軟 磁 材 料課件

軟磁材料

矯頑力是磁性材料經(jīng)過(guò)磁化以后再經(jīng)過(guò)退磁使具剩余磁性(剩余磁通密度或剩余磁化強(qiáng)度)降低到零的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

軟磁材料的定義

軟磁材料是指在較低的磁場(chǎng)下，易磁化也易退磁，具有低矯頑力和高磁導(dǎo)率的磁性材料。軟磁材料與硬磁材料的區(qū)別

軟磁材料易磁化也易退磁，具有較小的矯頑力。硬磁材料的剩余磁化強(qiáng)度和矯頑力均很大，在磁化后不易退磁而能長(zhǎng)期保留磁性。軟磁材料的種類(lèi)金屬軟磁材料非晶軟磁材料和納米晶軟磁材料其他軟磁材料金屬軟磁材料金屬軟磁材料，主要以鐵芯形式用在變壓器、電磁鐵、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和繼電器等電工和電子設(shè)備中。傳統(tǒng)的金屬軟磁材料有電工純Fe、Fe-Ni、Fe-Si、Fe-Al、Fe-Co和Fe-Si-Al等金屬系列鐵氧體軟磁材料

又稱(chēng)氧化物磁性材料，是由鐵和其它金屬組成的復(fù)合氧化物，其主要特點(diǎn)是起始磁導(dǎo)率高和矯頑力低，可以在高頻率和超高頻率使用，在通信和多種電子學(xué)器件中有著重要的應(yīng)用。

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鐵-鎳(Fe-Ni)系軟磁合金

鎳含量30％～90％，又稱(chēng)坡莫合金，其塑性高，對(duì)應(yīng)力較敏感，可用作脈沖變壓器材料、電感鐵芯和功能磁性材料。非晶軟磁材料和納米晶軟磁材料

非晶軟磁材料的特點(diǎn)是制造工藝較簡(jiǎn)單，化學(xué)成分變化范圍較寬、磁性均勻和良好的各向同性。將適當(dāng)成分的非晶軟磁材料通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砗?，可以使非晶狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫ЯＶ睆綖榧{米量級(jí)的結(jié)晶態(tài)軟磁材料，也可以得到良好的軟磁材料。圖1釹鐵硼稀土永磁材料軟磁材料的應(yīng)用方向綠色照明電子產(chǎn)品的電感和線圈太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)通信元器件LCD顯示屏磁帶錄音原理硬磁性材料被磁化以后，還留有剩磁，剩磁的強(qiáng)弱和方向隨磁化時(shí)磁性的強(qiáng)弱和方向而定。錄音磁帶是由帶基、粘合劑和磁粉層組成。帶基一般采用聚碳酸脂或氯乙烯等制成。磁粉是用剩磁強(qiáng)的r－Fe2O3或CrO2細(xì)粉。錄音時(shí)，是把與聲音變化相對(duì)應(yīng)的電流，經(jīng)過(guò)放大后，送到錄音磁頭的線圈內(nèi)，使磁頭鐵芯的縫隙中產(chǎn)生集中的磁場(chǎng)。隨著線圈電流的變化，磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)度也作相應(yīng)的變化。當(dāng)磁帶勻速地通過(guò)磁頭縫隙時(shí)，磁場(chǎng)就穿過(guò)磁帶并使它磁化。由于磁帶離開(kāi)磁頭后留有相應(yīng)的剩磁，其極性和強(qiáng)度與原來(lái)的聲音相對(duì)應(yīng)。磁帶不斷移動(dòng)，聲音也就不斷地被記錄在磁帶上。矩磁材料

矩磁材料，這里是指具有矩形磁滯回線的鐵氧體材料。它的特點(diǎn)是，當(dāng)有較小的外磁場(chǎng)作用時(shí)，就能使之磁化，并達(dá)到飽和，去掉外磁場(chǎng)后，磁性仍然保持與飽和時(shí)一樣。如鎂錳鐵氧體，鋰錳鐵氧體等就是這樣。這種鐵氧體材料主要用于各種電子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器磁芯等方面。應(yīng)用于計(jì)算機(jī)磁性存儲(chǔ)設(shè)備和作為乘客乘車(chē)的憑證和票價(jià)結(jié)算的磁性卡所用的磁性材科及作用原理，同磁帶所用的磁性材料及作用原理基本相同。但材料是矩磁材料（易磁化不易去磁）。磁開(kāi)關(guān)和磁開(kāi)關(guān)保護(hù)軟磁材料有一個(gè)重要的特性———磁滯,即在交變磁場(chǎng)作用下,磁場(chǎng)H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B不同相,B落后于H,用代數(shù)式表示就是:B=Bmsin(ωt-<)(1)H=Hmsinωt(2)也就是說(shuō),在某一時(shí)間t,B落后H一個(gè)相位角。這樣就導(dǎo)致其B2H曲線是獨(dú)特的磁滯回線形狀,如圖1所示。圖2為磁開(kāi)關(guān)的電路和原理示意圖,在一個(gè)預(yù)先設(shè)置的時(shí)間周期內(nèi),飽和狀態(tài)下的電抗器鐵芯就好比一個(gè)二極管,對(duì)正向電流導(dǎo)通,同時(shí)截止反方向的電流

保護(hù)磁開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)用軟磁鐵芯制成的保護(hù)磁開(kāi)關(guān)可以有效地增大脈沖電源系統(tǒng)的可靠性和整體壽命。無(wú)論在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)或閘流管開(kāi)關(guān)系統(tǒng)中,使用這種磁保護(hù)開(kāi)關(guān)可以減小開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的損耗并可延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)的使用壽命,因?yàn)檫@個(gè)可飽和電抗器可以阻攔電流直到開(kāi)關(guān)變?yōu)橥耆珜?dǎo)通時(shí)為止。這個(gè)阻攔減小了系統(tǒng)中電流和電壓之間的重疊,這樣就減小了功率的吸收。磁保護(hù)開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)還有:高的di/dt,在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)系統(tǒng)中,完全導(dǎo)通后,可以對(duì)負(fù)載安全地施加更高的di/dt。而利用可飽和電抗器的二極管反向截止時(shí)間,使系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位,這是它的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。圖2軟磁材料加工廠軟磁材料的發(fā)展趨勢(shì)在軟磁鐵氧體中，目前需求量最大及對(duì)性能改進(jìn)要求最為迫切的材料是高頻低功率損耗鐵氧體材料和高磁導(dǎo)率鐵氧體材料。高頻低功率損耗鐵氧體材料主要用于各種高頻小型化的開(kāi)關(guān)電源(如AC-DC、DC-AC變換器)及顯示器回掃變壓器等；高磁導(dǎo)率鐵氧體材料則主要用于寬帶變壓器、脈沖變壓器用抗電磁波干擾器件等軟磁材料的發(fā)展趨勢(shì)電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)高頻電感元件(如高頻變壓器、小型電感器等)也提出了各種新的要求，隨之也要求改進(jìn)和提高作為電感元件的主要組成部分——鐵氧體磁芯的性能。因此，對(duì)軟磁鐵氧體材料及磁芯元件也提出了更高的材料標(biāo)準(zhǔn)和要求，如元器件的小型化、片式化、高頻化、高性能、低損耗等。軟磁材料的