5.3 常用磁性材料的规格与应用
磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的,现已广泛应用在日常生活中,如变压器中的铁芯、计算机用磁记录软盘等。
5.3.1 电工常用磁性材料的种类及特点
电工常用磁性材料按其特性及应用范围可分为软磁性材料、硬磁性材料和特殊磁性材料三大类,具体分类如图5-28所示。
图5-28 磁性材料具体分类
1.软磁性材料
软磁性材料也是一种导磁材料,这种材料在较弱的外界磁场作用下也能传导磁性,且随外界磁场的增强而增强,并能够快速达到磁饱和状态;同样,软磁性材料也会随外界磁场的减弱而减弱,当撤掉外界磁场后,其磁性基本也会消失。常见的软磁性材料主要有电工用纯铁、电工用硅钢板、铁镍合金、铁铝合金及软磁铁氧体等,如图5-29所示。
图5-29 软磁性材料
2.硬磁性材料
硬磁性材料又称永磁性材料,该材料在外界磁场的作用下也能产生较强的磁感应强度,但当其达到磁饱和状态时,去掉外界磁场后,还能在较长时间内保持较强和稳定的磁性。常见的硬磁性材料主要有铝镍钴合金硬磁性材料和铁氧体硬磁材料等,如图5-30所示。
图5-30 硬磁性材料
3.特殊磁性材料
特殊磁性材料是指具有特殊用途及性能的一类磁性材料。如磁温度补偿合金、磁记忆材料、磁记录材料等,如图5-31所示。
图5-31 特殊磁性材料(磁温度补偿合金)
5.3.2 电工常用磁性材料的选用
磁性材料的应用很广泛,可用于电表、电动机中,也可作为记忆元件、微波元件等。
1.软磁性材料
根据软磁性材料的特性,它通常应用在电动机、扬声器、变压器中作为铁芯导磁体,或者在变压器、扼流圈、继电器中作为铁芯,如图5-32所示。
图5-32 软磁性材料的应用
电工用纯铁、电工用硅钢板、铁镍合金、铁铝合金及软磁铁氧体等,是电工材料中常见的软磁性材料,其具体应用如下。
(1)电工用纯铁。
电工用纯铁一般轧制成厚度不超过4mm的板材,其饱和磁感应强度高,冷加工性能好,但其电阻率较低,一般只用于直流磁场或低频条件下。
【提示】
常见电工用纯铁的型号主要有DT3、DT4、DT5、DT6几种,其中字母“DT”与数字构成电工纯铁的牌号。“DT”表示电工用纯铁,数字表示不同牌号的顺序号。在有些型号中,数字后又加上字母,如“DT3A”,其中所加字母表示该纯铁的电磁性能:A为高级,E为特级、C为超级。
(2)电工用硅钢板。
电工用硅钢板的电阻率比电工用纯铁高很多,但热导率低,硬度高,适用于各种交变磁场的环境。它是电动机、仪表、电信等工业部门广泛应用的重要磁性材料,通常又可细分为热轧硅钢板和冷轧硅钢板两种。常用的硅钢板厚度有0.35mm和0.5mm两种,多在交/直流电动机、变压器、继电器、互感滤波器、开关等产品中作为铁芯使用。
(3)铁镍合金。
铁镍合金俗称坡莫合金,与上述两种软磁性材料相比,其磁导率极高,适用于工作在频率为1 MHz以下的弱磁场中。
(4)铁铝合金和软磁铁氧体。
铁铝合金多用于弱磁场和中等磁场下工作的元器件中。软磁铁氧体是一种复合氧化物烧结体,其硬度高,耐压性好,电阻率也较高,但饱和磁感应强度低,温度热稳定性也较差,适用于高频或较高频范围内的电磁元器件。
2.硬磁性材料
根据硬磁性材料的特性,它常作为储存和提供磁能的永久磁铁,如磁带、磁盘和微电动机的磁钢等,如图5-33所示。
图5-33 硬磁性材料的应用
铝镍钴合金硬磁性材料和铁氧体硬磁性材料等是电工材料中常用的硬磁性材料,其具体应用如下:
(1)铝镍钴合金硬磁材料。
铝镍钴合金硬磁性材料是电动机工业中应用很广的一种材料,该材料的磁感应强度受温度影响小,具有良好的磁特性,但其热稳定性和加工工艺较差。它主要用来制造永磁电动机和微电动机的磁极铁芯以及电信工业中的微波器件等。
(2)铁氧体硬磁性材料。
铁氧体硬磁性材料以氧化铁为主,该材料的电阻率高、磁感应强度受温度的影响大、硬度高、脆性大。它主要用于在动态条件下工作的硬磁体,如仪表电动机、磁疗器械及电声部件等的永磁体。
3.特殊磁性材料
磁温度补偿合金、磁记忆材料、磁记录材料等都是电工材料中的特殊磁性材料,其具体应用如下。
① 磁温度补偿合金是一种磁感应强度随温度升高而急剧变小的一种磁性材料,一般在风向风速表、电压调整器、里程速度表及电能表中应用。
② 磁记忆材料在目前电子信息化时代中应用较为广泛,这种材料的工作频率高、制造工艺简单、成本低,常用于电子计算机中作为存储元件的磁芯。
③ 磁记录材料是指磁头材料,该材料的磁导率高、电阻率大、耐磨损,常用作记录、存储和再现信息的磁性材料。