磁性材料常見的30個(gè)問題

磁性材料常見的30個(gè)問題

1,問題:如何測定AL值?為什么測定要在 5 gauss的條件下進(jìn)行?

回答:電感是使用不同的電壓和頻率的橋來測定的.而磁通密度應(yīng)該在小于10 Guass(1mT)的條件下.磁一般是單層繞組以一定的匝數(shù)緊密地纏繞在芯表面上測定的.

在低guass情況下測定是十分重要的.磁材料特性在高驅(qū)動(dòng)的時(shí)候變化是很大的.因?yàn)樗o定磁芯的應(yīng)用不同,因此對于廠商來說,就要給出一個(gè)低態(tài)的標(biāo)稱測定特性以保障不同要求下的使用.

關(guān)于這個(gè)問題的詳細(xì)內(nèi)容,請參考 Magnetics Brochure MMPA SFG

2,問題:為什么磁芯和磁鐵不一樣?

永久磁鐵是硬磁材料,也即其磁性幾乎是恒定的,不隨外部條件(普通)變化的.其磁性是由廠商生產(chǎn)的時(shí)候就圈定了的.而

磁芯是“軟糍”材料,其B-H是曲線變化的.(硬磁材料的B-H是一個(gè)點(diǎn)).所以可以用于繞制繞組,以制作電感或變壓器等.(Magnetics (廠商)不提供永磁鐵的產(chǎn)品)

3,問題:磁芯的有效參數(shù)一般有哪些?

磁芯,特別是鐵氧體材料,其幾何尺寸等多種多樣.為滿足各種不同的設(shè)計(jì)的要求,磁芯的尺寸也是為了適合最優(yōu)化要求而計(jì)算的.這些現(xiàn)有磁芯參數(shù),包括諸如 磁路徑,有效面積,和有效體積等物理參數(shù)等.具體的內(nèi)容,請參閱相關(guān)手冊,如Magnetics的 MMPA SFG等.

4,問題:Magnetics是如何測量絕緣性能以及如何保證其絕緣?

磁芯制作后要使用將兩個(gè)加以一定壓力后網(wǎng)狀線墊分置于兩端的方式測定其擊穿電壓值.其間,所加壓力是 10psi,仿真繞線壓力.這個(gè)試驗(yàn)使用的是60 Hz的有效電壓值.查詢繞組產(chǎn)品手冊目錄以獲取相應(yīng)磁芯和它們的保證的擊穿電壓.用戶應(yīng)該十分注意他們的實(shí)際使用繞組數(shù),特別是當(dāng)使用較大繞線壓力時(shí),可能發(fā)生機(jī)械變形,這樣,就有可能改變磁芯的擊穿電壓值;超過壓力限度可能損壞磁芯外層防護(hù),致使其擊穿電壓降低.

5,問題:為什么角圓半徑對繞線來說十分重要?

角半徑之所以重要的是因?yàn)槿绻判镜倪吘夁^于鋒利的話,就有可能在精確嚴(yán)密繞制過程中劃破線的絕緣.Magnetics十分注意保證磁芯的邊緣圓滑.鐵氧體 磁芯制作模具是有一定的標(biāo)準(zhǔn)圓度半徑的.而且這些磁芯是經(jīng)過打磨和去除毛刺處理的,以減少其邊緣的鋒利.另外,大多磁芯經(jīng)過油漆或覆蓋以不僅使其角鈍化,更使得其繞線面光滑.粉芯則具有一面是壓力半徑,另一面是去除毛刺處理的半圓.對于鐵氧體材料,則額外的提供一個(gè)邊緣覆蓋.

6,問題:哪種類型的磁芯適合制作變壓器?哪些類型的適合制作電感?

回答:滿足變壓器需要的磁芯應(yīng)該具備一方面具有較高的磁感應(yīng)強(qiáng)度,另一方面保持其溫升在一定限度之內(nèi).Strip (帶)材料應(yīng)該具有較高的感應(yīng)強(qiáng)度而通常應(yīng)用于20KHz以下的情況內(nèi).對于20KHz以上的情況,統(tǒng)一體材料可以滿足要求,因?yàn)槠湓谳^高頻率的情況下具有較低的磁芯損耗(較低的溫升).

對于電感來說,磁芯應(yīng)該有一定的氣隙以保證其在較高dc或ac驅(qū)動(dòng)情況下有一定的磁導(dǎo)率水平.鐵氧體和帶 芯 都可以開氣隙處理.粉芯具有其自帶的氣隙.

Magnetics的APB-2和CG-02手冊可供參閱.

7,問題:為什么AL值一般只是在鐵粉芯和鐵氧芯等提供,而帶芯(TapeCore)沒有?

回答:帶繞磁芯一般應(yīng)用于變壓器或方環(huán)中,這樣,AL沒有什么意義.其期望的特性指標(biāo)是高磁通密度,低磁芯損耗以及在某些情況下高方形的 B-H環(huán)曲線形式.在方環(huán)B-H曲線的材料 使用于 帶繞磁芯中,其磁導(dǎo)率的變化當(dāng)環(huán)被橫斷的時(shí)候是范圍很寬的;這不能得到連續(xù)和重復(fù)的電感值.方環(huán)材料通常用于開關(guān)等場合的應(yīng)用中.在圓環(huán)B-H環(huán)曲線的材料來說,比如鐵氧體和粉芯,其磁導(dǎo)率是比較恒定的.AL作為低驅(qū)動(dòng)情況下的磁導(dǎo)率的測度值,因?yàn)檫@時(shí)圓環(huán) 材料的磁導(dǎo)率相對穩(wěn)定的.

8,問題:什么樣的磁芯最好?

回答:應(yīng)該說,對于這個(gè)問題沒有什么答案的.因?yàn)榇判镜倪x擇是依據(jù)應(yīng)用場合和應(yīng)用頻率等確定的.任何材料的選擇都還有市場等因素的考慮.比如,某些材料可以保證其溫升較小,但是其價(jià)格昂貴,這樣,當(dāng)選擇材料以針對較高的溫升的時(shí)候,就有可能選擇較大的尺寸但較低價(jià)格的材料以完成這樣的工作.所以,所謂最好的材料的選擇要首先針對你的電感或變壓器的應(yīng)用要求.從這點(diǎn)上來說,其運(yùn)行頻率和造價(jià)等就是重要因素了.不同材料的優(yōu)化選擇是依據(jù)開關(guān)頻率,溫升,以及磁通密度等確定的.

9，問題：如何使磁芯退磁？
其方法是給 磁芯 加以60Hz交流電（Magnetic是美國公司）使得其開始的驅(qū)動(dòng)電流足以使其 在正負(fù)端均能夠飽和，然后逐漸緩慢降低驅(qū)動(dòng)水平重復(fù)進(jìn)行幾次知道其降低到0為止。這就將使得其保有點(diǎn)還原回原來的 初始態(tài)。

10，問題：磁芯溫度高于居里點(diǎn)時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？
回答： 所謂居里溫度就是當(dāng)材料在此溫度時(shí)，其將失去所有的磁特性。高于這個(gè)溫度時(shí)，磁芯將不能使用。實(shí)際上，很多磁芯都有絕緣拋光等，這些一般會(huì)在低于居里點(diǎn)很多的溫度的時(shí)候就已經(jīng)基本損壞了。關(guān)于這些，應(yīng)該查詢手冊以確定其絕緣材的溫度限制。

帶繞 磁芯沒有絕緣隔離防護(hù)，所以其即便達(dá)到居里溫度后也可以當(dāng)溫度降低之后恢復(fù)其磁特性。 一般帶繞磁芯具有很高的居里點(diǎn)( >450 OC)， 這樣這些材料有可能在達(dá)到居里溫度之前就已經(jīng)遭受 氧化損害了。Manganese-Zinc鐵氧體，將沒有什么影響，除非有絕緣敷料。這是因?yàn)殍F氧體的居里溫度比較低，一般僅120OC – 250OC.這個(gè)溫度還不足以改變諸如陶瓷材料的結(jié)構(gòu)。通常，磁芯的磁特性在溫度降低到居里點(diǎn)之后可以恢復(fù)，只要不是很長時(shí)間 以致材料被氧化了。

11，問題：對于你使用的磁芯，其最大頻率（開關(guān)）是多少？
回答：首先，這取決于所選材料。帶繞磁芯通常具有較低于鐵氧體的運(yùn)行頻率。這是因?yàn)槠渥杩馆^低，結(jié)果會(huì)有較高的渦流以及較高的磁芯損耗。其帶越薄，則運(yùn)行頻率就可以越高。另一方面，磁芯損耗取決于設(shè)計(jì)的運(yùn)行磁通密度；所以，降低磁通密度，就可以提高 工作頻率。通常于功率磁芯而言，其一定驅(qū)動(dòng)限制下的材料的飽和磁通密度并不是設(shè)計(jì)頻率的局限，而其最大的損耗容限往往決定了運(yùn)行頻率。
請參閱Magnetics的目錄以獲取相關(guān)于磁芯損耗的頻率和磁通密度資料。

12，問題：單層繞線優(yōu)點(diǎn)？
回答：單層繞組比較容易。而且， 其分布電容也最??；可以適應(yīng)最大的頻率響應(yīng)。而銅損溫升也可以最小化。對于通用扼流圈來說，在相對的繞組間保持對稱比較容易。

13，問題：什么是雙（股）線繞組？
回答： 雙股繞線，一般也叫絞股線。這樣的雙線繞于磁芯或骨架之后得到兩個(gè)相等的并聯(lián)的繞組， 以取代較大的單股繞組。

14，問題：不同磁芯材料的相對比較價(jià)格是什么？
回答：隨著材料的不同價(jià)格有一定浮動(dòng)。

15，問題：什么是B-H（遲滯）環(huán)？
回答：其用來定義磁材料的磁通密度，矯頑力，磁芯飽和要求的驅(qū)動(dòng)值，以及磁導(dǎo)率等等。B-H環(huán)隨同頻率和驅(qū)動(dòng)水平變化而改變。而某種材料的頻率響應(yīng)和激勵(lì)水平（電流，電壓）對于其適合需要和特別應(yīng)用而言是十分重要的。關(guān)于這些，請參考相關(guān)的手冊和產(chǎn)品目錄。

16，問題：設(shè)置空氣隙的作用？
回答：插入磁芯一個(gè)氣隙后，可以修改或叫剪切 B-H環(huán)，以使之可以適用于較高的H情況下，以保證磁芯不至于過早進(jìn)入飽和狀態(tài)。因?yàn)?，一?dāng)磁芯飽和，其磁導(dǎo)率顯著降低，所以， 對于若干的應(yīng)用來說， 比如電感等，就期望減緩其飽和。空氣隙就是具有這種控制作用。

17，問題：什么是磁彈性（磁致伸縮）？
回答：磁材料磁化之后，將會(huì)有一個(gè)小的幾何尺寸的變化發(fā)生。這個(gè)變化的尺寸應(yīng)該是百萬分之幾的水平，這就叫磁致伸縮。對一些應(yīng)用，比如超聲波發(fā)生器，來說，其使用了這個(gè)特性的優(yōu)點(diǎn)以通過磁激勵(lì)的磁致伸縮獲得機(jī)械變形。而在其他一些應(yīng)用中，工作于可聞聲頻范圍的時(shí)候，就會(huì)有一種嘯叫的噪聲出現(xiàn)。因此，低磁縮材料可以應(yīng)用于這種情況。

18，問題：什么是磁不匹配（disaccommodation）?
回答：這種現(xiàn)象發(fā)生于鐵氧體中，其表現(xiàn)為當(dāng)磁芯消磁以后出現(xiàn)的磁導(dǎo)率下降。這種退磁可以出現(xiàn)在運(yùn)行溫度高于居里點(diǎn)溫度之后，應(yīng)用逐漸減小幅度的交流電或者機(jī)械振動(dòng)等。這種現(xiàn)象中，磁導(dǎo)率先增加到其原始水平，然后就指數(shù)化地迅速降低。如果沒有特別條件為應(yīng)用所期望，那么磁導(dǎo)率的變化將很小，因?yàn)楹芏嗟淖兓谥谱骱蟮膸讉€(gè)月內(nèi)會(huì)有出現(xiàn)變化。高溫加速了這種磁導(dǎo)率的降低。磁不協(xié)調(diào)在每次成功退磁后將重復(fù)出現(xiàn)，所以，與老化不同。

19，問題：為什么鐵氧體繞組的電感會(huì)在繞制和封裝后降低？
回答：鐵氧體材料易于受機(jī)械壓力等影響，在繞組過程和封裝時(shí)將都會(huì)產(chǎn)生壓力。磁導(dǎo)率越高的材料，所受影響越大。建議采取的方法是：１）繞制后，應(yīng)焙燒或高溫處理。２）應(yīng)該給封裝留有一定的空隙或使用一些諸如沙子或云母粉的填充。３）加一些帶狀襯墊，４）加一些硅酯類軟體。

20，問題：為什么有氣隙結(jié)構(gòu)的磁芯損耗實(shí)際值一般會(huì)大于計(jì)算值？
回答：因?yàn)槲覀冇?jì)算磁芯損耗時(shí)，一般總有一個(gè)假定是：磁芯的結(jié)構(gòu)是均勻的。 而實(shí)際上，當(dāng)把兩個(gè)磁芯對半粘接在一起的時(shí)候，在其粘接表面處，總有或多或少的漏電感存在。這些漏電感和氣隙損耗一起構(gòu)成總損耗成分。氣隙損耗是由磁芯的磁通密度以及由繞組中的產(chǎn)生的渦流等來決定。當(dāng)磁芯開有氣隙時(shí)，氣隙損耗將成倍增長。另外，因?yàn)楹芏啻判镜慕孛嫔喜⒉皇峭耆恢碌模@樣，在某小部分上就由于其具有較其它部分高的磁通密度而成為熱源，所以，致使這些部分的損耗較高于平均值了

21，問題：nickel-zinc(鎳-鋅)和 manganese-zinc（錳-鋅）鐵氧體的不同是什么？
回答：MnZn材料的磁導(dǎo)率較高，而NiZn材料的磁導(dǎo)率較低。故MnZn鐵氧體一般用于5MHz以下的場合，而NiZn可用于2Mhz以上的應(yīng)用中。

22，問題：功率材料中，磁導(dǎo)率有多么重要？
回答：磁導(dǎo)率是磁通密度B和驅(qū)動(dòng)水平H（強(qiáng)度）的比值。功率材料通常用于高頻變壓器中。一般來說，其重要的特性指標(biāo)是要求較高的磁通密度和較小的磁芯損耗。磁導(dǎo)率相應(yīng)的說是不是那么重要的，因?yàn)槠渥兓秶话愠龉ぷ鞔磐ǖ姆秶摹?/p>

23，問題：為什么手冊中只是給出AL的最小值？
回答：磁導(dǎo)率和AL隨H變化而改變。對于功率應(yīng)用來說，不必給AL一個(gè)最大值的限制。而最小值的AL可以表示其最大的激勵(lì)電流的情況。

24，問題：如何知道何種鐵氧體（骨架等）硬件適合你的磁芯？
回答：一般磁芯是有制作標(biāo)準(zhǔn)的，為整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域所接受。一般選擇時(shí)可以有一定的臨界尺寸容許度。通常，硬件（骨架等）適應(yīng)不是問題的。當(dāng)然，最安全的是，如果可能得話，你應(yīng)該從同一廠家購買硬件和磁芯。

25，問題：可否得到更緊密配合的鐵氧體？
回答：在磁芯燒制過程中，各個(gè)部分最終收縮到一定的尺寸。不同的材料和不同的燒制方法使得其結(jié)果收縮的略有不同，一般會(huì)有約10-20%的差異（最后處理后，大概有1-4%的差異）。這時(shí)候一些磁芯的幾何尺寸還不是十分配合。然后可以經(jīng)過機(jī)械處理，之后，就應(yīng)該可以很好地滿足需要了。

26，問題：我可以定制符合自己特定需要的鐵氧體（磁芯）尺寸和材料么？
回答：可以由用戶定制制作。Magnetics提供，500個(gè)以上的可以幫助機(jī)械特別處理。而20，000以上的可以用戶自選模具?？梢愿鶕?jù)用戶需要而調(diào)整現(xiàn)有的磁芯高度可以減少機(jī)械和工具的成本。

27，問題：鐵氧體合適的夾緊壓力是多少？
回答：一般來說，建議磁心結(jié)合表面壓力為700kg/m2( 100PSI)。對于特殊要求的RM， PQ， EP以及Pot（罐）芯等可以查詢Magnetics的手冊。

28，問題：有沒有“最好”的磁芯形狀？
回答：可以說沒有。因?yàn)榇判镜男螤钜蕾囉趹?yīng)用，形狀限制，溫度限制，繞組容量，組裝，以及其它若干的因子影響；這就意味著，選擇某種磁芯的時(shí)候，應(yīng)該考慮各方面的“妥協(xié)”。有了某應(yīng)用之后，可以參考若干廠家的手冊，以選擇對于自己“最”合適的。

29，問題：為什么要磨平鐵氧體磁芯？
回答：抹平磁芯兩半的表面是由于其表面在燒制后并不是十分配合的。這種磨平處理，對于減小原始?xì)庀稉p耗以獲得優(yōu)化的電感是十分重要的。

30，問題：為什么要進(jìn)行拋光處理？什么是面拋光？
回答：拋光可以認(rèn)為是上面磨平處理的進(jìn)一步工序。其目的也是進(jìn)一步降低可能的氣隙損耗。通常的所謂“磨平”處理后的表面光潔度為25 micro-inchs，而“拋光”后的表面光潔度可達(dá)到 5 micro-inchs(.127 microns) .沒有規(guī)則測定要求表面拋光等處理，但是通過對AL的測定可以得知。