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          衡陽市金則利特種合金股份有限公司

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      4. 磁性材料應用入門
        發布時間:2012-06-04 來源:本站 點擊數:197

        因為要做6KW,0.9MHz高頻焊接機,必須要接觸磁學,目前高頻焊接機已經初步完成,故把磁學的基本概念總結一下,一為自己今后復習,二為做開關電源方面的朋友提供參考,理清思路。

        磁學因為大家接觸的不多,不常用,所以相對比較陌生,往往局限于開關電源行業,并且大部分設計開關電源的以參考別的電路為主,很少有自己設計的,所以往往對其理論理解不深,此為其一。磁學有兩套單位,如MKS(米-千克-秒)和CGS(厘米-克-秒)兩套單位制度,國內教學一般采用MKS制,但工程實際采用CGS值,并且名詞太多,比較混淆,此為其二。磁性材料種類較多,并且參數測量不方便,也少有儀器測量,比如磁導率、感應磁感應強度等,最容易的電感值,一般的萬用表也沒有,都需要用專用儀器,此為其三。以上這些,制約了磁學的普及推廣。

        根據實際工程需要,我們一般需要了解這么幾個指標
        1、電感值,這個建議采用專業儀器直接測量,手持式的價格不貴
        2、發熱損耗,這個建議用溫度槍來測量,價格也不貴,只要保證在工作范圍內即可。
        3、飽和磁感應強度,是不允許磁飽和的,否則此電感失效導致設備炸機,尤其是開關電源上,本文的核心就是為了獲取這個值。


        本文基于CGS實用單位制,采用Gs(高斯)和Oe(奧斯特)為單位,討論的對象是均勻閉合類磁性材料,如磁環,E型變壓器。pi為圓周率

        1、磁場的產生在實際中是基于閉合的電流,當一個磁環在有外部閉合線圈時,那么這個線圈產生的激勵磁動勢用mmf(等價于電場的電壓概念)表示:
        mmf = 0.4π*NI,N指圈數,I是通過線圈的電流,這個是產生磁場的原動力

        2、因為內部微小電流產生的磁場會同步于外部,當外部磁場撤銷的時候,內部的磁場還存在形成一個同方向的閉合大磁場,需要足夠長的時間才能被分子熱運動打亂,這

        個就取決于不同的材料,可以分為軟磁性材料跟硬磁性材料,硬磁性材料當外部電流撤銷后,內部的磁場還長期保留,形成了磁鐵。軟磁性材料一般當外部磁場撤銷后內部磁場也馬上消失,但這個也需要一個時間,因為這個時間的存在,或者把內部微小磁場與外部磁場同步需要時間,這個就產生了磁滯回路,也就是損耗,一般頻率越高,損耗越大。

        3、具體磁場的大小也即磁場強度,受制于磁性材料的回路長度:
        H = mmf / L(奧斯特)  當為磁環的時候,L = 2πR,R為磁環的半徑, 注意此處L單位為cm(厘米)

        4、H是磁場的原動力,當碰到不同的材料,他們內部的微型自閉合電流環會與外部的磁場方向一致,增強了其內部的磁場,所以有了磁感應強度B和磁導率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、綜合以上:
        B = 0.2μ*N*I/R
        只要計算出來這個值不超過材料的飽和磁感應強度值即可

        7、μ和Bmax,一般磁性材料廠家可以提供,并且根據材料的分類,我們也可以大概的知道范圍:
                        硅鋼         錳鋅          鎳鋅         鐵粉芯           鐵硅鋁
        應用         工頻       <1MHz       >1MHz      高頻濾波     高頻濾波
        μ             1.5K       750~15K   15~1500    4~100         26~125
        Bmax(T)1.5~1.8  0.3~0.5  0.3~0.5      0.5~1.4           1

        8、材料說明
        a、硅鋼片一般用于工頻變壓器及電機類設備,工作頻率在50Hz附近
        b、錳鋅因為性價比高,大量應用于當前的開關電源功率變化級上,根據不同的損耗頻率,可以細分很多級別,一般的講,μ越高損耗越大,所以越高頻率的u值越低。
        c、鎳鋅跟錳鋅形成互補,一般用于較高的頻率上,因為大于1MHz,大量應用于EMI器件,抗輻射干擾。鎳鋅的磁環基本上不導電,這個是最簡單的區別錳鋅(錳鋅磁環導電)的地方。
        d、鐵粉芯因為性價比高,大量應用于開關電源輸出濾波環節,這個往往帶有很強的直流分量而交流分量不大,采用鐵粉芯的低導磁率可以抗磁飽和。
        e、鐵硅鋁價格較高,但性能是鐵粉芯的2倍,功能跟鐵粉芯一樣,往往替代鐵粉芯為了降低發熱量的。



        衡陽市金則利特種合金股份有限公司成立于1999年,公司主營電磁不銹鋼,為湖南省高新技術企業。公司自成立以來,即致力于電磁不銹鋼的研發。公司已具備年產電磁不銹鋼1萬噸的生產能力。

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