Магнитомягкие материалы
МММ представляют собой весьма широкий набор материалов как по составу и свойствам, так и по назначению. Возможная классификационная схема представлена на рисунок 5.6.
Рисунок 5.6 - Классификация МММ МММ должны удовлетворять требованиям, согласно которым материал должен: - легко намагничиваться и размагничиваться; - обладать узкой петлей гистерезиса, т.е. малой Нс и большими μначи μmax; - иметь высокую индукцию насыщения Bs, т.е. обеспечивать прохождение максимального магнитного потока через единичное сечение магнитопровода, что уменьшает его габариты и вес; - обеспечивать малые потери при работе в переменных полях, что снижает температуру нагрева изделия, габариты и вес, повышает КПД и рабочую индукцию; - удовлетворять дополнительным требованиям, связанным с механическими свойствами, стабильностью во времени и при разных температурах, низкой стоимостью. Наиболее широко применяемыми магнитомягкими материалами являются: - технически чистое железо и его разновидности; - листовая электротехническая сталь; - сплавы Fe-Ni с различным содержанием Ni, называемые пермаллоями; - сплавы Fe-Si-А1, называемые альсиферами; - магнитомягкие ферриты. К наиболее употребляемым к магнитомягким материалам относятся технически чистое, электролитическое и карбонильное железо. Наиболее применимой является низкоуглеродистая сталь - разновидность технически чистого железа. На основе карбонильного железа прессованием изготавливают ВЧ магнитные сердечники. У чистого железа мало удельное объемное сопротивление pv, поэтому оно применяется редко. Электролитическое железо также редко применяется ввиду высокой стоимости. Кремнистые стали представляют собой твердый раствор кремния в железе. Введение Si производят с целью повышения ρv. При этом возрастает μ и уменьшается Нс. Увеличение процентного содержания Si снижает механические свойства материала, поэтому обычно его доля не превышает 5%. На основе кремнистых сталей изготавливают электротехнические стали различных марок, подразделяемых по содержанию Si, по способу изготовления, магнитным и электрическим свойствам. Они обладают высокой индукцией, малыми значениями Нс и потерями на гистерезис. Поэтому их широко применяют для изготовления статоров и роторов электрических машин, сердечников силовых трансформаторов, магнитопроводов различных аппаратов и устройств. Низкокоэрцитивные сплавы – пермаллои - являются сплавами Fe и Ni с легирующими добавками хрома, кобальта, кремния, меди, марганца, которые изменяют количественные и качественные характеристики материала, а именно повышают ρv и μmax, улучшают механические свойства и температурную стабильность. Значительный интерес представляет сплав супермаллой, обладающий высокими магнитными свойствами в слабых полях. Пермаллои выпускают в виде лент, прутков и подвергают специальной термообработке для получения и стабилизации необходимых магнитных свойств. Основные области их применения — это измерительные приборы, сердечники малогабаритных силовых и импульсных трансформаторов и дросселей, магнитные экраны, магнитные усилители и бесконтактные реле, катушки индуктивности и т.д. Недостатками пермаллоев являются высокая чувствительность к механическим воздействиям, низкое значение ρv и зависимость магнитной проницаемости от частоты. Поэтому на повышенных частотах предпочтительнее низконикелевые пермаллои. Алъсиферы - тройные сплавы Al-Si-Fe, обладающие хорошими магнитными свойствами. Однако они отличаются высокой хрупкостью, твердостью и теряют свойства при механической обработке. Поэтому детали из них изготавливают литьем. Альсиферы используют в виде порошков для изготовления ВЧ сердечников методом прессования. Ферриты (оксиферы) представляют собой системы из оксидов железа и оксидов двухвалентных, а иногда и одновалентных металлов. Общая формула ферритов MeO·Fe2O3, где Me - символ двухвалентного металла. Обладая достаточно высокими магнитными свойствами, ферриты имеют высокое значение удельного сопротивления, поскольку это смесь оксидов. Поэтому они имеют малые потери и широко применяются на повышенных и высоких частотах. Процентный состав оксидов играет существенную роль в получении необходимых магнитных свойств. По сути своей ферриты представляют собой магнитную керамику и технологический процесс их изготовления весьма схож с процессом получения керамики. Основными операциями при изготовлении ферритов являются: - приготовление шихты (смеси) по весовым компонентам; первый помол для получения однородной массы; предварительный обжиг при температуре меньшей, чем при окончательном обжиге; - второй помол для улучшения степени однородности массы; - прессование, выдавливание стержней, трубок, а также литье под давлением для изготовления мелких деталей с использованием пластификаторов; - окончательный обжиг при температуре 1100... 1400 °С в окислительной среде чтобы избежать восстановления оксидов металлов. Из-за сложности технологического процесса получение заданных свойств и их воспроизводимость требуют, как правило, изготовления предварительной партии, по которой корректируется состав смеси и сам техпроцесс. По составу ферриты делятся на марганец-цинковые (MnO·Zn·Fe2·O3), никель- цинковые (NiO·Zn·Fe2·O3), литий-цинковые (Li2O·Zn·Fe2·O3) По свойствам и применению ферриты делятся на: - магнитомягкие низкочастотные ферриты с fгр = 0,2...20 МГц и высокочастотные c fгр = 20...300 МГц; - магнитотвердые ферриты; - ферриты с ППГ; - ферриты СВЧ. Чем выше начальная магнитная проницаемость, тем ниже граничная частота fгр, при равным 0,1. На низких частотах потери на гистерезис и вихревые токи малы и tgδ определяется в основном диэлектрическими потерями оксидов. На высоких частотах потери определяются всеми составляющими потерь, однако, основной вклад вносят потери в диэлектрике. Магнитомягкие ферриты применяются для изготовления сердечников трансформаторов, катушек индуктивности, фильтров, магнитных антенн и отклоняющих систем телевизоров, статоров и роторов ВЧ микродвигателей и т.д. Магнитодиэлектрики получают прессованием порошкообразного магнетика с изолирующей его частицы органической или неорганической связкой. Использование диэлектрической связки повышает ρv и позволяет применять материалы на повышенных и высоких частотах. В качестве основы применяют карбонильное железо, альсифер и другие порошкообразные магнетики, а диэлектрической связкой служат фенолформальдегидные смолы, полистирол, стекло и т.д. Таблица 5.1
Популярное: Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (437)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |