磁性材料的基本參數(shù)。
磁性材料的特性參數(shù)主要包括:飽和磁通密度、矯頑力、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度,各種磁導(dǎo)率、居里溫度,即在一定工作頻率和磁通密度下的磁性損耗等。先講與磁化特性曲線相關(guān)的參數(shù)主要有三個(gè):飽和磁通密度、剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度和矯頑力。
飽和磁通密度是用足夠大的磁場(chǎng)強(qiáng)度h磁化磁性物質(zhì),當(dāng)磁化曲線接近于水平時(shí),磁通密度不再隨著外磁場(chǎng)的增大明顯增長(zhǎng)。我們用BS來表示飽和磁通密度,在描述飽和磁通密度時(shí),應(yīng)注意測(cè)試條件,即溫度和磁場(chǎng)強(qiáng)度h的不同,對(duì)得到的飽和磁通密度也不相同。
第二個(gè)重要的參數(shù)是剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度,鐵絲物質(zhì)磁化到飽和以后,電場(chǎng)磁場(chǎng)強(qiáng)度h下降到0,這鐵磁物質(zhì)中殘留的磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為 br,即剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度,有時(shí)簡(jiǎn)稱剩磁,剩磁的大小隨著介質(zhì)大小的不同而不同。材料手冊(cè)上的剩磁是指磁芯磁化到飽和后,再去除所得到的值。
第三個(gè)是矯頑力,鐵磁物質(zhì)磁化到飽和以后,由于磁現(xiàn)象要使磁介質(zhì)中的b為0,需要一定的反向磁場(chǎng)強(qiáng)度負(fù)h來磁化。那么要使磁場(chǎng)強(qiáng)度我們稱為矯頑力,用hc來表示。矯頑力的物理意義是表示磁性材料在磁化后保持磁化狀態(tài)的能力,它是磁性材料一個(gè)重要參數(shù)。矯頑力不僅是考察永磁材料的重要標(biāo)準(zhǔn)之一,也是劃分軟磁材料和永磁材料的重要依據(jù)。
這一節(jié)我們來介紹磁導(dǎo)率。在磁性材料的基本磁化特性曲線上,磁感應(yīng)強(qiáng)度b與磁場(chǎng)強(qiáng)度h的比值,成為磁芯的磁導(dǎo)率μ,磁導(dǎo)率也稱為絕對(duì)磁導(dǎo)率。此外還有相對(duì)磁導(dǎo)率,最大磁導(dǎo)率,初始磁導(dǎo)率,來描述磁化特性。還有根據(jù)磁性材料的不同應(yīng)用和物理意義,定義了有效磁導(dǎo)率,增量磁導(dǎo)率,斧子遲磁導(dǎo)率。下面我們逐個(gè)介紹。
下面我們來介紹絕對(duì)磁導(dǎo)率。
如圖所示是磁感應(yīng)強(qiáng)度磁導(dǎo)率與磁場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系曲線,我們可以得到絕對(duì)磁導(dǎo)率μ=B/H,磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線上的任意一點(diǎn)的斜率,我們稱為磁導(dǎo)率。磁化特性曲線是非線性的,磁性材料的磁導(dǎo)率大多數(shù)是非線性的,磁性材料的磁導(dǎo)率在不同的機(jī)理磁場(chǎng)下是不同的。因此。在變壓器、電感等應(yīng)用場(chǎng)合,流過即時(shí)線圈的電流不同時(shí),材料的磁導(dǎo)率也就發(fā)生了變化。
下面我們來介紹相對(duì)磁導(dǎo)率。
為了比較介質(zhì)導(dǎo)磁性能,通常以真空的磁導(dǎo)率為基準(zhǔn),定義介質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空的磁導(dǎo)率μ0之比為相對(duì)磁導(dǎo)率μr,μr=μ/μ0,磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率不是一個(gè)常數(shù),因?yàn)闆]有使BH曲線上任意一點(diǎn)的b和h的比值,也就。
隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度h的升高,如圖所示,相對(duì)磁導(dǎo)率會(huì)出現(xiàn)迅速下降,表示材料有飽和的趨勢(shì),絕對(duì)磁導(dǎo)率。鐵磁材料他的μr遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一,但是與導(dǎo)電材料的電導(dǎo)率和絕緣材料的電導(dǎo)率來比較,鐵磁材料的磁導(dǎo)率仍然不夠大,所以有導(dǎo)電的材料與絕緣材料之分,但沒有絕食材料。所以空氣中經(jīng)常有磁力線經(jīng)過,因?yàn)榇判圆牧系南鄬?duì)磁導(dǎo)率不夠大,通常在10的3次方到10的5次方之間。
下面我們來介紹最大磁導(dǎo)率,把磁化曲線上的原點(diǎn)和起始磁化的任意一點(diǎn)的斜率,我們稱為總磁導(dǎo)率,用符號(hào)表示,在某一磁場(chǎng)強(qiáng)度下相對(duì)磁導(dǎo)率達(dá)到了最大值,那么這一點(diǎn)成為最大磁導(dǎo)率μm如圖所示。
下面我們來介紹初始磁導(dǎo)率μi,初始磁導(dǎo)率是磁性材料趨于中性狀態(tài)下磁導(dǎo)率的極限值。是磁元件的一個(gè)重要參數(shù),一般規(guī)定材料樣件是閉合的環(huán)形磁芯,當(dāng)激勵(lì)磁場(chǎng)H趨近于零時(shí)的磁導(dǎo)率的極限值,稱為初始磁導(dǎo)率,用μi表示。
初始磁導(dǎo)率μi與溫度和頻率有關(guān)。在有些標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,例如軟磁體材料的初始磁導(dǎo)率初始條件為 f小于10kHz, b小于0.25mT,初始的環(huán)境溫度為25度。如表所示,是飛利浦公司3C90的產(chǎn)品手冊(cè),其中初始磁導(dǎo)率為μi,那么它的值是2300正負(fù)20%,它的測(cè)試條件是25度,頻率小于10kHz,B的話是0.25mT,磁芯的初始磁導(dǎo)率還會(huì)隨著溫度的變化而變化,而且是非單調(diào)的。如右圖所示促使磁導(dǎo)率有出現(xiàn)最高點(diǎn),過了最高點(diǎn)以后,初始磁導(dǎo)率繼續(xù)下降,那么這一點(diǎn)我們稱為距離溫度點(diǎn)。
我們知道初始磁導(dǎo)率隨溫度變化而變化,那么各種材料的初始磁導(dǎo)率,因各材料的特性不一樣,其變化曲線也不一樣。三個(gè)圖代表了三種不同材料的初始磁導(dǎo)率,那么有的是單調(diào)上升的,有的是非單調(diào)上升的,但是他們都有一個(gè)共同的特點(diǎn),它出現(xiàn)了一個(gè)最高的溫度點(diǎn),那一點(diǎn)的話初始磁導(dǎo)率到了最大值,過了這點(diǎn)以后,初始磁導(dǎo)率急劇下降到0,那一點(diǎn)我們稱為距離溫度。
下面介紹增量磁導(dǎo)率。在一個(gè)直流穩(wěn)定磁場(chǎng)ht的作用下,疊加一個(gè)較小的交流磁場(chǎng)時(shí),交流了一次分量,會(huì)有局部此次回線變化,這次的磁導(dǎo)率我們稱為增量磁導(dǎo)率,用μΔ表示,這
,工作條件是某一個(gè)HDC射中的ΔB和ΔH分別為交變磁感應(yīng)強(qiáng)度和交變磁場(chǎng)強(qiáng)度的峰峰值。如果交流分量和直流分量比較小到可以忽略不計(jì),這稱量磁導(dǎo)率也稱為可逆磁導(dǎo)率。該值與直流磁場(chǎng)的大小,磁芯的幾何形狀及溫度有關(guān)。增量磁導(dǎo)率μΔ也是逆磁磁場(chǎng)h的函數(shù),隨著h的增加,它會(huì)繼續(xù)下降,這個(gè)時(shí)候磁芯趨于飽和。