磁粉芯（粉末磁芯）的直流偏置曲线—拟合曲线的解读

上次我们了解了美磁"MAGNETICS"其中一类磁粉芯—铁硅铝的直流偏置特性曲线，并对其进行了说明，这次我们说明另一类直流偏置的特性曲线—拟合曲线。

浙江科达和睦（KDM）磁粉芯，铁硅铝（Sendust）的直流磁化特性曲线如下，横坐标—奥斯特（Oe）；纵坐标—磁导率百分比。

常见磁粉芯磁环

直流偏置的拟合曲线

上图中磁化拟合曲线函数如下：

直流偏置特性曲线拟合公式

其中磁场强度"H"

其中"a"、"b"和"c"是特性曲线的系数，是一个常数，不同磁导率对应的特性系数不同（磁导率是相对磁导率）。

特性系数表

特性曲线横坐标磁场强度（Oe）表示

磁场强度——奥斯特（Oe）表达式

式子中"l"是磁路长度，单位是厘米"cm"；匝数"N"和线圈电流"I"单位为安培"A"

磁环拟合曲线举例：

磁芯材料信息：

材料表

磁芯物理尺寸规格：

磁芯尺寸示意图

规格尺寸

内径"ID"，外径"OD"以及磁环厚度"HT"，磁芯等效磁路长度"Le"

表格中磁环内径、外径以及磁环厚度由于存在磁环涂层，因此做了涂层前"Before Coating"和涂层后"After Coating"的区分。涂层后窗口面积会略有减小，这主要是为了体现涂层对容铜率的影响。

带入磁环物理尺寸，如下图是借助"EXCEL"计算相对磁导率随磁化电流的变化，其中黄色填充代表输入参数，蓝色代表输出结果，电流假定100A、匝数定位4匝，第一行结果是磁场H（Oe）；第二行是磁化电流结果的磁导率百分比结果

H=39.4858（Oe）

%u=51.7969，则相对磁导率由原来的125变为原来的51.7969%，因此在安匝数=100*4=400A.N时，实际磁导率为125*51.7969%=64.7461

电子表格Excel对拟合公式的具体计算

读曲线值

对比曲线图，当磁场强度H=39Oe时，磁导率大约是零磁化电流的51%，这个和上面的计算结果相符，如图红色虚线标注。

磁化标注图

拟合曲线的优点：

首先拟合曲线代表了一个厂商相同材质的所有磁芯的磁化趋势，假定你选定一个规格的磁芯，只要带入磁芯参数，就可以得出选定磁芯在磁化电流下的变化趋势，进而可以得出在特定磁化电流下的电感量，利用好电子表格，结算复杂结果和绘制函数曲线由很大的好处。拟合曲线相比于美磁"MAGNETICS"的直流偏置安匝曲线，使得一种特定材料的磁化曲线更加统一、简化，便于查阅和计算，而且能够代表所有同种材料不同尺寸规格磁芯的直流特性变化曲线。

安匝—电感系数曲线图

另外，像江苏瑞德的软磁磁粉芯材料，同样也是拟合曲线表达磁材料的特性表达式，如下图也是铁硅铝磁化特性表达式。

磁粉芯实物

直流特性拟合曲线

但对于美磁的磁化曲线亦有妙处，加入特定磁芯电感，你知道了匝数和电流，马上可以知道安匝数，同理你就可以快速读出电感系数，得出电感量，如下图一种u60铁硅铝磁环，假如你的安匝数是600，那么你就可以从曲线图中得出电感系数是55nH/N2了。

规格

典型直流特性曲线图

软磁磁粉芯的磁化性质还与其他条件如工作频率等相关，使用者可以找一份手册仔细研究一下，如下曲线图（举例）是频率对材料磁导率的影响。

频率—磁导率曲线图