Высококачественные магнитомягкие материалы.

Для работы на высоких (от единиц до десятков мегагерц) частотах используются материалы, по своим электрическим свойствам относящиеся кдиэлектрикам и полупроводникам – магнитодиэлектрики и ферриты. Например, величина удельного электрического сопротивления ρферритов в 10⁶–10¹¹ раз выше ρ стали, следовательно, ферриты имеют относительно малые потери энергии при повышенных и высоких частотах.

Магнитодиэлектрики – это композиционные материалы из мелкодисперсного порошка низкокоэрцитивного металлического ферромагнетика, частицы которого изолированы друг от друга и механически связаны в единое целое органическими и неорганическими диэлектриками. Исходными ферромагнетиками являются карбонильное железо, пермаллои, алъсиферы (см. п.5.5.3.), а в качестве изолирующего состава, занимающего по объему 5–10%, используется полистирол, жидкое стекло, стеклоэмали. Изделия из магнитодиэлектриков изготавливаются по технологии пластмасс.

Магнитодиэлектрики обладают высоким удельным сопротивлением, малым tgδ магнитных потерь, начальная магнитная проницаемость составляет 10–250, предельная частота – 250МГц. К их достоинствам относятся высокая температурная стабильность (μ постоянна в широком диапазоне температур), стабильность параметров при механических воздействиях, а кнедостаткам – невозможность с помощью внешнего поля управлять магнитными параметрами материала.

Магнитодиэлектрики в основном используются в качестве сердечников катушек индуктивностей, дросселей, трансформаторов, радиочастотных контуров РЭА.

Ферриты – это магнитные материалы на основе оксидов металлов, обладающие ферримагнитными свойствами. Магнитомягкие ферриты – моно- и поликристаллические материалы со значением коэрцитивной силы не более 4кА/м. Промышленные магнитомягкие ферриты – в основном поликристаллические материалы, синтезируемые покерамической технология, включающей в себя составление смеси оксидов в заданной пропорции, ферритизацию смеси (т.е. образование феррита из оксидов), формование изделий и их последующее спекание.

Наибольшее распространение получили две группы ферритов:

–марганец-цинковые (Mn-Zn) ферриты – твердые растворы феррита марганца MnFe₂O₄ и феррита цинка ZnFe₂O₄;

–никель-цинковые (Ni-Zn) ферриты – твердые растворы феррита никеля NiFe₂O₄ и феррита цинка ZnFe₂O₄. Также применяются литий-цинковые, свинцово-никелевые и другие ферриты.

Обычно ферриты используются в слабых исредних полях, так как они имеют относительно низкую индукцию насыщения (0,15–0,7Тл). Ряд марок Mn-Zn ферритов с высокой начальной проницаемостью применяется при частотах до нескольких сотен кГц как в слабых, так и в сильных полях.

Тангенс угла магнитных потерь tgδ ферритов имеет значения 0,005–0,1. В области очень слабых полей потери в основном определяются дополнительными потерями на последействие, так как составляющие потерь на вихревые токи и на гистерезис в ферритах малы, но в слабых и сильных полях эти составляющие возрастают. При повышении частоты tgδ, начиная с некоторой определенной для каждого феррита частоты, значительно возрастает и одновременно уменьшается, что обусловлено главным образом релаксационными явлениями (рис.5.21).

Для ферритов вводится параметр, называемый критической частотой. f_КР – частота магнитного поля, при которой tgδ=O,l (рис.5.21). Для НЧ марганец-цинковых и никель-цинковых ферритов f_КР=0,01÷30МГц, для ВЧ никель-цинковых ферритов f_КР=25÷250МГц. Установлено, что чем выше значение μ_H, тем меньше f_КР.

Свойства ферритов сильно зависят от температуры, особенно по сравнению с магнитодиэлектриками (рис.5.22), что связано с относительно высокой точкой Кюри некоторых ферритов, а при температуре ниже точки Кюри,но близких к ней, магнитная проницаемость идругие свойства значительно изменяются. Для уменьшения ТКμ в ферриты вводят небольшие добавки некоторых веществ (например, CoO), благоприятно действующих на их температурные свойства.

На рис.5.23 указаны ориентировочные значения магнитной проницаемости и частотный диапазон применения ферритов различного состава. Из рисунка видно, что в ВЧ-части спектра радиочастот применяют ферриты с μ в десятки единиц.

В табл. 5.2 приведены параметры некоторых марок ферритов общего применения. Маркировка магнитомягких ферритов: первые цифра – значение начальной магнитной проницаемости, затем идут буквы, обозначающие частотный диапазон применения, ограничиваемый сверху f_ПР. Ферриты для звуковых, ультразвуковых инизких частот обозначаются буквой Н (низкочастотные), высокочастотные – буквой В. Далее в маркировке магнитомягких ферритов следуют буквы, обозначающие состав: М – Mn-Zn, Н – Ni-Zn.

Таблица 2.2. Параметры некоторых магнитомягких ферритов общего применения.

Рассмотренные группы ферритов используют для изготовления сердечников различной конфигурации и размеров для трансформаторов, катушек индуктивности, фильтров, магнитных антенн, статоров и роторов ВЧ-микродвигателей, деталей отклоняющих систем ТВ аппаратуры.

Свойства ферритов зависят от механических напряжений которые могут возникнуть при плотной обмотке, креплении изделия, поэтому их необходимо оберегать от механических нагрузок.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: