軟磁材料性能.ppt

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1、鐵氧體軟磁材料的性能和應(yīng)用一、常用磁性材料的分類分類軟磁Hc≤10A/cm永磁Hc≥100A/cm金屬磁性材料純FeSi-FeFe-Ni合金Fe-Si-Al合金非晶納米晶Al-Ni-Co系Sm-Co系Nd-Fe-B系非金屬磁性材料軟磁鐵氧體：Mn-Zn、Ni-Zn、Mg-Zn永磁鐵氧體：Sr鐵氧體、Ba鐵氧體二、軟磁鐵氧體材料與其它軟磁合金及金屬粉芯材料參數(shù)比較材料性能鐵氧體合金金屬粉芯非晶納米晶μi5～20K5～300K5～4503～150K＞100KTc(℃)100～500500500~750210～485570Bs(T)0.3～0.50.8～2

2、.41～1.20.55～11.3Hc(θe)0.05～0.50.003～30.003～3tgδ/μi(×10-6)10K5825100K1080301M254000100ρ（Ω·cm）10～10810-510~1041.4×10-41.3×10-4三、軟磁鐵氧體材料的優(yōu)缺點1、優(yōu)點：①高電阻率10～108Ω·cm,而金屬磁只有10-5左右tanδe∝f,高頻下鐵氧體有優(yōu)勢。②高頻磁導(dǎo)率比金屬磁性材料高，損耗低。③工作頻率寬。④磁芯易獲得相應(yīng)形狀和功能。⑤成本低。2、缺點：①低Bs，單位體積儲能少。②導(dǎo)熱差③抗拉強度小、脆、難加工，但金屬易加工而需軋片

3、或細粉。④未加工部位的尺寸有2%公差。以上優(yōu)缺點決定了金屬磁性材料用于較高磁通密度的低頻直流，強電大功率場所，如電力工業(yè)、輸電變壓器，電機等；鐵氧體主要用于高頻、脈沖弱磁場下。四、常用軟磁鐵氧體材料Mg-Zn材料、Ni-Zn材料Mn-Zn材料Mn-Zn材料又分為：功率鐵氧體：DMR30、DMR40、DMR44、DMR50、DMR90；高導(dǎo)鐵氧體：R4K、R5K、R7K、R10K、R12K各鐵氧體的特點比較材料性能使用頻率材料成本工藝特點Mg-Zn電阻率高、Bs低一般＜25MHZ低燒結(jié)設(shè)備簡單Ni-Zn電阻率高、晶粒小一般1M-100M高燒結(jié)設(shè)備簡單M

4、n-Zn電阻率低、μi高一般＜1MHZ低需氣氛窯燒結(jié)五、Mn-Zn鐵氧體材料Mn-Zn鐵氧體按使用場合分兩類：功率鐵氧體：傳輸較大功率和儲能場合，工作在瑞利區(qū)以外，要求PC低Bs高、Tc高高導(dǎo)鐵氧體：為電子線路提供阻抗匹配耦合等，工作在弱場下(瑞利區(qū)之內(nèi))，要求μi高1、功率鐵氧體材料主要用于高頻小型化開關(guān)電源、電視機顯示器的回掃變壓器等。①發(fā)展過程70年代第一代中國2KDTDKH35PHILIPS3C85適于20KHZ80年代初第二代(DMR30)2KBDTDKPC30EPCOSN27適于100K以下80年代后期第三代(DMR40)2KB1TDKP

5、C40PHILIPS3C90適于250K以下90年代中第四代DMR50TDKPC50PHILIPS3F4適于500K以上②發(fā)展方向向超低功耗方向發(fā)展，已系列化，如TDKPC4044454647Pc95繼續(xù)向高頻化方向發(fā)展，可用1M的PC50可用4M的PHILIPS3F5向低功耗、高Bs、高Tc綜合性能方向發(fā)展：如TDKPc90③開關(guān)電源變壓器對功率鐵氧體材料的要求變壓器可傳輸功率為：Pth=cfBmaxAeWdPth——傳輸功率C——與開關(guān)電源電路工作型式有關(guān)系數(shù)，Bmax——最大允許磁通Ae——磁路有效截面積Wd——繞組設(shè)計參數(shù)即Pth∝fBmax

6、Ae上式說明：a工作頻率f越大，Pth越大b飽和磁通密度越高，Pth越大cAe越大（磁芯體積越大），Pth越大d在Pth一定情況下減少電源體積（減少Ae）必須增大f或Bmax即f×B為表征材料的性能因子但B是由材料成份決定不可無限提高（Mn-Zn約0.5T），而f提高后會引磁芯起發(fā)熱，制約著Pth的提高，故引入?yún)?shù)PcPc=KfmBn=f∮BdH＋Cef2B2/ρ＋Prf=10-100km=1.3典型值n=2.5f＞100Km繼續(xù)增降低磁芯損耗：減Hc增ρ，減少晶粒尺寸當(dāng)磁芯發(fā)熱時磁芯能否正常工作，又引入一個物理量——居里溫度。功率鐵氧體要求高的Tc

7、，綜上所述，對功率材料的要求為：大的Bs防飽和f增大時有小的PL防發(fā)熱高的Tc防過熱矢效對磁導(dǎo)率μi要求不太高④功率鐵氧體材料主要性能指標(biāo)簡述A：功耗（powerloss)意義：磁心從交變電磁場中吸收的轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿牟糠帜芰?。功耗與使用關(guān)系：功耗越大變壓器轉(zhuǎn)換率越低，變壓器發(fā)熱越嚴(yán)重。影響功耗的因素：a、頻率：頻率越高功耗越高b、磁通密度：磁通密度越大功耗越高c、溫度：功率鐵氧體在某一溫度具有最低的功耗這一點一般定為變壓器的工作溫度點功耗與頻率關(guān)系圖：(DMR24）功耗與溫度磁通密度關(guān)系圖（DMR24）功耗與溫度關(guān)系圖（DMR24）B：飽和磁通密度（B

8、s）意義：磁通密度達到的最高值。飽和磁通密度與使用的關(guān)系：磁心飽和磁通密度越高、變壓器可傳輸功率越大影響飽和