温度对软磁材料铁氧体磁芯的影响

图1软磁铁氧体起始磁导率的温度特性

在铁氧体磁芯的很多参数中，相当多的参数与温度环境是脱不开关系的。如磁导率、损耗、饱和磁感应强度，均是温度的函数。在实际应用中，软磁铁氧体的初始磁导率温度特性是一个极为重要的磁性参数。图1示出二个软磁铁氧体材料的初始磁导率温度曲线。

曲线(1)是多铁的MnZn铁氧体典型温度曲线，在低温区有一个次峰。典线(2)是掺杂的MnZn铁氧体材料温度曲线，在较宽的温度区域内有平坦的温度特性。温度系数的定义是建立在假设磁导率与温度呈线性关系为基础的。在两个给定的温度之间，磁导率的相对变化除以引起此种变化的温度差，称为磁导率的温度系数，用αμ表示：

(θ2>θ1)(1)

式中，μ1=温度θ1时测得的磁导率;

μ2=温度θ2时测得的磁导率。

鉴于磁导率温度曲线的非线性关系，实用时常常分区段来表示温度系数，如规定-25°~0℃或0°~ 55℃区段内的温度系数。当磁芯中有气隙存在时，αμ将随气隙增加而减小，为了表征材料的温度系数，需引入比温度系数的概念。我们把磁导率的温度系数除以磁导率，得到比温度系数αμ/μ：

(θ2>θ1)(2)

对于带气隙的磁路，有效磁导率的温度系数可用下式表示：

(3)

图2 两种铁氧体的起始磁导率温度特性(实线)及功耗温度特性(虚线)

式中，α=材料磁导率μi的温度系数。功率损耗与温度的关系，对变压器磁芯极为重要。为防止大磁场下磁芯发热过多，通常要求功率损耗在80～100℃时出现最低值，图2示出两种MnZn铁氧体的初磁导率温度曲线及功率损耗的温度曲线，由此可见，功率损耗最低点温度与初磁导率温度曲线上的第二峰位置有密切关系。通过改变工艺或调整成分，改变μ-T曲线第二峰位置，同时也可以调整功率损耗的温度特性。

铁氧体软磁材料居里点指的就是这样一种温度，当比此温度低时，软磁材料就具有亚铁磁性，高于此温度时，材料呈顺磁性。事实上，磁状态的变化不是突变的，上述定义在实际使用中不能获得精确的值。因此，实际测量方法是在初磁导率温度曲线上，当μi达到最大值后急剧下降时，取0.8μmax的0.2μmax两点的连线，并作其延长线，与横坐标的交点即为居里点。

本文针对软磁铁氧体磁芯的环境温度进行了全面的分析，通过曲线分析以及公式计算来帮助大家理解环境温度对磁芯的影响。在对变压器磁芯进行学习之前，大家可以通过本文来对软磁材料进行进一步了解。希望大家在阅读过本文之后能够有所收获。