磁性材料与应用(3） -大棋牌

软磁合金粉芯的基础理论 (3)

                       (品质系数和损耗)

引 言

前期已经说明了电和磁是有密切关系且共存的存在。

在开始学习磁性材料之前，先了解一下，解释磁性能时出现频率较多的，关于电和磁的主要特性及用语。

品质系数(quality factor)可以简称为q factor，一般会认为q高就是损耗小，但是在实际产业中，根据使用的频率，磁性体特性，铜线的条件等使用条件，实际损耗和q出现不定性关系的情况也很多。

一般在交流磁界，磁芯的损耗由磁滞损耗(hysteresis loss), 涡流损耗(eddy current loss),剩余损耗(residual loss)三部分组成。

根据频率的变化，测导磁率和q会发现，随着频率提高，q会逐渐变小，在一定频率就测不到q了。导磁率虽然无关频率，数据稳定的，但是在无法测q的频率中导磁率也测不出，因此要根据磁芯的特性和材质，频率要不同。

在应用到实际电路的时候，要掌握好各个频率中的q特性和损耗，选择适合的材质使用。在低频环境中，效率可能没有多大差异，但随着频率提高，涡流损耗的影响会越大，所以要掌握好各个频率中的损耗。磁滞损耗是相对于b-h曲线面积的值，是指供给到磁界的能量因为磁滞现象，除去磁场也不会返还到全部电路，成为热而消耗的损耗，这种损耗受磁性材质的成分或不纯物的影响。

像金属粉末磁芯，粉末粒子越小，结晶粒越大，q值越大，因为粉末粒子或者结晶粒越小，越能更好地控制涡流损耗。

以上讲的是品质因素q和损耗的关系。在下面再整理一下，磁性物体最重要的特征之一—损耗。

1）磁滞损耗

因为磁性物体的磁滞而发生，电流增加时，开始磁速会慢慢产生，逐渐会以大比例增加，到达一定程度后磁速的增加率逐渐减少，直到饱和不再增加。关于b-h曲线，以后会单独细讲。

磁性物体的b-h曲线，因为磁性物体固有的特征，在使用交流的时候，损耗相当于曲线面积，磁速不再增加的磁饱和现象是将磁性物体适用到变压器时，会是一种很有用的特性。

换言之，在变压器1侧的电流即使变得再大，因为磁饱和现象，发生的磁速会被限制，所以在2侧只有限定的电流。

2）涡流损耗

有磁界存在，就能产生电流。磁界根据右手螺旋法，会向螺旋方向，磁性物体会发生电流。因为发生电流，有电流的物体会有电阻，所以会产生热，造成能量的损耗。

为了减少此类涡流损耗，有必要减少螺旋式电流的路径，为此合金粉末的磁芯需要减小粉末大小，为了防止金属粉末之间有电流，导致路径变大，还要将金属粉末表面绝缘，防止金属粉末表面有电流。