軟磁高頻損耗包含磁滯損耗,渦流損耗和剩余損耗,本文主要分析磁滯損耗產(chǎn)生原因如何降低以及如何測(cè)試。
一、磁滯損耗是什么?
磁滯損耗是鐵磁性材料在反復(fù)磁化過(guò)程中因磁滯現(xiàn)象而消耗的能量。當(dāng)外加磁場(chǎng)變化時(shí),鐵磁材料內(nèi)部的磁矩(即磁化強(qiáng)度)需要時(shí)間來(lái)適應(yīng)這一變化,導(dǎo)致磁化過(guò)程存在滯后現(xiàn)象。具體來(lái)說(shuō),磁化強(qiáng)度M的變化滯后于外加磁場(chǎng)強(qiáng)度H的變化,這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁滯。
磁滯現(xiàn)象可以用磁滯回線來(lái)描述,它是一個(gè)閉合的曲線,表示在一次完整的磁化周期內(nèi)(從正向飽和到反向飽和再回到正向飽和),磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間的關(guān)系。磁滯回線的面積直觀地反映了磁滯損耗的大?。好娣e越大,磁滯損耗越高。這是因?yàn)槊恳淮未艌?chǎng)的反轉(zhuǎn),材料內(nèi)部的磁疇重新排列都會(huì)消耗能量,這部分能量以熱的形式釋放,導(dǎo)致材料溫度上升,從而降低了整個(gè)系統(tǒng)的效率。
二、磁滯損耗的大小與什么有關(guān)?
磁滯損耗的大小與多種因素相關(guān),主要包括:
1. 磁滯回線的面積:這是決定磁滯損耗最直接的因素,面積越小,損耗越低。
2. 材料性質(zhì):不同的鐵磁材料具有不同的磁滯特性,軟磁材料如硅鋼片,具有較窄的磁滯回線,因此磁滯損耗較小,適用于需要低損耗的應(yīng)用、如變壓器和電機(jī)的核心材料。
3. 最大磁感應(yīng)強(qiáng)度(Bm):Bm值的增大通常意味著磁滯回線的拓寬,從而增加磁滯損耗。4. 溫度:溫度的升高也可能影響材料的磁滯特性,進(jìn)而影響磁滯損耗。
4. 頻率:在交流磁場(chǎng)中,頻率的提高意味著單位時(shí)間內(nèi)磁化反轉(zhuǎn)的次數(shù)增多,因此高頻條件下磁滯損耗會(huì)更加顯著。
減少磁滯損耗對(duì)于提高電磁設(shè)備的效率和減少能源消耗具有重要意義,特別是在電力電子和高性能電機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
三、如何降低材料的磁滯損耗?
降低磁性材料的磁滯損耗是提高電磁器件效率的關(guān)鍵,以下是一些有效的方法:
1. 選擇低磁滯材料:使用具有低磁滯特性的材料,如非晶和納米晶軟磁合金(如Hiperco50),這些材料由于其微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn),展現(xiàn)出較低的磁滯損耗。
2. 優(yōu)化成分設(shè)計(jì):通過(guò)調(diào)整材料的化學(xué)成分,比如添加微量的元素(如Si、Al、Cr等)來(lái)改善磁性能,降低磁滯損耗。
3. 應(yīng)用橫向磁場(chǎng)技術(shù):通過(guò)在軟磁復(fù)合材料上施加一個(gè)與交變磁場(chǎng)垂直的橫向磁場(chǎng),可以顯著降低磁滯損耗。
4. 減小晶粒尺寸:通過(guò)細(xì)化晶粒,可以減小磁疇的尺寸,降低磁滯損耗。這可以通過(guò)特定的熱處理工藝或采用快速凝固技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5. 改善加工工藝:采用適當(dāng)?shù)募庸ず蜔崽幚矸椒ǎ缍ㄏ蚪Y(jié)晶、熱壓成型等,可以?xún)?yōu)化材料內(nèi)部結(jié)構(gòu),減少缺陷,從而降低磁滯。
通過(guò)綜合運(yùn)用以上策略,可以在不同應(yīng)用場(chǎng)景中有效地降低磁性材料的磁滯損耗,提高設(shè)備的能效和性能。CX-3123SA/3M軟磁高頻損耗測(cè)量裝置可用于鐵硅鋁、鐵鋁等金屬磁粉心、軟磁鐵氧體、坡莫合金、非晶/納米晶等軟磁材料在10HZ-3MHZ寬頻段的磁導(dǎo)率、磁損耗和BH曲線測(cè)試。通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行損耗分離,可得到軟磁材料的磁滯損耗。
聯(lián)眾磁學(xué)自研相關(guān)產(chǎn)品: CX-3123SA軟磁高頻損耗測(cè)量裝置