Warunki efektu ferromagnetycznego



Nieskompensowany moment
magnetyczny



Efekt działania sił wymiany między
atomami

3,2 < a/r < 6,2

Anizotropia
magnetokrystaliczna

Tworzenie domen magnetycznych

(obszarów Weissa)

Wymiary domeny 10

-4

– 10

-5

m

Przenikalność magnetyczna



= f(H)

Przenikalność
magnetyczna



= f(H)

Wartości
charakterystyczne



p

dla 4 A/m



max

Ścianka Blocha (10

-7

- 10

-8

m)

Grubość ściany Blocha 10

-7

– 10

-8

m

Temperatura (punkt) Curie

Straty na histerezę magnetyczną

2

1

50

















T

B

Hz

f

k

p

m

h

h

W/kg

Straty na prądy wirowe

2

1

50

5

,

0

















T

B

Hz

f

k

p

m

w

w



W/kg

Ferromagnetyki -

podział

Materiały:



magnetyczne

miękkie



magnetyczne
twarde

Zasadnicza różnica

między nimi to

wartość natężenia

powściągającego H

Materiały magnetyczne miękkie

Obwody

o stałym strumieniu

Obwody

o zmiennym strumieniu

żeliwo
stale niskowęglowe

żelazo armco

stale krzemowe

stale krzemowe

stale bezkrzemowe

stopy żelazo-nikiel

stopy żelazo-kobalt

inne

anizotropowe

izotropowe

szkła metaliczne

ferryty

materiały niemetaliczne

.........................

Podział materiałów magnetycznie miękkich

Odmiany żelaza - obwody Φ = const



Chemicznie czyste żelazo jest doskonałym materiałem magnetycznie

miękkim



wm

= 1 500 000 oraz H

c

= 1,2 A/m.



Armco

(American Rolling Mill Company)

-

rodzaj technicznie czystego żelaza

(metoda metalurgiczna)



ok. 0,1% domieszek)



dużą plastyczność



znaczna odporność na korozję



duża przenikalność magnetyczna



wm

= 5000, małe straty na histerezę.



Żelazo elektrolityczne – oczyszczane w procesie elektrolizy, surowiec
na czyste odmiany Fe, np. przetapiane w wodorze (



wm

= 340000)



Żelazo karbonylkowe - proszek do wyrobu rdzeni spiekanych

(karbonylek żelaza Fe(CO)

5

Stale krzemowe

– elektrotechniczne

blachy magnetyczne

Domieszka krzemu do stali (< 5%):



zwiększa rezystywność materiału (→ prądy wirowe),



zmniejsza wartość natężenia powściągającego H

c

(

→

straty na histerezę),



zwiększa przenikalność początkową i maksymalną,



zwiększa stabilność charakterystyk magnetycznych,



zmniejsza indukcję nasycenia,



zwiększa twardość blachy.

Rodzaje blach magnetycznych



Blachy prądnicowe - stosowane do budowy maszyn

elektrycznych prądu przemiennego



większa grubość i straty,



mała ilość krzemu (

→

łatwa obróbka mechaniczna)



Blachy transformatorowe - stosowane do budowy

rdzeni transformatorów,



jak najmniejsze straty (

→

duża sprawność),



mała grubość, więcej krzemu (

→

większa rezystywność

→

prądy

wirowe),



węższa pętla histerezy,



większą przenikalność magnetyczna

Blachy zimno-

i gorącowalcowane



większy wypełnienia (0,97)



Izolacja ceramiczna (karlit) 800

˚C



możliwość wyżarzania (rekrystalizacji) po obróbce mechanicznej

Blachy orientowane i nieorientowane

(anizotropowe i izotropowe)



Tekstura Gossa



Tekstura kostkowa?

Stale bezkrzemowe

Wyroby ze stali bezkrzemowych:



postać lita lub blachy walcowane na zimno, nieorientowane,



zawartość węgla > 0,3% niewielkich ilości Mn, Mo, V i S.



tańsze od blach krzemowych,



bardzo dobra magnesowalność, wysoki współczynnik

wypełnienia, dobra wykrawalność,



poddawane obróbce cieplnej (rekrystalizacja w ok. 770°C w
atmosferze ochronnej).

Zastosowanie to maszyny elektryczne małej mocy.

Stopy Fe-Ni



Stopy zawieraja od 30 do 80% Ni



Wytwarzane w postaci taśm o gr. 0,05 do 0,35mm



Wieksza przenikalnośc magnetyczna niż w stalach
krzemowych



Małe straty na prądy wirowe dzięki małej grubości



mniejsza wartość indukcji nasycenia Bn



perminvar

– brak pętli histerezy



Stopy 36% Ni

Dzięki wysokiej wartości rezystywności występują małe straty na prądy wirowe. Dalsze

ograniczenie tych strat można osiągnąć poprzez zmniejszanie grubości taśmy do ok. 0,03

mm. Umożliwia to stosowaie tych materiałów na rdzenie transformatorów

teletransmisyjnych, pracujących w obwodach wysokiej częstotliwości np. Hyperm 36 M



Stopy 50% Ni

W prawdzie indukcja nasycenia jest niższa niż dla stali krzemowej ale pozostałe własności

stopu są znacznie korzystniejsze. Prostokątny kształt pętli histerezy. Stosowane na rdzenie

wzmacniaczy magnetycznych małej mocy. np. Hyperm

50



Stopy 78% Ni (permalloy)

Wybitnie wąsk pętla histerezy, bardzo duże przenikalności względne (początkowa i

maksymalna), własności izotropowe, niewielka indukcja nasycenia, kosztowne. Stosowane

na rdzenie bardzo dokładnych przekładników prądowych w układach magnetycznych

mierników elektromagnetycznych itp.