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溫度對軟磁材料鐵氧體磁芯的影響

隨著現代技術的發展, 傳統的磁芯材料已經不能夠滿足人們的需要。 於是新型的軟磁材料磁芯應運而生, 軟磁鐵氧體磁芯就是其中的一種。 與其他材料相同, 軟磁鐵氧體也受到外部環境的影響, 在本文中, 磁芯供應商鉑科新材料小編將為大家介紹有關軟磁鐵氧體磁芯溫度穩定性。

圖1 軟磁鐵氧體起始磁導率的溫度特性

在鐵氧體磁芯的很多參數中, 相當多的參數與溫度環境是脫不開關係的。 如磁導率、損耗、飽和磁感應強度, 均是溫度的函數。 在實際應用中, 軟磁鐵氧體的初始磁導率溫度特性是一個極為重要的磁性參數。 圖1示出二個軟磁鐵氧體材料的初始磁導率溫度曲線。

曲線(1)是多鐵的MnZn鐵氧體典型溫度曲線, 在低溫區有一個次峰。 典線(2)是摻雜的MnZn鐵氧體材料溫度曲線, 在較寬的溫度區域內有平坦的溫度特性。 溫度係數的定義是建立在假設磁導率與溫度呈線性關係為基礎的。

在兩個給定的溫度之間, 磁導率的相對變化除以引起此種變化的溫度差, 稱為磁導率的溫度係數, 用αμ表示:

(θ2>θ1)(1)

式中, μ1=溫度θ1時測得的磁導率;

μ2=溫度θ2時測得的磁導率。

鑒於磁導率溫度曲線的非線性關係, 實用時常常分區段來表示溫度係數, 如規定-25°~0℃或0°~+55℃區段內的溫度係數。 當磁芯中有氣隙存在時, αμ將隨氣隙增加而減小, 為了表徵材料的溫度係數, 需引入比溫度係數的概念。 我們把磁導率的溫度係數除以磁導率, 得到比溫度係數αμ/μ:

(θ2>θ1)(2)

對於帶氣隙的磁路, 有效磁導率的溫度係數可用下式表示:

(3)

圖2 兩種鐵氧體的起始磁導率溫度特性(實線)及功耗溫度特性(虛線)

式中, α=材料磁導率μi的溫度係數。 功率損耗與溫度的關係, 對變壓器磁芯極為重要。 為防止大磁場下磁芯發熱過多, 通常要求功率損耗在80~100℃時出現最低值, 圖2示出兩種MnZn鐵氧體的初磁導率溫度曲線及功率損耗的溫度曲線, 由此可見, 功率損耗最低點溫度與初磁導率溫度曲線上的第二峰位置有密切關係。

通過改變工藝或調整成分, 改變μ-T曲線第二峰位置, 同時也可以調整功率損耗的溫度特性。

鐵氧體軟磁材料居裡點指的就是這樣一種溫度, 當比此溫度低時, 軟磁材料就具有亞鐵磁性, 高於此溫度時, 材料呈順磁性。 事實上, 磁狀態的變化不是突變的, 上述定義在實際使用中不能獲得精確的值。 因此, 實際測量方法是在初磁導率溫度曲線上, 當μi達到最大值後急劇下降時, 取0.8μmax的0.2μmax兩點的連線, 並作其延長線, 與橫坐標的交點即為居裡點。

本文針對軟磁鐵氧體磁芯的環境溫度進行了全面的分析, 通過曲線分析以及公式計算來説明大家理解環境溫度對磁芯的影響。 在對變壓器磁芯進行學習之前,

大家可以通過本文來對軟磁材料進行進一步瞭解。 希望大家在閱讀過本文之後能夠有所收穫。

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