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磁性材料应用入门

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磁性材料应用入门

发布日期:2017-12-04 作者: 点击:

磁学因为大家接触的不多,不常用,所以相对比较陌生,往往局限于开关电源行业,并且大部分设计开关电源的以参考别的电路为主,很少有自己设计的,所以往往对其理论理解不深,此为其一。磁学有两套单位,如MKS(米-千克-秒)和CGS(厘米-克-秒)两套单位制度,国内教学一般采用MKS制,但工程实际采用CGS值,并且名词太多,比较混淆,此为其二。磁性材料种类较多,并且参数测量不方便,也少有仪器测量,比如磁导率、感应磁感应强度等,最容易的电感值,一般的万用表也没有,都需要用专用仪器,此为其三。以上这些,制约了磁学的普及推广。

根据实际工程需要,我们一般需要了解这么几个指标
1、电感值,这个建议采用专业仪器直接测量,手持式的价格不贵
2、发热损耗,这个建议用温度*来测量,价格也不贵,只要保证在工作范围内即可。
3、饱和磁感应强度,是不允许磁饱和的,否则此电感失效导致设备炸机,尤其是开关电源上,本文的核心就是为了获取这个值。
基于CGS实用单位制,采用Gs(高斯)和Oe(奥斯特)为单位,讨论的对象是均匀闭合类磁性材料,如磁环,E型变压器。pi为圆周率

1、磁场的产生在实际中是基于闭合的电流,当一个磁环在有外部闭合线圈时,那么这个线圈产生的激励磁动势用mmf(等价于电场的电压概念)表示:
mmf = 0.4π*NI,N指圈数,I是通过线圈的电流,这个是产生磁场的原动力

2、因为内部微小电流产生的磁场会同步于外部,当外部磁场撤销的时候,内部的磁场还存在形成一个同方向的闭合大磁场,需要足够长的时间才能被分子热运动打乱,这

个就取决于不同的材料,可以分为软磁性材料跟硬磁性材料,硬磁性材料当外部电流撤销后,内部的磁场还长期保留,形成了磁铁。软磁性材料一般当外部磁场撤销后内部磁场也马上消失,但这个也需要一个时间,因为这个时间的存在,或者把内部微小磁场与外部磁场同步需要时间,这个就产生了磁滞回路,也就是损耗,一般频率越高,损耗越大。

3、具体磁场的大小也即磁场强度,受制于磁性材料的回路长度:
H = mmf / L(奥斯特) 当为磁环的时候,L = 2πR,R为磁环的半径, 注意此处L单位为cm(厘米)

4、H是磁场的原动力,当碰到不同的材料,他们内部的微型自闭合电流环会与外部的磁场方向一致,增强了其内部的磁场,所以有了磁感应强度B和磁导率μ
B = μ*H(Gs高斯)
1T(特斯拉) = 10000Gs(高斯)

5、真空中的μ= 1,其他的材料一般都大于1

6、综合以上:
B = 0.2μ*N*I/R
只要计算出来这个值不超过材料的饱和磁感应强度值即可

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