Свойства ферромагнитных материалов

Статья « Свойства ферромагнитных материалов» призвана содержать глоссарий терминов, используемых для описания (в основном количественного) ферромагнитных материалов и магнитных сердечников .

Петля гистерезиса

Индукция B как функция напряженности поля H для H, изменяющегося от H _min до H _max ; для ферромагнитного материала B имеет разные значения для H, идущих вверх и вниз, поэтому график функции образует петлю вместо кривой, соединяющей две точки; для материалов типа перминвара петля представляет собой «прямоугольник» ( Доменная структура перминвара, имеющая прямоугольную петлю гистерезиса , Уильямс, Герц, Журнал прикладной физики 23 , 316 (1952); на самом деле это прямоугольник, если вместо B на графике используется B-μ _{0 H);}

Остаточная намагниченность , B _r ; «индукция, которая остается»

После намагничивания до насыщения значение индукции B в материале в замкнутой магнитной цепи без внешнего поля H; точка, где петля гистерезиса пересекает ось B; ^{[1] : 208}

Коэрцитивная сила , H _c

После намагничивания до насыщения значение напряженности поля H, при котором индукция B в материале становится равной 0; точка, в которой петля гистерезиса пересекает ось H;

Максимальное энергетическое произведение , (BH) _макс.

Наибольшее возможное поле прямоугольника на графике петли гистерезиса, имеющего два края на осях B и H и вершину на петле гистерезиса во втором квадранте (B положительно, H отрицательно); диапазон от менее 1  Дж/м ³ для некоторых мягких материалов (пермаллой, феррит 3E4) до более 400  кДж/м ³ для твердых ( неодимовые магниты );

Магнитная вязкость

Когда внешнее поле H изменяется, а затем поддерживается на новом значении, индукция B сначала изменяется почти сразу, затем через некоторое время следует некоторое меньшее изменение B; для постоянного магнита обычно временная зависимость имеет вид B(t) = B(t ₀ ) − S·ln(t/t ₀ ), где t — время с момента изменения H, t ₀ — некоторое опорное время, а S — константа процесса (но не материала, поскольку она изменяется с величиной H и его изменением); теория, описывающая этот вид временной зависимости, была разработана Луи Неелем ( J. de Phys. et Radium , 11 , 49 (1950)) и Стритом и Вули (A Study of Magnetic Viscosity, Proc. Phys. Soc. A62 . 562 (1949)).

Для описания мягкого ферромагнитного материала технического назначения указываются следующие параметры:

(Относительная) проницаемость

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

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

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

Увеличение проницаемости,${\displaystyle \mu _ {\Delta }}$

Отношение изменения индукции в материале к изменению индукции в вакууме за счет того же изменения поля, когда это 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 инкрементальная/амплитудная проницаемость

Максимальное значение приращения/амплитудной проницаемости на кривой гистерезиса;

Индукция насыщения

Индукция B для большого (достаточного, чтобы стать маленьким), но разумного H;${\displaystyle \mu _ {\Delta }}$

Удельное сопротивление ,${\displaystyle \ро}$

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

Плотность массы

Масса на единицу объема, как для обычных материалов;

Температурный фактор проницаемости,${\displaystyle \альфа _{F}}$

Определено в соответствии с IEC133 и IEC367-1;${\displaystyle \alpha _{F}={\frac {\mu _{\theta }-\mu _{\text{ref}}}{\mu _{\text{ref}}^{2}\left(\theta -\theta _{\text{ref}}\right)}}}$${\displaystyle \alpha _{F}={\frac {\mu _{\theta }-\mu _{\text{ref}}}{\mu _{\theta }\mu _{\text{ref}}\left(\theta -\theta _{\text{ref}}\right)}}}$

Точка Кюри (или температура Кюри)

Температура, выше которой ферромагнитный материал становится парамагнетиком; более подробно в ферромагнетизме ;

Тангенс угла потерь

Отношение сопротивления (R) к реактивному сопротивлению ( ) катушки на сердечнике без зазора ( - в противном случае его необходимо масштабировать), предполагая, что сопротивление является результатом потерь в магнитном материале; угол описывает задержку между B в материале и H; измеряется для синусоидального магнитного поля частоты f; обычно указывается как${\displaystyle 2\пи фЛ}$${\displaystyle \mu _{e} =\mu _{i}}$${\displaystyle {\frac {1}{\mu _{i}}}\tan(\delta )\times 10^{6}}$

Фактор дезаккомодации,${\displaystyle D_{F}}$

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

Константа гистерезиса,${\displaystyle \эта _{B}}$

Постоянная чувствительности постоянного тока,${\displaystyle \beta _{F}}$

Константа ядра, C ₁

Сумма l/A вдоль магнитного пути; l - длина части пути, A - его поперечное сечение. Сумма длин магнитных путей каждого участка магнитной цепи, деленная на квадрат соответствующей магнитной площади того же участка;

Константа ядра, C ₂

Сумма l/A ² вдоль магнитного пути;

Эффективная длина магнитного пути, l _e ;

Эффективное сечение, A _e ;

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 обеспечивал бы такое же магнитное сопротивление;

(приведенные выше «эффективные» размеры представляют собой размеры тороидального сердечника, изготовленного из того же материала, который имеет те же магнитные свойства, что и сердечник);

Минимальное поперечное сечение, А _мин ;

Коэффициент индуктивности, А _L

Индуктивность одновитковой катушки, в нГн (обратите внимание, что индуктивность L = A _L n ² , n — число витков) Индуктивность катушки на указанном сердечнике, деленная на квадрат числа витков. (Если не указано иное, условия испытания индуктивности для коэффициента индуктивности составляют при плотности потока ~10 Гс);

Фактор поворотов,${\displaystyle \альфа}$

Число витков на 1  мГн (примечание );${\displaystyle \alpha ^{2}A_{L}=1000000}$

Эти параметры используются, например, в справочнике Philips ^[2] и в руководстве Ассоциации производителей магнитных материалов «Мягкие ферриты. Руководство пользователя» ^{[3] .}

• Феррит (магнит)
• Феррит кобальта