磁性材料常见的30个问题

磁性材料常见的30个问题

 

 

 

　1, 问题:如何测定AL值? 为什么测定要在 5 gauss 的条件下进行?

 

　　回答:电感是使用不同的电压和频率的桥来测定的.而磁通密度应该在小于10 Guass(1mT)的条件下.磁一般是单层绕组以一定的匝数紧密地缠绕在芯表面上测定的.

 

　　在低guass情况下测定是十分重要的.磁材料特性在高驱动的时候变化是很大的.因为所给定磁芯的应用不同,因此对于厂商来说, 就要给出一个低态的标称测定特性以保障不同要求下的使用.

 

　　关于这个问题的详细内容,请参考 Magnetics Brochure MMPA SFG

 

　　2, 问题:为什么磁芯 和磁铁不一样?

 

　　永久磁铁是硬磁材料,也即其磁性几乎是恒定的,不随外部条件(普通)变化的.其磁性是由厂商生产的时候就圈定了的. 而

磁芯是“软糍”材料,其B-H 是曲线变化的.(硬磁材料的B-H是一个点). 所以可以用于绕制绕组, 以制作电感或变压器等.(Magnetics (厂商)不提供永磁铁的产品)

 

　　3, 问题:磁芯的有效参数一般有哪些?

 

　　磁芯,特别是铁氧体材料,其几何尺寸等多种多样.为满足各种不同的设计的要求,磁芯的尺寸也是为了适合最优化要求而计算的.这些现有磁芯参数,包括诸如 磁路径,有效面积,和有效体积等物理参数等.具体的内容,请参阅相关手册,如Magnetics的 MMPA SFG等.

 

　　4, 问题:Magnetics是如何测量绝缘性能以及如何保证其绝缘?

 

　　磁芯制作后要使用将两个加以一定压力后网状线垫分置于两端的方式测定其击穿电压值.其间,所加压力是 10psi, 仿真绕线压力.这个试验使用的是60 Hz 的有效电压值.查询绕组产品手册目录以获取相应磁芯和它们的保证的击穿电压.用户应该十分注意他们的实际使用绕组数,特别是当使用较大绕线压力时,可能发生机械变形, 这样,就有可能改变磁芯的击穿电压值; 超过压力限度可能损坏磁芯外层防护, 致使其击穿电压降低.

 

　　5, 问题:为什么角圆半径对绕线来说十分重要?

 

　　角半径之所以重要的是因为如果磁芯的边缘过于锋利的话,就有可能在精确严密绕制过程中划破线的绝缘.Magnetics 十分注意保证磁芯的边缘圆滑.铁氧体 磁芯制作模具是有一定的标准圆度半径的.而且这些磁芯是经过打磨和去除毛刺处理的,以减少其边缘的锋利.另外,大多磁芯经过油漆或覆盖以不仅使其角钝化, 更使得其绕线面光滑.粉芯则具有一面是压力半径, 另一面是去除毛刺处理的半圆.对于铁氧体材料,则额外的提供一个边缘覆盖.

 

　　6, 问题:哪种类型的磁芯适合制作变压器?哪些类型的适合制作电感?

 

　　回答: 满足变压器需要的磁芯应该具备一方面具有较高的磁感应强度,另一方面保持其温升在一定限度之内.Strip (带)材料应该具有较高的感应强度而通常应用于20KHz以下的情况内.对于20KHz以上的情况,统一体材料可以满足要求,因为其在较高频率的情况下具有较低的磁芯损耗(较低的温升).

 

　　对于电感来说,磁芯应该有一定的气隙以保证其在较高dc 或ac 驱动情况下有一定的磁导率水平.铁氧体和带 芯 都可以开气隙处理.粉芯具有其自带的气隙.

 

　　Magnetics 的APB-2 和CG-02 手册可供参阅.

 

　　7, 问题:为什么AL 值一般只是 在铁粉芯 和铁氧芯等提供,而带芯(TapeCore)没有?

 

　　回答:带绕磁芯一般应用于变压器或方环中,这样,AL 没有什么意义.其期望的特性指标是高磁通密度,低磁芯损耗以及在某些情况下高方形的 B-H环曲线形式.在方环B-H曲线的材料 使用于 带绕磁芯中,其磁导率的变化当环被横断的时候是范围很宽的; 这不能得到连续和重复的电感值. 方环材料通常用于开关等场合的应用中.在圆环B-H 环曲线的材料来说,比如铁氧体和粉芯,其磁导率是比较恒定的.AL 作为低驱动情况下的磁导率的测度值,因为这时圆环 材料的磁导率相对稳定的.

 

　　8, 问题:什么样的磁芯最好?

 

回答:应该说, 对于这个问题没有什么答案的.因为磁芯的选择是依据应用场合和应用频率等确定的.任何材料的选择都还有市场等因素的考虑.比如,某些材料可以保证其温升较小,但是其价格昂贵,这样,当选择材料以针对较高的温升的时候,就有可能选择较大的尺寸但较低价格的材料以完成这样的工作.所以,所谓最好的材料的选择要首先针对你的电感或变压器的应用要求.从这点上来说,其运行频率和造价等就是重要因素了. 不同材料的优化选择是依据开关频率,温升,以及磁通密度等确定的.

 

9，问题：如何使磁芯退磁？ 
其方法是给 磁芯 加以60Hz 交流电（Magnetic是美国公司）使得其开始的驱动电流足以使其 在正负端均能够饱和，然后逐渐缓慢降低驱动水平重复进行几次知道其降低到0 为止。这就将使得其保有点还原回原来的 初始态。

10， 问题：磁芯温度高于居里点时，　会发生什么现象？ 
回答： 所谓居里温度就是当材料在此温度时，其将失去所有的磁特性。高于这个温度时，磁芯将不能使用。实际上，很多磁芯都有绝缘抛光等，这些一般会在低于居里点很多的温度的时候就已经基本损坏了。关于这些，应该查询手册以确定其绝缘材的温度限制。 

带绕 磁芯没有绝缘隔离防护，所以其即便达到居里温度后也可以当温度降低之后恢复其磁特性。 一般带绕磁芯具有很高的居里点( >450 OC) ， 这样这些材料有可能在达到居里温度之前就已经遭受 氧化损害了。Manganese-Zinc 铁氧体，将没有什么影响，除非有绝缘敷料。这是因为铁氧体的居里温度比较低，一般仅120OC – 250OC. 这个温度还不足以改变诸如陶瓷材料的结构。通常，磁芯的磁特性在温度降低到居里点之后可以恢复，只要不是很长时间 以致材料被氧化了。

11， 问题：对于你使用的磁芯，其最大频率（开关）是多少？ 
回答：首先，这取决于所选材料。带绕磁芯通常具有较低于铁氧体的运行频率。这是因为其阻抗较低，结果会有较高的涡流以及较高的磁芯损耗。其带越薄，则运行频率就可以越高。另一方面，磁芯损耗取决于设计的运行磁通密度；所以，降低磁通密度，就可以提高 工作频率。通常于功率磁芯而言，其一定驱动限制下的材料的饱和磁通密度并不是设计频率的局限，而其最大的损耗容限往往决定了运行频率。 
请参阅Magnetics 的目录以获取相关于磁芯损耗的频率和磁通密度资料。 

12， 问题：单层绕线优点？ 
回答：单层绕组比较容易。而且， 其分布电容也最小；可以适应最大的频率响应。而铜损温升也可以最小化。对于通用扼流圈来说，在相对的绕组间保持对称比较容易。 

13， 问题：什么是双（股）线绕组？ 
回答： 双股绕线，一般也叫绞股线。这样的双线绕于磁芯或骨架之后得到两个相等的并联的绕组， 以取代较大的单股绕组。 

14， 问题：不同磁芯材料的相对比较价格是什么？ 
回答：随着材料的不同价格有一定浮动。

15， 问题：什么是B-H（迟滞）环？ 
回答：其用来定义磁材料的磁通密度，矫顽力，磁芯饱和要求的驱动值，以及磁导率等等。B-H环随同频率和驱动水平变化而改变。而某种材料的频率响应和激励水平（电流，电压）对于其适合需要和特别应用而言是十分重要的。关于这些，请参考相关的手册和产品目录。 

16， 问题：设置空气隙的作用？ 
回答：插入磁芯一个气隙后，可以修改或叫剪切 B-H环，以使之可以适用于较高的H情况下，以保证磁芯不至于过早进入饱和状态。因为，一当磁芯饱和，其磁导率显著降低，所以， 对于若干的应用来说， 比如电感等，就期望减缓其饱和。空气隙就是具有这种控制作用。

17， 问题：什么是磁弹性（磁致伸缩）？ 
回答：磁材料磁化之后，将会有一个小的几何尺寸的变化发生。这个变化的尺寸应该是百万分之几的水平，这就叫磁致伸缩。　对一些应用，比如超声波发生器，来说，其使用了这个特性的　优点以通过磁激励的磁致伸缩获得机械变形。而在其他一些应用中，　工作于可闻声频范围的时候，就会有一种啸叫的噪声出现。因此，低磁缩材料可以应用于这种情况。

18， 问题：什么是磁不匹配（disaccommodation）? 
回答：这种现象发生于铁氧体中，其表现为当磁芯消磁以后出现的磁导率下降。　这种退磁可以出现在运行温度高于居里点温度之后，应用逐渐减小幅度的交流电　或者机械振动等。　这种现象中，磁导率先增加到其原始水平，然后就指数化地迅速降低。如果没有特别条件为应用所期望，那么磁导率的变化将很小，因为很多的变化在制作后的几个月内会有出现变化。高温加速了这种磁导率的降低。磁不协调在每次成功退磁后将重复出现，所以，　与老化不同。

19， 问题：为什么铁氧体绕组的电感会在绕制和封装后降低？ 
回答：铁氧体材料易于受机械压力等影响，在绕组过程和封装时将都会产生压力。磁导率越高的材料，所受影响越大。　建议采取的方法是：１）绕制后，应焙烧或高温处理。　２）应该给封装留有一定的空隙或使用一些诸如沙子或云母粉的填充。３）加一些带状衬垫，４）加一些硅酯类软体。

20， 问题：为什么有气隙结构的磁芯损耗实际值一般会大于计算值？ 
回答：因为我们计算磁芯损耗时，一般总有一个假定是：磁芯的结构是均匀的。 而实际上，当把两个磁芯对半粘接在一起的时候，在其粘接表面处，总有或多或少的漏电感存在。这些漏电感和气隙损耗一起构成总损耗成分。气隙损耗是由磁芯的磁通密度以及由绕组中的产生的涡流等来决定。当磁芯开有气隙时，气隙损耗将成倍增长。另外，因为很多磁芯的截面上并不是完全一致的，这样，在某小部分上就由于其具有较其它部分高的磁通密度而成为热源，所以，致使这些部分的损耗较高于平均值了

 

21，问题：nickel-zinc(镍-锌) 和 manganese-zinc（锰-锌）铁氧体的不同是什么？ 
回答：MnZn材料的磁导率较高，而NiZn材料的磁导率较低。故MnZn铁氧体一般用于5MHz以下的场合，而NiZn 可用于2Mhz以上的应用中。

22，问题：功率材料中， 磁导率有多么重要？ 
回答：磁导率是磁通密度B 和驱动水平H（强度）的比值。功率材料通常用于高频变压器中。 一般来说，其重要的特性指标是要求较高的磁通密度和较小的磁芯损耗。磁导率相应的说是不是那么重要的，因为其变化范围一般超出工作磁通的范围的。

23，问题：为什么手册中只是给出AL 的最小值？ 
回答：磁导率和AL 随H变化而改变。对于功率应用来说，不必给AL 一个最大值的限制。而最小值的AL 可以表示其最大的激励电流的情况。

24，问题：如何知道何种铁氧体（骨架等）硬件适合你的磁芯？ 
回答：一般磁芯是有制作标准的， 为整个工业领域所接受。一般选择时 可以有一定的临界尺寸容许度。 通常，硬件（骨架等）适应不是问题的。当然，最安全的是，如果可能得话，你应该从同一厂家购买 硬件 和磁芯。

25，问题：可否得到更紧密配合的铁氧体？ 
回答：在磁芯烧制过程中，各个部分最终收缩到一定的尺寸。不同的材料和不同的烧制方法使得其结果收缩的略有不同，一般会有约10-20% 的差异（ 最后处理后，大概有1-4% 的差异）。 这时候一些磁芯的几何尺寸还不是十分配合。然后可以经过机械处理， 之后，就应该可以很好地满足需要了。

26，问题： 我可以定制符合自己特定需要的铁氧体（磁芯）尺寸和材料么？　
回答：可以由用户定制制作。Magnetics 提供，500个以上的可以帮助机械特别处理。而20，000以上的可以用户自选模具。可以根据用户需要而调整 现有的磁芯高度可以减少机械和工具的成本。

27，问题：铁氧体合适的夹紧压力是多少？ 
回答：一般来说，建议磁心结合表面压力为700kg/m2( 100PSI) 。 对于特殊要求的RM， PQ， EP以及Pot（罐）芯等可以查询Magnetics的手册。

28，问题： 有没有“最好”的磁芯形状？ 
回答：可以说没有。因为磁芯的形状依赖于应用，形状限制，温度限制，绕组容量，组装，以及其它若干的因子影响；这就意味着，选择某种磁芯的时候，应该考虑各方面的“妥协”。 有了某应用之后，可以参考若干厂家的手册，以选择对于自己“最”合适的。 

29，问题：为什么要磨平铁氧体磁芯？ 
回答：抹平磁芯两半的表面是由于其表面在烧制后并不是十分配合的。这种磨平处理，对于减小原始气隙损耗 以获得优化的电感是十分重要的。 

30，问题：为什么要进行抛光处理？什么是面抛光？
回答：抛光可以认为是 上面磨平处理 的进一步工序。其目的也是 进一步降低可能的气隙损耗。 通常的所谓“磨平”处理后的表面光洁度为25 micro-inchs， 而“抛光”后的表面光洁度可达到 5 micro-inchs(.127 microns) . 没有 规则测定要求表面抛光等处理，但是 通过对AL 的测定可以得知。