Borovik-ES-Eremenko-VV-Milner-AS-Lektsii-po-magnetizmu (1239152), страница 94
Текст из файла (страница 94)
О м о С» ь и» С» О» Ю С» й о Ю О. о О о О О М О О в в о О Ю Ор Ю Ю Ю Ю Ю Ю С» Я Я ОЮ О» О» » » О» Ю Ю Ю Ю С» » Ю Ю О Я Я С» С» Ю Ю Я Ю О Ю о О \ О О э о ~ а С» О О О о » О ы а Е О Ю Ю В О О» С» Х й .* - о О ы ы О О и .О Х.. а;„ ай » О Б О о О .*О О О аю ы ы О~ о л О о Ю о о Ю О О Я а — 2 О Ы 3 Ю ай О. О О Ю Ю О О 1 й й Ы О 3 3 ,О И я О Ю Ы О О о » л о О О ы д Ю о й О Ю а ы О О Ю О д ы К О - о О. О О О Ю О О О . Ю о О .О Ы О О О н 454 Гл 24 йььеоконаетотньье магнитные материалы и ик применение Таблица 24.2 и другие.
При указанных частотах их диэлектрическая проницаемость находится в интервале 5 †: 20. Выбор типа феррита определяется требованиями, предъявляемыми к его начальной ма~нитной проницаемости ро, тангенсу угла потерь т~д, добротности О, электрическому сопротивлению р. Свойства всех рассмотренных материалов зависят не только от состава, но и от технологии их изготовления, температуры отжига и времени выдержки, атмосферы, в которой проводился отжиг, скорости охлаждения и многих других факторов (57].
6. Особый интерес для импульсной техники представляют ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса. В в 23.4 говорилось о том, как изготавливать образцы с прямоугольной петлей гистерезиса из металлических ферромагнетиков (термомагнитным отжигом или механической деформацией). Степень прямоугольности петли гнстерезиса Р оценивается отношением остаточной намагниченности 7„ к максимальной намагниченности 7„,ь„ достигаемой при максимальном намагничиваюпгем поле Н~икх: 1 =. А~!)нгкх. Из металлических ферромагнетиков можно получать образцы с хорошим коэффициентом прямоугольности: Р = 0,95. Однако массивные образцы из таких ферромагнетиков не годятся для случаев быстрого перемаг~~й ничивания из-за больших потерь на токи Фуко.
Хорошие результаты дают тонкие пермаллоевые пленки толшиной порядка 1000А (см. 2 23.4) 3 Из некоторых ферритов также можно изготавливать образцы с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ) т .к искусственным текстурированием. Замечательно то, что магний-марганцевый феррит 5450(54пГезО4)з обладает Рис. 24.11. Получение сердеч- еспонтанной» прямоугольностью петли гистерезиса без всякой специальной для этого обработки. При этом магний-марганцевые ферриты имеют прямоугольную петлю гистерезиса по всем направлениям, в отличие 24 б.
Основные типьь ферритов, применяемых в технике высоких частот455 В, Гс В. Гс В. Гс Рис. 24.12. Петли гистерезиса магний-марганцевых ферритовых колец, изобра- женных на рнс. 24.11. а) кольца 0 б) 2; в) 3 от искусственно текстурированных образцов, у которых прямоугольная петля гистерезиса осуществляется только в направлении текстурирования. Указанную особенность магний-марганцевого феррита экспериментально обнаружил М. Корнецкий, получив на осциллографе петли гистерезиса с кольца ) этого феррита (рис. 24.1!) и двух меньших колец 2 и 3, вырезанных из кольца 1 так, что их оси направлены перпендикулярно к оси основного кольца !. Петли гистерезиса всех трех колец оказались примерно одинаковой прямоугольности (рис. 24.12). Коэффициент прямоугольности у магний-марганцевых ферритов достигает болыпой величины и колеблется в пределах 0,8 †: 0,95.
Природа рассмотренной спонтанной прямоугольности магний-марганцевых ферритов в настоящее время еще полностью не выяснена. Глава 25 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ ф 25.1. Характеристики постоянных магнитов Постоянные магниты используются для получения постоянных по величине магнитных полей значительной напряженности в воздушном зазоре. Они входят в число основных элементов электроизмеритель- ных приборов постоянного тока, телефонных аппаратов, электрических счетчиков, громкоговорителей, магнето и многих других приборов. Поскольку постоянный магнит всегда имеет воздушный зазор, в нем создается некоторое размагничивающее поле Н, величина которого зависит от формы и намагниченности образца. Поэтому для его характеристики существенна та часть гистерезисной петли, которая лежит во втором квадранте между остаточной индукцией В, и коэр- цитивной силой Н, Остаточная индукция магнита меньше остаточной индукции материала В, (измеренной в замкнутой цепи) и характе- ризуется величиной Вн.
Она зависит от формы размагничивающей части кривой и размагничивающего фактора Дг. Остаточную индукцию магнита Ва можно найти, учитывая, что истинное поле Н,=Н вЂ” К1, или Н,=Н вЂ” — В. Н 4я Поскольку для постоянного магнита внешнее поле Н = О, истинное по- ле Н, = — Х1; оно же является размагничивающим полем Н,, Отсюда йг = — — -'-', ! ' или ,У Н, йг' = — = — — '. 4к В Размагничивающие факторы Л' или Гу' применяются в соответствии с тем, изображает ли рассматриваемая петля гистерезиса зависимость намагниченности 1 от поля Н или магнитной индукции В от поля Н. Из последней формулы видно, что на графике с размагничивающей частью петли гистерезиса (рис.
25.1) размагничивающий фактор можно изобразить прямой АО, и следовательно, остаточная индукция магнита определяется точкой пересечения размагничивающей части кривой с прямой ОА. 457 25.Д Характеристики настоянных магнитов От постоянного магнита требуется, чтобы он обладал наибольшей величиной остаточной индукции Ва и чтобы эта индукция существенно не изменялась под влиянием механические ударов, воздействий небольших магнитных полей и т.д., а для этого необходимо, чтобы коэрцитивная сила Н, материала, из которого сделан магнит, была бы велика. Н, Нв О ВН =ВН„„, ВН Рис. 25.1 Размагничивание и произ- ведение ВН как функции В Рис.
25.2 Постоянный магнит кольцевой формы Нз ВН. (25.!) Действительно, рассмотрим постоянный магнит кольцевой формы с зазором (рис. 25.2). Длина магнита — Лм, длина воздушного зазора— Х,, Сечение магнита — Ям, зазора — В,. При отсутствии внешнего поля ~ Нау = О, или (25.2) Пренебрегая потоком рассеяния и учитывая, что магнитная индукция непрерывна, можно записать ВВи = Н,Всп (25,3) Из (25.2) и (25.3) следует, что Н АВН = — НзВВ Н ВИ= — Нз)г (25.4) Исходя из сказанного, качества магнита обычно характеризуют величинами остаточной индукции В, и коэрцитивной силы Н„или, лучше, максимальной величиной произведения (ВН)„„, на кривой размагничивания (знак минус перед произведением ВН опускается).
Можно показать, что туВН пропорционален напряженности магнитного поля в зазоре магнита Н,; 458 Гл. 23. Митериильг для постоянных магнитов где )л, — объем потока в зазоре; )гм — объем магнита; Н , — внутрен- нее размагничивающее поле. Из (25.4) получаем Н' -- Н В~" (25.5) или, принимая во внимание наличие потока рассеяния: Нз = )г11,ьВ, (25.6) где й коэффициент пропорциональности. Разделив (25.6) на 8я, находим Л1,' й НВ (25.7) 8я 8я Рнс 25.3. Кривые размагничивания и ВН(В) для трех различных материалов для постоянных магнитов; прямые АгО и АзО характеризуют размагничивающие факторы магнитов двух разных геометрических форм Из (25.7) следует, что наибольшее поле Н, в воздушном зазоре и наибольшая его энергия получаются в случае, когда для данной формы магнита подобран материал, обеспечиваюгций удовлетворение условия ВН = (ВН),„„. На рис, 253 приведена кривая размагничивания ферромагнитного материала и произведение ВН как функция магнитной индукции В. На кривой размагничивания указана точка Вш соответствующая (ВН)„„,.
Поэтому из данного материала наиболее рационально построить магнит такой формы, чтобы его размагничивающий фактор характеризовался прямой АО. От постоянного магнита требуется также, чтобы его магнитные характеристики не менялись со временем и при небольших колебаниях температуры. Для этого готовый магнит искусственно старят, подвергая его воздействию переменных температур и магнитных полей (46). На рис.25.3 приведены (В кривые размагничивания трех различных магнитных материалов и кривые, характеризующие их энергию ВН1(8я). На этом же рисунке показаны две прямые, АгО и АзО, характеризующие размагничивающие факторы Хг и Хз двух форм постоянных магнитов.
Для формы магнита, характеризуемой размагничивающим фактором Хю подходит материал 3, а для магнита с размагничивающим фактором Хг — материал 1, если при этом одновременно удовлетворяются и все другие вышеуказанные требования. 25.2. Магнитножесткие сплавы 459 9 25.2. Магнитножесткие сплавы В гл. 14 было установлено, что большой коэрцитивной силой обладают следующие материалы: а) многодоменные, у которых перемещение границы затруднено изза большой величины градиента ее энергии. Это вызывается внутренними напряжениями или высокой магнитострикцией (см. (23.1)), посторонними включениями или большой величиной энергии анизотропии — К1 (см.
(23.2), (23.3)); б) состоящие из однодоменных частиц и имеющие большую энергию анизотропни или анизотропию формы. Анализ, проведенный в гл. 14, показал, что наибольшая коэрцитивная сила присутствует у материалов с однодоменной структурой. Исторически сложилось так, что раньше начали изготавливать постоянные магниты из материалов, удовлетворяющих первым условиям. В настоящее время магниты изготавливаются нз сплавов, ферритов и из порошков металлов и ферритов [17, 46]. Остановимся сначала на сплавах.
1. Углеродистые ггегированные сплавы. Углеродистую сталь (с содержанием углерода до 1%), закаленную на мартенсит, начали применять для изготовления постоянных магнитов раньше других материалов. Наличие углерода в стали вызывает искажение решетки, а ззкалка приводит к измельчению кристалликов цементита. То и другое вместе вызывает внутренние напряжения, которые, увеличивая градиент граничной энергии между доменами, доводят коэрцитивную силу до 50гь 60 Э (вместо 1 Э у чистого железа). Остаточная индукция у 1-процентной углеродистой стали В, = 10000 Гс.
Закаленная углеродистая сталь со временем стареет, что сопровождается уменьшением коэрцитивной силы, а следовательно, и магнитной энергии. Уже с 1885 года изготавливают легированные стали. Первым легирующим элементом был вольфрам (около 6%). Затем стали добавлять также хром, молибден и, особенно эффективно, кобальт, предложенный для этой цели в 1922 году.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
