Магнитомягкие стали

Магнитомягкие материалы характеризуются высокой магнитной про­ницаемостью, малыми магнитными потерями при перемагничивании. Они широко используются в качестве сердечников трансформаторов, дросселей,

якорей, статоров электромашин, электромагнитов и т.д.

В технике слабых токов применяют сплавы на железоникелевой основе (например, пермаллой) - сплав Ni - Fe; на железокобальтовой основе (например, пермендюр) - сплав Со - Fe; смешанные ферриты (например, соединение никелевого и цинкового ферритов).

К электротехническим сталям относятся сплавы на основе железа, содержащие 0,3-0,6 % кремния и 0,1-0,3 % марганца и применяются в производстве электрических генераторов, трансформаторов и т.д.

В качестве магнитомягких материалов с высокой индукцией насыщения применяют чистое железо и низкоуглеродистые (0,05- 0,005 % С) тонколистовые стали с содержанием кремния от 0,4 до 4,8%.

Электротехническую магнитомягкую сталь выпускают в виде рулонов, листов и резаной ленты. Они маркируются следующим образом. Цифры в марке стали последовательно означают: первые - вид прокатки и структуру; вторая - содержание кремния; третья - основную характеристику; четвертая - порядковый номер типа стали. По виду прокатки и структуре стали подразделяются: 1 - горячекатаная изотропная; 2 - холоднокатаная изотропная; 3 - холоднокатаная анизотропная (текстурованная).

По содержанию кремния стали подразделяются: 0 - с содержанием кремния до 0,4 %; 1 - 0,4 - 0,8% Si; 2-08 -18 % Si; 3 - 1,8 - 2,8 % Si; 4 - 2,8- 3,8 Si; 5 - 3,8-4,8 % Si.

По основной характеристике стали подразделяются на три группы:

0 - удельные потери при магнитной индукции 1,7 Т ( в Теслах) и частоте 60 Гц; 1- удельные потери при магнитной индукции 1,5 Т и частота 50 Гц и т.д.

Промышленность выпускает следующие марки стали:

1. Горячекатаная тонколистовая сталь - 1211,1212, 1213, 1311, 1411 и др.

2. Холоднокатаная изотропная тонколистовая электротехническая сталь - 2011,2012..., 2111,...2211...,2311... и др.

3. Холоднокатаная анизотропная (текстурованная) листовая сталь - 3411, 3404... и др. Магнитные свойства у этих сталей в продольном направлении прокатки значительно выше, чем в поперечном.

В качестве магнитомягких материалов с высокой магнитной проницаемостью применяют сплавы Fe-Ni (пермаллой).

Все пермаллои разделяются на две группы:

1. низконикелевые: 50Н, 65НП, 50НХЕ с содержанием 40-65 % Ni имеющую высокую магнитную проницаемость (μ до 4000 Гс/Э) при относительно высокой индукции насыщения (15 кГС);

2. высоконикелевые: 79НМА, 80НХС, 76НХД с содержанием 75-80 % Ni имеющие чрезвычайно высокую магнитную проницаемость (μ до 35000 Гс/Э, но меньшую индукцию насыщения (до 7,5 кГС).

Первую группу пермаллоев применяют для сердечников магнитогабаритных трансформаторов, дросселей, реле и деталей магнитных цепей, рабо­тающих в области повышенной индукции.

Вторая группа пермаллоев применяется для магнитных экранов, сердечников малогабаритных трансформаторов и других устройств, работающих в слабых магнитных полях. Выпускают эти сплавы в виде холоднокатаных листов и лент толщиной 0,0015 - 2,5 мм, горячекатаных листов толщиной 3-22 мм и прутков диаметром 8-100 мм.

К магнитомягким материалам относятся ферриты, которые обладают высоким электрическим сопротивлением 10³ - 10 Ом∙см. (что приводит к малым потерям при высоких частотах) и относительно невысокой намагниченностью насыщения 100-20000 Гс.

Ферриты получают спеканием порошков, состоящих из Fe₂O₃ и окислов ZnO, NiO, МпО и др. Чаще применяют магнитомягкие ферриты NiO - ZnO - Fe₂0₃ и МпО - Fe₂ 0₃, Параметром, определяющим эти ферриты, является начальная магнитная проницаемость μ₀, которая может меняться в ши­роких пределах и указывается в начале марки феррита. Так, никелецинковый феррит (NiO - ZnO - Fe₂0₃) обозначают 2000НН, 1000НН, 600НН и др., а марганцевоцинковый (МпО - ZnO - Fe₂O₃) - 600НП, 1000НПЗ и др.

Ферриты применяют для работы при высоких и сверхвысоких часто­тах. Их используют в радиоэлектронике и радиотехнике для магнитных уси­лителей, в импульсных трансформаторах и т.д.