【摘要】 这些实磁导率和虚磁导率的信息对于确定磁性元件的尺寸和分析铁芯损耗是很重要的。

磁性材料对于各种应用的磁能存储是必不可少的，例如功率转换器和无线电力传输系统。硅钢片材料作为低工作频率(50 Hz/60 Hz)的应用，广泛应用于各行各业的公用变压器或极变压器中。

 

另一方面，大多数电气设备都是基于高频磁性材料设计的，工作在几十kHz的高工作频率下，以紧凑的磁性元件尺寸。一般来说，高频铁氧体铁芯因其高频特性、低铁芯损耗和易于制造而备受青睐。最近，由多层层压铁芯形成的非晶铁芯也是60 Hz-100 kHz工作频率应用的替代解决方案。这种非晶铁芯具有高饱和磁场Bsat(≈1.5 T)，并且可以减少由于超薄层合铁基板造成的涡流损耗。

 

为了使磁性材料小型化，纳米晶合金通常由Fe、Si、B和其他化学组合组成，可用于1 kHz - 100 kHz以上的工作频率应用。上述磁性材料在各种应用中各有优缺点。因此，应参考磁性材料的固有磁性特性，根据其应用的工作频率选择最合适的磁性材料。

 

为了设计使用高频磁性材料的电源变换器和无线电源系统，除工作频率外，还应详细规定电感器和变压器的磁特性。为了通过简单的原型测试来研究磁性材料的复磁导率，Lee等人[1]提出了基于电感器模型的复磁导率计算方法来计算铁芯损耗特性。利用示波器和函数发生器可以简单地得到测试电压Ve、电流Ie和相位差θe的测量结果，根据所提出的计算方法可以计算出工作频率下的实磁导率和虚磁导率。

 

这些实磁导率和虚磁导率的信息对于确定磁性元件的尺寸和分析铁芯损耗是很重要的。为了确定高频磁性材料的优势，构建了铁氧体磁芯、非晶磁芯和纳米晶磁芯三种原型，并通过实验进行了验证。因此，铁氧体铁芯在铁芯损耗方面优于其他铁芯，纳米晶铁芯被推荐用于紧凑型变压器应用。

 

[1] Lee, E.S.; Choi, B.G. Calculation Methodologies of Complex Permeability for Various Magnetic Materials. Electronics 2021, 10, 2167.

 

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