磁性材料ppt课件

磁性材料 一 简介二 软磁材料1 组织结构与性能的关系2 软磁材料及其工程应用三 硬磁材料1 组织结构与性能的关系2 硬磁材料及其应用四 发展现状与展望 变压器 实验表明 任何物质在外磁场中都能够或多或少地被磁化 只是磁化的程度不同 根据物质在外磁场中表现出的特性 物质可分为五类 顺磁性物质 抗磁性物质 铁磁性物质 亚铁磁性物质 反磁性物质 磁性材料按矫顽力的大小 磁化后去磁的难易程度 可分为硬磁材料和软磁材料两种 一 简介 磁性橄榄球 永磁材料 司南 二 软磁材料软磁材料的特点是高的磁导率 低的矫顽力 一般Hc 100A m 和低铁芯损耗 软磁材料 铁粉芯 1 组织结构与性能关系1 通过提高材料的均匀性来降低矫顽力 2 通过降低磁各向异性来提高磁导率 降低铁芯损耗 2 软磁材料及其工程应用软磁材料大概分类为 纯铁和碳钢 镍 铁合金 磁性陶瓷材料 非晶态合金 纳米晶软磁材料 总的来说有两大方面的应用 1 强电流器件的应用 一般在准静态或低频 大电流下使用 如电磁铁 功率变压器 电机等的铁芯 2 弱电流器件的应用 一般在频率较高 弱电流下使用 如通讯设备中接收天线线圈的磁芯 电子线路中的小变压器铁芯等 电机定子铁芯 变压器铁芯 三 硬磁材料硬磁材料又称永磁材料 是指被外磁场磁化后 去掉外磁场后仍能保持着较强的剩磁的材料 1 组织结构与磁性能关系1 性能指标 矫顽力Hc 剩磁Br 最大磁能积 BH m 居里温度Tc 剩余磁化强度Mr 2 硬磁材料的4大特性 高的矫顽力 高的剩余磁通密度和高的剩余磁化强度 高的最大磁能积 高的稳定性 硬磁材料 2 硬磁材料及其应用 1 稀土硬磁材料 这是当前最大磁能积最高的一大类硬磁材料 为稀土族元素和铁族元素为主要成分的金属互化物 又称金属间化合物 如钕铁硼稀土合金硬磁材料 2 金属硬磁材料 这是一大类发展和应用都较早的以铁和铁族元素 如镍 钴等 为重要组元的合金型硬磁材料 主要有铝镍钴 AlNiCo 系和铁铬钴 FeCrCo 系两大类硬磁合金 3 铁氧体硬磁材料 这是以Fe2O3为主要组元的复合氧化物强磁材料 狭义 和磁有序材料如反铁磁材料 广义 其特点是电阻率高 特别有利于在高频和微波应用 如钡铁氧体 BaFe12O19 和锶铁氧体 SrFe12O19 等都有很多应用 稀土永磁铁面向汽车应用 磁阀 四 发展现状与展望未来 1 硬磁材料 目前应用最为广泛的还是钕铁硼强磁和铁氧体磁铁 钕铁硼磁性材料是钕 氧化铁等的合金 又称磁钢 是稀土永磁材料发展的最新结果 钕铁硼具有极高的磁能积 矫顽力和高能量密度 在现代工业和电子技术中获得了广泛应用 从而使仪器仪表 电声电机 磁选磁化等设备的小型化 轻量化 薄型化成为可能 铁氧体磁铁采用粉末冶金方法生产 剩磁较低 回复磁导磁率小 矫顽力较大 抗去磁能力较强 特别适宜于用作动态工作条件的磁路结构 主要原材料是氧化物 故不易腐蚀 工作温度 40 至 200 钕铁硼 铁氧体 2 相对而言 软磁材料较硬磁材料的应用范围更加广泛 软磁材料的应用类型 1 磁粉芯 铁粉芯 铁硅铝粉芯 高磁通量粉芯 坡莫合金粉芯 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 3 常用软磁磁芯 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 铁粉芯 铁粉芯是磁性材料四氧化三铁的通俗说法 主要应用于电器回路中解决电磁兼容性 EMC 问题 即用来消除电器回路中由于各种不同原因产生的杂波 辐射 如下图是由铁粉芯制成的磁环 当一定波段的杂波通过磁环时 磁环的电磁特性导致这一波段的电流被转化为磁力以及部分热量从而被消耗掉 来达到降低杂波的目的 铁粉芯磁环 铁硅铝粉芯 铁硅铝粉芯由9 Al 5 Si 85 Fe粉构成 主要是用来替代铁粉芯 与铁粉芯相比 铁硅铝在高温下的表现较好 在一些应用中 使用铁硅铝也比用铁粉芯尺寸更小 在必须通过大型交流电压 而不产生饱和的噪音滤波电感器中 非常适合使用铁硅铝磁芯 采用铁硅铝磁芯可缩小在线滤波器的尺寸 因为需要的匝数比使用铁氧体少 铁硅铝还具有接近零的磁致伸縮系数 也就是说 在可听频率范围内噪音或在线电流的糙作中非常安静 高磁通密度和低磁芯损耗的特性 使铁硅铝磁芯非常适用于功率因数校正电路 以及单向驱动的应用 如回扫变压器 脉冲变压器 铁硅铝粉芯磁环 坡莫合金粉芯坡莫合金指铁镍合金 坡莫合金的最大特点是具有很高的弱磁场导磁率 它们的饱和磁感应强度一般在0 6 1 0T之间 用于制作音频变压器 互感器 磁放大器 磁调制器 扼流器 音频磁头等 坡莫合金 互感器 互感器又称为仪用变压器 是电流互感器和电压互感器的统称 其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压 100V 或标准小电流 5A或1A 均指额定值 以便实现测量仪表 保护设备及自动控制设备的标准化 小型化 展望未来磁电共存这一基本规律导致了磁性材料必然与电子技术相互促进而发展 例如光电子技术促进了光磁材料和磁光材料的研制 磁性半导体材料和磁敏材料和器件可以应用于遥感 遥则技术和机器人 人们正在研究新的非晶态和稀土磁性材料 如钕铁合金 磁性液体已进入实用阶段 另外 一些新的物理和化学效应的发现