计算磁芯有效参数的软件研究

摘要：本文介绍一种计算磁芯有效参数的软件。该软件使用标准计算公式，用VB6.0编程软件编制出计算材料环、EI形、EC形、UU形等多种形状、规格磁芯有效参数的软件，并计算磁芯有关的磁参数。该软件与传统的DOS环境下用BASIC语言编写的计算软件相比，具有简洁、直观、易于操作、计算参数多等优点。

1 引言
随着磁性材料的快速发展，软磁材料的应用越来越广泛，对软磁材料的性能提出了越来越高的要求。笔者在工作中，发现计算材料环的有效截面积、有效体积、磁导率等参数时，公式繁琐，稍微不慎，数据就会出错，给工作和学习带来不便。随着计算机的广泛使用，出现一些能对磁芯有效参数进行计算的软件，但是，在计算参数时，这些软件在操作上，总是不能让人完全满意；因此，萌生了用现有的VB6.0编程软件编写一种计算参数多、操作直观简单的小软件，现介绍给大家。
2 磁芯有效参数计算公式
由于磁芯的形状、规格异常繁多，每年国际上的大公司如TDK、SIMENS、FDK等都有新的形状、规格的磁芯出现。因此，采用有效参数，以材料特性为基础计算磁芯的磁特性，即将磁芯等效成理想的圆环，在此圆环上绕的匝数和磁芯上的线圈匝数相同时，即可得到完全相同的磁性能。磁芯有效参数计算依据SJ/T1028-91《磁性零件有效参数的计算》标准。该标准等同于IEC205标准。该标准规定了铁氧体闭合磁路磁芯有效参数计算的统一方法和规定基本规则。磁芯有效尺寸计算基本规则如下：
（1） 所有结果毫米表示，并精确到三位有效数字。
（2） 米制和英制的换算按1in（英寸）=25.4mm，并四舍五入至所需精度。
（3） π/8取为0.3927。
（4） 计算仅适用于闭合磁路的组成部分。
（5） 计算所用到的尺寸均取相应零件图上公差范围的平均值。
（6） 磁芯外形所有的不规则部分如小的倒角、缺口、凹槽等缺陷，在标准中不明确指出时可忽略不计。
（7） 在计算磁芯磁路拐角处时，其磁路长度取连接的两个相邻均匀面积中心连线的平均环形路径，而与此长度相关的截面积取两个相领截面积的平均值。
下面以材料环为例，介绍有关有效参数的计算公式。
磁芯常数：

注：he = h
磁芯有效磁路长度：
磁芯有效横截面积：
磁芯有效体积：
圆环起始磁导率：
测试损耗时所加的电压：
U=4.44×B×f×N×
其中：f、B、N和分别为测试频率、测试磁场、匝数和有效横截面积。
3 计算磁芯有效参数软件
首先，设计窗体结构，用VB语言编写代码程序。为了使软件易学好用，形象直观，计算结果准确、可靠，编制了易学、使用方便的中文窗体界面。其界面如图1所示。

图1 计算圆磁环磁参数软件界面图
每个软件窗界面上有四大主要部分：
a．磁芯的外形图：图中给出磁芯形状及尺寸参数。这一点比现有的一些软件没有外形图要直观，更易于使用。
b．参数的输入部分：具有计算时所需要的各种参数的输入小窗口，可按图示输入尺寸等数据。可任意修改，并且不受[清除]键控制。注意所输入参数的单位必须和图中的单位相符。
c．控制键部分：有〖计算〗、〖清除〗和〖结束〗键。
一旦需要重新计算时，可以使用界面上给出的〖清除〗键将输出结果清除。这一操作可进行多次，直到满意为止。
d．输出窗口部分：计算输出结果如：有效磁路长度Ie、有效横截、测试功耗时所加的电压U以及磁环的起始磁导率μi；其中，磁芯有效参数按行业标准精确到三位有效数字，而电压和起始磁导率直接显示计算值，并用不同颜色进行区分。输出窗口可以输出多组数据，以便对多种磁芯尺寸的有效参数及不同测量条件的计算结果进行比较。
4 计算结果对比
以φ14mm×φ8 mm×7 mm、φ18 mm×φ10 mm×10 mm、φ16 mm×φ12 mm×8 mm、φ44.5 mm×φ30 mm×13 mm磁环为例，计算结果列于表1，比较后看出，该软件计算的结果和TDK公司94-95年产品目录中公布的磁环有效磁路长度Ie和有效横截面积的数据相符。

5 结论
通过以上的计算结果可以看出，该软件计算的结果准确、可靠，操作简单、快捷，形象直观。就象一个专用计算器那样好用。现在已编写了磁环、EE形、EI形、UU形等磁芯的计算软件，将编出能计算各种形状的磁芯参数的软件，供同仁使用。

参考文献
[1] 中华人民共和国电子行业标准 SJ/T10281-91《磁性零件有效参数的计算》
[2] 《磁测量基础与软磁铁氧体测量实用技术》周世昌 邓元 编著