Свойства ферромагнитного материала

Статья « Свойства ферромагнитных материалов» содержит глоссарий терминов, используемых для описания (в основном количественного) ферромагнитных материалов и магнитных сердечников .

Условия

Петля гистерезиса: Индукция B как функция напряженности поля H для H, варьирующегося от H _min до H _max ; для ферромагнитного материала B имеет разные значения для H, поднимающегося и опускающегося, поэтому график функции образует петлю, а не кривую, соединяющую две точки; для материалов типа перминвара петля представляет собой «прямоугольник» ( Доменная структура перминвара, имеющего прямоугольную петлю гистерезиса , Уильямс, Герц, Journal of Applied Physics 23 , 316 (1952); на самом деле это прямоугольник, если B-μ ₀ H используется вместо B на сюжете);
Остаточная намагниченность , _Бр ; «индукция, которая остается»: После намагничивания до насыщения значение индукции B в материале в замкнутой магнитной цепи без внешнего поля H; точка, где петля гистерезиса пересекает ось B; ^[1]^: 208
Коэрцитивность , H _c: После намагничивания до насыщения — значение напряженности поля H, при котором индукция B в материале становится равной 0; точка, где петля гистерезиса пересекает ось H;
Максимальный энергетический продукт , (BH) _max: Максимально возможное поле прямоугольника на графике петли гистерезиса, которое имеет два ребра по осям B и H и вершину на петле гистерезиса во втором квадранте (B положительная, H отрицательная); диапазон ниже 1 Дж/м ³ для некоторых мягких материалов (пермаллои, ферриты 3Е4) до более 400 кДж/м. ³ для жестких ( неодимовые магниты );
Магнитная вязкость: При изменении внешнего поля Н и затем сохранении его на новом значении индукция В сначала изменяется почти сразу, затем через некоторое время следует некоторое меньшее изменение В; для постоянного магнита обычно временная зависимость имеет вид B(t) = B(t ₀ ) − S · ln(t/t ₀ ), где t — время с момента изменения H, t ₀ — некоторое эталонное время, а S — постоянная величина. процесса (но не материала, поскольку он меняется в зависимости от величины H и ее изменения); теория, описывающая такого рода зависимость от времени, была развита Луи Неэлем ( J. de Phys. et Radium , 11 , 49 (1950)) и Стритом и Вули (A Study of Magnetic Viscosity, Proc. Phys. Soc. A62 , 562). (1949)).

Формулы

Для описания мягкого ферромагнитного материала технического назначения указываются следующие параметры:

(Относительная) проницаемость

Отношение индукции B в материале, вызванной некоторым полем H, к индукции в вакууме в том же поле; это безразмерная величина, так как она относительно вакуумной проницаемости;

Начальная проницаемость, $\mu _{i}$: Коэффициент для малой намагниченности первоначально размагниченного материала: $\mu _{i}={\frac {B}{\mu _{0}H}}$ для очень маленького H;
Дополнительная проницаемость, $\mu _{\Delta }$: Отношение изменения индукции в материале к изменению индукции в вакууме за счет того же изменения поля, когда на изменение накладывается некоторое постоянное поле: $\mu _{\Delta }={\frac {\Delta B}{\mu _{0}\Delta H}}$ ;
Амплитудная проницаемость, $\mu _{a}$: Отношение индукции в материале к индукции в вакууме при большей намагниченности: всего $\mu _{a}={\frac {B}{\mu _{0}H}}$ ;
Максимальная приростная/амплитудная проницаемость: Максимальное значение приростной/амплитудной проницаемости на кривой гистерезиса;

Индукция насыщения: Индукция B для больших (достаточно для $\mu _{\Delta }$ стать маленьким), но разумным H;
Сопротивление , $\rho$: Удельное сопротивление, как и у обычных резистивных материалов, важно из-за вихревых токов; Единицы СИ, ом-метры (Ом·м);
Массовая плотность: Масса единицы объема, как для обычных материалов;
Температурный коэффициент проницаемости, $\alpha _{F}$: Определяется как $\alpha _{F}={\frac {\mu _{\theta }-\mu _{\text{ref}}}{\mu _{\text{ref}}^{2}\left(\theta -\theta _{\text{ref}}\right)}}$ по IEC133 и как $\alpha _{F}={\frac {\mu _{\theta }-\mu _{\text{ref}}}{\mu _{\theta }\mu _{\text{ref}}\left(\theta -\theta _{\text{ref}}\right)}}$ по МЭК367-1;
Точка Кюри (или температура Кюри): Температура, выше которой ферромагнитный материал становится парамагнетиком; больше в ферромагнетизме ;
Тангенс угла потерь: Отношение сопротивления (R) к реактивному сопротивлению ( $2\pi fL$ ) катушки на сердечнике без зазора ( $\mu _{e}=\mu _{i}$ - в противном случае его необходимо масштабировать), предполагая, что сопротивление является результатом потерь в магнитном материале; угол описывает задержку между B в материале и H; измерено для синусоидального магнитного поля частоты f; обычно указывается как ${\frac {1}{\mu _{i}}}\tan(\delta )\times 10^{6}$
Фактор неаккомодации, $D_{F}$: Это мера изменения проницаемости материала после размагничивания, определяемая формулой $D_{F}={\frac {\mu _{1}-\mu _{2}}{\mu _{1}^{2}\log \left({\frac {t_{2}}{t_{1}}}\right)}}$ , где $\mu _{1},\mu _{2}$ - значения проницаемости, а t ₁ , t ₂ - время от размагничивания; обычно определяют для t ₁ = 10 мин, t ₂ = 100 мин; диапазон от 2×10 ⁻⁶ до 12×10 ⁻⁶ для типичных ферритов MnZn и NiZn;
Константа гистерезиса, $\eta _{B}$
Константа чувствительности постоянного тока, $\beta _{F}$

Параметры магнитопровода

Константа ядра, C ₁: Сумма 1/А вдоль магнитного пути; l — длина части пути, A — его сечение. Сумма длин магнитных путей каждого участка магнитной цепи, деленная на квадрат соответствующей магнитной площади того же участка;
Константа ядра, C ₂: Сумма л/А ² по магнитному пути;
Эффективная длина магнитного пути, l _e ;
Эффективное сечение, А _э ;
Эффективный объем: $V_{e}={\frac {{C_{1}}^{3}}{{C_{2}}^{2}}}$ ;
Эффективная проницаемость: $\mu _{e}={\frac {C_{1}}{\sum _{i}{\frac {l_{i}}{\mu _{i}A_{i}}}}}$
Для магнитной цепи, построенной с воздушным зазором или воздушными зазорами, проницаемость гипотетического однородного материала обеспечит такое же сопротивление;

(вышеуказанные «эффективные» размеры представляют собой размеры тороидального сердечника, изготовленного из того же материала, который имеет те же магнитные свойства, что и сердечник);

Минимальное сечение, А _мин ;
Коэффициент индуктивности, А _L: Индуктивность одновитковой катушки, нГн (учтите индуктивность L = A _L n ², n — количество витков) Индуктивность катушки на указанном сердечнике, деленная на квадрат числа витков. (Если не указано иное, условия испытания индуктивности для коэффициента индуктивности соответствуют плотности потока ~ 10 Гаусс);
Коэффициент поворота, $\alpha$: Число витков на 1 мГн (примечание $\alpha ^{2}A_{L}=1000000$ );

Эти параметры используются, например, в руководстве Philips. ^[2] и Ассоциация производителей магнитных материалов «Мягкие ферриты. Руководство пользователя». ^[3]

См. также

Ссылки

^ Рамсден, Эдвард (2006). Датчики Холла: теория и приложения (2-е изд.). Амстердам: Эльзевир/Ньюнес. ISBN 978-0-7506-7934-3 .
^ Справочник Philips «Компоненты и материалы» , часть 4a, ноябрь 1978 г., в соответствии со стандартами IEC401 и IEC125.
^ Ассоциация производителей магнитных материалов «Мягкие ферриты, Руководство пользователя», MMPA SFG-98, 1998 г.

[ramsden-1] Рамсден, Эдвард (2006). Датчики Холла: теория и приложения (2-е изд.). Амстердам: Эльзевир/Ньюнес. ISBN 978-0-7506-7934-3 .

[2] Справочник Philips «Компоненты и материалы» , часть 4a, ноябрь 1978 г., в соответствии со стандартами IEC401 и IEC125.

[3] Ассоциация производителей магнитных материалов «Мягкие ферриты, Руководство пользователя», MMPA SFG-98, 1998 г.

[1]

[2]

[3]