开关电源磁芯材料的基本参数(H).

1、 掌握 学会 无有外磁场作用下的特点 磁力线，磁感应线，磁通线表示磁场；并不 真正存在这些线条，也没有物理量在这些线 条上流动，只是为了表达。 载 理解磁现象的时 候，千万别忘记。 能量、时间和场 地三个要素。 如果将载流导体或运动电荷搬到磁场中，导 体受到作用力，克服作用力移动则要做功， 而做功需要能量，能量变化需要场地和时间。 磁场是电流产生的，而电流总是被磁场所包围。 右手定则 (a)(a)单根载流导体产生的磁场单根载流导体产生的磁场 (b)螺线管电流产生的磁螺线管电流产生的磁 场场 等 磁 位 线 磁场最强处 这种导线是传输电能 的导线，其中一个是 正线，另一根是负线。 由这个 图你能

2、 想到什 么？ 空心线圈磁场。每根导线单个的磁场在线圈内叠加产生 高度集中和磁力线流畅的磁场。 磁场最强的地方和 磁场最弱的地方？ 中心部位磁场最强，线圈 内的磁场能量密度高。 线圈以外磁场最弱，还存 储相当大的能量，原因是 体积扩展到无限大。 (1)磁感应密度b (flux density) 用单位长度的导线，放在均匀的磁场中，通过单位电 流所受到的力的大小表示磁场的强弱，磁感应强度。 /()bfil 磁场内某点磁 场强弱和方向 的物理量 左手定则 判断方向 单位：单位：特斯拉 t 国际单位（si）制 高斯 gs 电磁单位（cgsm）制 一根1米长通有1a的导体 放在1特斯拉的磁场中受 到的

3、电磁力为1牛顿。 1特斯拉的定义 垂直通过一个截面的磁力线总量称为该截面 的磁通量，简称磁通，用表示。 (2)(2)磁通磁通 (flux) (flux) flux:磁通 cos a dbda 单位：单位：韦伯，wb 简称韦 si制 麦克斯韦，mx 简称麦 cgsm制 1韦108麦 在一般磁芯变压器和电感中， 给定结构磁芯截面上，或端面 积相等的气隙端面间的磁场基 本上是均匀的，磁通可表示为 ba a mn m ma n mtwb 1 11 11 1 1)( 1)( 1 22 磁密单位：牛顿(安米) 面积单位：平方米 磁通单位：牛顿米安，用韦伯b表示。 a mn m ma n mtwb 1 11

4、 11 1 1)( 1)( 1 22 磁通就是磁力 线的数量。ba 2 4242 8 1 x1gs 1cm 110,110 110 m gstcmm mxwb ba （3 3）磁导率）磁导率和磁场强度和磁场强度(h)(h) 磁，解决磁场强度h和磁感应密度 b的数量关系，表示磁场媒介对磁的固有特性 的物理量。 l r a 1)1)磁介质的磁导率磁介质的磁导率( () 电流在不同的介质中产生的磁感应强度b是不 同的,用系数来表征物质导磁能力。 真空中的磁导率 mh 7 0 104 r 0 相对磁导率 2）磁场强度h 在任何介质中，磁场中某点的b与该点的的 比值定义为该点的磁场强度h，即 b h 磁

5、场强度 是矢量 单位：安/米si制 奥斯特oecgsm制 注意定义 的描述 3 1a/m4 10 oe,1oea/m 100 0.4 所谓某点磁场强度h大小，并不代表该点磁 场的强弱，代表磁场强弱的是磁感应强度b。 引入h主要为了便于磁场的分析计算 在不同的介质 中，由于磁导 率不一样，h 在边界处发生 突变。 值表示材料的导磁性能 在磁场中任意一个封闭曲面内，磁感应 强度向量的面积积分恒等于零。 磁场中的高斯定理 0 a dab (4)磁通连续性定理即高斯定理 a b b inout (5)安培环路定理: 电流产生的磁场中，矢量h沿任意闭合曲线的积 分等于闭合曲线所包围的所有电流的代数和，

6、ll idlhldhcos l d h h l d i l in r in h inlhrh nii hrlh 2 2 2hdl l r a n l i 磁场强度 最大值点 弱 弱 最强 h 3 1a/m4 10 oe,1oea/m 100 0.4 dt di l m h m s ma sv ma wbw h b dt d ne )/( a/m b/m 2 米亨 的单位 的单位 的单位 )/( a/m b/m 2 米亨 的单位 的单位 的单位 m h m s ma sv ma wbw h b dd dd ne t l ie t dd dd i enl tt 磁通即 伏秒面积 e)的单位的推导

7、000 u/v t/s t/s t/s u/vu/v h/m104 100 0.410 oe gs 1 a/m 0.4 100 1oe t101gs 7 4 0 4 真空的磁导率用cgs制表示为 1，道明了奥斯特的意义。 (gs/oe)1 0 研究方法:实验方法，抓住磁通 变化这个核心问题讨论。 (6)电磁感应定律 公式表明:单匝线圈匝链的磁通在1 秒内变化1wb时，线圈端电压为1v。 t e t n t e n 电流产生磁场，载流导体在磁场中受 力，有力就会产生运动，有运动就要 做功，要做功就必须有能量，有能量 就要有储存的地方，移动能量需要时 间和场地，就会引起状态的改变。 根据电磁感应定

8、律有 dt db naeu n hl i 线圈中磁通增长相 应的磁化电流为： dt dt db na n hl iudtw tt e 00 电路输入到磁 场的能量为： bb e hdbvalhdbw 00 bb e hdbvalhdbw 00 再经过时间t,线圈中磁场达到了b b 磁场的体积 alv 22 m 0 222 b bbbhvh wvdbvv 存储在磁场 中的能量： 磁能积 m 2 bh wv 通入的电流电压波形示意图通入的电流电压波形示意图 磁环的磁化特性曲线磁环的磁化特性曲线 ain cml h 150 162cma m/1060 2 7 ， ， )(cm1032 216 36-

9、 alv 输入条件 求磁芯中 存储的能量 (j)10359 2 53121060 1032 2 6 27 6 2 m . . h vw 312.5(a/m)3.125a/cm 16 501 l in h 2、磁场用磁力线形象描述。磁力线是无头无 尾的光滑曲线，其切线方向表示磁场方向。 在磁铁内部，磁力线是由南极指向北极；而 在外部是由北极指向南极。 1、只要有电流，不管是恒定的还是变化的， 都会产生磁场。 ferroxcube ferrite cores铁氧体磁芯, bobbins线圈骨架, hardware, emi suppression cores ferrite cores, bobb

10、ins, hardware, mpp, high flux, tape wound, kool mu magnetics vacuumschmelze nano（纳米晶体） crystal line & amorphous （非晶） cores and components (chokes ：扼流圈）, transformers, sensors互感器) micrometals powdered iron cores 德国磁芯材料公司 ferrite international ferrite cores emi suppression cores, ferrite toroids laird

11、 technologies ferrite cores, bobbins nicera 磁性材料元件的应用 磁介质的磁导率磁介质的磁导率( () 电流在不同的介质中产 生的磁感应强度b是不同 的,用系数 来表征物 质导磁能力。 真空中的磁导率 相对磁导率 mh 7 0 104 r 0 空气、铜、铝和绝缘材料等非磁性材料的磁 导率和真空磁导率大致相同。 铁、钴、镍等铁磁材料及其合金的磁导率都 比空气大10-105倍，用相对磁导率表示。 手册上提供的参数是初始磁导 率，影响因素是温度和频率。 )0( 1 0 h h b i diniec401中规定软磁铁氧体的初始磁导率的测试条件 ctmtbkhf

12、 z 25,25. 0,10 工程上简化计算，生产厂家的产品出厂 前帮助使用者计算好某些参数。 做电感的磁芯采用低磁导率环形磁芯 或采用开有空气隙的高磁导率磁芯。 因此用有效磁导率表征磁芯的性能。 需要重点研究 带有空气隙的高磁导率磁芯的等效磁导率 对于各种牌号磁芯和外形尺寸的有效磁导率 c bb c hh 忽略边缘磁通或称散磁通 ccl hhni abab cc crc r r e ll u 1 1 1 crc r r e ll u 1 1 1 e cc c r r cc c r c lb l lb b l b ni 0 0 00 )1 ( 有效磁导率 磁芯带气隙后，等磁芯带气隙后，等 效的

13、磁导率降低了。效的磁导率降低了。 abab hlhni cc cc 可以 忽略？ c bb 线性度好 剩磁感应br大大下降， 对单向磁化非常重要。 /l , l ce c r 如果 则： r c c b h 0 )(lh lb ni rcc e cc 0 等效的气隙磁场强度 /lhh rc crc r r e ll u 1 1 1 对于不同气隙的磁芯和不同形状的磁芯为了 简化计算，常用有效磁导率计算电感，厂家 有时还把1匝或100匝或1000匝的电感量算好 ，这个值称为电感因数al。当需要计算n匝 的电感量时就简单地用公式计算就可以了。 有关电感因数的问题后面会谈到。 （直流） h h b 0

14、 1 （直流） h h b 0 1 如果交流分量与直流分量比较,小到可以忽 略不计,则增量磁导率称为可逆磁导率. 影响因素:直流磁场的大小,磁心的几何尺 寸形状温度. p p a h b 0 1 p p a h b 0 1 幅值磁导率 与峰值磁场 强度有关 (a)铁磁材料未磁 化时磁畴的排列； (b)铁磁材料被磁 化时磁畴的排列。 )(hfb 没有磁化 排列杂乱 无序 外磁场较弱，开始磁化， 磁畴可以”弹性”转动，可 退回到a点，可逆。 1、过程不可逆,是刚性转动 2、磁畴趋向外磁场方向 3、曲线放大后呈阶梯状 1、基本上全部磁化， 增加h，b不再增加； 2、称为“饱和” 3、不可逆 真空磁导

15、率 hjb 0 磁化 强度 虚线是 谁的？ scscs hhhhh00 srsrs bbbbb00 矫顽力 剩 磁 饱和磁感 应强度bs scscs hhhhh00 磁感应强度b的改变滞后 于磁场强度h的改变称为 磁滞现象。 磁化曲线的不重合性 称为磁化不可逆性。 反向饱和磁感应强度bs 剩磁 矫顽力 铁磁物质磁化到饱和后，由于磁滞现象，要使 磁介质中的b为零，须有一定的反向磁场强度-h， 此磁场强度称为矫顽磁力hc. 去磁的方法 用高频磁场对材料磁化，并逐渐减少磁场 强度h到0； 将温度加到居里温度以上即可去磁 tantantantan hec tan/()rl 磁芯损耗与工作频率的关系曲线

16、磁芯损耗与工作频率的关系曲线 tan/ e tan/ i i /tan ( (比损耗因数比损耗因数) )相对损耗因数与频率的关系相对损耗因数与频率的关系 total 1/tan/ql r 当磁芯工作频率一定，磁当磁芯工作频率一定，磁 密增加时，磁滞损耗增大，密增加时，磁滞损耗增大， 磁滞损耗占磁芯总损耗的磁滞损耗占磁芯总损耗的 比例可通过测量在某一工比例可通过测量在某一工 作频率下的损耗因数来获作频率下的损耗因数来获 得，得， 恒定f b e b tan 定义磁滞损耗常数为定义磁滞损耗常数为 33 (kw/m )(mw/cm ) c p c (w/kg)p i(t2)i(t1) i(t1)21 1 tt 21 tt i(t2)i(t1) e (gap)ef i(t1)i(t1)21 1 tt i(t2)i(t1) f21