Manyetik malzemelerin sınıflandırılması ve temel özellikleri

Doğadaki tüm maddeler, belirli manyetik özelliklere sahip olmaları ve bir dış manyetik alanla belirli bir şekilde etkileşime girmeleri anlamında manyetiktir.

Teknolojide kullanılan malzemeler, manyetik özellikleri dikkate alınarak manyetik olarak adlandırılır. Maddenin manyetik özellikleri, mikropartiküllerin manyetik özelliklerine, atomların ve moleküllerin yapısına bağlıdır.

Manyetik malzemelerin sınıflandırılması

Manyetik malzemeler zayıf manyetik ve güçlü manyetik olarak ayrılır.

Zayıf manyetik olmak, diamagnets ve paramagnets içerir.

Güçlü manyetik - sırayla manyetik olarak yumuşak ve manyetik olarak sert olabilen ferromanyetler. Resmi olarak, malzemelerin manyetik özelliklerindeki fark, göreli manyetik geçirgenlik ile karakterize edilebilir.

Diamanyetler, atomları (iyonları) bileşke manyetik momenti olmayan malzemeleri ifade eder. Dışarıdan, diamagnets manyetik alan tarafından itilerek kendilerini gösterirler. Bunlar çinko, bakır, altın, cıva ve diğer malzemeleri içerir.

Paramanyetikler, atomları (iyonları) dış manyetik alandan bağımsız bir manyetik moment oluşturan malzemeler olarak adlandırılır. Dışarıdan, paramıknatıslar çekim yoluyla kendini gösterir. homojen olmayan manyetik alan… Bunlara alüminyum, platin, nikel ve diğer malzemeler dahildir.

Ferromanyetler, kendi (iç) manyetik alanlarının, kendisine neden olan dış manyetik alandan yüzlerce ve binlerce kat daha yüksek olabildiği malzemeler olarak adlandırılır.

Her ferromanyetik cisim, kendiliğinden (kendiliğinden) mıknatıslanmanın küçük alanları olan bölgelere bölünmüştür. Harici bir manyetik alanın yokluğunda, farklı bölgelerin mıknatıslanma vektörlerinin yönleri çakışmaz ve sonuçta tüm vücudun mıknatıslanması sıfır olabilir.

Üç tür ferromanyetik mıknatıslanma süreci vardır:

1. Manyetik alanların tersine çevrilebilir yer değiştirme süreci. Bu durumda, dış alanın yönüne en yakın olan bölgelerin sınırlarında bir yer değiştirme vardır. Alan kaldırıldığında, alanlar ters yönde kayar. Tersine çevrilebilir alan yer değiştirme bölgesi, mıknatıslanma eğrisinin ilk kısmında bulunur.

2. Manyetik alanların geri dönüşü olmayan yer değiştirme süreci. Bu durumda, manyetik alanlar arasındaki sınırların yer değiştirmesi, azalan manyetik alan ile ortadan kalkmaz. Alanların ilk konumları, mıknatıslanmanın tersine çevrilmesi işleminde elde edilebilir.

Etki alanı sınırlarının geri döndürülemez şekilde yer değiştirmesi, görünüme yol açar manyetik histerezis — manyetik indüksiyon gecikmesi alan kuvveti.

3. Domain rotasyon işlemleri. Bu durumda, alan sınırlarının yer değiştirme işlemlerinin tamamlanması, malzemenin teknik olarak doygunluğuna yol açar.Doygunluk bölgesinde, tüm bölgeler alan yönünde döner. Doyma bölgesine ulaşan histerezis döngüsü sınır olarak adlandırılır.

Sınırlayıcı histerezis devresi aşağıdaki özelliklere sahiptir: Bmax — doyma endüksiyonu; Br - artık indüksiyon; Hc — geciktirici (zorlayıcı) kuvvet.

Düşük Hc değerleri (dar histerezis döngüsü) ve yüksek olan malzemeler manyetik geçirgenlik yumuşak manyetik denir.

Yüksek Hc değerlerine (geniş histerezis döngüsü) ve düşük manyetik geçirgenliğe sahip malzemelere manyetik olarak sert malzemeler denir.

Alternatif manyetik alanlarda bir ferromanyetin mıknatıslanması sırasında, termal enerji kayıpları her zaman gözlenir, yani malzeme ısınır. Bu kayıplar histerezis nedeniyledir ve girdap akımı kayıpları… Histerezis kaybı, histerezis döngüsünün alanı ile orantılıdır. Girdap akımı kayıpları, ferromanyetin elektrik direncine bağlıdır. Direnç ne kadar yüksek olursa, girdap akımı kayıpları o kadar düşük olur.

Manyetik olarak yumuşak ve manyetik olarak sert malzemeler

Yumuşak manyetik malzemeler şunları içerir:

1. Teknik olarak saf demir (elektrikli düşük karbonlu çelik).

2. elektroteknik silikon çelikler.

3. Demir-nikel ve demir-kobalt alaşımları.

4. Yumuşak manyetik ferritler.

Düşük karbonlu çeliğin (teknik olarak saf demir) manyetik özellikleri safsızlıkların içeriğine, deformasyon nedeniyle kristal kafesin bozulmasına, tane boyutuna ve ısıl işleme bağlıdır. Düşük direnci nedeniyle, ticari olarak saf demir, elektrik mühendisliğinde, özellikle DC manyetik akı devreleri için oldukça nadiren kullanılır.

Elektroteknik silikon çelik, toplu tüketim için ana manyetik malzemedir. Demir-silikon alaşımıdır. Silikon ile alaşımlama, zorlayıcı kuvveti azaltmanıza ve direnci artırmanıza, yani girdap akımı kayıplarını azaltmanıza olanak tanır.

Tek tek saclar veya bobinler halinde tedarik edilen elektrik sacı ve yalnızca bobinler halinde tedarik edilen şerit çelik, manyetik devrelerin (çekirdek) imalatı için amaçlanan yarı mamul ürünlerdir.

Manyetik çekirdekler, damgalama veya kesme yoluyla elde edilen ayrı plakalardan veya şeritlerden sarılmasıyla oluşturulur.

Bunlara nikel-demir permaloid alaşımları denir... Zayıf manyetik alanlar bölgesinde büyük bir başlangıç ​​manyetik geçirgenliğine sahiptirler. Permalloy, küçük güç transformatörlerinin, bobinlerin ve rölelerin çekirdeklerinde kullanılır.

Ferritler, demirden 1010 kat daha yüksek dirençli manyetik seramiklerdir. Ferritler, yüksek frekanslı devrelerde kullanılır çünkü manyetik geçirgenlikleri pratik olarak artan frekansla azalmaz.

Ferritlerin dezavantajları, düşük doygunluk indüksiyonu ve düşük mekanik dayanımlarıdır. Bu nedenle, ferritler alçak gerilim elektroniğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Manyetik olarak sert malzemeler şunları içerir:

1. Fe-Ni-Al alaşımlarına dayalı manyetik olarak sert malzemeler dökün.

2. Tozların müteakip ısıl işlemle preslenmesiyle elde edilen toz haline getirilmiş katı manyetik malzemeler.

3. Sert manyetik ferritler. Manyetik olarak sert malzemeler kalıcı mıknatıslar için malzemelerkalıcı bir manyetik alan gerektiren elektrik motorlarında ve diğer elektrikli cihazlarda kullanılır.