软磁材料的种类、特点及应用

合集下载

什么是软磁材料

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。

软磁材料分类

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

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

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。

软磁永磁

软磁永磁

软磁材料软磁材料是具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。

软磁材料易于磁化,也易于退磁. 应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等。

软磁材料种类繁多,通常按成分分为:①纯铁和低碳钢。

含碳量低于0.04%,包括电磁纯铁、电解铁和羰基铁。

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。

软磁材料

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。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

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。

相关文档
最新文档