磁芯各参数详解

一、磁芯初始磁导率磁感应强度与磁场强度的比值称为磁导率。嵐导率基本公式单位；SWJ钢I米H伽p=B/HP表示材料被磁电的惡荡軽度“磁导率的不同含义：-真空磁导率：在真空中，比二常数=4tt町-相对磁导率：prjj/p0 , p无量纲无单位）-磁导率：p =B / H初始磁导率高：一样圈数感值大，反之亦然;初始磁导率高：一样电流下容易饱和，反之亦然;初始磁导率高：低频特性好，高频差，反之亦然;初始磁导率高：一样产品价格高，反之亦然;1、磁导率的测试仪器功能磁导率的测量是间接测量，测出磁心上绕组线圈的电感量，再用公式计算出磁心材 料的磁导率。所以，磁导率的测试仪器就是电感测试仪。在此强调指出，有些简易的电感 测试仪器，测试频率不能调，而且测试电压也不能调。例如某些电桥，测试频率为100Hz 或1kHz，测试电压为0.3V，给出的这个0.3V并不是电感线圈两端的电压，而是信号发生 器产生的电压。至于被测线圈两端的电压是个未知数。假如用高档的仪器测量电感，例如 Agilent 4284A 精细LCR测试仪，不但测试频率可调，而且被测电感线圈两端的电压及 磁化电流都是可调的。理解测试仪器的这些功能，对磁导率的正确测量是大有帮助的。2、材料磁导率的测量方法和原理说起磁导率卩的测量，似乎非常简单，在材料样环上随意绕几匝线圈，测其电感, 找个公式一算就完了。其实不然，对同一只样环，用不同仪器，绕不同匝数，加不同电压 或者用不同频率都可能测出差异甚远的磁导率来。造成测试结果差异极大的原因，并非每 个测试人员都有精力搞得清楚。本文主要讨论测试匝数及计算公式不同对磁导率测量的影 响。2.1计算公式的影响大家知道，测量磁导率卩的方法一般是在样环上绕N匝线圈测其电感L，因为可推得L的 表达式为：L二卩0 u N2A/1所以，由1式导出磁导率 的计算公式为：u=Ll/u0N2A式中：1为磁心的磁路长度，A为磁心的横截面积。对于具有矩形截面的环型磁芯，假如把它的平均磁路长度l二nD+d/2就当作磁心的磁 路长度1，把截面积A=hD-d/2，u0=4nX10-7都代入2式得二、饱和磁通密度 1.什么是磁通：磁场中垂直通过某一截面的磁感应线总数，称为磁通量简称磁通 2.什么是磁通密度：单位面积垂直通过的磁感应线的总数磁通量称为磁通密度，磁通 密度即磁感应强度。3. 铁磁材料由于磁化所产生的附加磁场，不会随外加磁场的增加而无限制的增加，当外 加磁场到达一定数值后，磁感应强度值不再增加，铁磁材料的这种性质，称为磁饱和。三、剩磁（BR）1.剩余磁化强度remanence的简称。符号Br2.在磁性材料行业定义：永磁体经磁化至技术饱和，并去掉外磁场后所保存的外表场Br, 称为剩余磁感感应强度。简称剩磁，用Br表示，单位为mT（KG）毫特斯拉。KG为电磁单 位制，读为千高斯。换算关系仃=10000GS,四、矫顽力去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然有剩磁。要使剩磁的B值减小到零，必须加上相 应的反向外磁场（即使磁通密度等于零时的磁化力），此反向磁场强度称为矫顽力。 因此，矫顽力的单位与磁场强度H的单位一样，为A/m五、功率损耗磁芯损耗是铁磁物质在交流磁化过程中，因发热而消耗的能量，工程常称为铁损。 它主要受材质、工作频率、磁感应强度、波形等因素的影响。磁芯损耗功率（尸）山磁滞损耗（咒）涡流损耗（巴）利剩余扌员耗U）组成Y即p = P. + + 1-1）其屮磁滞损耗是指每次磁化的过程中因克服磁I畴卑摩擦使磁芯发热所消耗料的 能呈；涡流损耗是指磁芯中的交变磁场所产生的涡流流过磁芯周边电追而引起的欧姻 扌员耗：剩余损耗是由于磁性辎后效应或磁化池ft效应引起的损耗网。图1.2为磁芯的磁滞回线，当存在外加磁场时.磁性材料内部的磁感应强度的变化 邯后于磁场强度的变化，从而使磁性材料内部的殲感应强度B与磁场强度H之问表现在一个売整的磁化周期I从 送入磁芯的能呈,rir 严 fciB Hte厂此 dB HtW* = Inull = I NAxdi + INA xdih瞬“di N 九 “ diN(1-2)X (J ： ffdB 十 J；砒 B卜 V X (Sg - S.)VK- S 苗)从(I T)式可以看出毎单位体秘磁芯的掘耗就甞于其产生的磁滞的线的面积=:倔芯绕组加一交菰也匸时.产的交变磁通在磁芯导体内辻也 以而产感应 电流该电流圧磁芒为足围绕磁感用齟度方冋兄漩涡状流动.因此称匕为泯流卩、1磁 芯导体存在一定的电阻值.当漏渍流过这个电阻就会产生焦耳热敷应，形成涡流损耗: 涡流除广产中一执按耗还会厂1.磁效屁T I冷为它所建立的磁遢作用丁磁跆小+对说通 变乞起盟斶乍川，从门使得磁通分韦变冯小再均匀，是趋向磁料衣血.这种现象 称之为集肤效应漏流损耗和集朕隸应统称为涡流敕应.为了减小这种敕亦，一般将整块磁芯用相 林绝缘的许多片薄帯登在-起形威相I一截血枳卩硝芯来代替这杼可I父!1似认閃甘- 薄芒内砂通分布均匀.而.口对于每片薄带来说涡流卍肌增大.涡济减认同吋感戒；匕 叨势减小.从而降低厂涡流心耗口磁芯在磁化和反磁化|门过程中.磁化状态隹磁化强度变化石冊耍工的吋冋丄3 会变化到它的琨终状态-込就早咛I起剩余损耗的匸要悖卩卄股情况下【兆赫兹以 J 剩余损耗川对于前两种损耗製很一的，所以辽屮多考虑卜熨研究前西种损耗。需要特别扌斤山的足烬骨前面说过隘郝汕线的面积代表礒滞损耗，但礪林尤件在实 际激励中貝功态臓滞“I线不仅忑磁滯效应iuiq站果.还卜一时反映厂谒流损壮的 尼效理和剩 拿损耗的时间 敦应珅此可以直扭通过实验测量豺态甜湍回线的恵面积来 得到包括隠滞顶耗=氷流损桎和剩金损耗的总损耗乜2.2礒芯损耗的精确测量2-2-1测蠱方袪介细磁启:损耗m精确测量既可以为t.程戒用丫接提供损耗数抑;，又可以辅助理论研 兗，为损耗援尘殳k的建書提供姒介习；验认数*g.是瑚芯损耗研究的顶重更内怜i 仁很多s川枚器讨収实卫磁芯损耗的测量.然而随舊对磁性九件的探入研究和锻励佶 号的高频蚩叼化，很侈仗器口不再适山或需精度达不到血求，卩、上：分有必娈进出 提高磁芯损牠的测:呈汕ini测呈精度磁芯拥耗的测量可以分为间按测呈法和直接测量法问接测量法足通过磁性元件 的热效应、磴效应和等效电阴等佝接反映磁芯损轄1荃包活热“竽效沬.B H 析a、阻航分析仪或电桥測址等:直接测屋法就是通过直接测呈磁芯的激励电压和流过 电流來获得损耗一般都是通过示波器来完成。2.2.1.1热量等效法损耗与热量是-对应的关乐，因此可以通过测量磁芯的隘度变化来计算发热 昼:，并锻终得到对应的损耗C测呈时需要先准备一个保证绝热的容器.并在其中注入 一定呈的电绝缘液体，把加上激励信号的磁芯放入液体中并在测呈过程屮通过搅拌 器进行搅拌，以保证产主热呈的均匀分布，如图2.3所示；绝热封闭容貉绝缘液体搅样器 遍度计激励源闪2.3热気等效法测気捉耗台架实际测星过程中，热虽的计笄蛊耍很多材料、介质的参数，而TL容器的绝热和液 体热量的均匀分布都是相对的，这都会给热屋的计算带来咲差。悯此实验过程中一般 通过热量等效法来得到损糕，即保证测呈装胃.和实验环境不变的前捉下，用一个容易 计舜损耗的元件如电阻替代磁芯放入绝缘液体中，通过改变流过电阻的电流值,使得 在相同时间内与激励磅定:产生相同的温升，则认为此时电阴元件的扌员耗即等于側芯损 耗叫理论上讲热量等效法是损耗测量梢度最高的一种方法，但是这种方法测得的损耗包括了绕组损耗，因此只适用绕纽损耗所占比例较小的磁苗。扪外这肿方法对丈脸设备的精度要求非常高，测试人员的操作I-分复杂而且每执测it耗时很久.因此很难 大范WW应用。2.2A,2 B-H5析仪2工I肯的分析己经指出动态盈滞卜I线的盧兀口接对遊着磁苦损耗，分析仪 就是通过绘制激Jffi磁芯的B-H曲线并计碎耳面积来得到磁芯损耗的，例如日本岩喻公华中科技大学硕士学位论无司的SY列B-H分析仪.操柞简单内部吊冇相位狡正系统扌具有较高的测试精度 不过在肩频非正弦苗号下泯涼仍然会明显如人，ir/.n.-K价格昂贵,说难杵及应2213阻抗芬析仪靄电桥測量这曲种仪器原于里都址类似的習略绕组弧耗和-竺寄1敬应、匕磁芯等詼泊损耗电阻与理想电感井联的电路.通过对礒苦施加一立频率的殺励信号.测算出等散电路屮的损孫电肌1利也感值*碣芯损耗就口以通过损耗电阻il尊出来【旳口这种 方注简单 块捷但足川干疋谁激励的情况，而山频仁匕也土影咂测址精度六、磁阻由磁介质的性质、形状、大小等阻止磁力线通过，即影响磁通量的参数，称为磁阻磁通量=磁通势/磁阻磯阻基本公式%=L/p *s氐;磁阳占:磁命底的截面枳七、居里温度居里温度是磁性材料变成失去磁性时的温度。测试方法：磁芯旋转在烘烤箱内的磁体上并升高温度，在烤箱内的磁习失去磁性时的那个温度为居里温度。八、密度