Магнитомягкие магнитные материалы Магнитные потери

Процесс перемагничивания магнитных материалов в переменном магнитном поле связан с тепловыми потерями энергии магнитного поля, что внешне проявляется в нагревании материала.

Можно выделить два вида потерь:

- потери на перемагничивание;

- динамические (потери на вихревые токи и потери, вызванные магнитным последействием).

Потери на перемагничивание пропорциональны площади петли гистерезиса (S) и пропорциональны частоте (f):

Р~f S.

Чтобы уменьшить эти потери используют магнитные материалыс возможно меньшей коэрцитивной силой (узкой петлей гистерезиса).

Потери на вихревые токи вызваны возникновением токов, которые индуцируют в материале магнитный поток. Эти потери пропорциональны квадрату частоты и обратно пропорциональны удельному электрическому сопротивлению:

P~ .

При высоких частотах в сердечниках приходится учитывать в первую очередь потери на вихревые токи. Уменьшить их можно путём увеличения удельного сопротивления ρ. Для этого сердечник делают из тонких листов ферромагнетика, разделённых лаком, тонкой бумагой и т. д. На высокой частоте целесообразнее использовать ферриты, у которых удельное сопротивление в 10⁶ - 10¹¹ раз больше железа.

Магнитомягкие материалы

Магнитомягкие материалы, обладая высокой магнитной проницаемостью, небольшой коэрцитивной силой и малыми потерями на гистерезис, используются в качестве сердечников трансформаторов, в электромагнитах, в измерительных приборах и везде, где необходимо при наименьших затратах достигнуть наибольшей индукции.

В настоящее время выпускается много разновидностей магнитомягких материалов:

- электротехническая сталь;

- пермаллои;

- альсиферы.

Ферромагнитные материалы характеризуются магнитной анизотропией, выражающейся в различной легкости намагничивания вдоль различных осей.

Анизотропия может усиливаться во время обработки стали. У электротехнической стали различают горячекатаную и холоднокатаную. При горячей прокатке происходит лишь слабая ориентация зёрен в направлении проката, сталь имеет незначительную анизотропию.

При прокатке в холодном состоянии, магнитные свойства в направлении проката улучшаются, но ухудшаются в поперечном направлении проката.

---------------------------------------------------------------------

Для магнитомягких материалов характерна …

малая коэрцитивная сила

низкая прочность

малая магнитная индукция

широкая петля гистерезиса

Решение:

Для магнитомягких материалов характерна малая коэрцитивная сила.

Ферриты

С увеличением частоты от звуковых частот до СВЧ потери на вихревые токи настолько возрастают, что применение вышеперечисленных магнитомягких материалов из-за низкого удельного сопротивления становится нецелесообразным. Материалами, обладающими высоким удельным сопротивлением являются ферриты и магнитодиэлектрики.

Ферриты представляют собой системы из окислов железа и окислов двухвалентных и реже одновалентных металлов, соответствующие общей формуле

Fe₂O₃·МеО,

где Ме – символ двухвалентного металла (никель, цинк, марганец, кобальт, барий и т.д., иногда одновалентный литий).

Технология изготовления ферритов оказывает существенное влияние на свойства готовых изделий.

В промышленности в основном используют метод смешивания оксидов металлов. Исходные оксиды взвешивают, тонко измельчают и тщательно перемешивают в шаровых или вибрационных мельницах. Затем осуществляют предварительный обжиг при температуре ниже температуры окончательного обжига. После этого следует второй помол окончательного обжига.