Магнитомягкие материалы для постоянных и низкочастотных магнитных полей

Частотный диапазон применения различных групп материалов определяется величиной их удельного электрического сопротивления. Это объясняется тем, что при малых удельных сопротивлениях с повышением частоты могут недопустимо возрастать вихревые токи, и, следовательно, потери на перемагничивание.

В постоянных и низкочастотных магнитных полях наибольшее применение получили технически чистое железо, электротехнические стали и пермаллой – Fe - Ni и Fe - Co сплавы.

Требования, предоставляемые к магнитомягким материалам, в значительной степени определяют области их применения. Однако, желательно, чтобы эти материалы имели минимальное значение коэрцитивной силы, чему соответствует высокая магнитная проницаемость и возможно большее значение индукции насыщения. Важно, чтобы магнитные свойства материалов мало зависели от механических напряжений, что позволяет повысить коэффициент заполнения магнитных устройств. Магнитные свойства, при необходимости, восстанавливаются в результате термической обработки.

Рассмотрим основные свойства магнитных материалов.

Технически чистое железо ( железо Армко с содержанием углерода < 0,04%) :

• обладает высокими магнитными свойствами ( Нс=6-64 А/м);

• имеет малое удельное сопротивление, поэтому применяется только в устройствах постоянного тока;

• применяется как шихтовый материал для получения всех ферромагнитных сплавов;

• все виды деформаций технически чистого железа снижают его магнитные свойства, поэтому после механической обработки изделия его подвергают термическому отжигу в вакууме при температуре 900 – 1200 град. По магнитным свойствам к технически чистому железу приближается нелегированная электротехническая сталь. Сортамент, форма и размеры сортовой электротехнической стали регламентированы ГОСТ . Примером маркировки электротехнической стали могут быть Э12;Э10;э8.

Электротехнические кремнистые стали представляют твердый раствор кремния в железе. Лигирование железа кремнием производят с целью повышения его удельного электрического сопротивления; при этом улучаются некоторые магнитные свойства (возрастает магнитная проницаемость Нc),но снижается индукция насыщения и ухудшается механические свойства :повышается твердость и хрупкость.

Основные марки Э11;Э2;Э31;Э47.

Применяют в магнитных целях электрических машин работающих на постоянном токе и токе промышленной частоты (до 1000 Гц).

Пермаллои представляют собой сплавы железа с никелем или железа с никелем и кобальтом, обычно легирование молибденом, хромом и др. элементами. Содержание никеля обычно составляет 36-80%.Они отличаются высокими магнитными свойствами: Нс=1-9А/м; =25-0,95 мкОмм. .Магнитные свойства стабильны при температурах –60±60° .Применяются для изготовления сердечников, работающих слабых постоянных магнитных полях. Они обладают прямоугольной петлей гистерезиса, поэтому применяется в магнитных усилителях и ЭВМ.

Высоконикелевый пермаллой обладает низким удельным электрическим сопротивлением и поэтому используется только для магнитных экранов, сердечников и др. устройствах, работающих постоянно магнитных полях. Все пермаллои чувствительны к механическим деформациям. Основные марки пермаллоев:

• 79НМ, 80НХС, 83НФ – с максимальной магнитной проницаемостью;

• 50НП; 77НМДП- с прямоугольной петлей гистерезиса;

• 47НК; 40НКМ- с низкой остаточной магнитной индукцией и постоянной магнитной проницаемостью;

• 36КНМ- с высокой коррозионной стойкостью.