［新版］软磁材料性能.ppt

铁氧体软磁材料的性能和应用优选*一、常用磁性材料的分类分类软磁Hc≤10A/cm永磁Hc≥100A/cm金属磁性材料纯FeSi-FeFe-Ni合金Fe-Si-Al合金非晶纳米晶Al-Ni-Co系Sm-Co系Nd-Fe-B系非金属磁性材料软磁铁氧体:Mn-Zn、Ni-Zn、Mg-Zn永磁铁氧体:Sr铁氧体、Ba铁氧体优选*二、软磁铁氧体材料与其它软磁合金及金属粉芯材料参数比较优选*三、软磁铁氧体材料的优缺点1、优点:①高电阻率10~108Ω·cm,而金属磁只有10-5左右tanδe∝f,高频下铁氧体有优势。②高频磁导率比金属磁性材料高,损耗低。③工作频率宽。④磁芯易获得相应形状和功能。⑤成本低。优选*2、缺点:①低Bs,单位体积储能少。②导热差③抗拉强度小、脆、难加工,但金属易加工而需轧片或细粉。④未加工部位的尺寸有2%公差。以上优缺点决定了金属磁性材料用于较高磁通密度的低频直流,强电大功率场所,如电力工业、输电变压器,电机等;铁氧体主要用于高频、脉冲弱磁场下。优选*四、常用软磁铁氧体材料Mg-Zn材料、Ni-Zn材料Mn-Zn材料Mn-Zn材料又分为: 功率铁氧体:DMR30、DMR40、DMR44、DMR50、DMR90; 高导铁氧体:R4K、R5K、R7K、R10K、R12K各铁氧体的特点比较优选*五、Mn-Zn铁氧体材料Mn-Zn铁氧体按使用场合分两类:功率铁氧体:传输较大功率和储能场合,工作在瑞利区以外,要求PC低Bs高、Tc高高导铁氧体:为电子线路提供阻抗匹配耦合等,工作在弱场下(瑞利区之内),要求μi高1、功率铁氧体材料 主要用于高频小型化开关电源、电视机显示器的回扫变压器等。①发展过程 70年代第一代中国2KD TDKH35PHILIPS3C85适于20KHZ 80年代初第二代(DMR30)2KBDTDKPC30EPCOSN27适于100K以下 80年代后期第三代(DMR40)2KB1TDKPC40PHILIPS3C90适于250K以下 90年代中第四代DMR50TDKPC50PHILIPS3F4适于500K以上优选*②发展方向 向超低功耗方向发展,已系列化,如TDKPC4044454647Pc95继续向高频化方向发展,可用1M的PC50可用4M的PHILIPS3F5向低功耗、高Bs、高Tc综合性能方向发展:如TDKPc90③开关电源变压器对功率铁氧体材料的要求 变压器可传输功率为: Pth=cfBmaxAeWd Pth——传输功率 C——与开关电源电路工作型式有关系数, Bmax——最大允许磁通 Ae——磁路有效截面积 Wd——绕组设计参数即Pth∝fBmaxAe优选*上式说明: a工作频率f越大,Pth越大 b饱和磁通密度越高,Pth越大 cAe越大(磁芯体积越大),Pth越大d在Pth一定情况下减少电源体积(减少Ae)必须增大f或Bmax 即f×B为表征材料的性能因子 但B是由材料成份决定不可无限提高(Mn-),而f提高后会引磁芯起发热,制约着Pth的提高,故引入参数Pc Pc=KfmBn=f∮BdH+Cef2B2/ρ+Pr f=10-100km== f>100Km继续增降低磁芯损耗:减Hc增ρ,减少晶粒尺寸 当磁芯发热时磁芯能否正常工作,又引入一个物理量——居里温度。功率铁氧体要求高的Tc,优选*综上所述,对功率材料的要求为: 大的Bs 防饱和 f增大时有小的PL 防发热 高的Tc 防过热矢效 对磁导率μi要求不太高优选*