磁性材料的基本特性及分类参数
一. 磁性材料的基本特性
1. 磁性材料的磁化曲线
磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的,在外加磁场 H 作用下,必有相应的磁化
强度 M 或磁感应强度 B,它们随磁场强度 H 的变化曲线称为磁化曲线(M~H 或 B~H 曲线)。
磁化曲线一般来说是非线性的,具有 2 个特点:磁饱和现象及磁滞现象。即当磁场强度 H 足够
大时,磁化强度 M 达到一个确定的饱和值 Ms,继续增大 H,Ms 保持不变;以及当材料的 M
值达到饱和后,外磁场 H 降低为零时,M 并不恢复为零,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 曲线上的某一点,该点常称为工作点。
2. 软磁材料的常用磁性能参数
饱和磁感应强度 Bs:其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整
齐排列。
剩余磁感应强度 Br:是磁滞回线上的特征参数,H 回到 0 时的 B 值。
矩形比:Br∕Bs
矫顽力 Hc:是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等)。
磁导率 μ:是磁滞回线上任何点所对应的 B 与 H 的比值,与器件工作状态密切相关。
初始磁导率 μi、最大磁导率 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:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变
为顺磁性,该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。
损耗 P:磁滞损耗 Ph 及涡流损耗 Pe P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 / ,ρ 降低,
磁滞损耗 Ph 的方法是降低矫顽力 Hc;降低涡流损耗 Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度 t 及提
高材料的电阻率 ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:
总功率耗散(mW)/表面积(cm2)
3. 软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换
在设计软磁器件时,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
特性与磁芯的几何形状及磁化状态密切相关。设计者必须熟悉材料的磁化过程并拿握材料的磁
性参数与器件电气参数的转换关系。设计软磁器件通常包括三个步骤:正确选用磁性材料;合
理确定磁芯的几何形状及尺寸;根据磁性参数要求,模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数 。
二、软磁材料的发展及种类
1. 软磁材料的发展
软磁材料在工业中的应用始于 19 世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起,开始使用低碳钢
制造电机和变压器,在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等 。