Магнитное поле и магнитные материалы. Теория. - Форум - Tornado Acoustics
Вы зашли как: Гость
[ Тематический каталог сайтов · Доска Объявлений ]
[ Новые сообщения · Поиск по форуму · Участники · Статистика · Правила форума · RSS ]
Страница 1 из 11
Форум » Акустические системы «Торнадо» » Общие вопросы » Магнитное поле и магнитные материалы. Теория. (необходимое для понимания.)
Магнитное поле и магнитные материалы. Теория.
Bobby_IIДата: Среда, 22.08.2012, 16:52 | Сообщение # 1
Группа: Проверенные
Сообщений: 5608
Статус: Offline
Страна: Российская Федерация
Город: Санкт-Петербург
Попробую здесь собрать некоторые знания по поводу всяких формул, зависимостей, ..., что необходимо для расчета трансов и МС динамиков.

http://ferrite.ru/publications/serdechniki_katushek_induktivnosti/
Quote
Существует общее ограничение, связанное с узкими пределами изменений индукции насыщения Bsat. Физика мягких магнитных материалов такова, что значение Bsat материалов, доступных на современном рынке, составляет примерно от 0,3T до 1,8T. В наиболее экзотичном имеющемся материале, каковым является сплав кобальта – железа – ванадия (супермендюр), это значение достигает 2,2T. Более высокие значения не существуют.

индукция насыщения ферритов 0.3...0.4 Тл,
у дешевого трансформаторного железа - примерно 1 Тл

http://www.megabook.ru/Article.asp?AID=689914
Quote
Сплавы, в которых углерода менее 0,02%, называются технически чистым железом. Технически чистое железо относится также к электротехническим сталям.

Техническое железо(армко-железо) содержит менее 0,04% С и имеет высокую магнитную проницаемость (m = 4500 Гс/Э). Оно является электротехническим магнитно-мягким материалом (марки Э, ЭА, ЭАА) и применяется для сердечников, полюсных наконечников, электромагнитов, пластин аккумуляторов.

Технически чистое железо (низкоуглеродистая электротехническая сталь) содержит менее 0.05% углерода и минимальное количество примесей других элементов. Получается прямым восстановлением чистых руд.

Железо в чистом виде является магнитомягким материалом, магнитные свойства которого существенно зависят от содержания примесей. Среди элементарных ферромагнетиков железо обладает наибольшей индукцией насыщения (около 2,2 Тл). У технически чистого железа магнитная проницаемость составляет mн — (250-400), m мах — (3500-4500), коэрцитивная сила Hc — (50-100) А/м, индукция насыщения Bs 2.18 Тл.Особо чистое железо, содержащее малое количество примесей получают двумя сложными способами:

Электролитическое железо — путем электролиза раствора сернокислого или хлористого железа. Магнитная проницаемость электролитического железа mн — 600, mмах — 15000, коэрцитивная сила Hc —30 А/м, индукция насыщения Bs 2.18 Тл

Карбонильное железо получают посредством термического разложения пентакарбонила железа: Fe(CO)5 = Fe+5CО. У карбонильного железа магнитная проницаемость mн — , mмах — 15000, коэрцитивная сила Hc —30 А/м, индукция насыщения Bs 2.18 Тл


Электромагнитные параметры ферритовых материалов Epcos
http://ferrite.ru/products/epcos/fer_mat/

Порошковые сердечники с высокой индукцией насыщения (проницаемость 50-150-550 :-) )
http://ferrite.ru/products/magnetics/powder-cores/

Расчет и применение GDT - трансформаторов для управления затворами
http://bsvi.ru/raschet-i-primenenie-gdt/

Добавлено (22.08.2012, 16:37)
---------------------------------------------
XuMuK.ru - МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ - Химическая энциклопедия
http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2386.html

Надо понять, какие свойства магнитных материалов есть, и какие важны например для трансформаторов, МС, ...
- магнитная проницаемость
- индукция насыщения
- коэрцативная сила
- потери на гистерезис
- потери на вихревые токи

Добавлено (22.08.2012, 16:43)
---------------------------------------------
О! КАКАЯ табличка!!!
http://www.calc.ru/597.html

Свойства магнитномягких ферромагнитных материалов.

1. Название материала
2. Материалы магнитномягкие Состав (%), остальное железо и примеси
3. Относит. начальная проницаемость
4. Относит. максимальная проницаемость
5. Коэрцитивная сила, А/м
6. Индукция насыщения, Тл

Железо чистое 0,05 (прим) 10 000 200 000 4 2,15
Железо техническое 0,2 (прим) 150 5000 80 2,15
Железо кремнистое 3 Si 1500 40 000 8 2,0
Сталь мягкая 0,2 C 120 2000 140 2,12
Пермаллой 78,5 Ni 8000 100 000 4 1,08
Пермендюр 50 Co 800 5000 160 2,45
Кобальт 99 Co 70 250 800 1,79
Никель 99 Ni 110 600 56 0,61
Феррит Ni – Zn 1000 2000 8 0,25

Добавлено (22.08.2012, 16:52)
---------------------------------------------
Свойства магнитножестких ферромагнитных материалов.
http://www.calc.ru/596.html

1. Материал
2. Состав (%), остальное железо
3. Коэрцитивная сила, А/м
4. Остаточная индукция, Тл
1 2 3 4
Сталь углеродистая 0,9C1Mn 4000 1,0
Сталь вольфрамовая 0,4C6W 5200 1,05
Сталь кобальтовая 1,0C3Co4Cr 0,4 Mn 6400 1,0
Альнико 19Ni10Al18Co3Cu 52000 0,9
Магнико 13,5Ni9Al24Co3Cu 40000 1,23
Платина – железо 78Pt 120000 0,6
Платина – кобальт 77Pt23Co 320000 0,5

Надо сюда еще всяких Борных и Неодимовых магнитов ...


я понимаю что вам нечем,
но всё-ж попробуйте понять!!!
Bobby_IIДата: Четверг, 23.08.2012, 07:09 | Сообщение # 2
Группа: Проверенные
Сообщений: 5608
Статус: Offline
Страна: Российская Федерация
Город: Санкт-Петербург
Дас.... с табличками бэдааа

Добавлено (22.08.2012, 18:30)
---------------------------------------------
какие еще есть перспективные материалы?

"Hitachi Metals" Finemet . Этот сплав производится и используется в промышленных масштабах.
Отечественной промышленностью выпускается сплав 5БДСР близкого химического состава.
В ФРГ фирма «Vacuumschmelze» выпускает Нанокристаллические сплавы под маркой Vitroperm

Добавлено (22.08.2012, 18:46)
---------------------------------------------
Пермендюр - сплав железа (47-50 %) с кобальтом (48-50 %), с небольшой добавкой ванадия (1.5-2 %). Сплав разработан в США в 1920-х годах. Индукция насыщения 2-2,4 Тл.
В России пермендюром называют сплав марки 49К2Ф.

Пермаллой — прецизионный сплав с магнитно-мягкими свойствами, состоящий из железа и никеля (45–82 % Ni). Может быть дополнительно легирован несколькими другими компонентами. Сплав обладает высокой магнитной проницаемостью (максимальная относительная магнитная проницаемость μ~100 000), малой коэрцитивной силой, почти нулевой магнитострикцией и значительным магниторезистивным эффектом. Благодаря низкой магнитострикции сплав применяется в прецизионных магнито-механических устройствах и других устройствах, где требуется стабильность размеров в меняющемся магнитном поле. Электрическое сопротивление пермаллоя меняется обычно в пределе 5 % в зависимости от силы и направления действующего магнитного поля. Индукция насыщения порядка 1Тл (до 2Тл)

Мю-металл (англ. mu-metal) — магнито-мягкий сплав никеля (77%), железа (16%), меди (5%) и молибдена или хрома (2%). Обладает исключительно большой магнитной проницаемостью при небольшом внешнем магнитном поле (максимальная относительная магнитная проницаемость μ~ 100 000 - 300 000). Сплав с незначительными вариациями выпускается за рубежом под марками MuMETAL, Mumetall, Mumetal2. В России мю-металл относится к классу пермаллоев.

Добавлено (22.08.2012, 19:03)
---------------------------------------------
Магнитно-мягкие материалы, можно разделить на три группы: электротехнические стали, сплавы на основе железа с другими металлами (никель, кобальт, алюминий) и ферриты (неметаллические ферромагнетики).

Электротехнические стали наиболее дешевые материалы, имеющие большие индукции насыщения (порядка 1,8 ... 2,3 Тл), и это позволяет создавать из них компактные и дешевые электромагнитные элементы. Но из-за относительно большой (по сравнению с железоникелевых сплавами) коэрцитивная силу электротехнической стали (порядка 0,1 - 0,5 А / см) чувствительность стальных элементов к изменениям внешнего поля, которое образуется обмотками, невелика.

Железо-никелевые сплавы (пермаллоя) дороже стальных в 15-20 раз, имеют меньшую индукцию насыщения, но позволяют получать высокочувствительные магнитные элементы за счет малой коэрцитивной силы и высокой начальной магнитной проницаемости. Железо-никелевые сплавы изготовляют в виде листов или лент. Толщина ленты иногда достигает нескольких микрометров.

Железо-алюминиевые сплавы 16ЮХ и 16ЮМ, которые содержат в своем составе 16% алюминия, по магнитным свойствам не уступают пермаллой, но имеют повышенную (10 ... 20 раз больше, чем в пермаллой) износостойкость. Их широко применяют для изготовления магнитных головок в устройствах магнитной записи, где в процессе работы головка непрерывно трется о поверхность ленты.

Ферриты — это неметаллические магнитные материалы (твердые растворы), изготовленные из смеси оксидов железа с оксидами магния, меди, марганца, никеля и других металлов. Общая формула ферритов имеет вид МеO × Fе2Оз, где Me — любой металл.

Оксиды измельчают на маленькие куски и смешивают в определенной пропорции. Магнитопроводы необходимых размеров и конфигураций прессуют из полученной смеси при давлении 10-30 кН/см2 (1-3т/см2) и выжигают при температуре 1200—1400 ° С. Готовые магнитопроводы серо-черного цвета имеют высокую твердость, но довольно хрупкие. Обмотки обычно наматывают без каркаса непосредственно на ферритовые магнитопроводы без дополнительной изоляции последних. Удельное электрическое сопротивление ферритов в миллионы раз больше чем у металлических ферромагнетиков, что практически устраняет вихревые токи. Это позволяет перемагничивать ферриты с частотой в сотни килогерц.
Наиболее распространенные магниево-марганцевые ферриты марок ВТ (1.3ВТ, 0,16 ВТ и др.)... Они имеют относительно низкую точку Кюри (140 — 300 ° С), что обусловливает значительную изменение их магнитных параметров при нагревании. Ферриты на базе лития, с точкой Кюри 630 ° С, имеют значительно лучшие температурные характеристики. Для магнитопроводов цифровых устройств широко применяют бифериты, есть ферриты с двумя металлами, например магниево-марганцевые или литий-натриевые ферриты, а также полифериты, которые являются твердыми растворами трех и более ферритов.

Магнитно-твердые материалы. применяют:
— Для изготовления постоянных магнитов;
— Для записи информации (например, для звукозаписи).

Важнейшими материалами для постоянных магнитов являются сплавы Fe-Ni-Al. Большую роль в образовании высококоэрцитивной состояния этих сплавов играет механизм дисперсионного твердения.

Сплавы Fe-Ni-Al без легирующих элементов не применяют из-за их сравнительно низких магнитных свойства. Наиболее распространенными являются сплавы, легированные медью и кобальтом. Висококобальтовые сплавы, содержащие более 15% Co, как правило, используют с магнитной или с магнитной и кристаллической текстурой.

Магнитная текстура является результатом термомагнитной обработки, которая заключается в охлаждении в магнитном поле напряженностью 160-280 кА/м сплава от высоких температур (1250—1300 0 С) до примерно 500 С. При этом рост магнитных характеристик происходит только в направлении действия поля, т.е. материал становится магнитно-анизотропными.

Дальнейшее существенное повышение магнитных свойств сплавов Fe-Ni-Al- (Co) возможно созданием магнитов с макроструктурой в виде столбчатых кристаллов. Кристаллическую структуру получают в процессе особых условий охлаждения сплава.

Приведем краткие рекомендации по выбору марок сплавов. Безкобальтовые сплавы (ЮНД и др.). Есть дешевые, их свойства относительно низкие. Сплавы ЮНДК15 и ЮНДК18 применяют, когда требуются относительно высокие магнитные свойства и материал не должен иметь магнитную анизотропию. Сплавы, содержащие 24% Со (ЮН13ДК24 и др.), Имеют высокие магнитные свойства в направлении магнитной текстуры, хорошо технологически освоены и имеют широкое применение.

Сплавы с направленной кристаллизацией, например ЮН13ДК25БА, и др..., Имеющих наибольшую W max и, следовательно, могут обеспечить наименьшие массу и габариты магнитных систем.

В тех случаях, когда система разомкнутая, применяют сплавы с наиболее высокой Н с, например титанистий сплав ЮНДК35Т5.

Сплавы с монокристаллической структурой (ЮНДК35Т5АА и ЮНДК40Т8АА) по сравнению со сплавами с направленной кристаллизацией имеют следующие преимущества: более высокие магнитные свойства за счет дальнейшего совершенствования структуры, наличие трех взаимно перпендикулярных направлений, в которых свойства оптимальны; лучшие механические свойства.

Основные недостатки сплавов Fe-Ni-Al- (Co) — плохие механические свойства (высокие твердость и хрупкость), что значительно усложняет их механическую обработку.

Добавлено (22.08.2012, 19:20)
---------------------------------------------
http://vetrodvig.ru/?p=2260

Магниты из порошков.
Магниты, которые получают методами порошковой металлургии, можно разделить на
- металлокерамические,
- металопластиковые и
- оксидные.

Для первых двух групп физические процессы образования высококоэрцитивного состояния зависят от тех же причин, что и для монолитных магнитов, для двух других групп необходимым условием получения высококоэрцитивных свойств является измельченный до определенной степени дисперсии состояние, которому соответствует однодоменная структура.

Металлокерамические магниты получают из металлических порошков прессованием их без связующего материала и спеканием при высокой температуре. По магнитным свойствам они лишь немного уступают литым магнитам, но дороже остальных.

Металопластиковые магниты производят, как металлокерамические, из металлических порошков, но прессуют их вместе с изолирующей связкой и подвергают нагреву до невысокой температуры, необходимой для полимеризации связующего вещества. По сравнению с отлитыми магнитами они имеют более низкие магнитные свойства, но имеют большое электрическое сопротивление, малую плотностью и относительно дешевы.

Среди оксидных магнитов практическое значение имеют магниты на основе ферритов бария и кобальта.

Бариевые магниты. Промышленность выпускает две группы бариевых магнитов: изотропные (БИ) и анизотропные (БА).
Бариевые магниты по сравнению с отлитыми имеют очень большую коэрцитивная силу и малую остаточную индукцию. Удельное электрическое сопротивление у бариевых магнитов в миллионы раз выше, чем у металлических материалов, что позволяет использовать бариевые магниты в магнитных цепях, которые подвергаются воздействию полей высокой частоты. Бариевые магниты не содержат дефицитных и дорогих материалов, они примерно в 10 раз дешевле чем магниты с ЮНДК24.

К недостаткам бариевых магнитов следует отнести плохие механические свойства (высокие хрупкость и твердость) и, самое главное, большую зависимость магнитных свойств от температуры. Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции ТК В у бариевых магнитов примерно в 10 раз больше, чем ТК B у литых магнитов.

Добавлено (22.08.2012, 21:06)
---------------------------------------------
Попробую немного порассуждать.
Что лучше - высокая проницаемость или низкая?
понятно, что в сигнальных трансформаторах нам надо получить бОльшую индуктивность, т.к. индуктивность первички трансформатора образует с вых. сопротивлением каскада ФВЧ, который определяет частоту среза снизу. Если использовать каскад с 0м выходным сопротивлением (например с ООС), то чем выше индуктивность - тем меньше ток потерь (ток который не трансформируется и идет в нагрузку, а ток, текущий через индуктивность, т.е. мимо нагрузки) на одинаковых частотах.

Независимо от Мю (проницаемости) индукция насыщения примерно одинакова (обычно чем больше Мю, тем меньше индукция насыщения). Индуктивность пропорциональна квадрату кол-ва витков и Мю. Т.е. если имеем например 2 одинаковых геометрически сердечника с Мю различающимся в 4 раза, для одинаковой индуктивности надо в 2 раза различающееся кол-во витков. При этом если используем транс как анодный, то индукция в трансформаторе с меньшим Мю будет в 2 раза меньше (в 2 раза больше витков, зато в 4 раза меньше Мю). Т.е. транс будет дальше от насыщения.
Выходит, чем меньше Мю, тем дальше от насыщения при той-же индуктивности.
Т.е. ограничение наверное будет уже из-за вторичных минусов от длинного провода, межвитковой и межслойной емкости, ... .
В связи с этим надо понять, ниже какого предела не должен опускаться собственный резонанс трансформатора (индуктивность обмотки+собственнная емкость)? При индуктивности в десятки Гн, емкость в единицы наноФарад - вполне реальна. Пусть 10Гн и 1нФ получим частоту всего 1.5кГц, если 10пФ, то 15кГц. Видимо, спасает то, что емкость и индуктивность не локализованные, а распределенные.
f=1/2Pi*1/sqrt(L*C)
Всё равно надо смотреть импеданс неподключенного к нагрузке трансформатора.

Добавлено (22.08.2012, 21:29)
---------------------------------------------
B=My*N*I/l
H=4Pi/c*N*I/l где l - длина магнитопровода
L=My*N*N*S/l

Тут есть немного про "Паразитная емкость и собственный резонанс"
http://ru.wikipedia.org/wiki/Катушка_индуктивности

Тут про индуктивность, формулы в более читаемом виде:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Соленоид

А что у нас получается с энергией в сердечнике? А ничего.
E=L*I*I/2 она одинакова при одинаковом токе и не зависит от способа получения индуктивности.

Добавлено (22.08.2012, 21:42)
---------------------------------------------
Рассуждения про максимальную энергию сердечника.
Посмотрим, как различается макс. энергия, которую можно запасти в катушке ... В общем-то максимальная энергия ничем кроме естественных тепловых ограничений, не ограничена. Надо ограничиться индукцией насыщения. Пусть у нас всё линейно ( а это совсем не так!!!) тогда H=B/My, E=B*H*V=B*B*V/My
Получается, чем меньше Мю, тем большую энергию может запасти сердечник !!! Хотя на первый (нет - на нулевой) взгляд кажется, что должно быть наоборот.

Добавлено (23.08.2012, 07:09)
---------------------------------------------
Довольно хорошо расписано про св-ва различных материалов для сердечников катушек:
http://ferrite.ru/publications/serdechniki_katushek_induktivnosti/

Прикрепления: 0850757.jpg(44Kb) · 4406076.jpg(64Kb)


я понимаю что вам нечем,
но всё-ж попробуйте понять!!!
Форум » Акустические системы «Торнадо» » Общие вопросы » Магнитное поле и магнитные материалы. Теория. (необходимое для понимания.)
Страница 1 из 11
Поиск: