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軟磁
鎖定
軟磁術語簡介
具有低矯頑力的磁性材料,亦稱高導磁材料。在電力工業中用於製造電機、變壓器等電器設備的鐵芯。在電子工業中用於製造各種磁性元件,廣泛應用於電視、廣播和通信等方面。這類材料具有飽和磁通密度高,磁導率高,磁滯回線呈狹長形、面積小,磁滯損耗小,剩磁及矯頑力小等特性。用於交流場合時要求渦流損耗及磁滯損耗小。常用的有純鐵、低碳鋼、硅鋼片、坡莫合金、鐵氧體等。
(1)純鐵、低碳鋼:磁導率高、加工性能好。但渦流損耗大,只宜用於直流鐵芯。
(2)硅鋼片、硅鋼帶:電阻率高,渦流損耗小。但質脆、加工性能差。片狀疊合或捲成環狀使用,片間浸絕緣漆或形成氧化層以減小渦流損耗。
(3)坡莫合金:鐵鎳合金的統稱,具有很高的磁導率。用於精密儀表、記錄磁頭等或要求體積小的場合。
(4)鐵氧體:以Fe2O3為主要成分,摻合Mn-Zn或Ni-Zn等,用粉末冶金法壓制成錳鋅鐵氧體或鎳鋅鐵氧體,其電阻率高,高頻損耗小,前者用於1MHz以下,後者用於微波頻率。工作頻率越高則其磁導率越低。鐵氧體屬於亞鐵磁性材料,磁導率低於鐵磁材料。
軟磁材料主要特點:軟磁材料(soft magnetic material)具有低矯頑力和高磁導率的磁性材料。軟磁材料易於磁化,也易於退磁,廣泛用於電工設備和電子設備中。應用最多的軟磁材料是鐵硅合金(硅鋼片)以及各種軟磁鐵氧體等 。
軟磁分類應用
軟磁材料可分為金屬軟磁材料、鐵氧體軟磁材料和磁介質三大類。其中金屬軟磁又分為電 磁純鐵、硅鋼片、鐵鎳合金和鐵鋁合金四類。
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軟磁材料的種類、特點和應用範圍如下表。
種類 | 主要特點 | 應用 範 圍 |
電磁純鐵 | 含碳量在0.04%以下,飽和磁感應強度大,冷加工性好。但電阻率 小,鐵損大,有磁時效現象 | 一般用於直流磁場 |
硅鋼片 | 與電工純鐵相比,電阻率增大,鐵損減小,磁時效基本消除。但導熱 係數降低,硬度增大,脆性增大 | 電機、變壓器、繼電器、互感器、開 關等產品鐵芯 |
鐵鎳合金 | 與其它軟磁材料相比,在弱磁場下,磁導率大,矯頑力小,但對應力 比較敏感 | 頻率在1MHz以下,弱磁場中工作 的器件 |
鐵鋁合金 | 與鐵鎳合金相比,電阻率大,重量輕,但磁導率小。隨含鋁量的增加 硬度和脆性加大,塑性變差 | 弱磁場和強磁場下工作的器件 |
軟磁鐵氧體 | 是金屬氧化經陶瓷工藝形成的燒結體,電阻率極大,渦流損耗極小。 飽和磁感應強度較小,温度穩定性較差 | 高頻或較高頻率範圍內,功率不太 大的磁性元件 |
磁介質 | 由金屬軟磁材料的粉末經絕緣材料膠合而成,渦流損耗小,穩定性 好,價高 | 低頻或高頻範圍弱磁場下工作的 器件 |
軟磁發展簡史
軟磁材料在工業中的應用始於19世紀末。隨着電力工及電訊技術的興起,開始使用低碳鋼製造電機和變壓器,在電話線路中的電感線圈的磁芯中使用了細小的鐵粉、氧化鐵、細鐵絲等。
到20世紀初,研製出了硅鋼片代替低碳鋼,提高了變壓器的效率,降低了損耗。直至現在硅鋼片在電力工業用軟磁材料中仍居首位。
進入70年代,隨着電訊、自動控制、計算機等行業的發展,研製出了磁頭用軟磁合金,除了傳統的晶態軟磁合金外,又興起了另一類材料——非晶態軟磁合金。
軟磁發展趨勢
高頻低功率損耗鐵氧體材料主要用於各種高頻小型化的開關電源(如AC-DC、DC-AC 變換器)及顯示器回掃變壓器等;高磁導率鐵氧體材料則主要用於寬帶變壓器、脈衝變壓器用抗電磁波干擾器件等。據報導,這兩種材料的產量已經佔全部軟磁鐵氧體總產量的60%以上。
對功率鐵氧體材料的主要要求是:較高的磁導率(mi2000)、高的居里温度(Tc)、高表觀密度(d)、高飽和磁感應強度(Bs)和高頻下的超低磁芯損耗(Pc)。對高磁導率鐵氧體材料的主要要求是:高的磁導率(mi12000)、高表觀密度(d)、高頻低場下低的磁芯損耗(tand/mi)和優良的頻率擴展特性(f-L)。對鐵氧體磁芯元件本身的主要要求是:最佳的電磁性能及性能的一致性、精確的機械尺寸及足夠的機械強度和良好的工藝質量(包括外觀質量和外形缺陷等)。
縱觀近幾年各國軟磁鐵氧體生產量的變化可以看出,世界軟磁鐵氧體的生產格局已經發生了很大變化。今後幾年,日本、美國和西歐各國的軟磁鐵氧體生產雖然將繼續保持負增長,但為充分利用亞太地區廉價的勞動力資源和原材料資源,這些國家的一些企業,如:Philips、Siemens、TDK、TOKIN、FDK、日立、川鐵等在該地區(主要集中在中國大陸、台灣,印度以及東南亞各國)建立的鐵氧體工廠(主要生產MnZn 鐵氧體)的產量卻不斷增加,並且,這些企業向亞洲轉移其生產工廠的趨勢也正在加劇。發達國家鐵氧體工廠的大量湧入,勢必將會進一步加劇該地區在軟磁鐵氧體生產上的競爭。