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铁氧体磁芯课件第1页/共141页第2页/共141页提 纲软磁铁氧体材料及磁心基础知识软磁铁氧体的发展趋势铁氧体磁心的典型应用第3页/共141页软磁铁氧体材料及磁心基础知识 磁性材料的分类硬磁 (永磁) 材料—— 金属永磁(NdFeB/SmCo/AlNiCo) 永磁铁氧体 (Sr/Ba)软磁材料—— 金属软磁 (Fe/FeNi/FeSiAl/非晶态合金/微晶/ 纳米晶) 软磁铁氧体(MnZn/NiZn/MgZn)旋磁材料—— 旋磁铁氧体(尖晶石系/柘榴石系/六角晶系）矩磁材料—— 磁纪录材料(γ-Fe2O3/CoO)第4页/共141页 软磁铁氧体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： MeO·Fe2O3 式中Me代表锰、镍、锌、铜、镁、钴等二价金属离子。第5页/共141页 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。第6页/共141页种类繁多的软磁铁氧体磁心第7页/共141页 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8页/共141页软磁铁氧体具有广泛的用途第9页/共141页 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。第10页/共141页第11页/共141页 软磁铁氧体的机理放大500倍磁心的显微结构第12页/共141页磁畴及磁化过程第13页/共141页磁化曲线及磁滞回线第14页/共141页 软磁铁氧体的主要技术性能参数1、初始磁导率μi 初始磁导率是磁性材料的磁导率 (μ= B/H) 在磁化曲线始端的极限值，即 式中μ0为真空磁导率(4π×10-7 H／m) H为磁场强度(A／m) B为磁通密度( T )第15页/共141页磁导率和磁化曲线的关系第16页/共141页 2. 有效磁导率μe 为了绕制的方便，在变压器及滤波器等器件中, 常采用两只形状相同的磁心配对构成闭合磁路。由于磁路各部份形状尺寸不同，且配合面不可避免有残余气隙 (为改善性能, 有时在磁路人为开制气隙), 因此要用有效磁导率来表征磁心的性能。 式中L为装有磁心的线圈的电感量(H) N为线圈匝数 le为有效磁路长度(m) Ae为有效截面积 (m2 )第17页/共141页开气隙提高了磁心抗饱和的能力第18页/共141页第19页/共141页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。第20页/共141页6. 居里温度Tc (℃ ) 在该温度下材料由铁磁性(或亚铁磁性) 转变成顺磁性。第21页/共141页7. 电阻率ρ (Ω/m) 具有单位截面积和单位长度的磁性材料的电阻。8. 密度d (kg/m3 ) 单位体积材料的重量，即d = W/V 式中 W为磁心的重量 (kg ) V为磁心的体积 ( m3 )第22页/共141页9. 功率损耗Pc (kW/ m3) 磁心在高磁通密度下的单位体积损耗或单位重量损耗。该磁通密度可表示为Bm = E/ 4.44f NAe 式中 Bm为磁通密度的峰值 ( T ) f 为频率 ( Hz ) N为线圈匝数 Ae为有效截面积 ( m2 ) E为励磁电压有效值 (V) 第23页/共141页功率损耗的构成磁滞损耗Ph、涡流损耗Pe和剩余损耗Pr之和构成功率损耗：功率损耗又可用经验公式表示：Pc = C f a Bmb 式中C为常数，f为工作频率，Bm为工作磁通密度，对于常见的功率铁氧体材料而言，a为1.2，b约为2.5。Pc＝Ph＋Pe＋Pr＝f ∮BdH + Cf 2Bm2/ρ+ Pr第24页/共141页10. 电感因数AL ( nH / N 2 ) 电感因数定义为具有一定形状和尺寸的磁心上每一匝线圈产生的电感量，即 AL = L / N2 式中 L为 装有磁心的线圈的电感量 (H) N为线圈匝数第25页/共141页NCD MnZn软磁铁氧体材料分类 1、LP系列功率铁