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软磁性材料

磁力学术语

软磁性材料指的是当磁化发生在Hc不大于1000A/m，这样的材料称为软磁体。软磁性材料的剩磁与矫顽磁力都很小，即磁滞回线很窄，它与基本磁化曲线几乎重合。这种软磁性材料适宜作电感线圈、变压器、继电器和电机的铁心。常用的软磁性材料有硅钢片，坡莫合金和铁氧体等。

原理
不同的铁磁材料磁滞现象的程度不同，磁滞回线水平方向越宽的材料，也就是磁滞回线面积越大的材料，其磁滞现象越严重。
磁滞回线面积宽阔，材料的剩磁和矫顽磁力都大，其磁滞损失严重，不宜于作交变磁场中工作的铁心，而适合于作永久磁铁，这种材料称为硬磁性材料。
磁滞回线瘦窄，而面积较小，这种材料称为软磁性材料，它的磁滞损失较小，适于交变磁场工作。软磁材料是电子工业中变压器、电机等电磁设备所不可缺少的材料。
性能参数
饱和磁感应强度Bs：其大小取决于材料的成分，它所对应的物理状态是材料内部的磁化矢量整齐排列。
剩余磁感应强度Br：是磁滞回线上的特征参数，H回到0时的B值。
矩形比：Br∕Bs
矫顽力Hc：是表示材料磁化难易程度的量，取决于材料的成分及缺陷（杂质、应力等）。
磁导率μ：是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值，与器件工作状态密切相关。
初始磁导率μi、最大磁导率μm、微分磁导率μd、振幅磁导率μa、有效磁导率μe、脉冲磁导率μp。
居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。
降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与磁芯的温升关系为：总功率耗散（mW）/表面积（cm2）。
分类
1. 硅钢片
硅钢片是电源变压器、电机、阻流线圈和低频电路的输入输出变压器等设备最常用的材料。硅钢片质量的好坏，通常用饱和磁感应强度B来表示。好的硅钢片饱和磁感应强度可达10000高斯以上，看上去晶粒多、片子薄、质脆、断面曲折。差的硅钢片只有6000高斯，看上去呈深黑色、片子厚、韧性大、断面平直。
有一种专供C型变压器铁心用的冷轧硅钢片，它的导磁性能是有方向性的，使用时要沿导磁性强的方向制成状，用卷绕法作成“C”型变压器铁心，其饱和磁感应强度比普通硅钢片高很多，采用这种硅钢片可大大提高磁感应强度，减小铁心的体积和重量。
2. 坡莫合金
坡莫合金又叫铁镍合金，它在弱磁场（小电流产生的磁场）下具有独特的优点，能满足电信工程的特殊需要。例如超坡莫合金的初始导磁率μ0可达10万以上。但坡莫合金中含有镍，比较贵重，不宜广泛地使用，只在一些要求灵敏度高、体积又必需小的电磁器件中，才采用这种材料，它是一种高级的软磁性材料。
3. 铁氧体
铁氧体是通信设备中大量使用的磁性元件，可以用它作电感和变压器铁心。铁氧体就其形状来分有E型如图3-19，罐形如图3-20和环形如图3-21所示。E形铁氧体多用来作变压器的铁心，罐形铁氧体多用来作电感线圈和某些变压器的铁心，环形铁氧体用来作特殊要求的电感线圈。
铁氧体是一种非金属的磁性材料，其电阻率较高，在102～109欧姆—厘米之间，涡流损耗小，起始导磁率大，其值可由几十到几千。使用频率范围不同，则可选用不同类型的铁氧体，其频率可由几百赫到几百兆赫。这种磁性材料的主要缺点是机械性能脆，热稳定性差，饱和磁感应强度低。
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