁心损耗低 居里温度高 形状：EE，EI，ER，PQ，RM，POT等型式。 形状： ， ， ， ， ， 等型式。 等型式 用途：功率变压器、 共模滤波器、 用途：功率变压器、EMI共模滤波器、储能电感等 共模滤波器
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磁学常识： 磁学常识：磁性材料分类
B）镍锌系 ） 组成约为： 其他为： 组成约为：Fe2O3 50%, NiO 24%, 其他为：ZnO 电阻率很高(107 ohm-cm) 电阻率很高 工作频率高 铁心损耗较锰锌系高 居里温度高 型式： ， ，环形等。 型式：DR，R，环形等。 用途：常模滤波器、 用途：常模滤波器、储能电感等
铁氧体软磁材料介绍
无锡斯贝尔：常彪
内容
磁学常识： 磁学常识：磁性材料分类 磁学常识： 磁学常识：磁性来源 磁学常识： 磁学常识：磁化曲线 磁性参数与测量 磁性材料应用 磁性材质介召
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磁学常识： 磁学常识：磁性材料分类
锰锌系材* 锰锌系材 铁氧体磁芯 镍锌系材 镁锌系材 硅（矽）钢材 铁粉芯 合金类磁芯 铁硅铝合金 铁镍合金 钼坡莫合金 非晶、 非晶、微晶合金
磁性器件作滤波器的电感时，通常用品质因素Q来表示 它的质量； Q = 1/ tanδ Q与频率和绕组参数有关；
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磁性参数与测量：磁损耗 （4） 磁性参数与测量： 3 大信号下的功率损耗Pc
P = Ph + Pe + Pr (Ph、Pe、Pr表示磁滞、涡流、剩余损耗) 磁性材料在高磁通密度下的单位体积损耗。该磁通密 度通常表示为： Bm =E/4.44fNAe ×106（mT） 式中： Bm为磁通密度的峰值（mT） E为线圈两端的电压（V） f为频率（KHz），N为匝数 Ae为磁芯的有效面积（m2）
2003年其推出的PC95则属于宽温低功耗功率铁氧体新材料，起始磁导率 为3300±25﹪；25℃时饱和磁通量密度为540mT，100℃时为430mT； 25℃～120℃内功率损耗均小于350 Kw／m3（B=200mT，f=100KHz），在 25℃和120℃时，功耗均为350 Kw／m3，80℃时为280 Kw／m3。这种材料 是目前性能最为优良的功率铁氧体材料。
磁路磁阻很小， 磁路磁阻很小，在线圈中通入较小的电流即可获得较
磁性参数与测量：磁导率µ （1） 磁性参数与测量：磁导率µ 1 起始磁导率μi
μi是材料在弱场磁化过程中的一个宏观特性表示量。 是磁性材料的磁导率（B/H）在磁化曲线始端的极限值， 1 lim B μi= B式中：
µ0
H→0
H
µ0为真空磁导率（4π×10-7H/m）; H为交流磁场强度（A/m）; B为交流磁通密度（T）(测试时应小于0.25mT)。
饱和磁感应强度Bs是把足够大的磁 场Hs加到磁性体后的自发磁化，即是饱 和磁化强度Ms有以下的关系： Bs=Ms+µ0Hs 式中µ0表示真空磁导率， µ0=4π×10-7H/m。 大部分的软磁铁氧体的Ms处于200500mT范围之间，而且在103-104A/m 的磁场内饱和。因此，µ0Hs的值为110mT可忽视，饱和磁感应强度可看作 与饱和磁化强度几乎相等。
20%
μi
居里温度是磁性材料 从铁磁性到顺磁性的转 变温度，在这个温度磁 性材料的磁性将变得很 小或消失，它的表示方 式有很多，我们一般按 下图进行测量，即随着 温度升高，磁导率下降 到最大值的80%及20% 时，两点的联线，延长 到与温度轴的交点即为 居里温度。
T
Tc
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磁性参数与测量：其它参数 磁性参数与测量：
测量方法
磁性参数与测量：磁导率µ （3） 磁性参数与测量：磁导率µ 2 有效导磁率µe
变压器或电感器磁芯中常用非闭合的E型、U 型等配对磁芯，其磁路各部分形状尺寸不同，而且 其配合面不可避免地仍有残余气隙； 此时，必须用有效导磁率µe来表示磁芯的导 磁率； µe = LC1/(4πN2) ×107
注：µi通常是用规定尺寸的环形磁芯测量而得；
磁性参数与测量：磁导率µ （2） 磁性参数与测量：磁导率µ 1 起始磁导率μi
µi计算
µi = L/(4.6N2hlg(D/d)) ×107 (适用于环形磁芯) 式中 N …… 测试线圈匝数(N) L …… 装有磁芯的线圈的自感量（mH） h …… 磁芯高度(mm) D …… 磁芯外直径(mm) d …… 磁芯内直径(mm)
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磁学常识：磁性来源2 磁学常识：磁性来源2
B B
H
(A) (B)
H
B
B
H
(C)
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H
(D)
磁学常识：磁化曲线1 磁学常识：磁化曲线1
磁路部分
B
Br
Bs
φ
u
Hc
I
H
电路部分
H 磁场强度 B磁感应强度 Bs饱和磁感应强度 Br剩磁 µ导磁率
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H=NI/Le B＝µH Φ=BAe
C1 …… 磁芯磁路常数(cm-1)
磁性参数与测量：磁导率µ （4） 磁性参数与测量：磁导率µ 3 振幅导磁率µα
作功率变换的开关电源变压器磁芯是工作在 高磁通密度下,因此必须引入振幅磁导率参数才能 真实反映出功率型磁芯在高磁通密度下的磁特性; µα= 1/µ0
* B/H
(式中规定的B值比测时高出数百倍以上,例如:200mT)
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磁学常识：磁性来源1 磁学常识：磁性来源1
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 磁畴。 种特殊的物质结构—磁畴。
（a）无外磁场情况 铁磁材料内部的 磁畴排列杂乱无章 杂乱无章， 磁畴排列杂乱无章， 磁性相互抵消， 磁性相互抵消，因此 对外不显示磁性。 对外不显示磁性。
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磁性参数与测量：磁导率温度稳定性 磁性参数与测量： 磁导率温度稳定性αμ
定义为：由于温度的改变而引起的被测量的相对变化 与温度变化之比。例：磁导率的温度系数为： αμ=
μ2－μ1 μ1（T2－T1）
式中：μ1是T1温度时的磁导率，μ2是T2温度时的磁导率 。因对于同一种软磁材料，其磁芯的αμ/μi值是一个常 数。故常用αμ/μi来表示温度特性。
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磁性材质介召：材质发展 磁性材质介召：
以日本TDK公司的产品为代表，现代功率铁氧体经历了 四代： 70年代初开发的HC35材料 80年代初的H7C1（PC30）材料 80年代的H7C4（PC40）材料 90年代中的H7F（PC50）材料
最高20KHz 最高100KHz
最高300KHz
500KHz 中心
磁性参数与测量：磁损耗 （1） 磁性参数与测量： 1 损耗因子tanδ
表示小信号下材料的损耗特性,由于磁 芯损耗引起信号相移; tanδ= Rs/ωLs Rs 磁芯及线圈损耗的等效电阻； Ls 装有磁芯的线圈的自感量； tanδ称损耗因子，表示损耗功率与无 功功率的比值，其磁芯损耗包括磁滞损耗、涡流损 耗、剩余损耗即： tanδ= tanδn + tanδe + tanδr
磁性参数与测量：磁损耗 （2） 磁性参数与测量： 1 损耗因子tanδ
气隙对损耗因子的影响 磁芯开制气隙后，可以增加磁场和温度的稳定性，损耗因 子有所下降 （tanδ）gap = tanδ·µe/µi 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；
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磁性参数与测量：磁损耗 （3） 磁性参数与测量： 2 品质因素 Q
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磁性参数与测量：磁滞回线 （2） 磁性参数与测量： 1 饱和磁感应强度Bs、剩余磁感应强度Br、 矫顽力Hc
由于软磁材料在交变磁场中存在不 可逆磁化而形成磁滞回线。 如左图： Bs为磁化到饱和状态下的磁通密度； Br为从磁饱和状态去除磁场后，剩 余的磁通密度； Hc为从磁饱和状态去除磁场后，磁 芯继续被反向的磁场磁化，直至磁通密 度减小到零，此时的磁场强度称为矫顽 力。
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磁性参数与测量：磁损耗 （5） 磁性参数与测量： 3 大信号下的功率损耗Pc
为标准化PC的测量，通常情况下根据使用情况指定 测试频率与Bm，如： 16KHz 150mT; 25Khz 200mT ; 100KHz 200mT等
测量方法
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磁性参数与测量：磁滞回线 （1） 磁性参数与测量： 1 饱和磁感应强度Bs、剩余磁感应强度Br、 矫顽力Hc
SPINELBiblioteka 磁学常识：磁化曲线3 磁学常识：磁化曲线3
高导磁性 大的磁通。 大的磁通。 磁饱和性： 不会随 的增强而无限增强， 增大到 磁饱和性： B不会随 的增强而无限增强，H增大到 不会随H的增强而无限增强 一定值时， 不能继续增强 不能继续增强。 一定值时，B不能继续增强。 磁芯线圈中通过交变电流时， 的大 磁滞性和剩磁性 磁芯线圈中通过交变电流时，H的大 小和方向都会改变， 小和方向都会改变 ， 铁心在交变磁场中反复磁化的过 程中， 的变化总是滞后于 的变化，这种现象称为磁 的变化总是滞后于H的变化 程中，B的变化总是滞后于 的变化，这种现象称为磁 滞性； 减为零时B并不为零 滞性；当H减为零时 并不为零。 减为零时 并不为零。 磁导率可达10 磁导率可达 2~104，由软磁材料组成的
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磁性参数与测量：截止频率fr 磁性参数与测量： 截止频率fr 由于软磁材料畴壁共振和自然共振的影响， 随着频率提高，使软磁材料的µ值下降为起始 值的一半且µ″值达到峰值时的频率，称为截 止频率。
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磁性参数与测量：居里温度Tc 磁性参数与测量： 居里温度Tc