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磁性材料与应用(3)
浏览次数:2574次 发布日期:2018-11-20

软磁合金粉芯的基础理论 (3)

                       (品质系数和损耗)
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引 言

前期已经说明了电和磁是有密切关系且共存的存在。

在开始学习磁性材料之前,先了解一下,解释磁性能时出现频率较多的,关于电和磁的主要特性及用语。


品质系数(quality factor)可以简称为q factor,一般会认为q高就是损耗小,但是在实际产业中,根据使用的频率,磁性体特性,铜线的条件等使用条件,实际损耗和q出现不定性关系的情况也很多。

一般在交流磁界,磁芯的损耗由磁滞损耗(hysteresis loss), 涡流损耗(eddy current loss),剩余损耗(residual loss)三部分组成。image.png
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根据频率的变化,测导磁率和q会发现,随着频率提高,q会逐渐变小,在一定频率就测不到q了。导磁率虽然无关频率,数据稳定的,但是在无法测q的频率中导磁率也测不出,因此要根据磁芯的特性和材质,频率要不同。

在应用到实际电路的时候,要掌握好各个频率中的q特性和损耗,选择适合的材质使用。在低频环境中,效率可能没有多大差异,但随着频率提高,涡流损耗的影响会越大,所以要掌握好各个频率中的损耗。磁滞损耗是相对于b-h曲线面积的值,是指供给到磁界的能量因为磁滞现象,除去磁场也不会返还到全部电路,成为热而消耗的损耗,这种损耗受磁性材质的成分或不纯物的影响。

像金属粉末磁芯,粉末粒子越小,结晶粒越大,q值越大,因为粉末粒子或者结晶粒越小,越能更好地控制涡流损耗。


以上讲的是品质因素q和损耗的关系。在下面再整理一下,磁性物体最重要的特征之一—损耗。

1)磁滞损耗

因为磁性物体的磁滞而发生,电流增加时,开始磁速会慢慢产生,逐渐会以大比例增加,到达一定程度后磁速的增加率逐渐减少,直到饱和不再增加。关于b-h曲线,以后会单独细讲。

磁性物体的b-h曲线,因为磁性物体固有的特征,在使用交流的时候,损耗相当于曲线面积,磁速不再增加的磁饱和现象是将磁性物体适用到变压器时,会是一种很有用的特性。

换言之,在变压器1侧的电流即使变得再大,因为磁饱和现象,发生的磁速会被限制,所以在2侧只有限定的电流。

2)涡流损耗

有磁界存在,就能产生电流。磁界根据右手螺旋法,会向螺旋方向,磁性物体会发生电流。因为发生电流,有电流的物体会有电阻,所以会产生热,造成能量的损耗。

为了减少此类涡流损耗,有必要减少螺旋式电流的路径,为此合金粉末的磁芯需要减小粉末大小,为了防止金属粉末之间有电流,导致路径变大,还要将金属粉末表面绝缘,防止金属粉末表面有电流。



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