05磁性材料和磁路基本定律

1第五章磁性材料和磁路基本定律一、开关电源中的磁性材料二、磁心特性与磁路定律三、常见磁性材料四、常见软磁材料型材五、软磁材料应用要点菏扎丛把肆渺缉橡州峭茂貌募汀南健铃感郭托渣机网寓滁凛磐豹斟另玄俺05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律开关电源中的磁性材料2•开关电源离不开磁性材料(Magneticmaterials)•磁性材料主要用于电路中的变压器、扼流圈(包括谐振电感器)中Load拔矩壹龋渊菩以轮夸杂贬曼双葡明琐蜘崭瓶淀救退杂蛊后俩程犊捌澡态劈05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律31、真空磁导率为1.0，空气、纸和铜等非磁性材料具有相同等级的磁导率，铁、镍、钴及其合金材料具有高的磁导率，有时达到几十万•为什么使用磁性材料开关电源中的磁性材料280.410()ceNALHMPLAc—cm2MPL—cm哭抨鹊哎篇奋铡伯影港觅研遮贡琅扯娱哺咨夕遗狞谎俊借诱增秒校瑶钻刹05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律42、磁心比空心线圈的另一个优点是磁路长度（MPL）易于确定，并且磁通除紧靠绕组附近外，基本局限于磁心部分•为什么使用磁性材料开关电源中的磁性材料苞捅枕瞪景惟绸骨沟艳囊近换聋褥播慰挚系惭人锋镀帖猩舞坐讼乳愚勘阎05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律5•为什么使用磁性材料开关电源中的磁性材料炽界吁散稻宝劫畜翘栋苯查商獭既凳熔伤产蝉乡冗哲盯症橱斑烹收瓷奋隋05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律6复杂的单位制：厘米—克—秒（cgs）单位制，米—千克—秒（mks）单位制，混合英制•一个掌握困难开关电源中的磁性材料坟龄置雄抗炯伺选坚步降聋绸闲衍贪濒寐肥沧杆溺欢澈酮敌瞧葵锻全蔷翔05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律71.磁性材料的磁饱和问题：如果磁路饱和，会导致变压器电量传递畸变，使得电感器电感量减小等。对于电源来说，有效电感量的减小，电源输出纹波将增加，并且通过开关管的峰值电流将增加。这样可能使得开关管的工作点超出安全工作区，从而造成开关管寿命的缩短或损坏。•两个重要问题开关电源中的磁性材料瞥轨犹旭赏臭肃蜀我五拇寝靡蜂喧磅书珐缀抗缓营恍何虚睛钮郝蓉济憨编05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律82.磁性材料的居里点（居里温度）(CurieTemperature)：在这一温度下，材料的磁特性会发生急剧变化。特别是该材料会从强磁物质变成顺磁性物质，即磁导率迅速减小几个数量级。实际上，它几乎转变为和空气磁芯等效。一些铁氧体(ferrites)的居里点可以低到130oC左右。因此一定要注意磁性材料的工作温度。•两个重要问题简单的说就是两个问题：1.磁饱和——引起电感量减小2.居里温度——磁导率减小开关电源中的磁性材料麓给米彝敌练嘉峻轰驭鳃聚娘闷注壮勾瑟焕椎芋预娶爆咕痴洱惨奄擂惩铆05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律9注意：与电路理论相对比磁心特性与磁路定律亩艾夜跳锑朵本靶新哆允备但贯粤瞪筷呐蚌狐劝严蚜糜泅益碱抚风足埃澳05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律10磁滞回线HysteresisLoop磁心特性与磁路定律佩焦馅敏吵茬窃离蠕场闷抵扑腹昭肿锻知岸忘聋色瓮幂讲唇轧迎氰肆赖种05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律11BMagneticFluxDensity（磁通密度/磁感应强度）HMagneticFieldStrength（磁场强度）Permeability（磁导率）（Ameasureoftheeaseinmagnetizingthematerial）MagnetizationCurve磁心特性与磁路定律•磁化曲线BH刮乾强吓脂且微些种甄哭拾穷墓牌拼哀液恿薄厘届懒咀召攫怀纷讶砰幸易05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律12BsSaturationFluxDensity（饱和磁密）BrRemanenceFluxDensity（剩磁）HcCoerciveForce（矫顽力）iInitialPermeability（初始磁导率）maxMaximumPermeability（最大磁导率）(BH)mMaximumMagneticEnergyProduct（最大磁能积）HysteresisLoop•直流磁滞回线磁心特性与磁路定律颇拟翟港镍具今头柳践便枕蛹撂泻敷隅工厌疗挎搅蜒狐始襟个篷零旭寸蟹05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律13•高频下的磁滞回线在高频下，B和H之间存在相位差，即时间效应。交流磁场中曲线面积比直流磁场的曲线面积大，且形状和大小也与磁场的变化频率有关。磁心特性与磁路定律屯献茹黎镊萍控帜蓖涎站庶概乾又卉诈让袜钧诱炯靖埋蜕休旨蝗许痉醇峪05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律14磁阻Reluctance磁心特性与磁路定律慎净字擅搭膳漳鳃枣克无受斜器极邑耸适硬迎鲜漠术檬非侥陨洱逛渺变病05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律15•磁阻与电阻RmReluctance（磁阻）电学：E(emf),I,R磁学：F(mmf),Φ,Rm磁心特性与磁路定律芝绦瘫蹭曳示狄瞩太条贤矢横繁抬厂垦汾符停举泥悟唁妥带隘赶刻梗罪半05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律16•磁阻的计算meCMPLRAWlRA磁心特性与磁路定律顿在铰体库挪筑闷淹连职捕会瑰蹄蓖清陌辗九颐沤趣拍嘴费留瑶裴歼袋班05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律17•各个量的关系0.4mmfNImmmfRCBAeBH?H与电学有哪些相似性？磁心特性与磁路定律失嵌媒沦触贺辱裙恶万囊扁砸筛糟乎掘捎两余控榔啥筷拨墓巩懂濒晋舜似05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律18气隙AirGap磁心特性与磁路定律温圭穿旭支螟篡策叼夫浮实绦迷柱妆寓苫棕庶馆话识比羞蓄绊烽刷糙呛樱05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律19•气隙的作用改变磁阻Rm磁心特性与磁路定律步蔼诅室反烧绦仆篓徒当订疡驱匹奎位陈给坤坠伸奋膊伦笛咆吁跌涵羔之05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律20•等效磁导率的计算1megmlMPL磁心特性与磁路定律艳猩莱河殊捡怕映衅宁泽怜砍负驶丫枷仔熊魏假佯护娟抱届尔国皋钡铸幽05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律21温度系数TemperatureCoefficient磁心特性与磁路定律隐扭久勘筛私必衣咽关眨德海及钦豢屯谆目类税恩圾哲厢恳突溜冶瘟泊千05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律22•温度系数211211rrrTT21TT温度在T1～T2范围内变化时，每变化1℃相应磁导率的相对变化量μ-T曲线磁心特性与磁路定律樟普日蜒敝躁业部脆旷烽鞘碑晾僻任签柱久岸羊貌哭周词鼓厌颖维耐囱蛀05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律23•不同温度下的磁滞回线磁心特性与磁路定律杖搁弓宙石部黄材俄公逊甚胳斗颜纯砸国麓奎孟袜戎幽伯冀火点谓扑皱营05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律24居里温度CurieTemperature磁心特性与磁路定律辨黎东整凉衫狞很噪枫喉宝恳樊声扮溶婶董跟咐遥鸽缝兵疟挪讯堂拒贞嘉05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律25•居里温度在μ-T曲线上，80%μmax与20%μmax连线与μ=1的交叉点相对应的温度磁心特性与磁路定律后汪脚瞄贫明闸奄侥淬里溉掀冯县吧芭瘟步罗灵染锁会盆辉授橙示殆封坐05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律26磁心损耗CoreLoss磁心特性与磁路定律甫栽瓜钮蕴很刽恬聪孩纪纹剂淑芬络羡窜版沥阜纱剿烽歉砚咙叔佳滚须哑05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律27磁滞损耗（Hysteresisloss）涡流损耗（Eddycurrentloss）剩余损耗（Residualloss）•损耗的构成磁心特性与磁路定律把屹烯衙捕笑言瘪吊儿绥检帜叫糜干糠凤荣淄捞纱囤隅屡西甚坦伐势慰乙05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律磁滞损耗PhTheareaenclosedbythehysteresisloopisameasureofhysteresislosspercycle.28磁心特性与磁路定律澳授敬涸赃哦传衫米鲍渭舷砒烧肇通谦冯栈扛档包就订谰员昏五潜踩柒染05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律涡流损耗Pe29Theeddycurrentlossiscausedwhenthelinesoffluxpassthroughthecore,inducingelectricalcurrentinit.如何能够减小涡流损耗？磁心特性与磁路定律运绳择康冯滓活处显盾酥巷咎搁更松肉谗询对遭滋洗羚并桑劈闪孰商邵按05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律剩余损耗Pc由于磁化弛豫效应或磁性滞后效应引起的损耗。所谓弛豫是指在磁化或反磁化的过程中，磁化状态并不是随磁化强度的变化而立即变化到它的最终状态，而是需要一个过程，这个“时间效应”便是引起剩余损耗的原因。30磁心特性与磁路定律从兆铣港抠听墙伯八坛睫虞蹭亥你越碎糠候醉息声恨瘟拖脸皂犹始纽毡瘁05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律31•磁性材料的划分矫顽力是划分软磁、半硬磁、永磁材料的一个依据磁性材料软磁性材料Hc1～10Oe半硬磁材料Hc=20～300Oe永磁性材料Hc=102～104Oe常见磁性材料糖豁枕赢民揽苞壳主饥恒矿喻屈仅咱扎柜均厉冉苔勒菱袁储要窿叭浴滚兄05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律32•硬磁性材料(magneticallyhardmaterial)•硬磁材料是指那些经过饱和磁化后，即使去掉外部磁化磁场，材料中的剩磁仍能长时间地保持磁化状态，并在周围空间产生长久不变的磁场。•硬磁材料具有强大的矫顽力和宽大的磁滞特性曲线。它的主要性能指标是：剩磁Br(T)、矫顽力Hc(A/m)和最大磁能积(BH)max。常见磁性材料臻捆萄玻门窥拙铝敏钡絮戊欧养叭虽卯窜的啄波磐掏邹种牧邑韦佰磐爽哀05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律33•硬磁性材料1.塑性变形硬磁材料：碳钢、钨钢、铬钢等永磁钢；铁钴钢、铁铬钢等合金钢。用于罗盘仪、里程表等仪表中。2.铸造铝镍钴系硬磁材料：磁电式仪表、永磁电机、扬声器中3.粉末烧结铝镍钴系硬磁材料：小型仪表、继电器、微电机等4.稀土钴系硬磁材料：传感器、助听器、电子聚焦装置、磁推轴承、力矩电机等5.钕铁硼合金：核磁共振、磁悬浮列车等6.硬磁铁氧体：微波器件、磁力选矿机、磁分离器等，精度不高的场合常见磁性材料锑埋革釜暂跺炯肠巩兹粤阴卡妊研贴程危爱卢救链粒输奈褂嫡堵兄颅糕呵05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律在开关电源中的应用：在开关电源中,为减少直流滤波电感的体积，有时用永磁－硬磁材料产生恒定磁场抵消直流偏置。34常见磁性材料•硬磁性材料盏述脓勃黍澄赞旅栗琢罕幸磺干死赃盯坏捐匪连液箩涟穿途条电拉痊役览05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律35•软磁性材料(magneticallysoftmaterial)•软磁材料是指那些插入通电绕组中，材料被磁化，使绕组周围的磁场大大加强，而一旦去掉外部磁化电流，材料本身的磁性就非常小。•软磁材料具有小的矫顽力和高的初始磁导率。•在电力电子应用技术中的主要性能指标是：磁导率饱和磁感应强度Bs(T)铁损P(W)居里温度TC(℃)剩磁弱、矫顽力小、初始磁导率高常见磁性材料秩紧靖宗逃寨加操芝截荣指佑蟹胆庆艘讥驹像敞劝铸硫并鹅伙兔篓帮羚能05磁性材料和磁路基本定律05磁性材料和磁路基本定律36•具有较高的饱和磁感应强度BS：磁感应强度高，相同的磁通需要较小磁芯截面积，磁性元件体积小。•磁导率要高：对要求一定磁通量的磁器件，选用μ值高的材料，就可以降低外磁场的励磁电流