磁材使用条件
磁性材料的应用及原理是什么
磁性材料的应用及原理是什么引言磁性材料是一类具有特殊磁性性质的材料,广泛应用于各个领域。
本文将介绍磁性材料的应用范围以及其原理。
磁性材料的分类磁性材料可以根据不同的磁性性质进行分类,主要分为软磁性材料和硬磁性材料。
软磁性材料软磁性材料具有较低的矫顽力和剩磁,易于磁化和去磁化,主要用于电感器、变压器和电动机等电子器件中。
硬磁性材料硬磁性材料具有较高的矫顽力和剩磁,能够保持长时间的磁性,主要用于磁头、磁盘和磁卡等数据存储设备中。
磁性材料的应用磁性材料在各个领域都有重要的应用,以下是一些常见的应用领域:电子和通信设备磁性材料广泛应用于电子和通信设备中,例如电感器、变压器和电动机等。
软磁性材料用于制造电感器,可以实现电流和磁场之间的能量转换和传递。
变压器中也需要软磁性材料来实现电能的变换和传输。
电动机的转子和定子中也需要硬磁性材料来实现电能和机械能的转换。
磁存储设备磁性材料在磁存储设备中起着关键的作用。
硬磁性材料用于制造磁头和磁盘,用于读写数据。
磁头通过磁化或反磁化材料来读取和写入磁盘上的数据。
硬磁性材料的高矫顽力和剩磁使得数据能够长时间保存。
医疗器械磁性材料在医疗器械中也有广泛应用。
例如,磁共振成像(MRI)技术利用磁性材料产生的磁场来显示人体内部的详细结构。
磁性材料在MRI设备中被用于制造磁体,生成强大的磁场。
其他医疗器械中也常使用磁性材料,如磁疗器和磁性支架。
能源产业磁性材料在能源产业中也有应用。
例如,百瓦级风力发电机中的永磁同步发电机使用硬磁性材料制造的永磁体,通过磁力和电力之间的相互作用将风能转换为电能。
太阳能和地热能的利用也使用了磁性材料。
磁性材料的原理磁性材料的磁性是由于其内部的磁性原子或分子的性质所导致的。
这些原子或分子具有自旋和轨道磁矩,在外加磁场的作用下发生磁性行为。
磁性材料的原理可以用以下几个方面来解释:磁化磁化是磁性材料在外加磁场作用下获得磁性的过程。
当磁性材料处于无外加磁场的状态时,其中的磁矩是随机分布的。
磁性材料分类
磁性材料的分类1、铁氧体磁性材料:一般是指氧化铁和其他金属氧化物的符合氧化物。
他们大多具有亚铁磁性。
特点:电阻率远比金属高,约为1-10(12次方)欧/厘米,因此涡损和趋肤效应小,适于高频使用。
饱和磁化强度低,不适合高磁密度场合使用。
居里温度比较低。
2 、铁磁性材料:指具有铁磁性的材料。
例如铁镍钴及其合金,某些稀土元素的合金。
在居里温度以下,加外磁时材料具有较大的磁化强度。
3 、亚铁磁性材料:指具有亚铁磁性的材料,例如各种铁氧体,在奈尔温度以下,加外磁时材料具有较大的磁化强度。
4 、永磁材料:磁体被磁化后去除外磁场仍具有较强的磁性,特点是矫顽力高和磁能积大。
可分为三类,金属永磁,例:铝镍钴,稀土钴,铷铁硼等;铁氧体永磁,例:钡铁氧体,锶铁氧体;其他永磁,如塑料等。
5、软磁材料:容易磁化和退磁的材料。
锰锌铁氧体软磁材料,其工作频率在1K-10M之间。
镍锌铁氧体软磁材料,工作频率一般在1-300MHZ6、金属软磁材料:同铁氧体相比具有高饱和磁感应强度和低的矫顽力,例如工程纯铁,铁铝合金,铁钴合金,铁镍合金等,常用于变压器等。
7 、损耗角正切:他是串联复数磁导率的虚数部分与实数部分的比值,其物理意义为磁性材料在交变磁场的每周期中,损耗能量与储存能量的2派之比。
8、比损耗角正切:这是材料的损耗角正切与起始导磁率的比值。
9 、温度系数:在两个给定温度之间,被测的变化量除以温度变化量。
10、磁导率的比温度系数:磁导率的温度系数与磁导率的比值。
11 、居里温度:在此温度上,自发磁化强度为零,即铁磁性材料(或亚磁性材料)由铁磁状态(或亚铁磁状态)转变为顺磁状态的临界温度。
专业术语:1 、饱和磁感应强度:(饱和磁通密度)磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度。
在实际应用中,饱和磁感应强度往往是指某一指定磁场(基本上达到磁饱和时的磁场)下的磁感应强度。
2、剩磁感应强度:从磁性体的饱和状态,把磁场(包括自退磁场)单调的减小到0的磁感应强度。
磁性材料基本要求
《磁性材料》基本要求一、熟练掌握基本概念:(1) 磁矩:磁偶极子等效的平面回路的电流和回路面积的乘积,μm =iS ,方向由右手定则确定,单位Am 2。
(2) 磁化强度(M ):定义单位体积磁性材料内磁矩的矢量和称为磁化强度,用M 表示,SI 单位为A/m 。
CGS 单位:emu/cm 3。
换算关系:1 ×103 A/m = emu/cm 3。
(3) 磁场强度(H ):单位强度的磁场对应于1Wb 强度的磁极受到1牛顿的力。
SI 单位是A ·m -1。
CGS 单位是奥斯特(Oe)。
换算关系:1 A/m =4π/ 103 Oe 。
(4) 磁化曲线:磁体从退磁状态开始到磁化饱和的过程中,磁感应强度B 、磁化强度M 与磁场强度H 之间的非线性关系曲线。
(5) 退磁曲线:磁滞回线在第二象限的部分称为退磁曲线。
(6) 退磁场:当一个有限大小的样品被外磁场磁化时,在它两端出现的自由磁极将产生一个与磁化强度方向相反的磁场。
该磁场被称为退磁场。
退磁场的强度与磁体的形状及磁极的强度有关存在:Hd=-NM 。
(7) 饱和磁感应强度Bs(饱和磁通密度) :磁性体被磁化到饱和状态时的磁感应强度。
SI 单位是特斯拉[T]或[Wb·m -2];CGS 单位是高斯(Gauss)。
换算关系:1 T = 104 G 。
(8) 磁导率:定义为磁感应强度与磁场强度之比μ=B/H,表示磁性材料传导和通过磁力线的能力.单位为亨利/米(H·m -1).(9) 起始磁导率:磁性体在磁中性状态下磁导率的极限值。
H B H i 00lim 1→=μμ (10) 磁化率定义为磁化强度与磁场强度之比:χ= M /H(11) 居里温度:即铁磁性材料(或亚磁性材料)由铁磁状态(或亚铁磁状态)转变为顺磁状态的临界温度,在此温度上,自发磁化强度为零。
(12) 磁各向异性:磁性材料在不同方向上具有不同磁性能的特性。
包括:磁晶各向异性,形状各向异性,感生各向异性和应力各向异性等。
磁性材料的原理与应用
磁性材料的原理与应用磁性材料是具有一定磁性能力的物质,可以产生磁场或被磁场作用。
这种特性使得磁性材料广泛应用于电子、通信、能源、航天等领域。
本文将探讨磁性材料的原理与应用。
一、磁性材料的原理磁性材料存在磁矩,是其产生磁性的根源。
磁矩是一种量纲为J/T的物理量,表示单位体积内磁矢量的总和。
当磁性材料处于磁场中时,其内部的磁矩会进行定向,形成自发磁化。
这种自发磁化存在两种形式:铁磁性和顺磁性。
铁磁性材料的磁矩存在固定方向,磁化强度较大。
常见的铁磁性材料有铁、镍、钴等。
顺磁性材料的磁矩方向不固定,磁化强度较小。
常见的顺磁性材料有氧化铁、氧化钴等。
除铁磁性和顺磁性材料外,还有一个介于两者之间的物质,即亚铁磁性材料。
亚铁磁性材料的磁矩方向不固定,但获取相对固定的磁化强度。
常见的亚铁磁性材料有铁钯合金等。
二、磁性材料的应用1、电子行业磁性材料在电子行业中的应用非常广泛,如绕制电子元件的磁心、传感器等。
其中传感器是一种常见的磁性材料应用,如角度传感器、位置传感器等。
通过磁性材料与磁场的作用,可以实现物理量的精准检测,如温度、压力等。
2、通信行业磁性材料在通信行业中的应用体现在制造天线、磁头和磁盘等方面。
天线是通信行业中必不可少的元件,而磁头和磁盘则是计算机存储器中的重要组部件。
磁性材料通过其磁滞现象和磁阻变现象将信号转化为电流信号,从而实现信息的传递和存储。
3、能源行业磁性材料在能源行业中的应用体现在制造发电机、电动机、变压器等方面。
发电机和电动机中的永磁体就是一种磁性材料,通过与旋转的电磁线圈配合运动,实现动力输出。
变压器则是利用磁性材料的磁感应线圈来实现电压的变换,通过调整供电电压来实现多种电器的使用。
4、航天行业磁性材料在航天行业中的应用体现在制造航天器、人造卫星、火箭等方面。
磁性材料在这些领域中的应用往往是与导航系统和姿态控制系统结合使用。
特别是航天器,其运行轨道非常复杂,需要导航系统、姿态控制系统等多个系统的协调和配合。
磁性材料的性能和应用
磁性材料的性能和应用磁性材料是一类具有磁性质的材料,广泛应用于电子、信息、能源、医药等领域。
磁性材料的性能因其组织和结构的不同而差别很大。
以下将从磁性材料的基本性质、分类、性能和应用四个方面来探讨磁性材料的性能和应用。
一、磁性材料的基本性质磁性材料是一种物理性质,在外磁场下会产生磁矩,而磁矩的大小和方向取决于材料的组织与结构。
磁性材料的基本性质有三个:磁滞回程、磁饱和、磁导率。
1. 磁滞回程磁滞回程是指当外磁场的强度逐渐增大时,其磁化强度也逐渐增大,但磁场达到一定强度时,材料的磁矩已经指向一个方向,因而磁矩增长变缓。
当外磁场开始减小时,材料的磁矩也随之减小,但磁场达到某一程度时,其磁矩并没有完全消失,只是改变方向。
这种依磁场强度变化的磁化特性称为磁滞回程。
2. 磁饱和磁饱和是指在某个外磁场下,材料磁化强度达到最大值,同时材料的磁导率也达到最大值。
此时磁化强度无法再随磁场强度增大而增大,称为磁饱和。
3. 磁导率磁导率是指在单位长度和单位磁场强度下,磁通量密度的变化量。
与电导率类似,单位为亨利/米。
二、磁性材料的分类磁性材料按磁悬的方向可分为沿着晶体轴向的单晶磁材料和沿着磁畴轴向的磁畴磁材料。
单晶磁材料是指晶体中存在着明显的磁畴并且沿着磁畴轴向呈单结构分布的材料。
磁畴磁材料是指晶体中存在着明显的磁畴并且沿着磁畴轴向呈多结构分布的材料。
单晶磁材料用于小型电动工具、制动器、声音电子元件、环路变压器、机械传动器、套管等方面。
磁畴磁材料用于高速电动机、高分辨率电磁开关、高强度电动工具、行星绕组等方面。
三、磁性材料的性能磁性材料的性能是指在不同的条件下,材料所表现出来的特殊物理性质,主要包括磁导率、磁饱和、剩磁、矫顽力、居里温度、热稳定性和加工性能等。
1. 磁导率磁导率是指在单位长度和单位磁场强度下,磁通量密度的变化量。
越大表示磁能的存储能力越大。
2. 磁饱和磁饱和是指在某个外磁场下,材料磁化强度达到最大值,同时材料的磁导率也达到最大值。
磁性材料的性质及其应用
磁性材料的性质及其应用磁性材料是具有磁性的材料,包括金属、陶瓷、聚合物等。
它们具有磁性的性质,可以在外界磁场的作用下产生电动势和电流,同时也可以被用来测量磁场的强度和方向。
在现代科技中,磁性材料的应用非常广泛,它们既可以用于制造各种磁性元器件,又可以用于生产高效节能的磁性设备。
磁性材料的性质磁性材料的最主要的特征就是磁性。
磁性的含义就是:当磁性材料暴露在磁场中时,会产生磁场,而磁场会对物体周围的其他物质产生影响。
在磁性材料的基本物理学中,根据磁性材料在磁场中的方向不同,它们可以被分为铁磁性、顺磁性和抗磁性三类。
铁磁性材料的特点就是当磁场施加到铁磁性材料上,磁场的方向会随着磁场的改变而发生变化。
这种特性使铁磁性材料在磁记录和存储设备中非常有用,如常见的硬盘。
另一方面,由于铁磁性材料中的电子磁矩是沿着同一方向有序排列的,所以它们在制造电动机和发电机时也非常有用。
顺磁性材料与铁磁性材料类似,但它们的磁场的强度总是相对较弱。
顺磁性材料中的电子磁矩是在各个方向上随机排列的,在外磁场的作用下,部分电子矩会指向磁场的方向,从而产生磁化。
这种特性使得顺磁性材料应用在测量磁场方向和强度的设备中非常有用。
抗磁性材料则是在外磁场的作用下,电子磁矩不会指向磁场方向,从而不会产生磁化。
它们的主要应用是在使用磁测量设备时,当这些设备不需要被材料本身的磁场所扰动时就可以使用抗磁性材料。
磁性材料的应用磁性材料具有广泛的应用领域。
下面列出了一些广泛应用的例子:1. 电动机和发电机磁性材料常常被用于电动机和发电机的制造中,因为这些设备需要产生磁场,以便将电能转化为机械能。
对于直流电机,还需要铁芯材料的磁矩有序排列,以便在开关电流时能够快速反转。
2. 磁存储磁性材料在计算机硬盘和磁带中广泛应用。
这些设备可以通过改变材料中的磁场来储存和读取数据。
每个位表示一个磁小区域,可以通过改变小区域中的磁方向来存储1和0。
3. 磁传感器磁性材料在制造各种传感器时也非常有用,其中包括磁力计和磁流量计。
磁性材料的基本特性
一.磁性材料的基本特性1.磁性材料的磁化曲线磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的,在外加磁场H作用下,必有相应的磁化强度M或磁感应强度B,它们随磁场强度H的变化曲线称为磁化曲线(M~H或B~H曲线)。
磁化曲线一般来说是非线性的,具有2个特点:磁饱和现象及磁滞现象。
即当磁场强度H足够大时,磁化强度M达到一个确定的饱和值Ms,继续增大H,Ms保持不变;以及当材料的M值达到饱和后,外磁场H降低为零时,M并不恢复为零,而是沿MsMr曲线变化。
材料的工作状态相当于M~H曲线或B~H曲线上的某一点,该点常称为工作点。
2.软磁材料的常用磁性能参数∙饱和磁感应强度Bs: 其大小取决于材料的成分,它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列;∙剩余磁感应强度Br: 是磁滞回线上的特征参数,H回到0时的B值. 矩形比: Br/Bs;∙矫顽力Hc: 是表示材料磁化难易程度的量,取决于材料的成分及缺陷(杂质、应力等);∙磁导率m:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值,与器件工作状态密切相关;∙初始磁导率mi、最大磁导率mm、微分磁导率md、振幅磁导率ma、有效磁导率me、脉冲磁导率mp;∙居里温度Tc: 铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,转变为顺磁性, 该临界温度为居里温度. 它确定了磁性器件工作的上限温度;∙损耗P: 磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe P=Ph+Pe=af+bf2+cPeμf2t2/,r 降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc;降低涡流损耗Pe的方法是减薄磁性材料的厚度t及提高材料的电阻率r;∙在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为:总功率耗散(亳瓦特)/表面积(平方厘米)3.软磁材料的磁性参数与器件的电气参数之间的转换∙合理确定磁芯的几何形状及尺寸;∙根据磁性参数要求,模拟磁芯的工作状态得到相应的电气参数。
材料:B H,m 磁芯(S,l):f~F 器件(N):U~I,LI ~H: H = IN/l 磁势F =ò Hdl=Hl Nf = ò UdtL~m:L=AL N2 =4N2m SK /D′10-9 U ~B:U = Ndf/dt = kfNBS ′10-6二、常用软磁磁芯的特点及应用(一).粉芯类1.磁粉芯磁粉芯是由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料。
磁性材料使用时需要注意事项
为了不引起人身损伤及磁体性能不良,请遵循以下注意事项:
1、磁体在使用过程中应确保工作场所干净,否则容易吸附铁屑等磁性小颗粒影响使用。
2、磁体在充磁时,磁体必须固定,且充磁场必须大于磁体材料矫顽力的2.5倍,才能充饱和:充磁后的磁体不要接触铁磁性物质,否则容易退磁,影响使用。
3、磁体材质较脆,运输、电镀(涂覆),安装过程中,应确保磁体不受剧烈撞击,如果方法不当,可能会引起磁体的破损、崩裂。
4、铝银钻磁钢最高使用为500℃,彩钻磁体在200℃铉以上,铉铁硼最高使用温度为200℃,粘结磁体160C。
5、磁体在贮存时要保持室内通风干燥,否则潮湿环境容易使磁体产生锈蚀。
磁性要求规范
磁性要求规范磁性材料在现代工业中有着广泛的应用,从电力电子、通讯、医疗到磁记录等领域都需要使用磁性材料。
然而,不同领域对磁性材料的要求略有不同。
因此,让磁性材料的特性符合要求,需要有一套规范的标准。
一、磁性材料的种类磁性材料根据其磁性特性、用途和工艺方法来划分有多种不同的分类方法。
按用途可以分为软磁材料和硬磁材料;按制备工艺可以分为氧化物磁性材料和金属磁性材料等。
此外,磁性材料的磁性特性也是影响其应用的重要因素之一。
包括剩磁、矫顽力、饱和磁感应强度、磁导率以及温度稳定性等。
不同的领域对这些特性的要求也各不相同,需要有专门的标准针对这些特性进行规范。
二、磁性材料的测试方法为了确保不同领域对磁性材料的要求都可以得到满足,需要研制出一套可靠的测试方法来检测磁性材料的性能。
这也是确保磁性材料质量和一致性的重要手段。
欧洲、美国、日本等国家和地区都有自己的磁性材料测试标准。
常用的测试方法包括磁滞回线测量、交流和直流磁导率测量、温度特性测量以及矫顽力和饱和磁感应强度测量等。
此外,有些特殊的磁性材料还需要采用先进的测试技术,如软磁材料的质量损失测量、铁氧体材料的参照磁场测量等。
三、磁性材料的标准化、认证随着磁性材料应用领域的不断扩大,磁性材料的标准化工作也变得越来越重要。
磁性材料的标准化涉及到多方面的内容,包括标准的制定、认证和实施等。
磁性材料的标准化目的在于确保磁性材料的质量和稳定性,提高品质和降低成本。
标准的制定需要制订方、用户、测试机构等各方共同参与,以确保标准的全面和准确。
此外,磁性材料还需要经过认证,以确保其符合标准要求。
认证机构会对磁性材料进行抽样测试、质量管理体系审核等步骤,从而为用户提供一项可靠的质量保障。
四、磁性材料的应用发展趋势磁性材料的应用在不断拓展。
例如,新一代电动汽车的驱动电机需要使用永磁体材料;电网向新能源方向转型,对电力电子材料的需求量也在持续增长。
未来,磁性材料应用的发展趋势可能会集中在以下几个方面:第一,软磁材料的应用不断拓展。
混凝土中添加磁性材料的技术规程
混凝土中添加磁性材料的技术规程一、前言混凝土是建筑工程中最重要的材料之一,其性能直接影响着建筑物的稳定性和安全性。
为了提高混凝土的性能,近年来磁性材料被广泛应用于混凝土中。
磁性材料可以提高混凝土的力学性能、耐久性能和导电性能等,因此混凝土中添加磁性材料已经成为了一种流行的技术。
本文将详细介绍混凝土中添加磁性材料的技术规程。
二、磁性材料的选择在混凝土中添加磁性材料需要选择合适的材料。
磁性材料的选择需要考虑以下几个方面:1. 磁性材料的类型:目前主要有铁氧体、钕铁硼、铝镍钴等磁性材料可供选择。
其中,铁氧体是一种较为常见的磁性材料,具有较高的磁导率和磁饱和度,但其磁滞损耗较大。
钕铁硼是一种较新的磁性材料,具有较高的磁能积和磁导率,但价格较高。
铝镍钴是一种较为稳定的磁性材料,但其磁导率较低。
2. 磁性材料的形态:磁性材料可以是粉末、颗粒、纤维、片状等多种形态。
在混凝土中添加磁性材料时,需要根据混凝土的使用环境和要求选择合适的磁性材料形态。
3. 磁性材料的含量:磁性材料的含量是影响混凝土性能的关键因素之一。
一般来说,磁性材料的含量应该控制在5%以下,否则会影响混凝土的力学性能和耐久性能。
三、混凝土配合比的设计在设计混凝土配合比时需要考虑磁性材料的添加量和混凝土的强度等级。
一般来说,磁性材料的添加量应该根据混凝土的强度等级和使用环境进行合理的配比设计。
在设计时,应该同时考虑磁性材料的含量、形态和类型等因素。
四、混凝土制备工艺在混凝土制备过程中需要注意以下几个方面:1. 混凝土的搅拌时间:由于磁性材料的添加会影响混凝土的流动性,因此在搅拌混凝土时需要注意搅拌时间的控制,以确保混凝土的均匀性。
2. 磁性材料的预处理:在添加磁性材料之前,需要对磁性材料进行预处理,以去除杂质和保证磁性材料的均匀性。
预处理的方法包括筛分、洗涤、烘干等。
3. 磁性材料的添加方式:磁性材料的添加可以采用干拌或湿拌的方式。
在添加磁性材料时需要注意控制混凝土的水灰比,以确保混凝土的强度和均匀性。
磁性材料安全操作保养规定
磁性材料安全操作保养规定磁性材料是一种具有强磁性的材料,广泛应用于制造电动机、变压器、高科技电子等领域。
但是,磁性材料的安全性和保养问题也必须引起足够的重视,尤其在使用过程中更要注意安全操作和保养。
本文将就磁性材料的安全操作和保养规定做以下介绍。
磁性材料的安全操作1.空载运转:磁性材料不能空载运转,即机器不可空转磁极,否则容易造成电机过热、损坏等问题。
2.稳定性:在机器运行过程中,应保持磁性材料的稳定性,避免剧烈碰撞、震动等现象导致设备破损。
3.远离火源:磁性材料具有自燃的风险,在使用中应尽量避免接近明火或高温产生的场所。
4.防潮防水:磁性材料不能和水长时间接触,否则会导致磁场下降、氧化等问题。
5.避免磁场接触:磁性材料能够产生较强的磁场,不能让其直接接触人体,否则可能对健康造成不利影响。
6.保持清洁:常年积蓄的污渍和灰尘会影响磁性材料的函数,因此应经常保持其清洁,主要可用干净的抹布或棉花蘸酒精擦拭。
7.防止氧化:磁性材料如果长时间不使用,可能产生氧化问题,因此建议要保存时放置在干燥通风的地方。
磁性材料的保养规定1.防尘:磁性材料使用前后,应使用干净的软毛刷子清除器表面及孔隙处的灰尘和杂质。
2.定期清洗:磁性材料应定期进行清洗,建议每三个月进行一次,可用清水或中性洗涤剂混合洗涤,然后以清水冲洗、风干即可。
3.维护表面电性:磁性材料的表面电性良好时,可以通过光滑和镀涂处理来实现。
若有必要维护表面电性,在光滑处理后,可进行不点状的电镀处理。
4.防磁性腐蚀:磁性材料的刀口、机械零件等易受腐蚀的部位,应涂上防磁性腐蚀剂进行保护。
磁性材料的存储和运输1.存放处所:存储时应选择通风干燥处所,避免长时间暴露在直射日光下并防止接触水。
2.运输方式:磁性材料应轻装轻放,避免受到猛烈震动或碰撞,即使是短途运输也要谨慎对待。
3.传递方式:在磁性材料的传递过程中,应保证其始终在水平状态,并禁止堆放和滚动。
总之,磁性材料在使用、保养、存储和运输的过程中都需要特别注意安全问题,因为这是涉及到人员和设备安全的事情。
磁学中的磁性材料特性与应用
磁学中的磁性材料特性与应用在我们的日常生活和现代科技中,磁性材料扮演着至关重要的角色。
从简单的指南针到复杂的电子设备,磁性材料的特性和应用无处不在。
那么,究竟什么是磁性材料?它们又有哪些独特的特性和广泛的应用呢?磁性材料,简单来说,是指具有磁性的物质。
其磁性的产生源于材料内部原子或离子的磁矩排列。
根据磁性的强弱和特性,磁性材料可以分为三大类:顺磁性材料、抗磁性材料和铁磁性材料。
顺磁性材料的原子或离子具有一定的磁矩,但在没有外部磁场时,这些磁矩的方向是随机的,因此整体不表现出磁性。
然而,当置于外部磁场中时,它们的磁矩会趋向于与磁场方向一致,从而产生微弱的顺磁性。
常见的顺磁性材料有铝、铂等金属。
抗磁性材料则是在外部磁场作用下,会产生与磁场方向相反的微弱磁性。
大多数有机化合物和某些金属,如铜、银等,都属于抗磁性材料。
而铁磁性材料是磁性材料中最为重要和常见的一类。
它们具有很强的磁性,并且在外部磁场去除后仍能保持一定的磁性。
铁、钴、镍及其合金是典型的铁磁性材料。
其磁性的强大源于内部原子磁矩之间存在着强烈的相互作用,使得它们能够自发地排列整齐,形成磁畴。
磁性材料的特性多种多样,其中磁导率是一个关键的参数。
磁导率表示材料对磁场的传导能力,磁导率高的材料能够更有效地传导磁场。
例如,软铁的磁导率就非常高,常用于制造变压器的铁芯,以提高磁场的传输效率。
另一个重要特性是矫顽力。
矫顽力是指要使磁性材料的磁性消失所需施加的反向磁场强度。
矫磁性小的材料,如软磁材料,容易被磁化和退磁,适用于制造电磁铁的铁芯、变压器的绕组等;而矫顽力大的材料,如永磁材料,则能够保持较强且稳定的磁性,常用于制造永磁电机、扬声器等。
磁性材料在电子领域的应用极为广泛。
在计算机中,硬盘就是利用磁性材料来存储数据的。
通过改变磁性材料的磁化方向来表示 0 和 1的二进制信息,实现了海量数据的存储。
此外,磁带、软盘等存储设备也基于类似的原理。
在通信领域,磁性材料在天线、滤波器等部件中发挥着重要作用。
青海耐高温磁铁规范要求
青海耐高温磁铁规范要求1. 引言青海省作为我国西部重要的经济区域之一,其特殊的地理和气候条件对物资的选用和使用提出了一定的要求。
在青海省内的工业生产过程中,常常需要使用到耐高温磁铁。
本文档旨在阐述青海省对耐高温磁铁的规范要求,以确保工业生产的安全和可靠性。
2. 耐高温磁铁的定义耐高温磁铁是指能在高温条件下保持稳定磁性的磁铁材料。
在青海省的工业生产中,耐高温磁铁广泛应用于高温炉窑、汽车发动机等场景,因此其稳定的磁性和良好的耐高温性能对确保生产过程的正常进行至关重要。
3. 材料要求青海省对耐高温磁铁的材料要求如下:•稳定的磁性:耐高温磁铁应具有较高的磁感应强度和优良的磁导磁导率,以确保其在高温环境下仍然能够稳定地产生磁场。
•良好的耐高温性能:耐高温磁铁应能够在高温环境下保持稳定的磁性和力学性能,不易氧化、脆化或退磁。
•抗腐蚀性能:耐高温磁铁应具有较强的抗腐蚀性能,能够在潮湿、酸碱等腐蚀环境下长时间使用而不受损。
4. 测试方法为确保耐高温磁铁符合规范要求,青海省制定了以下测试方法:4.1 磁性测试•使用磁力计对耐高温磁铁进行磁性测试,记录其磁感应强度和磁导磁导率。
•将耐高温磁铁置于高温环境中,测试其在高温条件下的磁性能是否满足要求。
4.2 耐高温性能测试•将耐高温磁铁置于高温炉中,以不同温度和时间进行加热,并测试其磁性能是否发生明显变化。
•对加热后的耐高温磁铁进行力学性能测试,如强度、韧性等指标。
•观察耐高温磁铁的外观,检测是否出现氧化、脆化等现象。
4.3 抗腐蚀性能测试•将耐高温磁铁置于酸碱腐蚀液中,测试其在长时间浸泡后磁性能的变化情况。
•对浸泡后的耐高温磁铁进行外观检测,观察是否出现表面腐蚀现象。
5. 结论青海省对耐高温磁铁的规范要求包括材料的性能要求和测试方法。
通过严格的测试,确保耐高温磁铁能够在高温环境下保持稳定的磁性和力学性能,并具有较强的抗腐蚀性能。
这不仅保证了工业生产过程的正常进行,同时也提高了产品质量和安全性,为青海省的经济发展做出了贡献。
磁力材料的原理及应用
磁力材料的原理及应用1. 磁力材料的基本概念磁力材料是指能够自发地产生和保持磁性的材料。
磁性是指物质在外部磁场作用下表现出的磁化性质。
常见的磁力材料包括铁、镍、钴等金属,以及氧化铁、钡铁氧体等化合物。
2. 磁力材料的分类磁力材料可以根据磁性的来源进行分类,主要分为软磁性材料和硬磁性材料两大类。
2.1 软磁性材料软磁性材料具有高导磁率和低矫顽力的特点,适用于变压器、电感器等应用中。
常见的软磁性材料包括硅钢片、镍铁合金等。
2.2 硬磁性材料硬磁性材料具有高矫顽力和高保持力的特点,适用于磁头、磁卡等应用中。
常见的硬磁性材料包括钕铁硼磁体、铁钴硼磁体等。
3. 磁力材料的原理磁力材料的原理可以通过微观层面的磁性理论来解释。
根据磁性理论,物质的磁性是由其内部原子或离子的磁矩所决定的。
当磁力材料处于无外部磁场的状态时,其磁矩会随机分布,造成整体磁矩的平均为零,表现为无磁性。
当外部磁场作用于磁力材料时,磁矩会受到磁场力的作用而发生取向,从而产生自发磁化。
软磁性材料的磁矩易于在外部磁场下重新取向,从而产生高导磁率的性质。
而硬磁性材料的磁矩则很难在外部磁场下重新取向,因此具有较高的矫顽力和保持力。
4. 磁力材料的应用磁力材料在电子、通信、能源等领域中有着广泛的应用。
4.1 变压器和电感器软磁性材料的高导磁率使其非常适用于变压器和电感器中。
变压器利用软磁性材料的高导磁率来提高电能的传输效率。
电感器则利用软磁性材料的高导磁率和低损耗特性来实现电能的存储和反馈控制。
4.2 磁存储设备硬磁性材料的高矫顽力和保持力使其成为磁存储设备中的重要材料。
磁头和磁卡等设备利用硬磁性材料来存储和读取数据,实现数据的快速访问和传输。
4.3 电动机和发电机磁力材料在电动机和发电机中也有着广泛的应用。
电动机利用磁力材料的磁特性来实现能量的转换和传输。
发电机则利用磁力材料的磁特性来将机械能转化为电能。
4.4 磁性传感器磁力材料还可以用于制造磁性传感器。
磁材使用条件
磁性材料电子变压器的使用条件,包括两方面内容:可靠性和电磁兼容性。
以前只注意可靠性,现在由于环境保护意识增强,必须注意电磁兼容性。
可靠性是指在具体的使用条件下,电子变压器能正常工作到使用寿命为止。
一般使用条件中对电子变压器影响最大的是环境温度。
决定电子变压器受温度影响强度的参数是软磁材料的居里点。
软磁材料居里点高,受温度影响小;软磁材料居里点低,对温度变化比较敏感,受温度影响大。
例如锰锌铁氧体的居里点只有215℃,比较低,磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生变化,除正常温度25℃而外,还要给出60℃,80℃,100℃时的各种参数数据。
因此,锰锌铁氧体磁芯的工作温度一般限制在100℃以下,也就是环境温度为40℃时,温升必须低于60℃。
钴基非晶合金的居里点为205℃,也低,使用温度也限制在100℃以下。
铁基非晶合金的居里点为370℃,可以在150℃~180℃以下使用。
高磁导坡莫合金的居里点为460℃至480℃,可以在200℃~250℃以下使用。
微晶纳米晶合金的居里点为600℃,取向硅钢居里点为730℃,可以在300℃~400℃下使用。
电磁兼容性是指电子变压器既不产生对外界的电磁干扰,又能承受外界的电磁干扰。
电磁干扰包括可听见的音频噪声和听不见的高频噪声。
电子变压器产生电磁干扰的主要原因是磁芯的磁致伸缩。
磁致伸缩系数大的软磁材料,产生的电磁干扰大。
铁基非晶合金的磁致伸缩系数通常为最大(27~30)×10-6,必须采取减少噪声抑制干扰的措施。
高磁导Ni50坡莫合金的磁致伸缩系数为25×10-6,锰锌铁氧体的磁致伸缩系数为21×10-6。
以上这3 种软磁材料属于容易产生电磁干扰的材料,在应用中要注意。
3%取向硅钢的磁致伸缩系数为(1~3)×10-6,微晶纳米晶合金的磁致伸缩系数为(0.5~2)×10-6。
这2 种软磁材料属于比较容易产生电磁干扰的材料。
6.5%硅钢的磁致伸缩系数为0.1×10-6,高磁导Ni80 坡莫合金的磁致伸缩系数为(0.1~0.5)×10-6,钴基非晶合金的磁致伸缩系数为0.1×10-6以下。
永磁材料操作保养规程
永磁材料操作保养规程前言永磁材料是一种重要的材料,在许多领域发挥着重要的作用。
在使用永磁材料时,正确的操作和保养方法对其使用寿命和性能具有至关重要的影响。
本文档介绍了永磁材料的操作和保养规程,以确保其长期稳定运行。
操作规程1. 安全在操作永磁材料时,必须遵守以下安全规程:•戴上合适的安全手套,以免手部被强力的磁场吸引。
•避免暴露在磁场中。
磁场可能会引起心脏起搏器、听力助听器和其他医疗设备的干扰。
•禁止在永磁材料附近存放有磁性物品,避免引起意外。
•禁止锤击、冲击或弯曲永磁材料,以免破坏其磁性能。
2. 温度永磁材料对温度非常敏感。
在操作永磁材料时,必须遵守以下温度规程:•永磁材料对高温非常敏感。
当永磁材料的温度超过其最高允许温度时,将会损害其磁性能,导致其无法正常工作。
为了保护永磁材料,请不要接触高温物体或将其放置在高温环境中。
•永磁材料对低温的敏感度也很高。
在低温环境下使用永磁材料时,其磁性能会下降。
因此,在寒冷的环境中使用永磁材料时,请注意温度并在必要时采取保温措施。
3. 磁场在操作永磁材料时,必须注意磁场。
以下是有关磁场的规程:•在操作永磁材料时,应使用专用磁体以确保安全。
•避免将永磁材料碰撞到硬物表面以及直接接触其他带磁物体,以免造成永久磁化。
•在操作永磁材料时,应注意磁场的方向和大小,并正确运用磁场。
4. 清洁在清洁永磁材料时,必须遵守以下规程:•使用软布轻轻擦拭永磁材料,避免使用研磨剂或彩色清洁剂。
•如果永磁材料表面上有较强的吸尘器或其他金属物品,应用温和的清洁剂涂抹,然后轻轻擦拭。
•在使用永磁材料时,避免油污和水侵入永磁材料内部,以避免永磁材料丧失磁性能。
保养规程在日常使用中,永磁材料需要定期进行保养,以保证其性能和寿命。
以下是有关保养的规程:1. 储存在存储永磁材料时,遵守以下规程:•避免太阳直射和潮湿环境。
阳光和潮湿会破坏永磁材料。
•不要将永磁材料与其他金属物品混合。
这可能导致它们互相磨损和钝化。
磁学实验技术使用注意事项
磁学实验技术使用注意事项引言:磁学实验技术是研究磁场和电磁性质的重要手段之一。
在进行磁学实验时,我们需要遵守一些使用注意事项,以确保实验的顺利进行,同时保障实验人员的安全。
本文将从实验室环境、实验器材、操作规范等方面,就磁学实验技术的使用注意事项进行探讨。
一、实验室环境的准备1. 实验室内应保持干燥、通风良好的环境,避免因潮湿而影响实验结果。
2. 实验室内应保持整洁,杂物堆积可能对实验进行造成干扰。
3. 实验室内不宜存在大量金属物品,以免产生额外的磁场干扰。
二、实验器材的准备1. 在进行磁学实验时,实验器材的选用要符合实验要求,不能随意更换或替代。
2. 实验器材应定期检查与维护,确保其性能良好,不影响实验的进行。
3. 不同类型的磁材料和磁器件在使用时应按照操作手册要求进行操作,避免误操作或人为损坏。
三、操作规范1. 在进行磁学实验前,应详细阅读实验指导书,了解实验原理和步骤,并按照要求进行实验操作。
2. 实验过程中,应采取正确的实验姿势,保持良好的工作状态,避免因操作不当引起意外伤害。
3. 实验器材的连接应牢固可靠,接头处应严密封闭,以免引起电流泄露或短路现象。
四、安全防护1. 实验室内应配备必要的安全设施,如灭火器、急救箱等,以应对可能出现的意外情况。
2. 实验室人员在进行高强度磁场实验时,应佩戴个人防护装备,如防磁手套、防护眼镜等,确保安全。
3. 对于一些具有辐射性的实验材料,应按照放射性物质使用的规定进行防护,确保人员和环境的安全。
4. 在进行液氮实验时,应注意液氮的温度极低,防止与皮肤或其他物体直接接触,防止冷烫伤。
五、实验数据处理1. 在实验过程中,应认真记录实验数据,并按照实验指导书的要求进行数据处理和分析。
2. 在进行磁学实验数据处理时,应注意数据的准确性和可靠性,避免误差和偏差对实验结果的影响。
3. 在实验结果的论证和解释过程中,应结合相关理论知识,进行详细的推导和分析,以得出准确的结论。
钕铁硼磁铁海运条件
钕铁硼磁铁海运条件钕铁硼磁铁是一种常见的永磁材料,具有较高的磁性能,被广泛应用于电子、机械、汽车等领域。
在海运过程中,钕铁硼磁铁需要特殊的条件和措施来保证其安全运输,以避免损坏和事故发生。
在海运钕铁硼磁铁前,需要进行仔细的包装和标识。
钕铁硼磁铁具有很强的磁性,容易吸附铁质物体,因此在包装时需要使用非磁性的材料,如木箱、纸箱或塑料袋等。
同时,需要在包装上标明“易磁物品”或“磁性物品”,以便工作人员和承运商能够正确处理和操作。
在运输过程中,需要注意防潮和防震。
钕铁硼磁铁对湿度和水分非常敏感,容易氧化和腐蚀,因此需要在包装中加入干燥剂,以吸收潮气。
同时,还需要采取防震措施,以避免在运输过程中发生碰撞和振动导致的损坏。
可以使用泡沫板、气泡膜、填充物等材料进行缓冲和固定,保证钕铁硼磁铁的稳定性和完整性。
在海运钕铁硼磁铁时,还需要注意温度控制。
钕铁硼磁铁具有一定的热容量,温度的变化会对其磁性能产生影响。
在运输过程中,特别是在长途海运中,需要避免暴露在极端的温度环境下,以防止磁性能的损失。
可以使用保温箱、保温材料等措施来控制温度,确保钕铁硼磁铁处于适宜的温度范围内。
在海运钕铁硼磁铁时,需要选择合适的运输方式和运输公司。
钕铁硼磁铁属于危险品,需要符合相关的运输规定和标准。
在选择运输公司时,要确保其具有相关的资质和经验,能够提供安全可靠的运输服务。
同时,还需要与承运商进行充分沟通,明确运输过程中的责任和义务,以避免纠纷和损失。
海运钕铁硼磁铁需要特殊的条件和措施来保证其安全运输。
在包装和标识上需要注意非磁性材料和标识的使用;在防潮和防震上需要加入干燥剂和缓冲材料;在温度控制上需要避免极端温度环境;在选择运输方式和运输公司上需要符合相关规定并与承运商进行充分沟通。
只有在严格遵守这些条件和措施的情况下,钕铁硼磁铁才能安全地海运到达目的地,发挥其应有的功能和价值。
磁力材料的原理和应用
磁力材料的原理和应用原理磁力材料是一种能够产生磁场并吸引或排斥其他物体的材料。
它们基于原子和分子的磁性相互作用,具有磁性特性。
磁力材料的磁性是由于材料中存在的磁性离子或磁矩引起的。
磁力材料的磁性源于其微观结构中的磁性离子或磁矩。
在磁力材料中,磁矩可以是由电子自旋或原子核自旋引起的。
当这些磁矩在材料中呈现一定的有序排列时,它们的磁矩会相互作用,并产生整体上的磁性。
类型磁力材料可以分为软磁材料和硬磁材料两种类型。
软磁材料软磁材料对磁场的响应比较敏感,其磁化过程容易发生,并且可以快速磁化和磁消逝。
软磁材料通常用于制造电磁铁、电感器和变压器等设备。
•氧化铁软磁材料:氧化铁软磁材料具有较高的导磁率,常用于制造电感器和传感器等电子设备。
•镍铁软磁材料:镍铁合金在弱磁场下具有较高的导磁率和低的磁滞损耗,常用于制造电磁铁和电感器等设备。
硬磁材料硬磁材料对磁场响应较弱,其磁化过程比软磁材料难以发生,并且可以保持较长时间的磁化状态。
硬磁材料通常用于制造永磁体和磁存储器等设备。
•钕铁硼硬磁材料:钕铁硼是一种目前应用最广泛的硬磁材料,具有极高的磁能产品和较高的矫顽力。
•钴硅钢硬磁材料:钴硅钢硬磁材料具有较高的饱和磁感应强度和较低的磁滞损耗,可应用于高频磁体和磁传感器等设备。
应用磁力材料在各个领域中有着广泛的应用。
电子设备磁力材料在电子设备中发挥着重要的作用。
软磁材料常用于制造电感器、变压器和传感器等设备,用于实现电能的传输和电信号的处理。
硬磁材料通常被用于制造永磁体,用于电机、发电机和传感器等设备中。
医疗器械磁力材料在医疗器械领域中有着广泛的应用。
例如,磁力材料可以用于制造磁共振成像(MRI)设备中的磁体和磁共振对比剂。
此外,磁力材料还可以用于制造生物传感器和药物传递系统等医疗器械。
能源领域磁力材料在能源领域中也有着一定的应用。
例如,软磁材料可以用于制造变压器和电感器等设备,用于实现电能的传输和转换。
硬磁材料则可以用于制造永磁发电机和磁能发电等设备,用于实现能源的转换和利用。
磁铁使用注意事项和说明1
磁铁使用注意事项和说明发布时间:2010.08.14 新闻来源:钕铁硼磁铁厂家__强力磁铁厂家,磁铁厂,钕磁铁浏览次数: 796 磁铁使用说明和注意事项警告:1:钕铁硼磁性非常强,操作时应避免手或身体的其他部分被磁铁夹住,对于尺寸较大的磁铁更应重视人身的安全和防护。
2:切勿将磁体接近电子医疗器械或携带起搏器等医疗设备的人。
3:切勿吞下磁体。
万一不慎吞下,请立即去医院治疗。
请勿将磁石放在儿童可以触及的地方。
注意:为了不安全和不影响磁铁的使用,请务必遵守以下规则:4:磁铁在使用过程中应确保工作场所洁净,以免铁屑等细小杂质吸附在磁铁表面影响产品的正常使用。
5:钕铁硼磁铁磁性很强,如对其进行强烈冲击,磁体会破碎并飞散,磁碎片可能会飞入眼中,请小心使用。
6:钕铁硼磁铁适宜存放在通风干燥的室,酸性、碱性、有机溶剂、水中、高温潮湿的环境容易使磁体产生锈蚀,镀层脱落磁体粉化退磁。
对于未电镀的产品更应注意,存放时可适当涂油防锈,这也是我们建议钕铁硼磁铁表面进行防腐处理的主要原因。
7:加热后,钕铁硼磁铁的磁性性能会大大降低。
请参照目录或相关的温度特性指针,注意在磁铁组装或使用时温度不要过高。
8:在使用或保管磁体时,请避开含有腐蚀性的气体、导电性高的环境(如含有电解质的水中等)、酸性环境、有机溶剂等。
否则会引起磁体的腐蚀及磁性能和机械强度的减弱。
关于耐热性及其它条件, 请参考产品目录或其它数据。
相关问题请与嘉逹公司协商。
9:磁体硬而脆,因此在用于有振动、冲击等的场合时,可能会有断裂、脱落等现象发生。
如用与此类用途,请在设计时注意,即使磁体断裂也不致脱落。
10:达是高速运转体,所以磁铁等物可能破碎。
在设计时,请采取必要的防施,万一磁铁破碎,碎片也不会飞散出来。
11:磁轭、电极片等粘结时,请充分确认粘结剂的种类、用量、使用条件、强度及可靠度等。
保存:1:要将磁体存放在潮湿的环境中,以免其氧化,外观、物理特性及磁性能发生变化。
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磁性材料电子变压器的使用条件,包括两方面内容:可靠性和电磁兼容性。
以前只注意可靠性,现在由于环境保护意识增强,必须注意电磁兼容性。
可靠性是指在具体的使用条件下,电子变压器能正常工作到使用寿命为止。
一般使用条件中对电子变压器影响最大的是环境温度。
决定电子变压器受温度影响强度的参数是软磁材料的居里点。
软磁材料居里点高,受温度影响小;软磁材料居里点低,对温度变化比较敏感,受温度影响大。
例如锰锌铁氧体的居里点只有215℃,比较低,磁通密度、磁导率和损耗都随温度发生变化,除正常温度25℃而外,还要给出60℃,80℃,100℃时的各种参数数据。
因此,锰锌铁氧体磁芯的工作温度一般限制在100℃以下,也就是环境温度为40℃时,温升必须低于60℃。
钴基非晶合金的居里点为205℃,也低,使用温度也限制在100℃以下。
铁基非晶合金的居里点为370℃,可以在150℃~180℃以下使用。
高磁导坡莫合金的居里点为460℃至480℃,可以在200℃~250℃以下使用。
微晶纳米晶合金的居里点为600℃,取向硅钢居里点为730℃,可以在300℃~400℃下使用。
电磁兼容性是指电子变压器既不产生对外界的电磁干扰,又能承受外界的电磁干扰。
电磁干扰包括可听见的音频噪声和听不见的高频噪声。
电子变压器产生电磁干扰的主要原因是磁芯的磁致伸缩。
磁致伸缩系数大的软磁材料,产生的电磁干扰大。
铁基非晶合金的磁致伸缩系数通常为最大(27~30)×10-6,必须采取减少噪声抑制干扰的措施。
高磁导Ni50坡莫合金的磁致伸缩系数为25×10-6,锰锌铁氧体的磁致伸缩系数为21×10-6。
以上这3 种软磁材料属于容易产生电磁干扰的材料,在应用中要注意。
3%取向硅钢的磁致伸缩系数为(1~3)×10-6,微晶纳米晶合金的磁致伸缩系数为(0.5~2)×10-6。
这2 种软磁材料属于比较容易产生电磁干扰的材料。
6.5%硅钢的磁致伸缩系数为0.1×10-6,高磁导Ni80 坡莫合金的磁致伸缩系数为(0.1~0.5)×10-6,钴基非晶合金的磁致伸缩系数为0.1×10-6以下。
这3 种软磁材料属于不太容易产生电磁干扰的材料。
由磁致伸缩产生的电磁干扰的频率一般与电子变压器的工作频率相同。
如果有低于或高于工作频率的电磁干扰,那是由其它原因产生的。
电子变压器从功能上区分主要有变压器和电感器2 种。
特殊组件完成的功能另外讨论。
变压器完成的功能有3 个:功率传送、电压变换和绝缘隔离。
电感器完成功能有2 个:功率传送和纹波抑制。
功率传送有2 种方式。
第一种是变压器传送方式,即外加在变压器原绕组上的交变电压,在磁芯中产生磁通变化,使副绕组感应电压,加在负载上,从而使电功率从原边传送到副边。
传送功率的大小决定于感应电压,也就是决定于单位时间内的磁通密度变量ΔB。
ΔB与磁导率无关,而与饱和磁通密度Bs 和剩余磁通密度Br有关。
从饱和磁通密度来看,各种软磁材料的Bs 从大到小的顺序为:铁钴合金为 2.3~2.4T,硅钢为 1.75~2.2T,铁基非晶合金为 1.25~1.75T,铁基微晶纳米晶合金为 1.1~1.5T,铁硅铝合金为 1.0~1.6T,高磁导铁镍坡莫合金为0. 8~1.6T,钴基非晶合金为0.5~1.4T,铁镍基非晶合金为0.4~0.7T,锰锌铁氧体为0.3~0.7T。
作为电子变压器的磁芯用材料,硅钢和铁基非晶合金占优势,而锰锌铁氧体处于劣势。
功率传送的第二种是电感器传送方式,即输入给电感器绕组的电能,使磁芯激磁,变为磁能储存起来,然后通过去磁变成电能释放给负载。
传送功率的大小决定于电感器磁芯的储能,也就是决定于电感器的电感量。
电感量不直接与饱和磁通密度有关,而与磁导率有关,磁导率高,电感量大,储能多,传送功率大。
各种软磁材料的磁导率从大到小顺序为:Ni80 坡莫合金为(1.2~3)×10^6,钴基非晶合金为(1~1.5)×10^6,铁基微晶纳米晶合金为(5~8)×10^5,铁基非晶合金为(2~5)×10^5,Ni50坡莫合金为(1~3)×10^5,硅钢为(2~9)×10^4,锰锌铁氧体为(1~3)×10^4。
作为电感器的磁芯用材料,Ni80坡莫合金、钴基非晶合金、铁基微晶纳米晶合金占优势,硅钢和锰锌铁氧体处于劣势。
传送功率大小,还与单位时间内的传送次数有关,即与电子变压器的工作频率有关。
工作频率越高,在同样尺寸的磁芯和线圈参数下,传送的功率越大。
电压变换通过变压器原绕组和副绕组匝数比来完成,不管功率传送大小如何,原边和副边的电压变换比等于原绕组和副绕组匝数比。
绝缘隔离通过变压器原绕组和副绕组的绝缘结构来完成。
绝缘结构的复杂程度,与外加和变换的电压大小有关,电压越高,绝缘结构越复杂。
纹波抑制通过电感器的自感电势来实现。
只要通过电感器的电流发生变化,线圈在磁芯中产生的磁通也会发生变化,使电感器的线圈两端出现自感电势,其方向与外加电压方向相反,从而阻止电流的变化。
纹波的变化频率比基频高,电流纹波的电流频率比基频大,因此,更能被电感器产生的自感电势抑制。
电感器对纹波抑制的能力,决定于自感电势的大小,也就是电感量大小,与磁芯的磁导率有关,Ni80坡莫合金、钴基非晶合金、铁基微晶纳米晶合金磁导率大,处于优势,硅钢和锰锌铁氧体磁导率小,处于劣势。
提高效率电子变压器的损耗包括磁芯损耗(铁损)和线圈损耗(铜损)。
铁损只要电子变压器投入工作,一直存在,是电子变压器损耗的主要部分。
因此,根据铁损选择磁芯材料,是电子变压器设计的主要内容,铁损也成为评价软磁材料的一个主要参数。
铁损与电子变压器磁芯的工作磁通密度和工作频率有关,在介绍软磁材料的铁损时,必须说明是在什么工作磁通密度下和什么工作频率下的损耗。
例如,P0.5/400,表示在工作磁通密度0.5T 和工作频率400Hz下的铁损。
P0.1/100k表示在工作磁通密度0.1T和工作频率100kHz下的铁损。
软磁材料包括磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗。
涡流损耗又与材料的电阻率ρ成反比。
ρ越大,涡流损耗越小。
各种软磁材料的ρ从大到小的顺序为:锰锌铁氧体为108~109μΩ·cm,铁镍基非晶合金为150~180μΩ·cm,铁基非晶合金为130~150μΩ·cm,钴基非晶合金为120~140μΩ·cm,高磁导坡莫合金为40~80μΩ·cm,铁硅铝合金为40~60μΩ·cm,硅钢为40~50μΩ·cm,铁钴合金为20~40μΩ·cm。
因此,锰锌铁氧体的ρ比金属软磁材料高106~107倍,在高频中涡流小,应用占优势。
但是当工作频率超过一定值以后,锰锌铁氧体磁性颗粒之内的绝缘体被击穿和熔化,ρ变得相当小,损耗迅速上升到很高水平,这个工作频率就是锰锌铁氧体的极限工作频率。
金属软磁材料厚度变薄,也可以降低涡流损耗。
根据现有的电子变压器使用金属软磁材料带材的经验,工作频率和带材厚度的关系为:工频50~60Hz 用0.50~0.23mm(500~230μm),中频400Hz至1kHz 用0.20~0.08mm(200~80μm),1kHz 至20kHz 用0.10~0.025mm(100~25μm),中高频20kHz至100kHz用0.05~0.015mm(50~15μm),高频100kHz 至1MHz 用0.02~0.005mm(20~5μm),1MHz 以上,厚度小于5μm。
金属软磁材料带材只要降到一定厚度,涡流损耗可显着减少。
不论是硅钢、坡莫合金,还是钴基非晶合金和微晶纳米晶合金都可以在中、高频电子变压器中使用,和锰锌铁氧体竞争。
降低成本电子变压器的成本包括材料成本、制造成本和管理成本。
降低成本要从这三个方面来考虑。
软磁材料成本在电子变压器的材料成本中占有相当大的比例。
根据现行的市场价格,每kg重量的软磁材料的价格从小到大的顺序是:锰锌软磁铁氧体,硅钢,铁基非晶合金,Ni50 坡莫合金,钴基非晶合金,Ni80 坡莫合金。
锰锌铁氧体在中高频范围内广泛应用,硅钢在工频范围内广泛应用,最主要的原因之一就是价格便宜。
管理成本一般约占材料和制造成本之和的30%左右。
如果管理得好,充分利用人力和财力,有可能降到20%左右。
充分利用人力,是指工时利用率要高,减少管理人员和工人比例等等。
充分利用财力,是指缩短生产周期,减少库存,加快资金流转等等。
所以,一个好的电子变压器设计者,除了要了解电子变压器的理论和设计方法而外,还要了解各种软磁材料,电磁线,绝缘材料的性能和价格;还要了解磁芯加工和热处理工艺,线圈绕制和绝缘处理工艺和结构组装工艺;还要了解实现质量控制的检测参数和仪器设备;还要了解生产管理的基本知识以及电子变压器的市场动态等等。
只有知识全面的设计者,才能设计出性能好,价格低的电子变压器。
新软磁材料在电子变压器中的应用1 硅钢电源技术中的工频电子变压器大量使用3%取向硅钢,现在厚度普遍从0.35mm 减到0.27mm 或0.23mm。
国内生产的23Q110 的0.23mm 厚,3%取向硅钢,饱和磁通密度Bs 为1.8T,其P1.7/50 为1.10W/kg;27QG095 的0.27mm 厚,3%Hi-B 取向硅钢,Bs 为1.89T,P1.7/50 为0.95W/kg。
日本生产的0.23mm 厚,3%取向硅钢Bs 为1.85T,P1.7/50为0.85W/kg。
与国内产品相差不多。
但是0.23mm 厚的3%取向硅钢经过特殊处理,即用电解法将表面抛光至镜面,再涂张力涂层,最后细化磁畴,可以使P1.7/50 下降到0.45W/kg。
同时,对要求损耗低的电子变压器,日本还进一步把厚度减薄到0.15mm,经过特殊处理,可以使P1.3/50下降到0.082~0.11W/kg和铁基非晶合金水平基本相当。
日本还用温度梯度炉高温退火新工艺,使0.15mm 厚,3%取向硅钢的Bs 达到1.95~2.0T,经过特殊处理,使P1.3/50 为0.15W/kg,P1.7/50 为0.35W/kg。
采用三次再结晶新工艺,制成更薄的硅钢,Bs 为2.03T,P1.3/50 为0.19W/kg (0.075mm 厚),0.17W/kg(0.071mm厚)和0.13W/kg(0.032mm 厚)。
电源装置中的中频(400Hz 至10kHz)电子变压器,除了使用0.20~0.08mm 厚,3%取向硅钢外,日本已采用6.5%无取向硅钢。
6.5%硅钢,磁致伸缩近似为零,可制成低噪声电子变压器,磁导率为16000~25000。
ρ比3%硅钢高一倍,中频损耗低,例如:0.10mm厚的6.5%无取向硅钢P1/50为0.6W/kg,P1/400 为6.1W/kg,P0.5/1K 为5.2W/kg,P0.1/10k 为8.2W/kg,Bs 为1.25T。