Магнитными материалами

Затем рассматривают схему, состоящую из последовательно соединенных первой и эквивалентной ветвей. Для определения потока в них по заданной н. с. необходимо из точки т, отстоящей от начала координат на расстоянии wl, построить опрокинутую характеристику ®i(Uаь") опр- Точка га пересечения ее с магнитной характеристикой эквивалентной ветви определит поток Ф! первой ветви. Точки пересечения перпендикуляра, опущенного из точки га на ось абсцисс, с магнитными характеристиками ветвей определят потоки ветвей Ф2 и Ф3.

Как было показано в гл. 11, состояние постоянных магнитов, помещенных в магнитную цепь, определяется точками, лежащими на участке петли гистерезиса, который находится во втором квадранте. Этот участок называют кривой размагничивания. Кривые размагничивания некоторых типичных магнитно-твердых материалов изображены на П. 1.4. Эти материалы существенно различаются по остаточной индукции, коэрцитивной силе и энергетическому параметру (ВЯ)тах, характеризующему энергию поля, которую способен создать магнит из этого материала. Чем больше величина (ЗЯ)тах, тем меньше вес магнита, необходимый для создания того же поля в рабочем объеме магнитной системы. Значительная часть МТМ выпускается на основе сплавов железа, никеля, алюминия и кобальта (марки ЮНД и ЮНДК, причем содержание кобальта достигает 50%). Прессованные магниты из ферритов значительно (почти в 10 раз) дешевле литых магнитов, но их остаточная индукция в несколько раз ниже; кроме того, они чувствительны к механическим нагрузкам и температурным воздействиям. Магниты на основе сплавов самария и кобальта обладают высокими магнитными характеристиками, но в настоящее время эти сплавы еще очень дороги и находятся в стадии доработки технологического процесса изготовления. Постоянные магниты применяют в устройствах, где необходимо создать постоянное магнитное поле при минимально возможных габаритах и весе источника этого поля, либо накладываются дополнительные условия очень высокой стабильности индукции в этом поле. Кроме того, МТМ используют при изготовлении магнитных лент, барабанов и дисков в вычислительной технике, автоматике и устройствах звукозаписи.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ В МАГНИТНЫХ УСИЛИТЕЛЯХ НА СЕРДЕЧНИКАХ С РЕАЛЬНЫМИ МАГНИТНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Задачи этого раздела посвящены анализу цепей с простейшим магнитным усилителем и усилителем с самонасыщением на сердечниках с реальными магнитными характеристиками. При решении задач с простейшими усилителями используют семейство кривых одновременного намагничивания постоянным и переменным магнитными полями различных материалов. Анализ усилителей с самонасыщением производят по семействам динамических кривых размагничивания различных материалов.

Раздел 3. Основные закономерности в магнитных усилителях на сердечниках с реальными магнитными характеристиками................... 40

Графическое решение уравнения (3.10) совместно с магнитными характеристиками материала сердечников позволяет весьма просто получить статическую характеристику усилителя. Рассмотрим порядок ее построения ( 3.13).

Поток рассеяния Фа зависит от размеров полюсов, межполюсного окна и магнитных характеристик элементов магнитной цепи машины. На 4.9 приведена упрощенная схема замещения магнитной цепи яв-нополюсной синхронной машины. Для машин постоянного тока последующие выводы остаются такими же. Основной поток Ф и поток рассеивания Фа создаются одной и той же МДС обмотки возбуждения FB-Магнитные сопротивления путей этих потоков включены параллельно. Сопротивление потоку Ф определяется магнитными характеристиками воздушного зазора, зубцовых зон и ярма статора. Суммарное магнитное сопротивление этих участков ( 4.9) обозначено Л„. Сопротивление дня потока Фд, определяемое, в основном, магнитной характеристикой межполюсного пространства, обозначено Ra. Магнитные сопротивления стали полюсов и ярма ротора, общие для обоих потоков, на схеме не показаны.

а ЯРасч = Втах cos* ** Втех cos3^ ~ О*^,*' По Драсч следует определить Драсч по основной кривой намагничивания и увеличить затем результат в k = 1/0,82 раз, приведя напряженность к амплитудному значению индукции. Для воздушного зазора, имеющего линейную зависимость Н = /(В), эта операция равносильна непосредственному определению магнитного напряжения зазора по Я§. При определении магнитных напряжений участков магнитной цепи с нелинейными магнитными характеристиками влияние уплощения учитывается специальными кривыми намагничивания для зубцов и ярм асинхронных двигателей, построенными по основной кривой намагничивания с учетом указанных зависимостей. При этом принимают

Таким условиям удовлетворяют магнитостатические поля в средах с линейными магнитными характеристиками. Потенциальность магнитного поля позволяет ввести вспомогательную функцию

Поэтому для соленоидальных магнитных полей дополнительно принимают условие div А = 0. Воспользовавшись (17.5) и (17.20) для стационарного магнитного поля в средах с линейными магнитными характеристиками (р = const), получим rot rot A = (j.JCT. Левую часть этого выражения представим в виде

В средах с нелинейными магнитными характеристиками уравнение Пуассона для стационарного магнитного поля приобретает вид rot [(1/;д.)го1 А] = JCT.

:: Магнитными материалами специализированного назначения называют материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), СВЧ-ферриты, магнитострикционные, термомагнитные, материалы со средней магнитной твердостью и некоторые другие.

Относительный температурный коэффициент магнитной Проницаемости ац. Значительная зависимость свойств ферритов от температуры по сравнению с другими высокочастотными магнитными материалами, особенно по сравнению с магнитодиэлектриками, объясняется их низкой точкой Кюри 6. Например, для высокопроницаемых никель-цинковых ферритов в< 100° С. В то же время известно, что при температурах ниже в, но близких к ней, имеют место значительные изменения проницаемости и других магнитных свойств.

Магнитодиэлектрики, как и ферриты, обладая высоким удельным электрическим сопротивлением, являются высокочастотными магнитными материалами. Они имеют некоторые преимущества перед ферритами, прежде всего более высокую стабильность свойств. Кроме того, особенности технологии производства магнитодиэлектриков соответствующей технологии пластмасс, позволяют получить изделия значительно более высоких классов точности и чистоты, чем при керамической технологии получения ферритов. По ряду электромагнитных параметров магнитодиэлектрики уступают ферритам.

Рабочий слой (или толщина металлической ленты) должен быть возможно более тонким, а сама лента — гладкой и гибкой для обеспечения максимального взаимодействия (магнитного контакта) между магнитными материалами ленты и головки. Остаточная намагниченность материала должна быть возможно более высокой.

5. Почему ферриты являются высокочастотными магнитными материалами?

В отличие от магнитодиэлектриков феррит — монолитный материал, обладающий ферромагнитными свойствами и одновременно имеющий большое удельное объемное сопротивление (порядка 1010—1012 Ом-см). Это важнейшее преимущество ферритов перед металлическими магнитными материалами обусловливает малые потери на вихревые токи.

3. Новые магнитные материалы (слабые ферромагнетики и магнитные полупроводники), появление которых привело к созданию нового направления — магнетоэлектроники. Отличительной особенностью слабых ферромагнетиков является малая по сравнению с классическими магнитными материалами намагниченность насыщения. Это дает возможность управлять движением магнитных доменов, называемых пузырями, в двух и трех измерениях слабыми магнитными полями и осуществлять тем самым функции хранения, перемещения и обработки больших объемов информации.

Электротехнические стали и пермаллои характеризуются малым удельным электрическим сопротивлением (10~7 — •— 10~6 Ом-м). Использование их в магнитопроводах, работающих на высоких частотах, не представляется возможным из-за больших потерь на вихревые токи, возрастающих пропорционально квадрату частоты. Для магнитопроводов, работающих на высоких частотах, используют магнитодиэлект-рики, которые состоят из зерен магнитного материала, разделенных диэлектриком. По сравнению с металлическими магнитными материалами они характеризуются более высоким электрическим сопротивлением (Ю-3 — 1 Ом-м). В качестве магнитопроводов из магнитодиэлектриков берут карбонильное железо (высокодисперсный порошок, состоящий в основном из частиц сферической формы), альсифер (магнитомягкий сплаве высокой магнитной проницаемостью, содержащий около 9,5% кремния и 5,5% алюминия, остальное — железо; ГОСТ 22187—76) и пермаллои.

Определение характеристик магнитных материалов на повышенных и высоких частотах. Магнитными материалами на повышенных и высоких частотах служат ферромагнитные материалы (толщина проката порядка микрометров), ферриты и магнитодиэлектрики.

3. Новые магнитные материалы (слабые ферромагнетики и магнитные полупроводники), появление которых привело к созданию нового направления — магнетоэлектроники. Отличительной особенностью слабых ферромагнетиков является малая по сравнению с классическими магнитными материалами намагниченность насыщения. Это дает возможность управлять движением магнитных доменов, называемых пузырями — в двух и трех измерениях слабыми магнитными полями и осуществлять тем самым функции хранения, перемещения и обработки больших объемов информации.

§ 4.8. Магнигныг материалы с прямоугольной петлей гистерезиса. Некоторые ферромагнитные материалы (пермаллои, пермин-вар и др.) имеют почти прямоугольную форму петли гистерезиса ( 4.8). Такие ферромагнитные материалы называют магнитными материалами с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ).