5.3.1. Материалы для постоянных и низкочастотных магнитных полей.

Это металлы и сплавы железа с никелем; кобальтом; никелем и кобальтом. Они обладают исключительно высокими свойствами, которые ещё больше повышаются при легировании Mo, Cr, Si, Cu, V, Ti.

Технически чистое железо применяется для постоянных магнитных полей.

Электротехническая сталь содержит до 0,4% углерода, легируется кремнием от 0,8 до 4,8%. Применяется для изготовления магнитопроводов электрических машин и трансформаторов.

Пермендюры (железокобальтовые сплавы). Сплавы имеют высокую , B_S = 2,4л, технологичны, пластичны.

Пермаллои (железоникелевые сплавы). Эти дорогие сплавы используются для малогабаритных изделий.

Альсифер. Дешёвый заменитель пермаллоев (сплав Fe, 9,6%Si, 5,4 %Al).

5.3.2. Магнитомягкие материалы для высокочастотных магнитных полей.

При повышении частоты перемагничивания до десятков мегагерц (ВЧ) возрастают потери на вихревые токи. Для их уменьшения увеличивают удельное электрическое сопротивление материала.

Магнитомягкие ферриты — материалы обладающие большим электрическим сопротивлением и максимальной скоростью перемагничивания. Промышленные магнитомягкие ферриты представляют собой в основном поликристаллические материалы, синтезируемые по керамической технологии. В состав ферритов входят комплексные оксиды металлов (Mq, Zn, Cu, Ni, Mn), содержащие группу Fe₂O₃. В разных частотных диапазонах применяются разные по химическому составу ферриты. Из ферритов изготовляют сердечники маломощных трансформаторов, катушек индуктивности, деталей микродвигателей и др.

Магнитодиэлетрики — композиционные материалы, получаемые путём прессования порошка ферромагнетика (железо, пермаллой, альсифер 70%) в вязком, адгезивном диэлектрике (бакелитовой смоле, полистироле, жидком стекле — 30%). Магнитодиэлектрики выгодный материал с точки зрения технологии изготовления и стоимости, позволяют получать изделия высоких классов точности и чистоты поверхности. Магнитодиэлектрики применяют для прессования сердечников катушек индуктивности высокого качества.

Для изготовления гибких и эластичных деталей применяют ферроэласты — магнитодиэлектрики, в которых связующим является каучук, полиэтилен или полихлорвинил. Их применяют для покрытия жил кабелей с целью увеличения индуктивности и уменьшения затухания сигнала в кабеле.

Параметры магнитомягких материалов приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Материал	Н	max	НС, A/м	BS, Тл	, Омм
Технически чистое железо	(0,4 2)103	(0,35 2)104	6100	2,2	0,110-6
Электротехнические стали	(0,2 0,6)103	(0,3 0,8)104	1065	1,92	(0,25 0,6)10-6
Низконикелевый пермаллой	(1,5 4)103	(1,5 6)104	532	11,6	(0,5 1)10-6
Высоконикелевый пермаллой	(7 100)103	(5 30)104	0,655	0,651,05	(0,2 0,8)10-6
Супермаллой	100103	150 104	0,3	0,8	0,610-6
Альсиферы	3,5103	1,2105	1,8	0,33	10-6
Ферриты	–	10104	0,2103	0,150,5	10-310-6
Магнитодиэлектрики	–	10250	102103	 0,5	10-6

5.4. Магнитотвёрдые материалы.

Магнитотвёрдые материалы применяются там, где используется явление гистерезиса и для изготовления постоянных магнитов.

Свойства МТМ характеризуются участком размагничивания петли гистерезиса (рис.5.5, кривая 1). Намагниченный МТМ создаёт в воздушном зазоре магнитный поток.

В соответствии с законом полного тока

Для постоянного магнита можно написать ,

где Н— напряжённость поля в теле магнита;

l — длина средней линии магнита;

Н_ — напряжённость поля в воздушном зазоре;

l_ — длина магнитной линии в зазоре.

Из этого выражения имеем

, .

Рис.5.5. Кривая размагничивания (1) и магнитной энергии (2) в воздушном зазоре.

Таким образом, положительным значениям индукции в магните соответствуют отрицательные значения напряжённости, что свидетельствует о том, что поле вектора напряжённости направлено внутри магнита навстречу полю вектора магнитной индукции. Зависимость представляет собой уравнение прямой линии, проходящей через начало координат и точку А кривой размагничивания 1 (рис.5.5.). При малых величинах зазора абсолютное значение углового коэффициента невелико, угол  мал и индукция в воздушном зазоре магнита приобретает значения близкие к индукции насыщения B_r. Увеличение зазора l_ ведёт к увеличению угла , повороту прямой ОА против часовой стрелки. При этом индукция в зазоре будет уменьшаться.

Удельная магнитная энергия в зазоре между полюсами магнита

имеет вид кривой 2 (рис.5.5). Кривая W(H) имеет максимум в точке В, определив которую можно определить оптимальную форму магнита и величину его воздушного зазора.

В основе классификации МТМ лежат различия в химическом составе, природе высококоэрцитивного состояния и технологии изготовления. В соответствии с этой классификацией МТМ делятся на следующие группы:

– углеродистые стали закаливаемые на мартенсит;

– дисперсионно-твердеющие сплавы;

– диффузно-твердеющие сплавы (Fe – Al – Ni);

– сплавы с благородными металлами (Pt, Aq);

– сплавы кобальта с редкоземельными (РЗМ) металлами;

– магнитотвёрдые ферриты бария, стронция, кобальта;

– композиционные материалы.