多种材料的磁导率

单位是安培(A)，计量微小电流时，可采用毫安(mA)或微安(uA)来表示，其换算关系如下1A=10mA=10uA2•电位与物体在某一位置上具有一定的位能相类似，正电荷在电路的某一点上具有一定的电位能。要确定电位能的大小，必须在电路上选择一参考点作为基准点，该点称为零参考点。如图1-3所示，把A点作为零参考点(用''上”符号来表示)，那么正电荷在。点所具有的电位能Fs与正电荷所带电量Q的比值，称为电路中。百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我PAGE\*MERGEFORMAT#PAGE\*MERGEFORMAT#点的电位，用y。表示，即第二章交流电路第一章我们讨论了直流电路，知道了该电路的电动势、电压、电流大小与方向是不随时间的变化而变化的。本章主要讨论大小、方向均随时间作正弦规律变化的电动势、电压和电流，这种电动势、电压和电流称为正弦电动势、正弦电压和正弦电流，统称为正弦交流电。通过本章的学习要达到以下要求：深入理解单相交流电和三相交流电的特征，特别是有效值、初相位和相位差。熟悉正弦量的各种表示方法和相互关系。熟练掌握三种单一参数电路的电压、电流关系及能量转换关系。了解交流电路的频率特征，重点是谐振电路。具备分析和计算简单的单相和三相交流电路的能力。第一节单相正弦交流电的基本概念一、正弦交流电的产生正弦交流电通常由交流发电机产生的，如图2-1表示最简单的交流发电机的构造。在静止的磁极N和s间放着一个能转动的圆柱形铁心，在它一面紧绕着一匝绝缘的线圈。线圈的两端分别接到两个钢制的滑环上，滑环固定在转轴上，并与转轴绝缘。每个滑环上安放着一个静止的电刷，用来把线圈中感应出来的正弦交变电动势和外电路接通。图2-J恳槪单的交施炭电机的构适由铁心、线圈、滑环等所组成的转动部分叫做电枢。电枢被原动机拖动后，线圈的a'b'边和a"b"扩边分别切割磁力线而感应出电动势e(e=BLV)。当线圈处在如图2—1所示的位置时，概据右手定则，可以判定出线圈中感应电动势e的方向是由/指向。’的。但是，当电枢转到使线圈的a'b'边处在S极之上，而另一边a"b"处在N极之下时,线圈中的感应电动势e的方向就变成由a'指向a"。如此，电枢不停地旋转，线圈中便产生了方向交变的电动势。交变电动势的大小是按怎样的规律变化呢?实验指出，由于电枢表面上各点的磁场强弱是按正弦规律变化的，即B=Bmsina所以进一步可知对于具有N匝线圈的发电机，则电动势应为p=Ar乂=2詁!dn仃二心附诫(2^1)此电动势即为正弦交流电动势，正弦交流电的波形如图2-2所示。第22页二、正弦交流电的三要素交流电的特征表现在变化的快慢、大小及初始值三个方面，而它们分别由频率f或周期百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我PAGE\*MERGEFORMAT#PAGE\*MERGEFORMAT#T、电角速度0)、幅值Em(Um、Im)和初相位100(或相差\b)来确定。因此，频率、幅值和初相位是确定交流电的三要素。现分述如下：1•周期、频率交流电完成往复变化一周所需的时间叫周期，用T表示，其单位是时间的单位秒(s),如图2-3所示。交流电在单位时间内变化的次数叫频率,用/表示，其单位是赫兹(Hz)。正萤交SB’帔惬国显然，周期与频率都是反映交流电变化快慢的物理重，它们之间的关系是(2-2)/=我国规定电力系统供电的标准频率是501-Iz，世界上除少数国家规定60Hz为标准频率外，大多数国家都以50Hz为标准频率。但在通信系统里,使用频率范围就十分广泛了，许多电信号的频率都远高于50Hz，因此常用的单位还有千赫(Llh)和兆赫(MHz)，它们的换算关系是1MHz=10HzlkHz=10Hz表示正弦交流电的快慢除用周期和频率外，还可以用电角速度(角频率)o来表示，交流电在单位时间内变化的电角度定义为电角速度，即w=a/t(2-3)由于交流电经历一个周期的时间，角度变化了2v弧度，所以电角速度(M)例2-1已知交流电的电角速度是w=314rad/s，求周期r和频率f。解：T=—=214=0,02s1A-斗f———-——50H72•幅值(最大值)交流电在任意瞬间的值称为瞬时值，用小写字母i、u、e分别来表示瞬时电流、电压和电动势。在交流电变化的过程中，出现的最大瞬时值称为幅值(最大值)，用带有下标、'm"的大写字母来表示，如电压幅值Um、电流幅值Im，电动势幅值丑Em。根据图2-2所示，则有e=Emsinwt第三章磁路和常用电器在电气工程中广泛使用的变压器、低压电器、电动机等器件与设备中，磁路是它们的主要组成部分之一。本章将在介绍磁路的基本物理量、基本定律以及磁性材料的磁性能的基础上，主要介绍变压器及常用低压电器的结构、原理与使用等。通过本章的学习，要达到以下要求：掌握磁路的基本知识、交流铁心线圈的特性、变压器及常用低压电器的结构和工作原理。具有简单磁路、电磁铁、变压器分析和计算的能力。能熟练使用变压器和各种低压电器。百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我3)PAGE\*MERGEFORMAT#3)PAGE\*MERGEFORMAT#第一节磁路及霍尔效应一、磁场的基本物理量磁场的基本性质与特征可用磁感应强度B、磁通0、磁导率u、磁场强度"等物理量来描述。1•磁感应强度B磁感应强度B是表示磁场中某点磁场强弱和方向的物理量，是个矢量。其值可用下式衡量(3-1)式中：AI——位于磁场内某点与磁场方向垂直的导体的长度;I――通人该导体的电流；△F――导体所受的电磁力。如图3-1所示。HT3-1礦场对尊流导律的作用磁感应强度B的方向与产生磁场的励磁电流方向满足右手螺旋定则。在国际单位制中，磁感应强度B的单位为特斯拉，简称特，以符号y表示。2.磁通0磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积s的乘积，称为穿过该面积的磁感应强度的通量，简称磁通。在匀强磁场中，可用数学式表示为在国际单位制中，磁通0的单位为韦伯，以符号Wb表示。式(3-2)可改写成第52页B=o/s(3-3)式(3—3)表明，磁感应强度就是与磁场垂直的单位面积上的磁通，因此，磁感应强度B又称为磁通密度，简称磁密。3•磁导率u通过实验表明，通电导体产生的磁场，其磁感应强度除了与通电导体的形状、电流的大小以及相对位置有关外，还与磁场中的物质有关。例如，在同一通电螺旋管里放入不同的物质(如铜、铁等)，在同一点所得到的磁感应强度不相同。磁导率u是用来衡量物质导磁能力的物理量，其国际单位为亨利/米，以符号H/m表示。物质按导磁性能的不同分为铁磁物质(铁、钻、镍及其合金)和非铁磁物质两类。非铁磁物质的磁导率卢与真空的磁导率uo。相差很小，通常认为两者相同。实验测得真空的磁导率uo=4gx10—7H/m，且为一常数。铁磁物质的磁导率u要比真空的uo大许多倍(几百一几万倍不等)。为了比较各种物质的导磁能力，通常把某种物质的磁导率u和真空的磁导率uo的比值叫做该物质的相对磁导率，用ur，表示，即对于非铁磁物质来说，ur兀1而铁磁物质的ur很高。4•磁场强度"百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我PAGE\*MERGEFORMAT#PAGE\*MERGEFORMAT#为了计算方便，引入磁场强度的概念，并把它定义为磁感应强度D与该处物质的磁导率u之比，即甘二卫C3-5)式(3—5)表明，磁场强度"未计及物质磁导率/＜对磁场的影响，只计及电流的大小和通电导体的形状及位置的影响，便于计算磁场。磁场强度H也是一个矢量。磁场中某点磁场强度的方向即为该点磁感应强度的方向。在国际单位制中，磁场强度'的单位是安/米，符号为A/m。二、铁磁材料的磁性能前面已谈到铁磁物质具有高导磁性能，这一性能使得铁磁材料在电工技术中有重要的应用。此外，铁磁材料还具有磁饱和与磁滞性能，这些性能可通过它的磁化曲线来表示。1•高导磁性铁磁材料的磁导率/J是非铁磁材料的磁导率(兀uo)的几百〜几万倍，具有高导磁性。所以用铁磁材料作芯子的线圈，相对于空心线圈来讲，只需用较小的电流就能产生较强的磁场。因此电机、电器等设备都应用铁磁材料，使其体积和重量大大减小。2•磁化曲线及其磁饱和性以纵坐标表示磁感应强度D，横坐标表示磁场强度”，这样作出的曲线称为磁化曲线或称为B-H曲线。B-II曲线可通过实验得到。例如，将线圈均匀地绕在一个没有磁化的铁磁材料制成的环状闭合铁心上，如图3-2a)所示，改变通人线圈内的电流/的大小，可以得到一条磁化曲线，如图3-2b)所示。第五章直流稳压电源在工农业生产和日常生活中最容易获得的电源是交流电，但在电子线路和自动控制装置等许多方面都是用电压稳定的直流电源供电，而直流电的获得，除电池和直流发电机外，目前广泛使用的是运用各种半导体技术将交流电变成直流电的直流稳压电源。图5—1所示是半导体直流电源的原理方框图，它表示把交流电变换为直流电的过程。图乩直流亀源的噓理“框團根据上图，通过本章学习应达到下列基本要求：了解半导体的导电特性和二极管的结构、特性及参数。熟悉单相整流电路，整流电压与电流的波形，整流电压平均值与交流电压有效值之间的关系，并能初步选用整流元件；了解滤波器的作用(主要是电容滤波)；了解稳压管稳压电路和集成三端稳压器组成的稳压电路的结构。第一节半导体的基本知识一、半导体的导电特性自1948年第一个晶体管问世以来，半导体技术有了飞跃的发展。所谓半导体，顾名思义，就是它的导电能力介于导体和绝缘体之间。如硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和硫化物都是半导体。很多半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别。例如有些半导体对温度的反应特别灵敏，环境温度增高时，它的导电能力要增强很多，利用这种特性就做成了各种热敏元件。有些半导体受到光照时，它的导电能力变得很强，当无光照时，又变得像绝缘体那样不导电，利用这种特性就做成了各种光电元件。更重要的是，如果在纯净的半导体中掺人微量的有用杂质后，它的导电能力就可增加几十万甚至几百万倍。百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我PAGE\*MERGEFORMAT#PAGE\*MERGEFORMAT#半导体之所以有如此悬殊的导电特性，根本原因在于物质内部的特殊性。下面简单介绍一下半导体物质的内部结构和导电机理。用的最多的半导体是硅和锗。图5—2是锗和硅的原子结构图。它们各有四个价电子，都第118页是四价元素。将锗和硅材料提纯（去掉无用杂质）并形成单晶体后，所有原子便基本上整齐排列，因为具有这种晶体结构，所以半导体也称为晶体,这就是晶体管名称的由来。完全纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体。在本征半导体的晶体结构中，每一个原子与相邻的四个原子结合，形成所谓的共价键结构。在获得一定能量（温度增高或受光照）后，共价键中的电子可挣脱原子核的束缚，成为自由电子。在电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后，共价圈5-2借和皿的感『结构用杠til惣址莎惡圈二.P型和N型半导体本征半导体虽然有自由电子和空穴两种载流子，但由于数量极少，导电能力仍然很弱。如果在其中掺入微量的杂质（某种元素），这将使掺杂后的半导体（杂质半导体）的导电性能大大增强。由于掺人的杂质不同，杂质半导体可分为两大类。一类是在硅和锗晶体中掺人磷（或其它五价元素），磷原子参加共价键结构只需要四个价电子，多余的第五个很容易挣脱磷原子核的束缚而成为自由电子。于是半导体中的自由电子的数目大量增加，自由电子成为这种半导体中的多数载流子，而空穴则是少数载流子。故称为电子半导体或N型半导体。其示意图如图5—3a）所示。用阴杂质半导悴用竟图叮Has半导井加P璽半导体另一类是在硅和锗晶体中掺人硼（或其它三价元素）。每个三价硼原子只有三个价电子，故在构成共价键时，因缺少一个电子而形成一个空穴,百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我PAGE\*MERGEFORMAT#PAGE\*MERGEFORMAT#其示意图如图5—3b）所示。这样一来，在半导体中就形成了大量的空穴。这种以空穴为多数载流子的半导体称为空穴半导体或P型半导体。自由电子则是少数载流子。三、PN结及其特性如果通过掺杂使一块半寻体的一边形成P型半导体，另一边形成N型半导体，则在这两种半导体的交界处将形成一个具有特殊性质的称为PN结的薄层。如图5-4所示。刚结虽然第六章交流放大电路放大电路的作用是把微弱的信号加以放大，在输出端输出一个与输入信号频率一致而幅度增大了的信号。放大电路在广播、通讯、测量和自动控制中都有广泛的应用。例如，收音机、电视机从天线接收到的电信号是很微弱的，必须经过放大电路加以放大才能推动扬声器和显像管工作。通常温度、压力等待测物理量的变化通过传感器变换后也是微弱的电信号，需经过放大以后进行处理。常用的简单放大电路是利用三极管的电流控制作用或场效应晶体管的电压控制作用实现对微弱信号的放大。本章主要学习由三极管组成的简单放大电路。通过本章的学习，应达到下列基本要求：（1）7解半导体三极管的结构、原理和特性。（2）掌握基本电压放大电路的组成和常见的电路结构。（3）了解交流放大电路主要的静态和动态参数。（4）掌握多级放大电路、差动放大电路和功率放大电路的结构和作用。第一节半导体三极管一、基本结构半导体三极管（亦称晶体管）是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件。半导体三极管的种类很多，按频率分，有高频管、低频管；按功率分，有小、中、大功率管。根据结构的不同，三极管可分为NPN型和PNP两种类型。三极管是由三层半导体制成的两个PN结（发射结和集电结）。其特点是中间一层P（或N）型半导体特别薄（几微米到几十微米），两边各为一层N（或P）型半导体。图6-1是NPN和PNP型三极管的结构示意图与符号。百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我PAGE\*MERGEFORMAT#PAGE\*MERGEFORMAT#團mi亍扱管的結构示倉图与衙号从三块半导体上各自引出一根引线就是三极管的三个电极，它们分别叫做发射极E、基极B和集电极C,对应的每块半导体称为发射区、基区和集电区。虽然发射区和集电区都是N（或P）型半第131页导体，但是发射区比集电区掺的杂质多，因此它们并不对称，使用时这两个极也不能混淆。二、电流分配与放大原理以NPN型三极管为例，我们通过一个实验来了解半导体三极管的放大原理和其中的电流分配情况，实验电路如图6—2所示。百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我PAGE\*MERGEFORMAT#PAGE\*MERGEFORMAT#图&2屯渍放為莫聯电略将三极管接成两条电路，一条是由电源Ucc的正极经过电阻RB(通常为几百千欧的可调电阻)、基极、发射极到电源ucc的负极，称为墓极回路。另一条是由电源Ucc的正极经过电阻Rc、集电极、发射极再回到电源uCC的负极，构成集电极回路。各支路中串有电流表，集电极与发射极可接毫安表，基极电流很小，可采用微安表。改变可变电阻RB，则基极电流IB、集电极电流Ic和发射极电流IE都发生变化，电流方向如图6-2所示，测量结果列于表6-1中。由实验及测量结果可得出如下结论：基极电流IB和集电极电流Ic之和等于发射极电流IE,即IE=IB十Ic基极电流IB比集电极电流Ic和发射极电流IE小得多，忽略IB不计，则发射极电流约等于集电极电流。即有『EQ耳>>人〕实验测■蛇据我鼻【Ip/ntA0O.W0[16Q.Wio.io-eg1.5fl2.103.95Ig/'niA<0.0010.721.542363IS4.05(6-1)(5-2)半导体三极管有电流放大作用，从实验数据可以看出，Ic与IB的比值近似为一常数,即皐极电流Zr的少爭变化可以引起渠电扱电流氐较大的变化’即以上两式中的P和p分别称为三极管的静态和动态电流放大系数，从表6-1中，我们还可以看出对一个半导体三极管来说，这个电流放大系数在一定范围内几乎不变。在图6—2的实验电路中，发射极支路是两个电路回路所共用的，所以这种接法称为共发极电路。三、半导体三极管的输入、输出特性曲线三极管采用共发射极接法时，信号从基极一发射极回路输入，从集电极一发射极回路输出。所以有两条伏安特性曲线。这些特性曲线可用晶体管特性仪直观地显示出来，也可通过［蠱发送查询■添加到查询窿公司信息百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我202020201919产品描述型号：磁导率从26至0125的各种规格口Udi品牌：伊尔曼格(EM)原产地：中国类别：关键字：单价：-最少订量：-空I免费会员(第国家/地区：浙江省嘉兴市公司经营性质：生产商最近登入：12小&:10514000初始磁导率00高斯饱和磁通密度(T)矫顽力(KA/m)居里温度600(°C)密度(g/cm3)它是由85%铁,9%硅,6%铝的合金粉末，经过特殊工艺处理•压制成环状或E型磁粉芯，J通常称之为KoolM”磁粉或Sendust磁粉芯.原材料中不含贵金属，如Ni,Me,成本低于含Ni,的高磁通磁芯和铁镍钼磁粉芯•比铁粉芯略贵些.磁滞系数低，可制成低躁声器件温度稳定性好，温度系数与其他磁芯材料组成复合磁芯，有很好的温度补偿作用.最大磁体温度达到10500高斯.损耗低，远低于铁粉芯的损耗•高频率磁芯工作条件下，磁粉芯的温度还远低于铁粉芯，可以和MPP和HighFlux磁芯相比.产品图片选择图片共1相关信息显示1该公司联系信息公司名称：海宁市伊尔曼格电子有限公司公司地址：中国浙江省海宁市海昌路49号海宁市科技创业中心2楼公司电话：86-公司传真：86-联系人：徐一石（销售）联系电话:变压器特性及原理变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件一•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并不百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我222222222121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。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：BrBs矫顽力He：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）。磁导率止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。初始磁导率皿、最大磁导率呻、微分磁导率问、振幅磁导率“、有效磁导率皿、脉冲磁导率畑。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PeP=Ph+Pe=af+bf2+cPe*f2t2/，p降低，磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力He；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p。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）软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换在软磁器件时，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。到20世纪初，研制出了硅钢片代替低碳钢，提高了变压器的效率，降低了损耗。直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。到20年代，无线电技术的兴起，促进了高导磁材料的发展，出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。从40年代到60年代，是科学技术飞速发展的时期，雷达、电视广播、集成电路的发明等，对软磁材料的要求也更高，生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。进入70年代，随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展，研制出了磁头用软磁合金，除了传统的晶态软磁合金外，又兴起了另一类材料一非晶态软磁合金。常用软磁磁芯的种类铁、钻、镍三种铁磁性兀素是构成磁性材料的基本组兀。按(主要成分、磁性特点、结构特点)制品形态分类：粉芯类：磁粉芯，包括：铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯(HighFlux)、坡莫合金粉芯(MPP)、铁氧体磁芯带绕铁芯：硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金三常用软磁磁芯的特点及应用(一)粉芯类1.磁粉芯磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。由于铁磁性颗粒很小(高频下使用的为〜5微米)，又被非磁性电绝缘膜物质隔开，因此，一方面可以隔绝涡流，材料适用于较高频率；另一方面由于颗粒之间的间隙效应，导致材料具有低导磁率及恒导磁特性；又由于颗粒尺寸小，基本上不发生集肤现象，磁导率随频率的变化也就较为稳定。主要用于高频电感。磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。磁芯的有效磁导率ge及电感的计算公式为：ge=DL/4N2Sx109其中：D为磁芯平均直径(cm)，L为电感量(享)，N为绕线匝数，S为磁芯有效截面积(cm2)。铁粉芯常用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。在粉芯中价格最低。饱和磁感应强度值在左右；磁导率范围从22〜100；初始磁导率gi随频率的变化稳定性好；直流电流叠加性能好；但高频下损耗高。铁粉芯初始磁导率随直流磁场强度的变化铁粉芯初始磁导率随频率的变化.坡莫合金粉芯坡莫合金粉芯主要有钼坡莫合金粉芯(MPP。及高磁通量粉芯(HighFlux)。MPP是由81%Ni、2%Mo及Fe粉构成。主要特点是：饱和磁感应强度值在7500Gs左右；磁导率范围大，从14〜550；在粉末磁芯中具有最低的损耗；温度稳定性极佳，广泛用于太空设备、露天设备等；磁致伸缩系数接近零，在不同的频率下工作时无噪声产生。主要应用于300kHz以下的高品质因素Q滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高的LC电路上常用、输出电感、功率因素补偿电路等在AC电路中常用，粉芯中价格最贵。高磁通粉芯HF是由50%Ni、50%Fe粉构成。主要特点是：饱和磁感应强度值在15000Gs左右；磁导率范围从14〜160；在粉末磁芯中具有最咼的磁感应强度，最咼的直流偏压能力；磁芯体积小。主要应用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因素校正电路等，在DC电路中常用，高DC偏压、高直流电和低交流电上用得多。价格低于MPP。⑶铁硅铝粉芯(KoolMgCores)铁硅铝粉芯由9%Al、5%Si,85%Fe粉构成。主要是替代铁粉芯，损耗比铁粉芯低80%，可在8kHz以上频率下使用；饱和磁感在左右；导磁率从26〜125；磁致伸缩系数接近0,在不同的频率下工作时无噪声产生；比MPP有更高的DC偏压能力；具有最佳的性能价格比。百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我242424242323主要应用于交流电感、输出电感、线路滤波器、功率因素校正电路等。有时也替代有气隙铁氧体作变压器铁芯使用。2.软磁铁氧体（Ferrites）软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物，采用粉末冶金方法生产。有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等几类，其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大，Mn-Zn铁氧体的电阻率低，为1〜10欧姆-米，一般在lOOkHZ以下的频率使用°Cu-Zn、Ni-Zn铁氧体的电阻率为102〜104欧姆-米，在100kHz〜10兆赫的无线电频段的损耗小，多用在无线电用天线线圈、无线电中频变压器。磁芯形状种类丰富，有E、I、U、EC、ETD形、方形（RM、EP、PQ）、罐形（PC、RS、DS）及圆形等。在应用上很方便。由于软磁铁氧体不使用镍等稀缺材料也能得到高磁导率，粉末冶金方法又适宜于大批量生产，因此成本低，又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感，在应用上很方便。而且磁导率随频率的变化特性稳定，在150kHz以下基本保持不变。随着软磁铁氧体的出现，磁粉芯的生产大大减少了，很多原来使用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。国内外铁氧体的生产厂家很多，在此仅以美国的Magnetics公司生产的Mn-Zn铁氧体为例介绍其应用状况。分为三类基本材料：电信用基本材料、宽带及EMI材料、功率型材料。电信用铁氧体的磁导率从750〜2300,具有低损耗因子、高品质因素Q、稳定的磁导率随温度/时间关系，是磁导率在工作中下降最慢的一种，约每10年下降3%〜4%。广泛应用于高Q滤波器、调谐滤波器、负载线圈、阻抗匹配变压器、接近传感器。宽带铁氧体也就是常说的高导磁率铁氧体，磁导率分别有5000、10000、15000。其特性为具有低损耗因子、高磁导率、高阻抗/频率特性。广泛应用于共模滤波器、饱和电感、电流互感器、漏电保护器、绝缘变压器、信号及脉冲变压器，在宽带变压器和EMI上多用。功率铁氧体具有高的饱和磁感应强度，为4000〜5000Gs。另外具有低损耗/频率关系和低损耗/温度关系。也就是说，随频率增大、损耗上升不大；随温度提高、损耗变化不大。广泛应用于功率扼流圈、并列式滤波器、开关电源变压器、开关电源电感、功率因素校正电路。电信用铁氧体的磁导率从750〜2300,具有低损耗因子、高品质因素Q、稳定的磁导率随温度/时间关系，是磁导率在工作中下降最慢的一种，约每10年下降3%〜4%。广泛应用于高Q滤波器、调谐滤波器、负载线圈、阻抗匹配变压器、接近传感器。宽带铁氧体也就是常说的高导磁率铁氧体，磁导率分别有5000、10000、15000。其特性为具有低损耗因子、高磁导率、高阻抗/频率特性。广泛应用于共模滤波器、饱和电感、电流互感器、漏电保护器、绝缘变压器、信号及脉冲变压器，在宽带变压器和EMI上多用。功率铁氧体具有高的饱和磁感应强度，为4000〜5000GS。另外具有低损耗/频率关系和低损耗/温度关系。也就是说，随频率增大、损耗上升不大；随温度提高、损耗变化不大。广泛应用于功率扼流圈、并列式滤波器、开关电源变压器、开关电源电感、功率因素校正电路。（二）带绕铁芯1.硅钢片铁芯硅钢片是一种合金，在纯铁中加入少量的硅（一般在％以下）形成的铁硅系合金称为硅钢。该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为20000Gs；由于它们具有较好的磁电性能，又易于大批生产，价格便宜，机械应力影响小等优点，在电力电子行业中获得极为广泛的应用，如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。是软磁材料中产量和使用量最大的材料。也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。特别是在低频、大功率下最为适用。常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带DW、冷轧取向电工钢带DQ，适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯，这类合金韧性好，可以冲片、切割等加工，铁芯有叠片式及卷绕式。但高频下损耗急剧增加，一般使用频率不超过400Hz。从应用角度看，对硅钢的选择要考虑两方面的因素：磁性和成本。对小型电机、电抗器和继电器，可选纯铁或低硅钢片；对于大型电机，可选高硅热轧硅钢片、单取向或无取向冷轧硅钢片；对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。在工频下使用时，常用带材的厚度为〜毫米；在400Hz下使用时，常选毫米厚度为宜。厚度越薄，价格越高。坡莫合金坡莫合金常指铁镍系合金，镍含量在30〜90%范围内。是应用非常广泛的软磁合金。通过适当的工艺，可以有效地控制磁性能，比如超过105的初始磁导率、超过106的最大磁导率、低到2%。奥斯特的矫顽力、接近1或接近0的矩形系数，具有面心立方晶体结构的坡莫合金具有很好的塑性，可以加工成1岬的超薄带及各种使用形态。常用的合金有1J50、1J79、1J85等。1J50的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些，但磁导率比硅钢高几十倍，铁损也比硅钢低2~3倍。做成较高频率(400〜8000Hz)的变压器，空载电流小，适合制作100W以下小型较高频率变压器。1J79具有好的综合性能，适用于高频低电压变压器，漏电保护开关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。1J85的初始磁导率可达十万105以上，适合于作弱信号的低频或高频输入输出变压器、共模电感及高精度电流互感器等。非晶及纳米晶软磁合金(AmorphousandNanocrystallinealloys)硅钢和坡莫合金软磁材料都是晶态材料，原子在三维空间做规则排列，形成周期性的点阵结构，存在着晶粒、晶界、位错、间隙原子、磁晶各向异性等缺陷，对软磁性能不利。从磁性物理学上来说，原子不规则排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶态结构对获得优异软磁性能是十分理想的。非晶态金属与合金是70年代问世的一个新型材料领域。它的制备技术完全不同于传统的方法，而是采用了冷却速度大约为每秒一百万度的超急冷凝固技术，从钢液到薄带成品一次成型，比一般冷轧金属薄带制造工艺减少了许多中间工序，这种新工艺被人们称之为对传统冶金工艺的一项革命。由于超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，称之为非晶合金，被称为是冶金材料学的一项革命。这种非晶合金具有许多独特的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。由于它的性能优异、工艺简单，从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。目前美、日、德国已具有完善的生产规模，并且大量的非晶合金产品逐渐取代硅钢和坡莫合金及铁氧体涌向市场。我国自从70年代开始了非晶态合金的研究及开发工作，经过“六五”、“七五”、“八五”期间的重大科技攻关项目的完成，共取得科研成果134项，国家发明奖2项，获专利16项，已有近百个合金品种。钢铁研究总院现具有4条非晶合金带材生产线、一条非晶合金元器件铁芯生产线。生产各种定型的铁基、铁镍基、钻基和纳米晶带材及铁芯，适用于逆变电源、开关电源、电源变压器、漏电保护器、电感器的铁芯元件，年产值近2000万元。“九五”正在建立千吨级铁基非晶生产线，进入国际先进水平行列。目前，非晶软磁合金所达到的最好单项性能水平为：初始磁导率go=14x104钻基非晶最大磁导率gm=220x104钻基非晶矫顽力Hc=Oe钻基非晶矩形比Br/Bs=钻基非晶饱和磁化强度4nMs=18300GS铁基非晶电阻率p=270yQ/cm常用的非晶合金的种类有：铁基、铁镍基、钻基非晶合金以及铁基纳米晶合金。其国家牌号及性能特点见表及图所示，为便于对比，也列出晶态合金硅钢片、坡莫合金1J79及铁氧体的相应性能。这几类材料各有不同的特点，在不同的方面得到应用。牌号基本成分和特征：1K101Fe-Si-B系快淬软磁铁基合金1K102Fe-Si-B-C系快淬软磁铁基合金1K103Fe-Si-B-Ni系快淬软磁铁基合金1K104Fe-Si-B-NiMo系快淬软磁铁基合金1K105Fe-Si-B-Cr(及其他元素)系快淬软磁铁基合金百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我百度文库-让每个人平等地提升自我2626262625251K106高频低损耗Fe-Si-B系快淬软磁铁基合金1K107高频低损耗Fe-Nb-Cu-Si-B系快淬软磁铁基纳米晶合金1K201高脉冲磁导率快淬软磁钻基合金1K202高剩磁比快淬软磁钻基合金1K203高磁感低损耗快淬软磁钻基合金1K204高频低损耗快淬软磁钻基合金1K205高起始磁导率快淬软磁钻基合金1K206淬态高磁导率软磁钻基合金1K501Fe-Ni-P-B系快淬软磁铁镍基合金1K502Fe-Ni-V-Si-B系快淬软磁铁镍基合金400Hz:硅钢铁芯非晶铁芯功率(W)4545铁芯损耗(W)激磁功率(VA)总重量(g)2952761)铁基非晶合金(Fe-basedamorphousalloys)铁基非晶合金是由80%Fe及20%Si,B类金属兀素所构成，它具有高饱和磁感应强度()，铁基非晶合金与硅钢的损耗比较磁导率、激磁电流和铁损等各方面都优于硅钢片的特点，特别是铁损低(为取向硅钢片的1/3—1/5)，代替硅钢做配电变压器可节能60—70%。铁基非晶合金的带材厚度为左右，广泛应用于配电变压器、大功率开关电源、脉冲变压器、磁放大器、中频变压器及逆变器铁芯，适合于10kHz以下频率使用2)铁镍基、钻基非晶合金(Fe-Nibased-amorphousalloy)铁镍基非晶合金是由40%Ni、40%Fe及20%类金属元素所构成，它具有中等饱和磁感应强度〔〕、较高的初始磁导率和很高的最大磁导率以及高的机械强度和优良的韧性。在中、低频率下具有低的铁损。空气中热处理不发生氧化，经磁场退火后可得到很好的矩形回线。价格比1J79便宜30—50%。铁镍基非晶合金的应用范围与中镍坡莫合金相对应，但铁损和高的机械强度远比晶态合金优越；代替1J79,广泛用于漏电开关、精密电流互感器铁芯、磁屏蔽等。铁镍基非晶合金是国内开发最早，也是目前国内非晶合金中应用量最大的非晶品种，年产量近200吨左右•空气中热处理不发生氧化铁镍基非晶合金(1K503)获得国家发明专利和美国专利权。铁基纳米晶合金(Nanocrystallinealloy)铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料,这种非晶态材料经热处理后可获得直径为10—20nm的微晶，弥散分布在非晶态的基体上，被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料。纳米晶材料具有优异的综合磁性能：高饱和磁感、高初始磁导率(8x104)、氐HcM),高磁感下的高频损耗低(/20kHz=30W/kg)，电阻率为80uQ/on比坡莫合金(50-60yQ/cm)高，经纵向或横向磁场处理，可得到高Br或低