国产在线视频网址_軟磁材料基本概念 - 四川退磁機|充磁機|穩恒磁場(chǎng)|電磁鐵|脫磁器|綿陽(yáng)力田電磁科技有限公司

◆ 軟磁材料：
    所謂軟磁材料，特指那些矯頑力小、容易磁化和退磁的磁性材料。所謂的軟，指這些材料容易磁化，在磁性上表現“軟”。軟磁材料的用途非常廣泛。因為它們容易磁化和退磁，而且具有很高的導磁率，可以起到很好的聚集磁力線(xiàn)的作用，所以軟磁材料被廣泛用來(lái)作為磁力線(xiàn)的通路，即用作導磁材料，例如變壓器、傳感器的鐵芯，磁屏蔽罩，特殊磁路的軛鐵等。
    這里，介紹幾種常用的軟磁材料和用它們做成的常見(jiàn)元器件。

◆ 常用軟磁材料：
    ◇ 硅鋼片：
    硅鋼是含硅量在3％左右、其它主要是鐵的硅鐵合金。硅鋼片大量用于中低頻變壓器和電機鐵芯，尤其是工頻變壓器。硅鋼的特點(diǎn)是具有常用軟磁材料中最高的飽和磁感應強度（2.0T以上），因此作為變壓器鐵芯使用時(shí)可以在很高的工作點(diǎn)工作（如工作磁感值1.5T）。但是，硅鋼在常用的軟磁材料中鐵損也是最大的，為了防止鐵芯因損耗太大而發(fā)熱，它的使用頻率不高，一般只能工作在20KHz以下。
    硅鋼通常是薄片狀的，這是為了在制造變壓器鐵芯時(shí)減小鐵芯的渦流損失。目前硅鋼片主要分熱軋和冷軋兩大類(lèi)。
    所謂熱軋硅鋼，是把硅鋼板坯在850度以上加熱后軋制，然后再進(jìn)行退火。由于軋制溫度高，所軋制出來(lái)的硅鋼片都是各向同性的，也就是說(shuō)硅鋼片的磁性在各個(gè)方向上相同。這種各向同性的硅鋼也叫做無(wú)取向硅鋼。無(wú)取向硅鋼大量應用在電機中的定子或者轉子。因為要制造電機定子和轉子，就要在大的硅鋼片上沖壓出圓形的零件。這時(shí)總是希望硅鋼片沿圓周方向磁性一致，所以要用無(wú)取向硅鋼。
    為了獲得更好的磁性能，后來(lái)人們發(fā)明了冷軋硅鋼片，即在較低溫度下軋制，再退火。冷軋取向硅鋼片是其中的代表。冷軋取向硅鋼片首先對板坯進(jìn)行冷軋，使得材料內部產(chǎn)生很多結構缺陷。在隨后的退火過(guò)程中，材料發(fā)生結構上的變化（稱(chēng)為再結晶），這種變化會(huì )使硅鋼片在某個(gè)方向上磁性能非常好，也就是說(shuō)磁性能和方向有關(guān)，因此被稱(chēng)為取向硅鋼。在最終使用時(shí)，讓鐵芯中的磁力線(xiàn)沿磁性能最好的方向通過(guò)，這樣便可以最大限度地發(fā)揮硅鋼片的磁性能潛力。例如，在變壓器中，鐵芯材料的磁力線(xiàn)是沿一個(gè)方向通過(guò)的，如果把硅鋼片適當裁剪，然后卷繞成鐵芯，使得鐵芯周長(cháng)方向恰好是硅鋼片磁性能最好的方向，那么鐵芯的導磁率就會(huì )很高，容易磁化，能量損耗小，最終提高了變壓器效率。
    我國對硅鋼片的編號是：熱軋硅鋼片D（如D31指含硅3.1％的熱軋硅鋼）；冷軋硅鋼片DT；高磁感取向硅鋼片Q和QG。這些材料的磁性能可以從相關(guān)的書(shū)籍和手冊中得到。
    ◇ 坡莫合金：
    坡莫合金指鐵鎳合金，其含鎳量的范圍很廣，在35％－90％之間。坡莫合金的最大特點(diǎn)是具有很高的弱磁場(chǎng)導磁率。它們的飽和磁感應強度一般在0.6--1.0T之間。
最簡(jiǎn)單的坡莫合金是鐵鎳兩種元素組成的合金，通過(guò)適當的軋制和熱處理，它們能夠具備高導磁率，同時(shí)也可以合理搭配鐵和鎳的含量，獲得比較高的飽和磁感應強度。但是，這種坡莫合金的電阻率低，力學(xué)性能不好，所以實(shí)際應用并不很多。
    目前大量應用的坡莫合金是在鐵鎳的基礎上添加一些其它元素，例如鉬、銅等。添加這些元素的目的是增加材料的電阻率，以減小做成鐵芯后的渦流損失。同時(shí)，添加元素也可以提高材料的硬度，這尤其有利于作為磁頭等有磨損的應用。
    坡莫合金的生產(chǎn)過(guò)程比較復雜。例如，板材軋制的工藝、退火溫度、時(shí)間、退火后的冷卻快慢等都對材料最終的磁性能有很大影響。
    我國的坡莫合金牌號是1JXX。其中，J表示“精密合金”，“1”表示軟磁，后面的數字為序號，通常表示合金中的含鎳量。例如1J50、1J851等。坡莫合金具有高的導磁率，所以常常用在中高頻變壓器的鐵芯或者對靈敏度有嚴格要求的器件中，例如高頻（數十KHz）開(kāi)關(guān)電源變壓器、精密互感器、漏電開(kāi)關(guān)互感器、磁屏蔽、磁軛等。

軟磁鐵氧體：
    鐵氧體是一系列含有氧化鐵的復合氧化物材料（或者稱(chēng)為陶瓷材料）。鐵氧體的特點(diǎn)是飽和磁感應強度很低（0.5T以下），但導磁率比較高，而且電阻率很高（這時(shí)因為鐵氧體是由很小的顆粒壓制成的，顆粒之間的接觸不好，所以導電不佳），因此非常有利于降低渦流損耗。正因為如此，鐵氧體能夠在很高的頻率下（可以達到兆Hz甚至更高）使用，而它的飽和磁感應強度低，因此不適合在低頻下使用。鐵氧體最廣泛的用途是高頻變壓器鐵芯和各種電感鐵芯。

◆ 常用軟磁元器件：
    ◇ 變壓器：所謂變壓器，就是利用電磁感應實(shí)現交流電壓變換的器件。變壓器的原理已經(jīng)在“電磁感應”中說(shuō)明。因為變壓器的鐵芯處于不斷變化的電磁場(chǎng)中，鐵芯材料的磁化強度和磁感應強度也是不斷改變的。這就自然要求鐵芯材料對這種變化的阻力小，變化足夠靈敏。所以，幾乎對所有的變壓器鐵芯，都要求導磁率高。同時(shí)，交變的電磁場(chǎng)必然會(huì )在鐵芯中產(chǎn)生能量損耗（例如渦流），所有還要求材料的鐵損低，以降低鐵芯的溫升，提高變壓器效率。
    變壓器的形式和品種繁多。在不同的場(chǎng)合，變壓器的工作方式大不相同，所以對變壓器鐵芯的具體要求也存在很大差別。
    低頻變壓器：工作頻率較低（例如低于1KHz）一般地，工作點(diǎn)較低時(shí)電流和電壓都是正弦波。由于頻率低，鐵芯損耗不大，所以鐵芯的工作磁感可以設計得比較高。因此這時(shí)需要高飽和磁感的軟磁材料作鐵芯，例如硅鋼。硅鋼片作為配電變壓器鐵芯時(shí)，工作磁感可以達到1.4T以上。鐵基非晶合金作為變壓器鐵芯時(shí)，工作點(diǎn)可以達到1.3T。為了提高變壓器效率，要求鐵芯材料的鐵損低，同時(shí)要求材料導磁率高，以減小初級線(xiàn)圈的激磁電流，降低因線(xiàn)圈電阻帶來(lái)的損耗（稱(chēng)為銅損）。
    高頻變壓器：隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，高頻電源已經(jīng)大量應用。之所以發(fā)展高頻電源，是因為傳統的工頻電源效率不高。從電磁感應原理不難推出，變壓器鐵芯所能夠傳輸的功率與磁通變化的頻率成正比。因此，如果提高變壓器的工作頻率，那么變壓器鐵芯的體積便可以大幅度縮小，重量減輕，并且提高電源的效率，降低各種損耗。所以，自從七十年代以來(lái)，高頻電源的發(fā)展非常迅猛。但另一方面，工作頻率的提高會(huì )導致變壓器鐵芯鐵損的急劇增大。要解決這個(gè)問(wèn)題，一是降低鐵芯的工作磁感，二是采用更好的軟磁材料。通常，高頻變壓器鐵芯不能再使用硅鋼片，而是要用損耗更小的鐵鎳合金（坡莫合金）、鐵氧體或者非晶合金。
    ◇ 濾波電感、扼流圈及電抗器：
    在穩壓電源和開(kāi)關(guān)電源中，為了消除晶體管整流產(chǎn)生的巨大紋波、得到平滑的直流輸出而使用的器件。我們知道，電感就是一個(gè)通交流電的螺線(xiàn)管線(xiàn)圈（可以含有鐵芯）。由于線(xiàn)圈在通電的瞬間會(huì )產(chǎn)生感應電壓，而該感應電壓的反向是反抗所通電流形成的磁通，因此電感器件對變化的電流存在一種阻礙作用，使其不能通過(guò)，這稱(chēng)為感抗。所通信號變化越快，感抗就越大，因此電感器件的特點(diǎn)是信號的頻率越高，器件對該信號的阻礙就越強。如果對電感通上一個(gè)直流信號，那么器件對信號沒(méi)有阻礙。電感器件對交流電的阻礙作用使用在電源上，安裝在整流后的電路中，可以擋住交流信號，而讓直流信號通過(guò)，仿佛是把交流信號過(guò)濾掉了。所以，電感（或者電感和其它元器件的組合）又稱(chēng)為濾波器。
    因為電感鐵芯工作在交直流疊加狀態(tài)，所以鐵芯不但要承受交流信號的磁化，而且還有直流電流的磁化（稱(chēng)為偏磁）。這時(shí)，鐵芯既要有較高的導磁率，用來(lái)產(chǎn)生電感量，以阻止交流信號的通過(guò)，又要防止因直流信號的偏磁導致鐵芯被磁化到飽和。為了做到這一點(diǎn)，經(jīng)常采用的手段是把鐵芯切口，這樣可以使鐵芯在較大直流電流磁化時(shí)不飽和。另外就是采用粉末做的鐵芯。粉末鐵芯一般是用軟磁材料的粉末和粘接劑、絕緣劑壓制成的。由于粉末顆粒之間被粘接劑和絕緣劑隔離開(kāi)來(lái)，鐵芯雖然被壓制成了一個(gè)整體，但實(shí)際上磁路是斷開(kāi)的，就好象在鐵芯的磁路上開(kāi)了許多小小的切口，這樣也就防止了鐵芯被磁化飽和。

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