Свойства ферромагнитного материала - Ferromagnetic material properties

Статья Свойства ферромагнитного материала предназначен для того, чтобы содержать глоссарий терминов, используемых для описания (в основном количественного) ферромагнитный материалы и магнитопроводы.

Условия

Петля гистерезиса

Индукция B как функция напряженности поля H для H, изменяющейся от H_мин и H_{Максимум}; для ферромагнитного материала B имеет разные значения для H при движении вверх и вниз, поэтому график функции образует петлю вместо кривой, соединяющей две точки; для материалов типа перминвара цикл представляет собой «прямоугольник» (Доменная структура перминвара с прямоугольной петлей гистерезиса., Уильямс, Герц, Журнал прикладной физики 23, 316 (1952); на самом деле это прямоугольник, если B-μ₀H используется вместо B на графике);

Остроту, B_р; "индукция, которая остается"

После намагничивания до насыщения значение индукции B в материале в замкнутой магнитной цепи без внешнего поля H; точка пересечения петли гистерезиса осью B;^[1]:208

Коэрцитивность, H_c

После намагничивания до насыщения значение напряженности поля H, при котором индукция B в материале становится равной 0; точка пересечения петли гистерезиса оси H;

(Максимальный) энергетический продукт, (BH)_{Максимум}

Наибольшее возможное поле прямоугольника на графике петли гистерезиса, который имеет два ребра на осях B и H и вершину на петле гистерезиса во втором квадранте (B положительный, H отрицательный); диапазон ниже 1 Дж / м³ для некоторых мягких материалов (пермаллой, феррит 3E4) до более 400 кДж / м³ для сложных (неодимовые магниты );

Магнитная вязкость

Когда внешнее поле H изменяется, а затем сохраняется на новом уровне, индукция B сначала изменяется почти сразу, а затем следует некоторое меньшее изменение B со временем; для постоянного магнита зависимость от времени обычно B (t) = B (t₀) - S · ln (т / т₀), где t - время с момента изменения H, t₀ - некоторое эталонное время, а S - константа процесса (но не материала, поскольку она изменяется в зависимости от величины H и ее изменения); теория, описывающая такую ​​зависимость от времени, была разработана Луи Неэль (J. de Phys. et Radium, 11, 49 (1950)) и Стрит и Вули (Исследование магнитной вязкости, Proc. Phys. Soc. A62. 562 (1949)).

Формулы

Чтобы описать мягкий ферромагнитный материал технического назначения, указаны следующие параметры:

(Относительный) проницаемость

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

Начальная проницаемость, ${displaystyle mu _{i}}$

Соотношение для малой намагниченности изначально размагниченного материала: ${displaystyle mu _{i}={frac {B}{mu _{0}H}}}$ для очень малых H;

Дополнительная проницаемость, ${displaystyle mu _{Delta }}$

Отношение изменения индукции в материале к изменению индукции в вакууме из-за того же изменения поля, когда изменение накладывается на некоторое постоянное поле: ${displaystyle mu _{Delta }={frac {Delta B}{mu _{0}Delta H}}}$;

Амплитудная проницаемость, ${displaystyle mu _{a}}$

Отношение индукции в материале к индукции в вакууме для большей намагниченности: просто ${displaystyle mu _{a}={frac {B}{mu _{0}H}}}$;

Максимальная инкрементная / амплитудная проницаемость

Максимальное значение инкрементальной / амплитудной проницаемости на кривой гистерезиса;

Индукция насыщения

Индукция B для больших (достаточно для ${displaystyle mu _{Delta }}$ стать маленьким), но разумным H;

Удельное сопротивление, ${displaystyle ho }$

Удельное сопротивление, как и у обычных резистивных материалов, важно из-за вихревых токов; Единицы СИ, ом-метры (Ом · м);

Плотность вещества

Масса на единицу объема, как у обычных материалов;

Температурный коэффициент проницаемости, ${displaystyle alpha _{F}}$

Определяется как ${displaystyle alpha _{F}={frac {mu _{ heta }-mu _{ ext{ref}}}{mu _{ ext{ref}}^{2}left( heta - heta _{ ext{ref}}ight)}}}$ по IEC133, и как ${displaystyle alpha _{F}={frac {mu _{ heta }-mu _{ ext{ref}}}{mu _{ heta }mu _{ ext{ref}}left( heta - heta _{ ext{ref}}ight)}}}$ по IEC367-1;

Точка Кюри (или температура Кюри)

Температура, выше которой ферромагнитный материал становится парамагнетиком; больше ферромагнетизм;

Тангенс угла потерь

Отношение сопротивления (R) к реактивному сопротивлению (${displaystyle 2pi fL}$) катушки на сердечнике без зазора (${displaystyle mu _{e}=mu _{i}}$ - в противном случае его необходимо масштабировать), если сопротивление является результатом потерь в магнитном материале; угол описывает задержку между B в материале и H; измерено для синусоидального магнитного поля частотой f; обычно указывается как ${displaystyle {frac {1}{mu _{i}}} an(delta ) imes 10^{6}}$

Фактор непригодности, ${displaystyle D_{F}}$

Это мера изменения проницаемости материала после размагничивания, определяемая формулой ${displaystyle D_{F}={frac {mu _{1}-mu _{2}}{mu _{1}^{2}log left({frac {t_{2}}{t_{1}}}ight)}}}$, куда ${displaystyle mu _{1},mu _{2}}$ - значения проницаемости, а t₁, т₂ время от размагничивания; обычно определяется для t₁ = 10 мин, т₂ = 100 мин; диапазон от 2 × 10⁻⁶ до 12 × 10⁻⁶ для типичных ферритов MnZn и NiZn;

Постоянная гистерезиса, ${displaystyle eta _{B}}$

Постоянная чувствительности по постоянному току, ${displaystyle eta _{F}}$

Параметры магнитного сердечника

Постоянная сердечника, C₁

Сумма l / A вдоль магнитного пути; l - длина участка пути, A - его поперечное сечение. Суммирование длина магнитного пути каждой секции магнитной цепи, деленной на квадрат соответствующей магнитной области того же самого сечения;

Постоянная сердечника, C₂

Сумма л / А² по магнитному пути;

Эффективная длина магнитного пути, л_е;

Эффективное сечение, А_е;

Эффективный объем

${displaystyle V_{e}={frac {{C_{1}}^{3}}{{C_{2}}^{2}}}}$;

Эффективная проницаемость

${displaystyle mu _{e}={frac {C_{1}}{sum _{i}{frac {l_{i}}{mu _{i}A_{i}}}}}}$

Для магнитной цепи, построенной с воздушным зазором или воздушными зазорами, проницаемость гипотетического однородного материала, который обеспечит такое же сопротивление;

(указанные выше "эффективные" размеры - это размеры сердечника тороида, сделанного из того же материала, который имеет те же магнитные свойства, что и сердечник);

Минимальное сечение, А_мин;

Коэффициент индуктивности, А_L

Индуктивность однооборотной катушки в нГн (обратите внимание на индуктивность L = A_Lп², n - количество витков) Индуктивность катушки на указанном сердечнике, деленная на квадрат количества витков. (Если не указано иное, условия испытания индуктивности для коэффициента индуктивности находятся при плотности потока ~ 10 Гс);

Коэффициент поворотов, ${displaystyle alpha }$

Количество витков на 1 mH (примечание ${displaystyle alpha ^{2}A_{L}=1000000}$);

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

Рекомендации

1. Рамсден, Эдвард (2006). Датчики на эффекте Холла: теория и приложения (2-е изд.). Амстердам: Elsevier / Newnes. ISBN  978-0-7506-7934-3.
2. Справочник Philips Компоненты и материалы, Часть 4a, ноябрь 1978 г., говорится в соответствии с IEC401 и IEC125.
3. Ассоциация производителей магнитных материалов "Мягкие ферриты, руководство пользователя", MMPA SFG-98, 1998