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金属磁粉芯直流磁化特性的测量分析

2019-10-09 09:32:27 来源:电子变压器与电感网

为了功率变换器中磁性元件的优化设计,需精确确定磁芯的幅值磁导率和增量磁导率。金属磁粉心是由金属磁粉颗粒、绝缘包裹以及空气(粘合剂)的组合体,其饱和磁感应强度高,磁导率低,阻抗角接近90度。因此测量磁粉芯的磁导率所需激磁源容量大(电压高,电流大),导致测量非常困难。

      金属磁粉芯是一种由铁磁性材料粉末经过绝缘包裹后,通过粉末冶金方法制成的一种复合软磁材料。由于铁磁性粉末颗粒很小,又被非铁磁性绝缘介质形成的膜物质隔开,因此磁粉芯一方面可以隔绝涡流,使材料适用于较高频率的场合;另一方面由于颗粒的间隙效应,导致材料具有低导磁率及软饱和特性。金属磁粉芯特殊的软磁性能使其在许多应用场合具有其他磁性材料难以比拟的优势,被广泛应用于电讯、雷达、电视、电源、太阳能发电等领域[2][3]
      幅值磁导率μa和增量磁导率μ是描述磁粉芯磁化特性的两个重要参数。幅值磁导率μa为磁芯初始磁化曲线上一点磁感应强度Ba与磁场强度Ha的比值;增量磁导率μ为一定直流偏磁下磁感应强度的增量B与磁场强度增量H的比值。根据磁粉芯磁导率μ随外加磁场强度H的变化特性可以合理选择满足工况的磁芯型号。传统金属磁粉芯的磁化特性测量方法基本都是采用交流激励,如大信号交流源激励法,通过对磁芯施加正弦交流激励测量其饱和特性,然而交流激励法对信号源要求较高;阻抗分析仪法通过功率放大器将正弦小信号放大后施加在磁芯两端测量其磁化特性,测量结果较为精确,但是仪器设备成本较高,不方便于用户或者厂家测量;脉冲测量法适用于脉冲磁化特性的测量,多用于指导脉冲磁元件的设计与性能分析,具有高磁化速率与高等值频率两个重要特点[7]。脉冲测量法对于采样精度要求较高,且完整的实验平台较难搭建。
      本文介绍了测量磁粉芯直流磁化特性的一种新型方法——直流测量法,详细说明了直流测量法的基本原理,分析了直流测量法的主要误差来源,通过实验验证了该方法的可行性,并对实验结果进行了讨论。

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