磁芯

磁开关磁芯材料的选择

发布时间：

2023-09-09

磁开关磁芯材料的选择

磁芯材料的选择

　磁性材料应满足频率特性好、高频损耗小、初始磁导率μｉ高；饱和磁通ｓ大和电阻率高等条件。研究表明，要得到窄的脉宽与较快的开关速度，ｓ和μｉ应尽量大，而ｓ所对应的磁场强度应尽量小，即磁滞回线越窄越高越好，理想情况下，最好呈矩形。

按照上述要求，对比了目前常用的３种磁芯材料：

（１）电工钢（硅钢）：饱和磁感应强度高，价格低，工艺性好，电磁参数比较稳定；

（２）软磁铁氧体，铁心工艺性好，价格便宜，电阻率很高，适合于在重复频率很高的情况下使用。但是，铁氧体铁心的饱和磁感应强度较低，尺寸较大时难于制造；

（３）非晶态合金，电阻率高，电阻温度系数小，矫顽磁力小，饱和磁感应强度低，通常只有冷轧电工钢的８０％，矩形系数小，一般为０．７左右，铁心比损耗小，温度稳定性差。

　应用磁开关时，如果更关心体积大小，并且重复频率较低，可选用相对体积小的材料；如果高重复频率工作，损耗更为重要，应选择相对损耗较小的材料和工艺。当设计磁开关在ｎｓ级的大功率脉冲时，可采用冷轧电工钢ＤＧ１ＤＧ６；当设计重复频率很高，且时间在μｓ或ｎｓ级的磁开关时，最好采用非晶态合金或铁氧体。最终选取铁基非晶作为磁芯的材料。

区别于传统的测试平台，该平台适合脉冲磁化条件下的动态参数测量，可得到磁芯饱和磁通密度、剩磁、损耗等参数，得到磁性材料脉冲磁化条件下完整的动态磁化曲线；改变测试回路中电容和电感参数可方便地改变磁芯的伏秒参数，从而测试磁芯不同磁化时间下的动态特性。

结论

　对磁开关的工作原理和设计要求进行了推导与介绍，对磁芯材料进行了详细的调研，并选取铁基非晶磁芯搭建了一个单级磁开关实验平台，该磁开关前后电容的充电时间分别为９．２μｓ和１．３μｓ，对脉冲实现了７倍的压缩。由于磁芯饱和后的磁开关电感已经较小，在实验中已不能忽略引线电感等其他杂散电感，在设计时应该予以重视。使用该平台设计了磁芯动态磁滞回线的绘制方法，得到了该磁芯的磁滞回线。运用该方法不需搭建测试平台，直接在单级磁脉冲压缩电路平台上即可完成。实验结果验证了磁开关理论分析及设计方法的正确性，遵循上述原则可设计出更高功率的磁开关。并且使用该平台可以进行不同磁芯的动态磁滞回线的测试。

磁芯加工厂家

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