磁性元件及高频变压器设计讲解 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/23 13:02:35星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

磁性元件及高频变压器设计

成继勋 2009.12.31(2011.3.22修改)

1 磁性材料的磁化

1.1 磁化曲线

在外磁场(或电流)的作用下,磁性材料被磁化,磁化曲线如图

图1.1 图1.2 在交变磁场的作用下,形成磁滞回线。

B??H??r?0H (1.1)

H-磁场强度,SI单位制A/m;CGS制:Oe(奥斯特),1A/m=4π×10-3Oe

B-磁通密度(磁感应强度,磁化强度)SI单位制:T(Tesla特斯拉);CGS制:Gs(高斯),1T=104Gs μ-磁导率,H/m(亨利/米);μ0-真空磁导率,SI单位制中μ0= 4π×10-7H/m,CGS制中μ0=1。 μr-相对磁导率,无量纲 在均匀磁场中

B??S (1.2)

φ-磁通量,SI单位制:Wb(韦,韦伯);CGS制:Mx(麦,麦克斯韦)1Wb=10-8Mx S-面积,SI单位制:m2; CGS制:cm2

Hs称饱和磁场强度,Hc称矫顽力 Bs饱和磁通密度,Br剩余磁通密度(剩磁)

1.2 几个磁导率的概念

(1)初始磁导率

?i??B(H?0) ?0?H(2)最大磁导率μm:磁化曲线上μm的最大值

?m?

B?0H

max1

(3)增量磁导率(脉冲磁导率) μΔ

????B?0?H

H?HDC

图1.3

即在具有直流偏置磁场时,再加上一个交流磁场,这时测得的磁导率。

(4)幅值磁导率 μa

没有直流偏置时,交变磁场强度的幅值与磁通密度幅值的关系称为幅值磁导率μa

(5)有效磁导率μe

在磁路中存在气隙,即非闭合磁路条件下,测得的磁导率为有效磁导率

1.3 安培环路定律

图1.4 图1.5

?dl??Hcos?dl??I (1.3) ?H?l对绕N匝线,电流为I的磁环

?dl??Hl?NI (1.4) ?Hl

式中,l=2πr为磁路长度,H为磁芯中的磁场强度为

H?NI (1.5) lF?NI (1.6)

称为磁(动)势,单位A,常称为安匝。

1.4 磁路

1.4.1磁路欧姆定律

F?NI?Hl?

B?l??ll?? (1.7) ?S?S2

或 F?Rm? (1.8)

Rm?l (1.9) ?SRm称为磁阻,(1.8)式称为磁路欧姆定律 电路 电动势 E 电流 I 电阻 R?磁路 磁(动)势 F 磁通量 φ ll?? gSS磁阻 Rm?l ?S电导 G?gSS ?l?l磁导 Gm??Sl 电压降 RI 电路欧姆定律 E??(RI)

1.4.2有气隙的磁路

气隙磁阻 S

磁压降 Rm? 磁路欧姆定律 F??(Rm?)

图1.6

Rm??? ?0S

式中,S为气隙截面积,设等于磁芯有效截面积。δ为气隙长度。设磁芯有效磁路长度为lc,则磁芯内磁阻

Rml?l?0?rS

总磁阻 Rm?lc?0?rS?? ?0S磁导 Gm?1?S?r?0()

?Rmlc1??rlc3