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磁性器件有哪些特性?
- 2020-04-10-

磁性器件也称为磁性材料,是一种古老而广泛应用的功能材料,其磁性早在3000年前就被人们认识和应用,如中国古代就以天然磁铁为指南针。现代磁性材料在我们的生活中得到了广泛的应用,如电机用永磁材料、变压器用铁心材料、存储器用磁盘、计算机用磁记录软盘等,可以说磁性材料与信息化、自动化、机电一体化密切相关,国防和国民经济。

磁性材料一般是指直接或间接产生磁性的材料,如铁、钴、镍及其合金等。具有以下特性:

1.磁性材料的磁化曲线

磁性材料由铁磁性材料或铁磁性材料组成。在外磁场H的作用下,必须有相应的磁化强度m或磁感应强度B,它们随磁场H的变化曲线称为磁化曲线(m-H或B-H曲线)。

一般来说,磁化曲线是非线性的,具有磁饱和和磁滞两个特点。也就是说,当磁场强度h足够大时,磁化强度m达到一定的饱和值MS,继续增大h,MS保持不变;当材料m达到饱和时,当外磁场h降至零时,m不返回零,而是沿MSMR曲线变化。材料的工作状态相当于M-H曲线或B-H曲线上的一个点,通常称为工作点。

2.软磁材料的常用磁性能

饱和磁感应强度BS:其大小取决于材料的组成,其对应的物理状态是材料内部磁化矢量的有序排列。

剩余磁感应强度br:是磁滞回线上的特征参数,h返回0时为b值。

矩形比:br/BS

矫顽力HC:是指磁化材料的难度,取决于材料的成分和缺陷(杂质、应力等)。

磁导率μ:磁滞回线上任意点对应的B/h比值,与器件的工作状态密切相关。

初始磁导率μI,大磁导率μm,微分磁导率μD,振幅磁导率μa,有效磁导率μe,脉冲磁导率μP。

居里温度Tc:铁磁性材料的磁化强度随温度的升高而降低。当它达到一定温度时,自发磁化消失,变成顺磁性。临界温度为居里温度。它决定了磁性装置的温度上限。

损耗P:磁滞损耗pH和涡流损耗PE P=pH+PE=AF+BF2+cpe≤F2 T2/,ρ减小。减小磁滞损耗pH值的方法是减小矫顽力HC;减小涡流损耗PE值的方法是减小磁料的厚度t,提高材料的电阻率ρ。自由静止空气中铁心损耗与铁心温升的关系为:总功耗(MW)/表面积(cm~2)

3.软磁材料磁参数与器件电参数的转换

在软磁器件的设计中,首先要根据电路的要求确定器件的电压电流特性。器件的电压电流特性与磁芯几何形状和磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程,掌握材料的磁参数与器件电参数之间的转换关系。软磁器件的设计通常包括三个步骤:正确选择磁性材料;合理确定磁芯的几何尺寸;根据磁性参数的要求,模拟磁芯的工作状态,得到相应的电参数。