磁性材料:

概述:磁性是物質(zhì)的基本屬性之一.磁性現(xiàn)象是與各種形式的電荷運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的,由于物質(zhì)內(nèi)部的電子運(yùn)動(dòng)和自旋會(huì)產(chǎn)生一定大小的磁場,因而產(chǎn)生磁性.一切物質(zhì)都具有磁性.自然界的按磁性的不同可以分為順磁性物質(zhì),抗磁性物質(zhì),鐵磁性物質(zhì),反鐵磁性物質(zhì),以及亞鐵磁性物質(zhì),其中鐵磁性物質(zhì)和亞鐵磁性物質(zhì)屬于強(qiáng)磁性物質(zhì),通常將這兩類物質(zhì)統(tǒng)稱為磁性材料.

磁性材料的分類,性能特點(diǎn)和用途:
1鐵氧體磁性材料,一般是指氧化鐵和其他金屬氧化物的符合氧化物.他們大多具有亞鐵磁性. 特點(diǎn):電阻率遠(yuǎn)比金屬高,約為1-10(12次方)歐/厘米,因此渦損和趨膚效應(yīng)小,適于高頻使用.飽和磁化強(qiáng)度低,不適合高磁密度場合使用.居里溫度比較低.

2 鐵磁性材料:指具有鐵磁性的材料.例如鐵鎳鈷及其合金, 某些稀土元素的合金.在居里溫度以下,加外磁時(shí)材料具有較大的磁化強(qiáng)度.

3 亞鐵磁性材料:指具有亞鐵磁性的材料,例如各種鐵氧體,在奈爾溫度以下,加外磁時(shí)材料具有較大的磁化強(qiáng)度.

4 永磁材料:磁體被磁化厚去除外磁場仍具有較強(qiáng)的磁性,特點(diǎn)是矯頑力高和磁能積大.可分為三類,金屬永磁,例,鋁鎳鈷,稀土鈷,銣鐵硼等.

鐵氧體永磁,例,鋇鐵氧體,鍶鐵氧體,其他永磁,如塑料等.

5軟磁材料:容易磁化和退磁的材料.錳鋅鐵氧體軟磁材料,其工作頻率在1K-10M之間.鎳鋅鐵氧體軟磁材料,工作頻率一般在1-300MHZ

金屬軟磁材料:同鐵氧體相比具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度和低的矯頑力,例如工程純鐵, 鐵鋁合金, 鐵鈷合金,鐵鎳合金等,常用于變壓器等.

術(shù)語:

1 飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度:(飽和磁通密度)磁性體被磁化到飽和狀態(tài)時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.在實(shí)際應(yīng)用中, 飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度往往是指某一指定磁場(基本上達(dá)到磁飽和時(shí)的磁場)下的磁感應(yīng)強(qiáng)度.

2 剩磁感應(yīng)強(qiáng)度:從磁性體的飽和狀態(tài),把磁場(包括自退磁場)單調(diào)的減小到0的磁感應(yīng)強(qiáng)度.

3 磁通密度矯頑力, 他是從磁性體的飽和磁化狀態(tài),沿飽和磁滯回線單調(diào)改變磁場強(qiáng)度, 使磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小到0時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.

4內(nèi)稟矯頑力:從磁性體的飽和磁化狀態(tài)使磁化強(qiáng)度M減小到0的磁場強(qiáng)度.

5磁能積:在永磁體的退磁曲線上的任意點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度的乘積.

6 起始磁導(dǎo)率:磁性體在磁中性狀態(tài)下磁導(dǎo)率的極限值.

7 損耗角正切:他是串聯(lián)復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分與實(shí)數(shù)部分的比值,其物理意義為磁性材料在交變磁場的每周期中,損耗能量與儲(chǔ)存能量的2派之比.

8 比損耗角正切:這是材料的損耗角正切與起始導(dǎo)磁率的比值.

9 溫度系數(shù):在兩個(gè)給定溫度之間,被測的變化量除以溫度變化量.

10磁導(dǎo)率的比溫度系數(shù):磁導(dǎo)率的溫度系數(shù)與磁導(dǎo)率的比值.

11 居里溫度:在此溫度上, 自發(fā)磁化強(qiáng)度為零, 即鐵磁性材料(或亞磁性材料)由鐵磁狀態(tài)(或亞鐵磁狀態(tài))轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾艩顟B(tài)的臨界溫度.

磁性材料的命名方法:
由4部分組成:

1 材料類別:以漢語拼音的第一個(gè)字母表示,R—軟磁,Y—永磁, X ---旋磁,J---矩磁,A---壓磁.

2 材料的性能,用數(shù)字表示.3 材料的特征以漢語拼音表示. 4 序號(hào).

第三部分的特征代號(hào):(僅限于軟磁材料)

Q—高Q  B—高BS  U—寬溫度范圍  X—小溫度系數(shù)  H—低磁滯損耗F—高使用頻率 D—高密度 T—高居里溫度  Z—正小溫度系數(shù)

鐵氧體零件的命名方法:

1 零件的用途和形狀,以拼音或英文表示.

2 區(qū)別第一部分相同而形狀不同的零件,以漢語拼音字母表示.

3 零件的規(guī)格,以零件的特征尺寸或序號(hào)表示.

4 材料牌號(hào), 零件的等級(jí)或使用范圍.
磁粉芯是由鐵磁性粉粒與絕緣介質(zhì)混合壓制而成的一種軟磁材料.由于鐵磁性顆粒很小(高頻下使用的為0.5~5 微米),又被非磁性電絕緣膜物質(zhì)隔開,因此,一方面可以隔絕渦流,材料適用于較高頻率;另一方面由于顆粒之間的間隙效應(yīng),導(dǎo)致材料具有低導(dǎo)磁率及恒導(dǎo)磁特性;又由于顆粒尺寸小,基本上不發(fā)生集膚現(xiàn)象,磁導(dǎo)率隨頻率的變化也就較為穩(wěn)定.主要用于高頻電感.磁粉芯的磁電性能主要取決于粉粒材料的導(dǎo)磁率、粉粒的大小和形狀、它們的填充系數(shù)、絕緣介質(zhì)的含量、成型壓力及熱處理工藝等.
常用的磁粉芯有鐵粉芯、坡莫合金粉芯及鐵硅鋁粉芯三種.
磁芯的有效磁導(dǎo)率μe及電感的計(jì)算公式為: μe = DL/4N2S × 109
其中:D 為磁芯平均直徑(cm),L為電感量(享),N 為繞線匝數(shù),S為磁芯有效截面積(cm2).
常用鐵粉芯是由碳基鐵磁粉及樹脂碳基鐵磁粉構(gòu)成.在粉芯中價(jià)格最低.飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值在1.4T左右;磁導(dǎo)率范圍從22~100;初始磁導(dǎo)率μi隨頻率的變化穩(wěn)定性好;直流電流疊加性能好;但高頻下?lián)p耗高.

鐵粉芯是磁性材料四氧化三鐵的通俗說法,主要應(yīng)用于電器回路中解決電磁兼容性(EMC)問題.實(shí)際應(yīng)用時(shí),根據(jù)不同波段下對濾波要求不同會(huì)添加各種不同的其他物質(zhì)(一般為企業(yè)機(jī)密).
電磁兼容是指電器回路中由于各種不同原因產(chǎn)生的雜波,這些雜波不僅對電器回路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有妨害,而且其輻射對人體有一定害處.所以各國(尤其是歐盟)對此有各種規(guī)定,即電磁兼容性(EMC).
電線上面的雜波主要通過磁環(huán)來解決其電磁兼容性問題.當(dāng)一定波段的雜波通過磁環(huán)時(shí),磁環(huán)的電磁特性導(dǎo)致這一波段的電流被轉(zhuǎn)化為磁力以及部分熱量從而被消耗掉.來達(dá)到降低雜波的目的.
磁環(huán)的材料目前比較多的是鐵粉芯(價(jià)格低廉,應(yīng)用廣泛),高級(jí)的還有稀土材料等.
實(shí)驗(yàn)表明,任何物質(zhì)在外磁場中都能夠或多或少地被磁化,只是磁化的程度不同．根據(jù)物質(zhì)在外磁場中表現(xiàn)出的特性,物質(zhì)可粗略地分為三類:順磁性物質(zhì),抗磁性物質(zhì),鐵磁性物質(zhì)．
根據(jù)分子電流假說,物質(zhì)在磁場中應(yīng)該表現(xiàn)出大體相似的特性,但在此告訴我們物質(zhì)在外磁場中的特性差別很大．這反映了分子電流假說的局限性．實(shí)際上,各種物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)是有差異的,這種物質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異性是物質(zhì)磁性差異的原因．
我們把順磁性物質(zhì)和抗磁性物質(zhì)稱為弱磁性物質(zhì)部鐵磁性物質(zhì)稱為強(qiáng)磁性物質(zhì)．通常所說的磁性材料是指強(qiáng)磁性物質(zhì)．磁性材料按磁化后去磁的難易可分為軟磁性材料和硬磁性材料．磁化后容易去掉磁性的物質(zhì)叫軟磁性材料,不容易去碰的物質(zhì)叫硬磁性材料．一般來講軟磁性材料剩磁較?。泊判圆牧鲜４泡^大．
磁性材料按化學(xué)成份分,常見的有兩大類:金屬磁性材料和鐵氧體．鐵氧體是以氧化鐵為主要成分的磁性氧化物．軟磁性材料的剩磁弱,而且容易去磁．適用于需要反復(fù)磁化的場合．可以用來制造半導(dǎo)體收音機(jī)的天線磁棒、錄音機(jī)的磁頭、電子計(jì)算機(jī)中的記憶元件,以及變壓器、交流發(fā)電機(jī)、電磁鐵和各種高頻元件的鐵芯等．常見的金屬軟磁性材料有軟鐵、硅鋼、鎳鐵合金等,常見的軟磁鐵氧體有錳鋅鐵氧體、鎳鋅鐵氧體等．硬磁性材料的剩磁強(qiáng),而且不易退磁,適合制成永磁鐵,應(yīng)用在磁電式儀表、揚(yáng)聲器、話筒、永磁電機(jī)等電器設(shè)備中．常見的金屬硬磁性材料有碳鋼、鎢鋼、鋁鎳鈷合金等,常見的硬磁鐵氧體為鋇鐵氧體和鋸鐵氧體．
Saturation (CoEv) 飽和
當(dāng)磁化力(H)增加時(shí),如果磁性材料中的磁通密度(B)沒有相應(yīng)地隨之增加,這時(shí)稱作飽和.飽和與磁芯的磁性有關(guān).每種材料都只能儲(chǔ)存一定數(shù)量的磁通密度.超出這個(gè)磁通密度,磁芯的導(dǎo)磁率將急遽下降,結(jié)果導(dǎo)致電感量下降.
Saturation (Raychem) 飽和
在磁性材料能夠存在的最大磁通量.

Saturation Flux Density飽和磁通密度
磁性材料飽和時(shí)的磁通磁度.
Saturation Current (CoEv) 飽和電流
在電感器中流過的直流偏置電流,和沒有直流偏置電流時(shí)的電感量相比較,它會(huì)引起電感量下降一個(gè)規(guī)定的數(shù)值.在用於儲(chǔ)能的情況下,對於鐵氧體磁芯規(guī)定這個(gè)數(shù)值是下降10%,對於鐵粉磁芯則規(guī)定這個(gè)數(shù)值是下降20%.
Saturation Current (Raychem) 飽和電流
在電感器中流過、引起電感量下降一個(gè)規(guī)定數(shù)量的直流偏置電流.電感量下降的數(shù)量是從直流電流為零時(shí)的電感量開始計(jì)算.通常電感量下降的數(shù)量規(guī)定為1%和20%.鐵氧體磁心的電感量下降規(guī)定為10%,用于儲(chǔ)存能量的粉末磁心的電感量下降規(guī)定為20%.直流偏置電流之所以會(huì)引起電感下降是與磁心的磁性有關(guān).磁心和磁心周圍的空間只能存儲(chǔ)一定量的磁能.超出磁通密度最大點(diǎn)以后,磁心的導(dǎo)磁率降低.因此,電感隨之下降.空心電感并不存在磁心飽和的問題.

電感值跟導(dǎo)磁率成正比,
導(dǎo)磁率=B/H
B是磁通密度              
H是磁場強(qiáng)度
B跟H不懂沒關(guān)系,再簡單一點(diǎn)說,B場就是簡單的我們實(shí)實(shí)在在感覺到的磁場,只要B不等于零,我們就會(huì)實(shí)實(shí)在在的感受到磁場,H是由電流產(chǎn)生的磁場,有時(shí)候,看簡單一點(diǎn),H跟外加電流成正比就是了.
你就簡單當(dāng)是你加的電流也可以啦.
飽和磁通密度嘛就是我們的磁性材料不好嘛,這沒辦法呀,是磁性材料的特性呀.(如果不滿意,找飛利浦算帳,ferrite是他們發(fā)明的.)
一定會(huì)飽和啦,
我們對磁性材料慢慢外加電流,磁流密度會(huì)跟著增加,
當(dāng)加電流至某一程度時(shí),我們會(huì)發(fā)現(xiàn),磁通密求會(huì)增加得很慢,
而且會(huì)趨近一漸近線.當(dāng)趨近這一漸近線時(shí),這時(shí)的磁通密度,我們就稱為飽和磁通密度,飽和磁通密度干什麼的?有什麼重要?
電感值跟導(dǎo)磁率成正比,
導(dǎo)磁率=B/H
B是磁通密度,H是磁場強(qiáng)度(電流增加,H會(huì)增加.)
H會(huì)增加,但B不會(huì)增加,
那會(huì)有什么很果,那很簡單嘛,導(dǎo)磁率會(huì)趨近零啦!
電感值跟導(dǎo)磁率成正比,
導(dǎo)磁率趨近零,那電感值會(huì)是多少?
當(dāng)然是會(huì)沒感值啦!
沒感值的電感還是電感嗎?
沒感值的變壓器會(huì)感應(yīng)磁場嗎?
都不會(huì)啦!
加電流到了飽和磁通密度,那已經(jīng)是沒有感值的東西,
不是電感或者是變壓器了!
簡單吧!
如果要了解磁性材料的磁滯曲線長成什么樣子,我有空會(huì)貼給出來.
導(dǎo)磁率跟磁滯曲線是一致的.產(chǎn)品應(yīng)用時(shí),磁滯曲線是怎麼跑的;
而且導(dǎo)磁率是復(fù)數(shù),不單是復(fù)數(shù),而且是張量.(反正是很恐怖的數(shù)學(xué)就是了,真的很恐怖喔,不然我也不會(huì)忘記!)
不過,做電感或變壓器,了解到復(fù)數(shù)就夠應(yīng)用了.
Bs高:相同的磁通需要較小磁心截面積,磁性元件體積小.低頻時(shí)Bs限制了最大工作磁通密度,高頻時(shí),主要是損耗限制了磁通密度的選取,Bs顯得并不重要.事實(shí)上Bs基本上跟飽和電流關(guān)系不大,Bs-Br才決定了飽和的電流,因?yàn)檫@個(gè)會(huì)使得B-H曲線更加傾斜,單純的Bs不會(huì)有此決定意義.

同一條磁化曲線,不同變壓器工作點(diǎn)不同.電流互感器工作于曲線直線部分.工頻電源變壓器工作于磁化曲線靠近飽和部分.直流變換器和開關(guān)電源變壓器磁化曲線的飽和點(diǎn)是一個(gè)重要參數(shù),不可自由選擇.輸出變壓器和阻流圈又要求磁性材料的導(dǎo)磁率、小脈沖變壓器則要求脈沖導(dǎo)磁率.大脈沖變壓器則要求、Bs-Br,諸此等等.

一 軟磁材料的發(fā)展
    軟磁材料在工業(yè)中的應(yīng)用始于19世紀(jì)末.隨著電力工及電訊技術(shù)的興起,開始使用低碳鋼制造電機(jī)和變壓器,在電話線路中的電感線圈的磁芯中使用了細(xì)小的鐵粉、氧化鐵、細(xì)鐵絲等.到20世紀(jì)初,研制出了硅鋼片代替低碳鋼,提高了變壓器的效率,降低了損耗.直至現(xiàn)在硅鋼片在電力工業(yè)用軟磁材料中仍居首位.到20年代,無線電技術(shù)的興起,促進(jìn)了高導(dǎo)磁材料的發(fā)展,出現(xiàn)了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等.從40年代到60年代,是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期,雷達(dá)、電視廣播、集成電路的發(fā)明等,對軟磁材料的要求也更高,生產(chǎn)出了軟磁合金薄帶及軟磁鐵氧體材料.進(jìn)入70年代,隨著電訊、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等行業(yè)的發(fā)展,研制出了磁頭用軟磁合金,除了傳統(tǒng)的晶態(tài)軟磁合金外,又興起了另一類材料—非晶態(tài)軟磁合金.

二 常用軟磁磁芯的種類
    鐵、鈷、鎳三種鐵磁性元素是構(gòu)成磁性材料的基本組元. 按(主要成分、磁性特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn))制品形態(tài)分類: (1) 粉芯類: 磁粉芯,包括:鐵粉芯、鐵硅鋁粉芯、高磁通量粉芯(High Flux)、坡莫合金粉芯(MPP)、鐵氧體磁芯 (2) 帶繞鐵芯:硅鋼片、坡莫合金、非晶及納米晶合金

三 常用軟磁磁芯的特點(diǎn)及應(yīng)用
(一) 粉芯類
1. 磁粉芯 磁粉芯是由鐵磁性粉粒與絕緣介質(zhì)混合壓制而成的一種軟磁材料.由于鐵磁性顆粒很小(高頻下使用的為0.5~5 微米),又被非磁性電絕緣膜物質(zhì)隔開,因此,一方面可以隔絕渦流,材料適用于較高頻率;另一方面由于顆粒之間的間隙效應(yīng),導(dǎo)致材料具有低導(dǎo)磁率及恒導(dǎo)磁特性;又由于顆粒尺寸小,基本上不發(fā)生集膚現(xiàn)象,磁導(dǎo)率隨頻率的變化也就較為穩(wěn)定.主要用于高頻電感.磁粉芯的磁電性能主要取決于粉粒材料的導(dǎo)磁率、粉粒的大小和形狀、它們的填充系數(shù)、絕緣介質(zhì)的含量、成型壓力及熱處理工藝等. 常用的磁粉芯有鐵粉芯、坡莫合金粉芯及鐵硅鋁粉芯三種. 磁芯的有效磁導(dǎo)率μe及電感的計(jì)算公式為: μe = DL/4N2S ×109 其中:D 為磁芯平均直徑(cm),L為電感量(享),N 為繞線匝數(shù),S為磁芯有效截面積(cm2).
(1) 鐵粉芯 常用鐵粉芯是由碳基鐵磁粉及樹脂碳基鐵磁粉構(gòu)成.在粉芯中價(jià)格最低.飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值在1.4T左右;磁導(dǎo)率范圍從22~100;初始磁導(dǎo)率μi隨頻率的變化穩(wěn)定性好;直流電流疊加性能好;但高頻下?lián)p耗高.
(2)坡莫合金粉芯 坡莫合金粉芯主要有鉬坡莫合金粉芯(MPP)及高磁通量粉芯(High Flux). MPP 是由81%Ni、2%Mo及Fe粉構(gòu)成.主要特點(diǎn)是:飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值在7500Gs左右;磁導(dǎo)率范圍大,從14~550;在粉末磁芯中具有最低的損耗;溫度穩(wěn)定性極佳,廣泛用于太空設(shè)備、露天設(shè)備等;磁致伸縮系數(shù)接近零,在不同的頻率下工作時(shí)無噪聲產(chǎn)生.主要應(yīng)用于300kHz以下的高品質(zhì)因素Q濾波器、感應(yīng)負(fù)載線圈、諧振電路、在對溫度穩(wěn)定性要求高的LC電路上常用、輸出電感、功率因素補(bǔ)償電路等, 在AC電路中常用, 粉芯中價(jià)格最貴. 高磁通粉芯HF是由50%Ni、50%Fe粉構(gòu)成.主要特點(diǎn)是:飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值在15000Gs 左右;磁導(dǎo)率范圍從14~160;在粉末磁芯中具有最高的磁感應(yīng)強(qiáng)度,最高的直流偏壓能力;磁芯體積小.主要應(yīng)用于線路濾波器、交流電感、輸出電感、功率因素校正電路等, 在DC 電路中常用,高DC 偏壓、高直流電和低交流電上用得多.價(jià)格低于MPP.
(3) 鐵硅鋁粉芯(Kool Mμ Cores) 鐵硅鋁粉芯由9%Al、5%Si, 85%Fe粉構(gòu)成.主要是替代鐵粉芯,損耗比鐵粉芯低80%,可在8kHz以上頻率下使用;飽和磁感在1.05T 左右;導(dǎo)磁率從26~125;磁致伸縮系數(shù)接近0,在不同的頻率下工作時(shí)無噪聲產(chǎn)生;比MPP有更高的DC偏壓能力;具有最佳的性能價(jià)格比.主要應(yīng)用于交流電感、輸出電感、線路濾波器、功率因素校正電路等.有時(shí)也替代有氣隙鐵氧體作變壓器鐵芯使用.
2. 軟磁鐵氧體(Ferrites) 軟磁鐵氧體是以Fe2O3為主成分的亞鐵磁性氧化物,采用粉末冶金方法生產(chǎn).有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等幾類,其中Mn-Zn鐵氧體的產(chǎn)量和用量最大,Mn-Zn鐵氧體的電阻率低,為1~10 歐姆/米,一般在100kHZ以下的頻率使用.Cu-Zn、Ni-Zn鐵氧體的電阻率為102~104歐姆/米,在100kHz~10 兆赫的無線電頻段的損耗小,多用在無線電用天線線圈、無線電中頻變壓器.磁芯形狀種類豐富,有E、I、U、EC、ETD形、方形(RM、EP、PQ)、罐形(PC、RS、DS)及圓形等.在應(yīng)用上很方便.由于軟磁鐵氧體不使用鎳等稀缺材料也能得到高磁導(dǎo)率,粉末冶金方法又適宜于大批量生產(chǎn),因此成本低,又因?yàn)槭菬Y(jié)物硬度大、對應(yīng)力不敏感,在應(yīng)用上很方便.而且磁導(dǎo)率隨頻率的變化特性穩(wěn)定,在150kHz以下基本保持不變.隨著軟磁鐵氧體的出現(xiàn),磁粉芯的生產(chǎn)大大減少了,很多原來使用磁粉芯的地方均被軟磁鐵氧體所代替. 國內(nèi)外鐵氧體的生產(chǎn)廠家很多,在此僅以美國的Magnetics公司生產(chǎn)的Mn-Zn鐵氧體為例介紹其應(yīng)用狀況.分為三類基本材料:電信用基本材料、寬帶及EMI材料、功率型材料. 電信用鐵氧體的磁導(dǎo)率從750~2300, 具有低損耗因子、高品質(zhì)因素Q、穩(wěn)定的磁導(dǎo)率隨溫度/時(shí)間關(guān)系, 是磁導(dǎo)率在工作中下降最慢的一種,約每10年下降3%~4%.廣泛應(yīng)用于高Q濾波器、調(diào)諧濾波器、負(fù)載線圈、阻抗匹配變壓器、接近傳感器.寬帶鐵氧體也就是常說的高導(dǎo)磁率鐵氧體,磁導(dǎo)率分別有5000、10000、15000.其特性為具有低損耗因子、高磁導(dǎo)率、高阻抗/頻率特性.廣泛應(yīng)用于共模濾波器、飽和電感、電流互感器、漏電保護(hù)器、絕緣變壓器、信號(hào)及脈沖變壓器,在寬帶變壓器和EMI上多用.功率鐵氧體具有高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度,為4000~5000Gs.另外具有低損耗/頻率關(guān)系和低損耗/溫度關(guān)系.也就是說,隨頻率增大、損耗上升不大;隨溫度提高、損耗變化不大.廣泛應(yīng)用于功率扼流圈、并列式濾波器、開關(guān)電源變壓器、開關(guān)電源電感、功率因素校正電路.

(二) 帶繞鐵芯
1. 硅鋼片鐵芯 硅鋼片是一種合金,在純鐵中加入少量的硅(一般在4.5%以下)形成的鐵硅系合金稱為硅鋼.該類鐵芯具有最高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值為20000Gs;由于它們具有較好的磁電性能,又易于大批生產(chǎn),價(jià)格便宜,機(jī)械應(yīng)力影響小等優(yōu)點(diǎn),在電力電子行業(yè)中獲得極為廣泛的應(yīng)用,如電力變壓器、配電變壓器、電流互感器等鐵芯.是軟磁材料中產(chǎn)量和使用量最大的材料.也是電源變壓器用磁性材料中用量最大的材料.特別是在低頻、大功率下最為適用.常用的有冷軋硅鋼薄板DG3、冷軋無取向電工鋼帶DW、冷軋取向電工鋼帶DQ,適用于各類電子系統(tǒng)、家用電器中的中、小功率低頻變壓器和扼流圈、電抗器、電感器鐵芯,這類合金韌性好,可以沖片、切割等加工,鐵芯有疊片式及卷繞式.但高頻下?lián)p耗急劇增加,一般使用頻率不超過400Hz.從應(yīng)用角度看,對硅鋼的選擇要考慮兩方面的因素:磁性和成本.對小型電機(jī)、電抗器和繼電器,可選純鐵或低硅鋼片;對于大型電機(jī),可選高硅熱軋硅鋼片、單取向或無取向冷軋硅鋼片;對變壓器常選用單取向冷軋硅鋼片.在工頻下使用時(shí),常用帶材的厚度為0.2~0.35毫米;在400Hz下使用時(shí),常選0.1毫米厚度為宜.厚度越薄,價(jià)格越高.
2. 坡莫合金 坡莫合金常指鐵鎳系合金,鎳含量在30~90%范圍內(nèi).是應(yīng)用非常廣泛的軟磁合金.通過適當(dāng)?shù)墓に?可以有效地控制磁性能,比如超過105的初始磁導(dǎo)率、超過106的最大磁導(dǎo)率、低到2‰奧斯特的矯頑力、接近1或接近0的矩形系數(shù),具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)的坡莫合金具有很好的塑性,可以加工成1μm的超薄帶及各種使用形態(tài).常用的合金有1J50、1J79、1J85等.1J50 的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度比硅鋼稍低一些,但磁導(dǎo)率比硅鋼高幾十倍,鐵損也比硅鋼低2~3倍.做成較高頻率(400~8000Hz)的變壓器,空載電流小,適合制作100W以下小型較高頻率變壓器.1J79 具有好的綜合性能,適用于高頻低電壓變壓器,漏電保護(hù)開關(guān)鐵芯、共模電感鐵芯及電流互感器鐵芯.1J85 的初始磁導(dǎo)率可達(dá)十萬以上,適合于作弱信號(hào)的低頻或高頻輸入輸出變壓器、共模電感及高精度電流互感器等.
3. 非晶及納米晶軟磁合金(Amorphous and Nanocrystalline alloys) 硅鋼和坡莫合金軟磁材料都是晶態(tài)材料,原子在三維空間做規(guī)則排列,形成周期性的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),存在著晶粒、晶界、位錯(cuò)、間隙原子、磁晶各向異性等缺陷,對軟磁性能不利.從磁性物理學(xué)上來說,原子不規(guī)則排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)對獲得優(yōu)異軟磁性能是十分理想的.非晶態(tài)金屬與合金是70年代問世的一個(gè)新型材料領(lǐng)域.它的制備技術(shù)完全不同于傳統(tǒng)的方法,而是采用了冷卻速度大約為每秒一百萬度的超急冷凝固技術(shù),從鋼液到薄帶成品一次成型,比一般冷軋金屬薄帶制造工藝減少了許多中間工序,這種新工藝被人們稱之為對傳統(tǒng)冶金工藝的一項(xiàng)革命.由于超急冷凝固,合金凝固時(shí)原子來不及有序排列結(jié)晶,得到的固態(tài)合金是長程無序結(jié)構(gòu),沒有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在,稱之為非晶合金,被稱為是冶金材料學(xué)的一項(xiàng)革命.這種非晶合金具有許多獨(dú)特的性能,如優(yōu)異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高的強(qiáng)度、硬度和韌性,高的電阻率和機(jī)電耦合性能等.由于它的性能優(yōu)異、工藝簡單,從80年代開始成為國內(nèi)外材料科學(xué)界的研究開發(fā)重點(diǎn).目前美、日、德國已具有完善的生產(chǎn)規(guī)模,并且大量的非晶合金產(chǎn)品逐漸取代硅鋼和坡莫合金及鐵氧體涌向市場.