Vlastnosti feromagnetického materiálu - Ferromagnetic material properties

Článek Vlastnosti feromagnetického materiálu má obsahovat slovníček pojmů používaných k popisu (hlavně kvantitativně) feromagnetický materiály a magnetická jádra.

Podmínky

Hysterezní smyčka

Indukce B jako funkce intenzity pole H pro H měnící se mezi H_min a H_max; pro feromagnetický materiál má B různé hodnoty pro H pohybující se nahoru a dolů, proto graf funkce tvoří smyčku místo křivky spojující dva body; u materiálů typu perminvar je smyčka „obdélník“ (Struktura domény perminvaru s obdélníkovou hysterezní smyčkou, Williams, Goertz, Journal of Applied Physics 23316 (1952); ve skutečnosti je to obdélník, pokud B-μ₀Místo H se na grafu použije H);

Remanence, B_r; „přetrvávající indukce“

Po magnetizaci na nasycení hodnota indukce B v materiálu v uzavřeném magnetickém obvodu bez vnějšího pole H; bod, kde smyčka hystereze protíná osu B;^[1]:208

Koercitivita, H_C

Po magnetizaci na nasycení je hodnota intenzity pole H, při které indukce B v materiálu dosáhne hodnoty 0; bod, kde hysterezní smyčka protíná osu H;

(Maximální) energetický produkt, (BH)_max

Největší možné pole obdélníku na grafu hysterezní smyčky, který má dva okraje na osách B a H, a vrchol na hysterezní smyčce ve druhém kvadrantu (B pozitivní, H negativní); rozsah od 1 J / m³ u některých měkkých materiálů (permalloy, 3E4 ferit) na více než 400 kJ / m³ pro tvrdé (neodymové magnety );

Magnetická viskozita

Když se změní externí pole H a poté se udrží na nové hodnotě, indukce B se nejprve změní téměř najednou, poté následuje nějaká menší změna B v čase; pro permanentní magnet je typicky časová závislost B (t) = B (t₀) - S · ln (t / t₀), kde t je čas od změny H, t₀ je nějaká referenční doba a S je konstanta procesu (ale ne materiálu, protože se mění s velikostí H a jeho změnou); teorie popisující tento druh časové závislosti byla vyvinuta Louis Néel (J. de Phys. et Radium, 11, 49 (1950)) a Street and Wooley (A Study of Magnetic Viscosity, Proc. Phys. Soc. A62. 562 (1949)).

Vzorce

Popsat měkký feromagnetický materiál pro technické použití, jsou specifikovány následující parametry:

(Relativní) propustnost

Poměr indukce B v materiálu způsobený nějakým polem H k indukci ve vakuu ve stejném poli; je to bezrozměrná hodnota relativní na propustnost vakua;

Počáteční propustnost, ${displaystyle mu _ {i}}$

Poměr pro malou magnetizaci původně demagnetizovaného materiálu: ${displaystyle mu _ {i} = {frac {B} {mu _ {0} H}}}$ pro velmi malé H;

Přírůstková propustnost, ${displaystyle mu _ {Delta}}$

Poměr změny indukce v materiálu ke změně indukce ve vakuu v důsledku stejné změny pole, když je změna superponována na nějaké konstantní pole: ${displaystyle mu _ {Delta} = {frac {Delta B} {mu _ {0} Delta H}}}$;

Amplitudová propustnost, ${displaystyle mu _ {a}}$

Poměr indukce v materiálu k indukci ve vakuu pro větší magnetizaci: spravedlivý ${displaystyle mu _ {a} = {frac {B} {mu _ {0} H}}}$;

Maximální přírůstková / amplitudová propustnost

Maximální hodnota inkrementální / amplitudové propustnosti na hysterezní křivce;

Indukce sytosti

Indukční B pro velké (dost pro ${displaystyle mu _ {Delta}}$ stát se malým), ale rozumným H;

Odpor, ${displaystyle ho}$

Specifický odpor, jako u obvyklých odporových materiálů, důležitý kvůli vířivým proudům; Jednotky SI, ohmmetry (Ω · m);

Hustota hmoty

Hmotnost na jednotku objemu, jako u obvyklých materiálů;

Teplotní faktor propustnosti, ${displaystyle alpha _ {F}}$

Definováno jako ${displaystyle alpha _ {F} = {frac {mu _ {heta} -mu _ {ext {ref}}} {mu _ {ext {ref}} ^ {2} vlevo (heta - heta _ {ext {ref} } hned)}}}$ podle IEC133 a jako ${displaystyle alpha _ {F} = {frac {mu _ {heta} -mu _ {ext {ref}}} {mu _ {heta} mu _ {ext {ref}} vlevo (heta - heta _ {ext {ref }} hned)}}}$ podle IEC367-1;

Curie bod (nebo Curieova teplota)

Teplota, nad kterou se feromagnetický materiál stane paramagnetem; více v feromagnetismus;

Tečna úhlu ztráty

Poměr odporu (R) k reaktanci (${displaystyle 2pi fL}$) cívky na jádře bez mezery (${displaystyle mu _ {e} = mu _ {i}}$ - jinak musí být zmenšen), za předpokladu, že odpor je výsledkem ztrát magnetického materiálu; úhel popisuje zpoždění mezi B v materiálu versus H; měřeno pro sinusové magnetické pole frekvence f; obvykle specifikováno jako ${displaystyle {frac {1} {mu _ {i}}} an (delta) imes 10 ^ {6}}$

Faktor vyřazení, ${displaystyle D_ {F}}$

Jedná se o měřítko změny permeability materiálu po demagnetizaci dané vzorcem ${displaystyle D_ {F} = {frac {mu _ {1} -mu _ {2}} {mu _ {1} ^ {2} přihlásit se vlevo ({frac {t_ {2}} {t_ {1}}} v noci)}}}$, kde ${displaystyle mu _ {1}, mu _ {2}}$ jsou hodnoty propustnosti at₁, t₂ jsou čas od demagnetizace; obvykle určeno pro t₁ = 10 min., t₂ = 100 min; rozsah od 2 × 10⁻⁶ až 12 × 10⁻⁶ pro typické ferity MnZn a NiZn;

Hysterezní konstanta, ${displaystyle eta _ {B}}$

Konstanta citlivosti DC, ${displaystyle eta _ {F}}$

Parametry magnetického jádra

Konstanta jádra, C.₁

Součet l / A podél magnetické dráhy; l je délka části cesty, A je její průřez. Součet délky magnetické dráhy každé sekce magnetického obvodu děleno druhou mocninou odpovídající magnetické oblasti stejné sekce;

Konstanta jádra, C.₂

Součet l / A² podél magnetické dráhy;

Efektivní délka magnetické dráhy, l_E;

Efektivní průřez, A_E;

Efektivní objem

${displaystyle V_ {e} = {frac {{C_ {1}} ^ {3}} {{C_ {2}} ^ {2}}}}$;

Efektivní propustnost

${displaystyle mu _ {e} = {frac {C_ {1}} {sum _ {i} {frac {l_ {i}} {mu _ {i} A_ {i}}}}}}$

Pro magnetický obvod konstruovaný se vzduchovou mezerou nebo vzduchovými mezerami propustnost hypotetického homogenního materiálu, který by poskytoval stejnou neochotu;

(výše uvedené „účinné“ jsou velikosti toroidního jádra vyrobeného ze stejného materiálu, který má stejné magnetické vlastnosti jako jádro);

Minimální průřez, A_min;

Faktor indukčnosti, A_L

Indukčnost jednootáčkové cívky, v nH (všimněte si indukčnosti L = A_Ln², n je počet závitů) Indukčnost cívky na určeném jádru děleno druhou mocninou počtu závitů. (Pokud není uvedeno jinak, jsou podmínky testu indukčnosti pro faktor indukčnosti při hustotě toku ~ 10 gauss);

Faktor otáčení, ${displaystyle alpha}$

Počet otáček pro 1 mH (pozn ${displaystyle alpha ^ {2} A_ {L} = 10 000 000}$);

Tyto parametry se používaly např. v příručce společnosti Philips ^[2] a sdružení výrobců magnetických materiálů „Soft Ferrites, A User Guide“.^[3]

Reference