软磁高频损耗-磁滞损耗分析

发布日期: 2024-05-21

软磁高频损耗包含磁滞损耗,涡流损耗和剩余损耗,本文主要分析磁滞损耗产生原因如何降低以及如何测试。

一、磁滞损耗是什么?

磁滞损耗是铁磁性材料在反复磁化过程中因磁滞现象而消耗的能量。当外加磁场变化时,铁磁材料内部的磁矩(即磁化强度)需要时间来适应这一变化,导致磁化过程存在滞后现象。具体来说,磁化强度M的变化滞后于外加磁场强度H的变化,这种现象称为磁滞。     

磁滞现象可以用磁滞回线来描述,它是一个闭合的曲线,表示在一次完整的磁化周期内(从正向饱和到反向饱和再回到正向饱和),磁感应强度B与磁场强度H之间的关系。磁滞回线的面积直观地反映了磁滞损耗的大小:面积越大,磁滞损耗越高。这是因为每一次磁场的反转,材料内部的磁畴重新排列都会消耗能量,这部分能量以热的形式释放,导致材料温度上升,从而降低了整个系统的效率。

二、磁滞损耗的大小与什么有关?

磁滞损耗的大小与多种因素相关,主要包括:

1. 磁滞回线的面积:这是决定磁滞损耗最直接的因素,面积越小,损耗越低。

2. 材料性质:不同的铁磁材料具有不同的磁滞特性,软磁材料如硅钢片,具有较窄的磁滞回线,因此磁滞损耗较小,适用于需要低损耗的应用、如变压器和电机的核心材料。

3. 最大磁感应强度(Bm):Bm值的增大通常意味着磁滞回线的拓宽,从而增加磁滞损耗。4. 温度:温度的升高也可能影响材料的磁滞特性,进而影响磁滞损耗。

4. 频率:在交流磁场中,频率的提高意味着单位时间内磁化反转的次数增多,因此高频条件下磁滞损耗会更加显著。

减少磁滞损耗对于提高电磁设备的效率和减少能源消耗具有重要意义,特别是在电力电子和高性能电机设计领域。

三、如何降低材料的磁滞损耗?

降低磁性材料的磁滞损耗是提高电磁器件效率的关键,以下是一些有效的方法:

1. 选择低磁滞材料:使用具有低磁滞特性的材料,如非晶和纳米晶软磁合金(如Hiperco50),这些材料由于其微观结构特点,展现出较低的磁滞损耗。

2. 优化成分设计:通过调整材料的化学成分,比如添加微量的元素(如Si、Al、Cr等)来改善磁性能,降低磁滞损耗。

3. 应用横向磁场技术:通过在软磁复合材料上施加一个与交变磁场垂直的横向磁场,可以显著降低磁滞损耗。

4. 减小晶粒尺寸:通过细化晶粒,可以减小磁畴的尺寸,降低磁滞损耗。这可以通过特定的热处理工艺或采用快速凝固技术来实现。

5. 改善加工工艺:采用适当的加工和热处理方法,如定向结晶、热压成型等,可以优化材料内部结构,减少缺陷,从而降低磁滞。

通过综合运用以上策略,可以在不同应用场景中有效地降低磁性材料的磁滞损耗,提高设备的能效和性能。CX-3123SA/3M软磁高频损耗测量装置可用于铁硅铝、铁铝等金属磁粉心、软磁铁氧体、坡莫合金、非晶/纳米晶等软磁材料在10HZ-3MHZ宽频段的磁导率、磁损耗和BH曲线测试。通过对测量数据使用经验公式进行损耗分离,可得到软磁材料的磁滞损耗。


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