软磁材料的种类、特点及应用
软磁性材料
软磁性材料引言软磁性材料是一类具有优良磁导性和较低饱和磁感应强度的材料。
它们在许多电子和电磁应用中起着重要的作用。
由于其低磁滞和低涡流损耗特性,软磁性材料广泛应用于电感器、电动机、变压器和高频设备等领域。
本文将介绍软磁性材料的基本性质、分类、制备方法以及应用领域。
基本性质软磁性材料具有以下基本性质:磁导率软磁性材料具有较高的磁导率,也称为磁化率。
磁导率是材料对磁场响应的能力的度量。
软磁性材料具有高磁导率,可以有效地吸收和传导磁场,从而降低能量损耗。
饱和磁感应强度软磁性材料的饱和磁感应强度低,通常在1.6 - 2.4特斯拉之间。
这意味着在较低的磁场强度下,材料可以产生相对较高的磁通量。
磁滞损耗软磁性材料具有低磁滞损耗特性。
磁滞损耗是材料在交变磁场下由于磁化方向变化而产生的能量损耗。
软磁性材料的低磁滞损耗使其能够在高频应用中工作,同时降低能量损耗。
分类软磁性材料可以根据其结构和化学组成进行分类。
常见的软磁性材料包括铁氧体、铁基合金、钴基合金和镍基合金。
铁氧体铁氧体是一类由铁氧化物(Fe3O4)和其他金属氧化物组成的材料。
它们具有较高的磁导率和较低的磁滞损耗。
铁氧体材料具有广泛的应用领域,包括电感器、变压器和电子设备等。
铁基合金铁基合金是一类由铁和其他合金元素(如硅、铝、钼等)组成的材料。
铁基合金具有高磁导率和较低的饱和磁感应强度,适用于高频应用。
钴基合金钴基合金是一类由钴和其他合金元素(如铁、镍等)组成的材料。
钴基合金具有低磁滞损耗和较高的饱和磁感应强度,适用于高温和高磁场应用。
镍基合金镍基合金是一类由镍和其他合金元素(如铁、铜等)组成的材料。
镍基合金具有良好的磁导率和磁饱和性能,适用于高频和高温应用。
制备方法软磁性材料的制备方法主要包括熔铸、粉末冶金和溶液法等。
熔铸法是一种将合金材料加热至熔点后,通过快速冷却形成固态材料的方法。
熔铸法通常适用于制备块状和薄片状的软磁性材料。
这种方法制备的材料具有较高的磁导率和较低的磁滞损耗。
软磁性材料有哪些
软磁性材料有哪些首先,软磁性材料主要包括铁素体材料、非晶态材料和软磁性合金材料。
铁素体材料是指以铁为主要成分的合金材料,如Fe-Si合金、Fe-Ni合金等。
这类材料具有良好的导磁性能和低磁滞特性,广泛应用于变压器、电感器等领域。
非晶态材料是一种非晶态结构的金属合金材料,具有高导磁率和低磁滞特性,如Fe-Co-Si-B 合金、Fe-Ni-B合金等。
软磁性合金材料是指由铁、镍、钴等元素组成的合金材料,具有优异的软磁性能,如Fe-Ni合金、Fe-Co合金等。
这些材料在电力、电子等领域有着重要的应用价值。
其次,软磁性材料具有许多优良的特性。
首先,它们具有高导磁率,能够有效地传导磁场,提高电磁设备的效率。
其次,软磁性材料具有低矫顽力,能够在较小的磁场下实现磁化和去磁化,有利于节能减排。
此外,软磁性材料还具有低磁滞特性,能够在磁场变化时减小能量损耗,提高设备的稳定性和可靠性。
因此,软磁性材料在电力变压器、电子变压器、磁存储器件等领域有着广泛的应用。
最后,软磁性材料的研究和应用仍面临着一些挑战和机遇。
随着电子信息技术的不断发展,对软磁性材料的要求也越来越高,需要不断提高其导磁率、降低矫顽力、优化磁滞特性等。
同时,软磁性材料在新能源、节能环保等领域的应用也将会有更广阔的发展空间。
因此,研究人员需要不断深入探索软磁性材料的物理特性和工艺制备技术,推动软磁性材料的创新与应用。
综上所述,软磁性材料是一类具有重要应用价值的材料,其种类丰富,特性优良。
随着科技的不断进步,软磁性材料的研究和应用将会迎来更加广阔的发展前景,为电子、通讯、医疗等领域的发展提供更多可能性。
希望本文的介绍能够为相关领域的研究和应用提供一定的参考和帮助。
什么是软磁材料
什么是软磁材料软磁材料是一类具有良好磁性能和磁导率的材料,广泛应用于电力电子、通信、医疗设备等领域。
软磁材料具有低磁滞、低铁损、高饱和磁感应强度和高导磁率等特点,能够有效地转换和传输电能和磁能,是电磁器件中不可或缺的重要材料。
软磁材料主要分为铁素体材料和非晶合金材料两大类。
铁素体材料包括硅钢、镍铁合金等,具有良好的导磁性能和机械性能,广泛应用于变压器、电感器、电机等领域。
非晶合金材料是一种由非晶态微晶相组成的非晶态材料,具有极高的导磁率和低磁滞,适用于高频变压器、传感器等领域。
软磁材料的磁性能取决于其晶粒结构、化学成分和热处理工艺等因素。
通过合理设计材料配方和优化工艺参数,可以获得具有良好磁性能的软磁材料。
目前,随着材料科学和工艺技术的不断发展,新型软磁材料如非晶合金、纳米晶合金等材料不断涌现,为提高电磁器件的性能和降低能耗提供了新的可能。
软磁材料在电力电子领域具有重要应用,如变压器、电感器、电机等设备中都需要大量的软磁材料。
在变压器中,软磁材料能够有效地传输和转换电能,提高能效和稳定性;在电机中,软磁材料能够产生良好的磁场,提高电机的输出功率和效率;在电感器中,软磁材料能够减小磁滞损耗,提高传感器的灵敏度和稳定性。
除了电力电子领域,软磁材料还在通信、医疗设备等领域有重要应用。
在通信设备中,软磁材料用于制造高频变压器、滤波器等元器件,提高设备的传输速率和稳定性;在医疗设备中,软磁材料用于制造医疗磁共振设备、医疗电子器件等,提高设备的成像质量和稳定性。
总之,软磁材料是一类具有重要应用前景的材料,在电力电子、通信、医疗设备等领域发挥着重要作用。
随着材料科学和工艺技术的不断发展,相信软磁材料将会在更多领域展现其重要价值,为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
软磁材料在电感器中的应用
软磁材料在电感器中的应用随着信息技术和电子工业的发展,软磁材料作为电子材料中的一种重要表现,应用越来越广泛。
软磁材料在电感器中的应用已成为一种趋势。
软磁材料电感器具有高性能、高稳定性、高效率、低功耗等优点,能够满足现代电子工业对高品质、高精度、高速度、高效能、小尺寸、低成本的要求。
一、软磁材料概述软磁材料是指在一定范围内具有高导磁性和低磁滞损耗的磁性材料,主要包括铁氧体、镍锌铁氧体、铌酸钡、铁氟龙、铁硅铝等。
软磁材料具有高导磁率、低磁滞损耗、耐腐蚀、耐热、耐高温、稳定性好、寿命长等优点。
二、软磁材料电感器的应用1. 通信设备领域软磁材料电感器广泛应用于通信设备领域,如手机、电话、调制解调器、數碼相機、卫星手机等。
软磁材料电感器在通信设备中具有非常重要的作用,它不仅能够降低设备的电磁干扰,同时还能够提高信号的传输距离和传输速度。
2. 能源设备领域软磁材料电感器也广泛应用于能源设备领域,如电力电子、自动化控制、变频器、电动汽车等。
这些设备对电感器的质量要求非常高,而软磁材料电感器不仅具有高导磁率、低磁滞损耗等优点,同时还能够承受高电流、高温等极端环境,具有稳定性好、安全性高的特点。
3. 电子设备领域软磁材料电感器还广泛应用于电子设备领域,如电子产品、计算机、电视、音响等。
软磁材料电感器在电子设备中有着非常重要的地位,它能够稳定输送电流,提高电子设备的稳定性和可靠性。
三、软磁材料电感器的优势1. 高性能软磁材料电感器具有高性能、高稳定性、高效率、低功耗等优点。
其导磁率高,磁滞损耗低,能够在高频率下保持高导磁性,且频率范围宽,适用于各种电子器件中的应用。
2. 高稳定性软磁材料电感器具有高稳定性、稳定性好的特点。
它能够在不同的环境下稳定输出电流,确保电子设备的长期稳定性和可靠性,减少了造成影响的因素。
3. 高效率软磁材料电感器在能够高效地输出功率的同时,能够降低电子设备的功耗和热量,从而提高了电子设备的效率,也减少了对环境的污染和耗费。
软磁材料分类
软磁材料分类软磁材料是一类在外加磁场下表现出较高磁导率和低磁滞的材料,通常用于电子设备中的电感器、变压器、传感器等领域。
根据其性能和应用特点,软磁材料可以被分为不同的分类。
本文将对软磁材料的分类进行介绍和解析。
首先,软磁材料可以根据其化学成分来进行分类。
常见的软磁材料包括硅钢片、镍铁合金、铁氧体等。
硅钢片是一种铁基合金,其主要成分为铁和硅,具有较高的导磁率和低的磁滞损耗,被广泛应用于电力变压器和电机中。
镍铁合金是由镍和铁组成的合金材料,具有优异的软磁性能和热稳定性,常用于高频变压器和传感器中。
铁氧体是一类氧化铁化合物,具有良好的磁导率和较低的磁滞损耗,常用于微波器件和磁存储器件中。
其次,软磁材料还可以根据其晶体结构来进行分类。
根据晶体结构的不同,软磁材料可以分为多晶材料和非晶材料两大类。
多晶材料是指晶粒尺寸在微米级别的材料,具有较高的饱和磁感应强度和低的磁滞损耗,适用于高频变压器和电感器件。
非晶材料是指晶粒尺寸在纳米级别的材料,具有优异的软磁性能和较低的润滑损耗,适用于高频电感器和传感器件。
此外,软磁材料还可以根据其制备工艺来进行分类。
根据制备工艺的不同,软磁材料可以分为烧结材料和沉淀材料两大类。
烧结材料是指通过粉末冶金工艺将原料粉末烧结成块状材料,具有较高的饱和磁感应强度和优异的磁导率,适用于高功率电感器和变压器。
沉淀材料是指通过化学沉淀法将原料溶液沉淀成薄膜或纳米颗粒,具有良好的软磁性能和较低的润滑损耗,适用于微型传感器和存储器件。
综上所述,软磁材料的分类主要包括化学成分、晶体结构和制备工艺三个方面。
不同类型的软磁材料具有不同的性能和应用特点,可以根据具体的工程需求选择合适的材料。
随着科学技术的不断进步,软磁材料的分类和应用将会得到进一步的拓展和深化,为电子设备的发展提供更多的可能性和选择空间。
软磁材料定义
软磁材料定义软磁材料是一类具有优异磁性性能的材料,广泛应用于电子、通信、计算机等领域。
本文将介绍软磁材料的定义、特性、分类以及应用领域等相关内容。
软磁材料是指在外加磁场作用下,能够快速磁化和退磁的材料。
与硬磁材料相比,软磁材料的磁化曲线具有较小的饱和磁感应强度和较高的磁导率。
这意味着软磁材料在磁化和退磁过程中能够更加迅速地响应外界磁场的变化,具有更低的磁滞损耗。
软磁材料具有以下几个主要特性。
首先,软磁材料具有较高的磁导率,能够有效地导引和集中磁力线,提高磁场的利用率。
其次,软磁材料具有较低的矫顽力和剩余磁化强度,能够快速磁化和退磁,降低能量损耗。
此外,软磁材料还具有较低的涡流损耗和铁磁谐振频率,能够在高频应用中保持较小的能量损耗。
软磁材料根据其化学成分和磁性特性的不同,可以分为多种类型。
其中,铁氧体是一种常见的软磁材料,由氧化铁和适量的金属氧化物组成。
铁氧体具有良好的饱和磁感应强度和磁导率,广泛应用于高频电感器、电源变压器等领域。
另外,镍铁合金也是一种重要的软磁材料,具有较低的磁滞损耗和较高的磁导率,被广泛应用于传感器、电机等领域。
软磁材料在电子、通信、计算机等领域有着广泛的应用。
在电子设备中,软磁材料常用于电感器、变压器等元件中,用于实现电能的传输和转换。
在通信领域,软磁材料被应用于天线、滤波器等器件中,用于增强信号的接收和传输。
在计算机领域,软磁材料常用于硬盘驱动器中,用于存储和读取数据。
软磁材料是一类具有优异磁性性能的材料,其特点包括较高的磁导率、较低的矫顽力和剩余磁化强度等。
软磁材料根据其化学成分和磁性特性的不同,可以分为多种类型,如铁氧体和镍铁合金等。
软磁材料在电子、通信、计算机等领域有着广泛的应用,为相关领域的发展提供了重要的支撑。
软磁材料
软磁材料基本知识一、软磁材料的发展及种类1.软磁材料的发展软磁材料在工业中的应用始于十九世纪末。
随着电力工及电讯技术的兴起,开始使用低碳钢制造电机和变压器,在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。
到二十世纪初,研制出了硅钢片代替低碳钢,提高了变压器的效率,降低了损耗。
直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。
到二十年代,无线电技术的兴起,促进了高导磁材料的发展,出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。
从四十年代到六十年代,是科学技术飞速发展的时期,雷达、电视广播、集成电路的发明等,对软磁材料的要求也更高,生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。
进入七十年代,随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展,研制出了磁头用软磁合金,除了传统的晶态软磁合金外,又兴起了另一类材料—非晶态软磁合金。
2.常用软磁磁芯的种类铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。
按(主要成分, 磁性特点, 结构特点) 制品形态分类:1). 合金类:硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金2). 粉芯类:磁粉芯,包括:铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯(High Flux)、坡莫合金粉芯(MPP)3). 铁氧体类:算是特殊的粉芯类, 包括:锰锌系、镍锌系常用软磁材料的分类及其特性(Soft Magnetic Materials)二、软磁材料的分类介绍(一). 合金类1.硅钢硅钢是一种合金,在纯铁中加入少量的硅(一般在 4.5%以下)形成的铁硅系合金称为硅钢,该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为20000 高斯;由于它们具有较好的磁电性能,又易于大批生产,价格便宜,机械应力影响小等优点,在电力电子行业中获得极为广泛的应用,如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。
是软磁材料中产量和使用量最大的材料。
也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。
特别是在低频、大功率下最为适用。
常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带DW、冷轧取向电工钢带DQ,适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯,这类合金韧性好,可以冲片、切割等加工,铁芯有叠片式及卷绕式。
软磁材料有哪些
软磁材料有哪些软磁材料是一类具有优良软磁性能的材料,主要用于电磁设备、电子产品和通信设备中。
软磁材料的种类繁多,每种材料都有其特定的特性和应用领域。
下面将就软磁材料的种类进行介绍。
首先,铁氧体软磁材料是一类应用广泛的软磁材料,具有良好的软磁性能和热稳定性。
铁氧体软磁材料主要分为氧化铁、氧化锌和氧化镍等类型,其中氧化铁软磁材料具有较高的饱和磁感应强度和低的磁导率,适用于高频电子元器件和微波器件。
氧化锌软磁材料具有较高的电阻率和较低的涡流损耗,适用于高频变压器和电感器件。
氧化镍软磁材料具有较高的磁导率和较低的涡流损耗,适用于高频变压器和电感器件。
其次,非晶合金软磁材料是一类具有高饱和磁感应强度和低涡流损耗的软磁材料,主要包括铁基非晶合金和钴基非晶合金。
铁基非晶合金软磁材料具有较高的饱和磁感应强度和较低的磁滞回线,适用于高频变压器和电感器件。
钴基非晶合金软磁材料具有较高的饱和磁感应强度和较低的涡流损耗,适用于高频变压器和电感器件。
再次,硅钢是一种低碳含量的硅铁合金,具有良好的软磁性能和低涡流损耗,是目前应用最为广泛的软磁材料之一。
硅钢主要分为冷轧硅钢和热轧硅钢两种类型,其中冷轧硅钢具有较低的涡流损耗和较高的饱和磁感应强度,适用于电力变压器和电机设备。
热轧硅钢具有较高的磁导率和较低的涡流损耗,适用于高频电子元器件和微波器件。
最后,铁氧氮软磁材料是一类新型的软磁材料,具有较高的饱和磁感应强度和较低的涡流损耗,是未来软磁材料的发展方向之一。
铁氧氮软磁材料主要包括氮化铁、氮化镍和氮化铁镍等类型,其中氮化铁软磁材料具有较高的饱和磁感应强度和较低的涡流损耗,适用于高频变压器和电感器件。
氮化镍软磁材料具有较高的磁导率和较低的涡流损耗,适用于高频变压器和电感器件。
氮化铁镍软磁材料具有较高的饱和磁感应强度和较低的磁滞回线,适用于高频电子元器件和微波器件。
总的来说,软磁材料种类繁多,每种材料都有其特定的特性和应用领域。
随着科技的发展和工艺的进步,软磁材料的性能将会不断提高,应用领域也将会不断拓展。
什么是软磁材料
什么是软磁材料软磁材料是一类具有优良磁性能的材料,通常用于制造电感器、变压器、电动机、传感器等电子器件。
软磁材料具有高磁导率、低磁滞、低铁损等特点,能够有效地转换电能和磁能,因此在现代电子工业中具有重要的应用价值。
软磁材料主要分为铁素体材料和非晶态材料两大类。
铁素体材料包括普通硅钢、高硅钢、镍铁合金等,而非晶态材料则包括非晶合金和非晶软磁体。
这些材料在不同的磁场、频率和温度下具有不同的磁性能,可以满足各种电子器件对软磁材料的要求。
软磁材料的磁性能主要包括饱和磁感应强度、矫顽力、磁导率和铁损等指标。
饱和磁感应强度是材料在饱和磁场下的最大磁感应强度,矫顽力是材料在去磁场下完全去磁所需的磁场强度,磁导率是材料对磁场的导磁能力,铁损则是材料在交变磁场下因磁滞和涡流损耗而产生的能量损失。
这些指标直接影响着软磁材料在电子器件中的性能表现。
在实际应用中,软磁材料的选择需要根据具体的工作条件和要求来进行。
例如,对于高频变压器和电感器,需要选择具有高磁导率和低铁损的软磁材料;而对于大功率电机和变压器,则需要选择具有高饱和磁感应强度和低矫顽力的软磁材料。
因此,针对不同的应用场景,需要综合考虑软磁材料的各项磁性能指标,以找到最适合的材料。
随着电子工业的不断发展,对软磁材料的要求也在不断提高。
未来,软磁材料将面临更高的磁导率、更低的铁损、更宽的工作温度范围等挑战。
因此,需要不断开展新材料的研发和改进,以满足电子器件对软磁材料的更高要求。
总的来说,软磁材料是电子器件中不可或缺的重要材料,具有独特的磁性能和广泛的应用前景。
通过对软磁材料的研究和应用,可以不断提高电子器件的性能和效率,推动电子工业的发展。
希望未来能够有更多的新材料问世,为电子工业注入新的活力。
软磁材料
软磁材料软磁材料软磁材料的定义:当磁化发生在Hc不大于1000A/m,这样的材料称为软磁体。
典型的软磁材料,可以用最小的外磁场实现最大的磁化强度。
目录软磁材料加工厂羰基铁。
其特点是饱和磁化强度高,价格低廉,加工性能好;但其电阻率低、在交变磁场下涡流损耗大,只适于静态下使用,如制造电磁铁芯、极靴、继电器和扬声器磁导体、磁屏蔽罩等。
②铁硅系合金。
含硅量 0.5% ~ 4.8%,一般制成薄板使用,俗称硅钢片。
在纯铁中加入硅后,可消除磁性材料的磁性随使用时间而变化的现象。
随着硅含量增加,热导率降低,脆性增加,饱和磁化强度下降,但其电阻率和磁导率高,矫顽力和涡流损耗减小,从而可应用到交流领域,制造电机、变压器、继电器、互感器等的铁芯。
③铁铝系合金。
含铝6%~16%,具有较好的软磁性能,磁导率和电阻率高,硬度高、耐磨性好,但性脆,主要用于制造小型变压器、磁放大器、继电器等的铁芯和磁头、超声换能器等。
④铁硅铝系合金。
在二元铁铝合金中加入硅获得。
其硬度、饱和磁感应强度、磁导率和电阻率都较高。
缺点是磁性能对成分起伏敏感,脆性大,加工性能差。
主要用于音频和视频磁头。
⑤镍铁系合金。
镍含量30%~90%,又称坡莫合金,通过合金化元素配比和适当工艺,可控制磁性能,获得高导磁、恒导磁、矩磁等软磁材料。
其塑性高,对应力较敏感,可用作脉冲变压器材料、电感铁芯和功能磁性材料。
⑥铁钴系合金。
钴含量27%~50%。
具有较高的饱和磁化强度,电阻率低。
适于制造极靴、电机转子和定子、小型变压器铁芯等。
⑦软磁铁氧体。
非金属亚铁磁性软磁材料。
电阻率高(10-2~1010Ω·m ),饱和磁化强度比金属低,价格低廉,广泛用作电感元件和变压器元件(见铁氧体)。
⑧非晶态软磁合金。
一种无长程有序、无晶粒合金,又称金属玻璃,或称非晶金属。
其磁导率和电阻率高,矫顽力小,对应力不敏感,不存在由晶体结构引起的磁晶各向异性,具有耐蚀和高强度等特点。
此外,其居里点比晶态软磁材料低得多,电能损耗大为降低,是一种正在开发利用的新型软磁材料。
金属软磁材料
金属软磁材料金属软磁材料是一类具有优良软磁性能的金属材料。
它们在电磁技术、电力工程、电子器件等领域中具有重要应用。
本文将从定义、特性、分类、应用等方面对金属软磁材料进行介绍。
一、定义金属软磁材料是指在外加磁场作用下,能够迅速磁化并且在去磁场后能够迅速恢复无磁状态的金属材料。
与硬磁材料相比,金属软磁材料具有较低的矫顽力和剩余磁感应强度,能够快速响应外加磁场的变化。
二、特性1. 高磁导率:金属软磁材料具有较高的磁导率,能够有效地传导磁场。
2. 低矫顽力:金属软磁材料的矫顽力较低,表现为在外磁场作用下磁化容易且去磁后能够迅速恢复无磁状态。
3. 低剩余磁感应强度:金属软磁材料的剩余磁感应强度较低,去磁后磁感应强度迅速减小。
4. 高饱和磁感应强度:金属软磁材料的饱和磁感应强度较高,能够在一定范围内保持较高的磁感应强度。
三、分类金属软磁材料根据其成分和微结构可以分为多种类型,常见的有:1. 铁素体软磁材料:如电工钢、硅钢等,主要由铁和少量的碳、硅等元素组成,具有优良的软磁性能和导磁性能。
2. 镍铁合金软磁材料:如氢脆镍等,具有较高的饱和磁感应强度和低矫顽力。
3. 铁铝合金软磁材料:如铁铝硅合金,具有较高的磁导率和低矫顽力。
4. 铁镍合金软磁材料:如镍铁、铁镍钴等,具有较高的饱和磁感应强度和低矫顽力。
四、应用金属软磁材料在电子器件、电力工程等领域中具有广泛应用,主要包括以下几个方面:1. 电感元件:金属软磁材料能够有效地传导磁场,被广泛应用于电感元件中,如变压器、电感线圈等。
2. 传感器:金属软磁材料具有快速响应外磁场的特性,被用于制造各种传感器,如磁传感器、磁力计等。
3. 电动机:金属软磁材料具有较高的饱和磁感应强度和低矫顽力,被广泛应用于电动机的铁芯部分,提高电机的效率和性能。
4. 电磁屏蔽材料:金属软磁材料能够有效吸收和屏蔽外界磁场,用于制造电磁屏蔽材料,保护电子器件免受外界干扰。
金属软磁材料具有优良的软磁性能和导磁性能,在电磁技术、电力工程、电子器件等领域中发挥着重要作用。
软磁材料文档
软磁材料软磁材料是一类具有良好磁导性能的材料,主要用于制造电子设备中的电感器、变压器、电动机以及其他磁性器件。
相比于硬磁材料(如铁氧体)、钕铁硼等材料,软磁材料具有低矫顽力、高导磁率和低磁滞损耗等特点,适用于高频应用领域。
1. 软磁材料的分类软磁材料可以分为金属软磁材料和非金属软磁材料两大类。
1.1 金属软磁材料金属软磁材料是指由铁、镍或钴等金属元素组成的合金材料,具有良好的软磁性能。
常见的金属软磁材料有镍铁合金(如Permalloy)、镍钴合金(如Mu金属)、铁氧体等。
•镍铁合金具有高导磁率和低磁滞损耗的特点,适用于制造高频电感器、变压器等设备。
•镍钴合金在高频和高温环境下具有良好的软磁性能,被广泛应用于电信、电力等行业。
•铁氧体是一种具有良好磁导性的非晶磁体材料,具有高饱和磁感应强度和低磁滞损耗,并且价格相对较低,是制造磁性器件的重要材料之一。
1.2 非金属软磁材料非金属软磁材料主要是指由氧化物、硼化物、硅化物等非金属元素组成的材料,具有良好的软磁性能。
常见的非金属软磁材料有铁氮化物(如Fe-N)和铁硼硅等。
•铁氮化物是一类新型的软磁材料,具有高饱和磁感应强度和低磁滞损耗,适用于高频和高温环境下的应用。
•铁硼硅材料是一种具有高导磁率和低磁滞损耗的非金属软磁材料,广泛应用于电动机、传感器等领域。
2. 软磁材料的性能指标软磁材料的性能主要通过以下几个指标来衡量:2.1 导磁率导磁率是衡量材料磁导能力的指标,通常用符号μ表示。
导磁率越高,材料在外磁场作用下的磁化能力越强。
2.2 矫顽力矫顽力是衡量材料磁饱和程度的指标,通常用符号Bs表示。
矫顽力越低,材料在外磁场作用下容易磁化,具有更强的软磁性能。
2.3 磁滞损耗磁滞损耗是材料在磁化过程中产生的能量损耗,通常用符号Pv表示。
磁滞损耗越低,材料在外磁场作用下的能量损耗越小,具有更好的磁导性能。
3. 软磁材料的应用软磁材料广泛应用于电子设备中的各种磁性器件,例如:•电感器:软磁材料可以用于制造高频电感器,用于滤波、隔离和储能等功能。
软磁材料的种类、特点及应用
软磁材料的种类、特点及应用一软磁材料的发展软磁材料在工业中的应用始于19世纪末.随着电力工及电讯技术的兴起,开始使用低碳钢制造电机和变压器,在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。
到20世纪初,研制出了硅钢片代替低碳钢,提高了变压器的效率,降低了损耗。
直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。
到20年代,无线电技术的兴起,促进了高导磁材料的发展,出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。
从40年代到60年代,是科学技术飞速发展的时期,雷达、电视广播、集成电路的发明等,对软磁材料的要求也更高,生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料.进入70年代,随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展,研制出了磁头用软磁合金,除了传统的晶态软磁合金外,又兴起了另一类材料—非晶态软磁合金。
二常用软磁磁芯的种类铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。
按(主要成分、磁性特点、结构特点)制品形态分类:(1) 粉芯类:磁粉芯,包括:铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯(High Flux)、坡莫合金粉芯(MPP)、铁氧体磁芯(2)带绕铁芯:硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金三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。
由于铁磁性颗粒很小(高频下使用的为0.5~5微米),又被非磁性电绝缘膜物质隔开,因此,一方面可以隔绝涡流,材料适用于较高频率;另一方面由于颗粒之间的间隙效应,导致材料具有低导磁率及恒导磁特性;又由于颗粒尺寸小,基本上不发生集肤现象,磁导率随频率的变化也就较为稳定。
主要用于高频电感。
磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。
常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。
磁芯的有效磁导率μe及电感的计算公式为: μe = DL/4N2S × 109其中:D 为磁芯平均直径(cm),L为电感量(享),N 为绕线匝数,S为磁芯有效截面积(cm2)。
软磁材料有哪些
软磁材料有哪些
软磁材料是一类具有高磁导率和低矫顽力的材料,能够在高频磁场下表现出较低的完整电导率和磁导率,并且在磁场消失后能快速恢复为初始状态的材料。
软磁材料广泛应用于变压器、感应器、电抗器、电感器以及电子设备等领域。
下面介绍一些常见的软磁材料。
1. 硅钢片:硅钢片是一种由硅铁合金制成的软磁材料,具有低矫顽力和高磁导率的特点。
硅钢片可以分为冷轧硅钢片和热轧硅钢片两种类型。
冷轧硅钢片广泛用于电力装置和电子设备中,而热轧硅钢片主要用于普通磁性材料和电机核心。
2. 锰锌铁氧体:锰锌铁氧体是一种由锰锌铁氧体粉末制成的软磁材料,具有高磁导率和低损耗的特点。
锰锌铁氧体广泛应用于高频变压器、感应器和滤波器等电子设备中。
3. 镍铁合金:镍铁合金是一种由镍和铁组成的软磁材料,具有低矫顽力和高磁导率的特点。
镍铁合金广泛用于航空航天、电子设备和通信设备等领域。
4. 铁氧体:铁氧体是一种由氧化铁制成的软磁材料,具有高磁导率和低矫顽力的特点。
铁氧体广泛应用于电感器、传感器和电子设备中。
5. 铁矽铝软磁材料:铁矽铝是一种由铁、硅和铝组成的软磁材料,具有较高的磁导率和低的矫顽力。
铁矽铝软磁材料常用于高频电感器和变压器中。
6. 铁镍合金:铁镍合金是一种由铁和镍组成的软磁材料,具有高磁导率和低矫顽力的特点。
铁镍合金广泛应用于电压互感器和电子设备等领域。
除了以上介绍的几种常见的软磁材料,还有一些其他软磁材料,如铁锂合金、铁镉合金等,它们具有不同的磁导率和矫顽力,适用于不同的应用领域。
这些软磁材料的特性使其在各个领域都具有重要的应用价值。
软磁材料定义
软磁材料定义软磁材料是一类具有优异磁性能的材料,其在电子器件、电力设备、通信技术等领域具有广泛应用。
本文将从软磁材料的定义、特性、分类以及应用等方面进行介绍。
一、定义软磁材料是指对磁场具有高度敏感性能的材料,其能够在外加磁场的作用下产生较大的磁化强度,同时在磁场消失后能够迅速恢复到无磁状态。
软磁材料具有低矫顽力、低磁滞损耗、高导磁率以及高饱和磁感应强度等特点。
二、特性1. 低矫顽力:软磁材料的矫顽力较低,即在外加磁场的作用下,能够迅速实现磁化与去磁化的转变。
这使得软磁材料在电感器件、变压器等电力设备中具有重要的应用。
2. 低磁滞损耗:软磁材料的磁滞损耗较低,即在磁化与去磁化的过程中能量损耗较小,从而能够提高电力设备的能效。
3. 高导磁率:软磁材料的导磁率较高,即在外加磁场的作用下,能够更好地引导磁通线,提高磁场的传导效率。
4. 高饱和磁感应强度:软磁材料的饱和磁感应强度较高,即在外加磁场的作用下,能够达到较高的磁化强度,提高磁场的响应速度。
三、分类软磁材料根据其组成和性能特点的不同,可以分为多种类型,常见的软磁材料主要有以下几种:1. 铁氧体材料:铁氧体材料是一类由铁、氧和其他金属元素组成的化合物,具有良好的软磁性能和高温稳定性,广泛应用于电感器、变压器、滤波器等电子器件。
2. 镍铁合金材料:镍铁合金材料是一类具有优异软磁性能的材料,其主要成分为镍和铁,能够在较高频率下工作,广泛应用于高频变压器、磁头等领域。
3. 钕铁硼材料:钕铁硼材料是一类具有极高磁能积和良好软磁性能的材料,其主要成分为钕、铁和硼,广泛应用于电机、发电机、电动车等领域。
4. 钠钡钛矿材料:钠钡钛矿材料是一类具有优异磁电性能的材料,其主要成分为钠、钡和钛,广泛应用于传感器、换能器、存储器等领域。
四、应用软磁材料在电子器件、电力设备、通信技术等领域具有广泛的应用。
主要应用包括:1. 变压器:软磁材料的低矫顽力和高导磁率使其成为变压器的重要组成部分,能够提高能源传输的效率。
软磁材料的特点及应用
软磁材料的特点及应用软磁材料是一类在外加磁场下具有高磁导率和低矫顽力的材料,通常用于电磁设备、电器设备和通信设备等领域。
软磁材料具有很高的磁导率和低的矫顽力,这使得它在电磁设备中具有很好的性能,能够有效地降低能量损失,提高效率,同时还具有很好的磁性可逆性和稳定性。
软磁材料在电力系统、通信系统、电子设备和家电产品等领域都有着广泛的应用。
软磁材料的特点主要包括以下几个方面:1. 高磁导率:软磁材料具有高的磁导率,能够在外加磁场下有效地导磁,从而降低能量损失,提高能效。
2. 低矫顽力:软磁材料的矫顽力很低,即在外加磁场下能够很快地磁化和去磁化,这有利于提高电磁设备的工作效率。
3. 微观结构均匀:软磁材料的微观结构呈现均匀的颗粒状或纤维状,这有利于在外加磁场下实现快速的磁化和去磁化。
4. 磁性稳定性:软磁材料具有很好的磁性稳定性,能够在长时间的工作过程中保持良好的磁性性能。
软磁材料的应用非常广泛,主要包括以下几个方面:1. 变压器核和电感器:软磁材料通常用于制造变压器核和电感器,能够有效地降低能量损失,提高电力传输效率。
2. 电动机和发电机:软磁材料在电动机和发电机中的应用也非常广泛,能够提高转换效率,降低能量损失。
3. 磁存储器件:软磁材料也常用于磁存储器件中,如磁盘驱动器、磁带等,能够提高数据的存储密度和读写速度。
4. 通信设备:软磁材料在通信设备中的应用也非常重要,能够提高信号传输的稳定性和速度。
5. 家电产品:软磁材料还常用于家电产品中,如电视、音响、微波炉等,能够提高设备的性能和节能效果。
总的来说,软磁材料具有高磁导率、低矫顽力、微观结构均匀和磁性稳定性等特点,能够在电磁设备中发挥重要作用,降低能量损失,提高效率,广泛应用于电力系统、通信系统、电子设备和家电产品等领域。
随着电气化和信息化的不断发展,对软磁材料的需求也将越来越大,同时也对软磁材料的性能提出了更高的要求,这将促使软磁材料的研发和应用不断取得新的突破。
软磁材料及应用
[111]
熔点: 1538℃
镍 Ni (常压下):
在常压下,在熔点以温 范围内,均是面心立结 构(fcc); 镍为铁磁性金属 居里点为358℃ 易磁化方向为<111> 难磁化方向为<100>
[100] 熔点: 1453℃ [111]
钴Co (常压下):
⑴ 温度<450 ℃
[0001]
(3) 减落因子DF:定义为减落系数与开始测量时间(t1)测 得的磁导率之比
D
1 2 1
D t2 lg t1
d
DF
d
1
磁老化
软磁材料的磁性能随时间增长而不断下降,
其原因除减落之外,还可能出现由于材料结 构变化而引起的不可逆变化,称为磁老化, 用老化系数Ia表示。式中1、2分别为老化 前后测得的磁导率。
式中μθ:温度为θ时的磁导率;μref:温度为θref时的磁导率 在实际应用中,也常用比温度系数 µ/μi来表征软磁材料的温度特性,因
为对于某种软磁材料而言,比温度系数u/μi与形状和尺寸无关,是一个常 数,希望这个常数越小越好。
磁导率的减落
软磁材料尤其是铁氧体软磁材料在受到外加的电、磁、光、热和机械
4N 2 A Lx 107 (H) l
4N 2 A Rx 10 7 () l
式中 l:磁芯有效长度,N:线圈匝数,A:磁芯有效截面积,ω:工作 角频率
磁损耗
处于交变磁场中的软磁材料由于存在不可逆磁化,
使得磁感应强度B滞后于外加交变磁场H,滞后角为 δ,从而导致软磁材料在储存能量的同时也会损耗能 量,用tgδ来表征这种磁损耗
稀土元素用途 大多数稀土元素呈现顺磁性。钆在0℃时比铁具更强的铁磁 性。铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性,镧、铈的低熔 点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大 差异。钐、铕、钇的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制 材料的镉、硼还大。稀土金属具有可塑性,以钐和镱为最好。 除镱外,钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。 稀土元素已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能 源、轻工、环境保护、农业等领域。应用稀土可生产荧光材料、 稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、 催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材 料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。 常用的氯化物体系为KCl-RECl3他们在工农业生产和科研中 有广泛的用途,在钢铁、铸铁和合金中加入少量稀土能大大改 善性能。用稀土制得的磁性材料其磁性极强,用途广泛。在化 学工业中广泛用作催化剂。稀土氧化物是重要的发光材料、激 光材料。
什么是软磁材料
什么是软磁材料软磁材料是一种具有良好软磁性能的材料,通常用于电磁设备和电子器件中。
软磁材料具有低磁滞、低铁损、高导磁率等特点,能够有效地转换和传导磁能,因此在现代电工电子领域中应用广泛。
本文将从软磁材料的定义、分类、特性及应用等方面对软磁材料进行介绍。
首先,软磁材料是指在一定条件下,能够在外加磁场作用下产生磁感应强度,而在去磁场作用下能够完全消除磁感应强度的材料。
根据其磁滞回线的形状,软磁材料可分为软磁材料和硬磁材料。
软磁材料的磁滞回线呈现出狭窄的形状,而硬磁材料的磁滞回线呈现出宽阔的形状。
软磁材料主要包括铁素体材料、非晶合金材料、软磁纳米晶材料等。
软磁材料具有许多独特的特性。
首先,软磁材料具有低磁滞特性,即在外加磁场作用下,材料的磁化强度随着磁场的变化而变化,而在去磁场作用下,磁化强度能够迅速消失。
其次,软磁材料具有低铁损特性,即在交变磁场作用下,材料的铁损较小,能够有效地减少能量损耗。
另外,软磁材料还具有高导磁率特性,即在外加磁场作用下,材料能够产生较大的磁感应强度,从而有效地传导磁能。
软磁材料在电工电子领域中有着广泛的应用。
首先,软磁材料常用于电力变压器、互感器等电力设备中,能够有效地传导和转换电能。
其次,软磁材料还常用于电子器件中,如变压器、感应线圈、电感器等,能够实现信号的传输和处理。
另外,软磁材料还常用于磁记录材料中,如磁盘、磁带等,能够实现信息的存储和读取。
总之,软磁材料是一种具有良好软磁性能的材料,具有低磁滞、低铁损、高导磁率等特点,能够有效地传导和转换磁能。
在电工电子领域中有着广泛的应用,包括电力设备、电子器件、磁记录材料等。
随着科学技术的不断发展,软磁材料的研究和应用将会更加深入,为电工电子领域的发展带来新的机遇和挑战。
软磁材料的名词解释
软磁材料的名词解释引言:软磁材料是一类具有特殊性质的物质,其起源可以追溯到数十年前的电磁学研究。
软磁材料在现代科技领域中扮演着重要的角色,广泛应用于电力、电子、通信等行业。
本文将对软磁材料进行详细的名词解释,探讨其特性和应用。
一、什么是软磁材料软磁材料是一类能够被外部磁场磁化的材料,具有低矫顽力和高导磁率的特点。
与硬磁材料相比,软磁材料对磁场的响应更加敏感,能够更快速地磁化和反磁化。
其磁滞回线相对狭窄,滞后角小,因此能够在频繁变化的磁场中有效工作。
二、软磁材料的分类根据材料的化学组成和特性,软磁材料可以分为多种类型。
最常见的软磁材料有铁氧体、镍铁合金和钴铁合金。
1. 铁氧体铁氧体是最常见的软磁材料之一,主要由氧化铁和其他金属氧化物组成。
铁氧体具有良好的导磁性能和低的涡流损耗,广泛应用于高频电子设备、传感器和电动机等领域。
2. 镍铁合金镍铁合金通常由镍和铁组成,具有高的导磁率和低的剩磁。
这种材料广泛应用于电力变压器、变流器和电感器等设备中,用于提供高效、稳定的电能转换。
3. 钴铁合金钴铁合金是一种高导磁率和高饱和磁感应强度的软磁材料,通常由钴和铁组成。
它在高频传输系统、磁记录和微波电子学中具有重要应用。
三、软磁材料的特性软磁材料具有多种特性,使其在电磁设备中得到广泛应用。
1. 高导磁率软磁材料的高导磁率意味着它们能够更有效地吸收和传导磁场能量。
通过提高导磁率,软磁材料能够提高电磁设备的效率和性能。
2. 低矫顽力软磁材料的矫顽力是指它们磁化和反磁化的难易程度。
低矫顽力使得软磁材料能够快速地响应外部磁场的变化,实现高频电磁波的传输和处理。
3. 较低的滞磁滞磁是指材料在磁场移动过程中保持磁化的能力。
软磁材料的较低滞磁表现为狭窄的磁滞回线,使其在应用中能够更快速地实现磁化和反磁化。
4. 低涡流损耗涡流损耗是指材料在交变磁场中产生的能量损失。
软磁材料通常具有低的涡流损耗,能够在高频应用中减少能量损耗,提高传输效率。
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软磁材料的种类、特点及应用一软磁材料的发展软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。
随着电力工及电讯技术的兴起,开始使用低碳钢制造电机和变压器,在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。
到20世纪初,研制出了硅钢片代替低碳钢,提高了变压器的效率,降低了损耗。
直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。
到20年代,无线电技术的兴起,促进了高导磁材料的发展,出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。
从40年代到60年代,是科学技术飞速发展的时期,雷达、电视广播、集成电路的发明等,对软磁材料的要求也更高,生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。
进入70年代,随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展,研制出了磁头用软磁合金,除了传统的晶态软磁合金外,又兴起了另一类材料—非晶态软磁合金。
二常用软磁磁芯的种类铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元。
按(主要成分、磁性特点、结构特点)制品形态分类:(1) 粉芯类:磁粉芯,包括:铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯(High Flux)、坡莫合金粉芯(MPP)、铁氧体磁芯(2) 带绕铁芯:硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金三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。
由于铁磁性颗粒很小(高频下使用的为0.5~5微米),又被非磁性电绝缘膜物质隔开,因此,一方面可以隔绝涡流,材料适用于较高频率;另一方面由于颗粒之间的间隙效应,导致材料具有低导磁率及恒导磁特性;又由于颗粒尺寸小,基本上不发生集肤现象,磁导率随频率的变化也就较为稳定。
主要用于高频电感。
磁粉芯的磁电性能主要取决于粉粒材料的导磁率、粉粒的大小和形状、它们的填充系数、绝缘介质的含量、成型压力及热处理工艺等。
常用的磁粉芯有铁粉芯、坡莫合金粉芯及铁硅铝粉芯三种。
磁芯的有效磁导率μe及电感的计算公式为:μe = DL/4N2S × 109其中:D 为磁芯平均直径(cm),L为电感量(享),N 为绕线匝数,S为磁芯有效截面积(cm2)。
(1) 铁粉芯常用铁粉芯是由碳基铁磁粉及树脂碳基铁磁粉构成。
在粉芯中价格最低。
饱和磁感应强度值在1.4T左右;磁导率范围从22~100;初始磁导率μi随频率的变化稳定性好;直流电流叠加性能好;但高频下损耗高。
(2). 坡莫合金粉芯坡莫合金粉芯主要有钼坡莫合金粉芯(MPP)及高磁通量粉芯(High Flux)。
MPP是由81%Ni、2%Mo及Fe粉构成。
主要特点是:饱和磁感应强度值在7500Gs左右;磁导率范围大,从14~550;在粉末磁芯中具有最低的损耗;温度稳定性极佳,广泛用于太空设备、露天设备等;磁致伸缩系数接近零,在不同的频率下工作时无噪声产生。
主要应用于300kHz以下的高品质因素Q滤波器、感应负载线圈、谐振电路、在对温度稳定性要求高的LC电路上常用、输出电感、功率因素补偿电路等,在AC电路中常用, 粉芯中价格最贵。
高磁通粉芯HF是由50%Ni、50%Fe粉构成。
主要特点是:饱和磁感应强度值在15000Gs 左右;磁导率范围从14~160;在粉末磁芯中具有最高的磁感应强度,最高的直流偏压能力;磁芯体积小。
主要应用于线路滤波器、交流电感、输出电感、功率因素校正电路等, 在DC 电路中常用,高DC 偏压、高直流电和低交流电上用得多。
价格低于MPP。
(3) 铁硅铝粉芯(Kool Mμ Cores)铁硅铝粉芯由9%Al、5%Si, 85%Fe粉构成。
主要是替代铁粉芯,损耗比铁粉芯低80%,可在8kHz以上频率下使用;饱和磁感在1.05T左右;导磁率从26~125;磁致伸缩系数接近0,在不同的频率下工作时无噪声产生;比MPP有更高的DC偏压能力;具有最佳的性能价格比。
主要应用于交流电感、输出电感、线路滤波器、功率因素校正电路等。
有时也替代有气隙铁氧体作变压器铁芯使用。
2. 软磁铁氧体(Ferrites)软磁铁氧体是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物,采用粉末冶金方法生产。
有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等几类,其中Mn-Zn铁氧体的产量和用量最大,Mn-Zn铁氧体的电阻率低,为1~10欧姆-米,一般在100kHZ 以下的频率使用。
Cu-Zn、Ni-Zn铁氧体的电阻率为102~104 欧姆-米,在100kHz~10兆赫的无线电频段的损耗小,多用在无线电用天线线圈、无线电中频变压器。
磁芯形状种类丰富,有E、I、U、EC、ETD形、方形(RM、EP、PQ)、罐形(PC、RS、DS)及圆形等。
在应用上很方便。
由于软磁铁氧体不使用镍等稀缺材料也能得到高磁导率,粉末冶金方法又适宜于大批量生产,因此成本低,又因为是烧结物硬度大、对应力不敏感,在应用上很方便。
而且磁导率随频率的变化特性稳定,在150kHz以下基本保持不变。
随着软磁铁氧体的出现,磁粉芯的生产大大减少了,很多原来使用磁粉芯的地方均被软磁铁氧体所代替。
国内外铁氧体的生产厂家很多,在此仅以美国的Magnetics公司生产的Mn-Zn铁氧体为例介绍其应用状况。
分为三类基本材料:电信用基本材料、宽带及EMI材料、功率型材料。
电信用铁氧体的磁导率从750~2300, 具有低损耗因子、高品质因素Q、稳定的磁导率随温度/时间关系,是磁导率在工作中下降最慢的一种,约每10年下降3%~4%。
广泛应用于高Q滤波器、调谐滤波器、负载线圈、阻抗匹配变压器、接近传感器。
宽带铁氧体也就是常说的高导磁率铁氧体,磁导率分别有5000、10000、15000。
其特性为具有低损耗因子、高磁导率、高阻抗/频率特性。
广泛应用于共模滤波器、饱和电感、电流互感器、漏电保护器、绝缘变压器、信号及脉冲变压器,在宽带变压器和EMI上多用。
功率铁氧体具有高的饱和磁感应强度,为4000~5000Gs。
另外具有低损耗/频率关系和低损耗/温度关系。
也就是说,随频率增大、损耗上升不大;随温度提高、损耗变化不大。
广泛应用于功率扼流圈、并列式滤波器、开关电源变压器、开关电源电感、功率因素校正电路。
(二) 带绕铁芯1. 硅钢片铁芯硅钢片是一种合金,在纯铁中加入少量的硅(一般在4.5%以下)形成的铁硅系合金称为硅钢。
该类铁芯具有最高的饱和磁感应强度值为20000Gs;由于它们具有较好的磁电性能,又易于大批生产,价格便宜,机械应力影响小等优点,在电力电子行业中获得极为广泛的应用,如电力变压器、配电变压器、电流互感器等铁芯。
是软磁材料中产量和使用量最大的材料。
也是电源变压器用磁性材料中用量最大的材料。
特别是在低频、大功率下最为适用。
常用的有冷轧硅钢薄板DG3、冷轧无取向电工钢带DW、冷轧取向电工钢带DQ,适用于各类电子系统、家用电器中的中、小功率低频变压器和扼流圈、电抗器、电感器铁芯,这类合金韧性好,可以冲片、切割等加工,铁芯有叠片式及卷绕式。
但高频下损耗急剧增加,一般使用频率不超过400Hz。
从应用角度看,对硅钢的选择要考虑两方面的因素:磁性和成本。
对小型电机、电抗器和继电器,可选纯铁或低硅钢片;对于大型电机,可选高硅热轧硅钢片、单取向或无取向冷轧硅钢片;对变压器常选用单取向冷轧硅钢片。
在工频下使用时,常用带材的厚度为0.2~0.35毫米;在400Hz下使用时,常选0.1毫米厚度为宜。
厚度越薄,价格越高。
2. 坡莫合金坡莫合金常指铁镍系合金,镍含量在30~90%范围内。
是应用非常广泛的软磁合金。
通过适当的工艺,可以有效地控制磁性能,比如超过105的初始磁导率、超过106的最大磁导率、低到2‰奥斯特的矫顽力、接近1或接近0的矩形系数,具有面心立方晶体结构的坡莫合金具有很好的塑性,可以加工成1μm的超薄带及各种使用形态。
常用的合金有1J50、1J79、1J85等。
1J50的饱和磁感应强度比硅钢稍低一些,但磁导率比硅钢高几十倍,铁损也比硅钢低2~3倍。
做成较高频率(400~8000Hz)的变压器,空载电流小,适合制作100W以下小型较高频率变压器。
1J79具有好的综合性能,适用于高频低电压变压器,漏电保护开关铁芯、共模电感铁芯及电流互感器铁芯。
1J85的初始磁导率可达十万105以上,适合于作弱信号的低频或高频输入输出变压器、共模电感及高精度电流互感器等。
3. 非晶及纳米晶软磁合金(Amorphous and Nanocrystalline alloys)硅钢和坡莫合金软磁材料都是晶态材料,原子在三维空间做规则排列,形成周期性的点阵结构,存在着晶粒、晶界、位错、间隙原子、磁晶各向异性等缺陷,对软磁性能不利。
从磁性物理学上来说,原子不规则排列、不存在周期性和晶粒晶界的非晶态结构对获得优异软磁性能是十分理想的。
非晶态金属与合金是70年代问世的一个新型材料领域。
它的制备技术完全不同于传统的方法,而是采用了冷却速度大约为每秒一百万度的超急冷凝固技术,从钢液到薄带成品一次成型,比一般冷轧金属薄带制造工艺减少了许多中间工序,这种新工艺被人们称之为对传统冶金工艺的一项革命。
由于超急冷凝固,合金凝固时原子来不及有序排列结晶,得到的固态合金是长程无序结构,没有晶态合金的晶粒、晶界存在,称之为非晶合金,被称为是冶金材料学的一项革命。
这种非晶合金具有许多独特的性能,如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性,高的电阻率和机电耦合性能等。
由于它的性能优异、工艺简单,从80年代开始成为国内外材料科学界的研究开发重点。
目前美、日、德国已具有完善的生产规模,并且大量的非晶合金产品逐渐取代硅钢和坡莫合金及铁氧体涌向市场。