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软磁

具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化,也易于退磁,广泛用于电工设备和电子设备中。
应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等。
具有磁滞回线窄而陡,磁化过程接近可逆,磁滞损耗小,高磁导率,低矫顽力的特点。如矽钢片、工业纯铁、纯碳钢等。 

软磁基本信息

软磁分类应用

软磁材料可分为金属软磁材料、铁氧体软磁材料和磁介质三大类。其中金属软磁又分为电 磁纯铁、硅钢片、铁镍合金和铁铝合金四类。

软磁材料的种类、特点和应用范围如下表。

软磁材料种类、特点和应用范围

种类

主要特点

应用 范 围

电磁纯铁

含碳量在0.04%以下,饱和磁感应强度大,冷加工性好。但电阻率

小,铁损大,有磁时效现象

一般用于直流磁场

硅钢片

与电工纯铁相比,电阻率增大,铁损减小,磁时效基本消除。但导热

系数降低,硬度增大,脆性增大

电机、变压器、继电器、互感器、开

关等产品铁芯

铁镍合金

与其它软磁材料相比,在弱磁场下,磁导率大,矫顽力小,但对应力

比较敏感

频率在1MHz以下,弱磁场中工作

的器件

铁铝合金

与铁镍合金相比,电阻率大,重量轻,但磁导率小。随含铝量的增加

硬度和脆性加大,塑性变差

弱磁场和强磁场下工作的器件

软磁铁氧体

是金属氧化经陶瓷工艺形成的烧结体,电阻率极大,涡流损耗极小。

饱和磁感应强度较小,温度稳定性较差

高频或较高频率范围内,功率不太

大的磁性元件

磁介质

由金属软磁材料的粉末经绝缘材料胶合而成,涡流损耗小,稳定性

好,价高

低频或高频范围弱磁场下工作的

器件

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软磁造价信息

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带直接

  • 材质:PE,外径De(mm):dn32,系列:PE带、微喷带及配件
  • 中财
  • 13%
  • 浙江中财管道科技股份有限公司济南办事处
  • 2022-12-08
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带直接

  • 材质:PE,外径De(mm):dn50,系列:PE带、微喷带及配件
  • 中财
  • 13%
  • 浙江中财管道科技股份有限公司济南办事处
  • 2022-12-08
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带直接

  • 材质:PE,外径De(mm):dn63,系列:PE带、微喷带及配件
  • 中财
  • 13%
  • 浙江中财管道科技股份有限公司济南办事处
  • 2022-12-08
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带直接

  • 材质:PE;产品规格:DN32;系列:PE带、微喷带及配件;
  • 中财
  • 13%
  • 甘肃嘉宸暖通科技有限公司
  • 2022-12-08
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带直接

  • 材质:PE;产品规格:DN40;系列:PE带、微喷带及配件;
  • 中财
  • 13%
  • 甘肃嘉宸暖通科技有限公司
  • 2022-12-08
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织物

  • 韶关市2010年5月信息价
  • 建筑工程
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硬()枝黄蝉

  • 苗高×冠幅20-35×20-30cm
  • 东莞市2015年6月信息价
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硬()枝黄蝉

  • 苗高×冠幅20-35×20-30cm
  • 东莞市2015年5月信息价
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  • 苗高×冠幅20-35×20-30cm
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硬()枝黄蝉

  • 苗高×冠幅20-35×20-30cm
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外墙生态墙

  • 万卓
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Mcm面砖

  • 600×600
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隔离

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广告贴写真

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  • 57.81m²
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软磁发展简史

软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起,开始使用低碳钢制造电机和变压器,在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。

到20世纪初,研制出了硅钢片代替低碳钢,提高了变压器的效率,降低了损耗。直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。

到20年代,无线电技术的兴起,促进了高导磁材料的发展,出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。

从40年代到60年代,是科学技术飞速发展的时期,雷达、电视广播、集成电路的发明等,对软磁材料的要求也更高,生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。

进入70年代,随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展,研制出了磁头用软磁合金,除了传统的晶态软磁合金外,又兴起了另一类材料——非晶态软磁合金。

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软磁概述

当磁化发生在Hc不大于1000A/m,这样的材料称为软磁体。典型的软磁材料,可以用最小的外磁场实现最大的磁化强度。

软磁材料主要特点:软磁材料(soft magnetic material)具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化,也易于退磁,广泛用于电工设备和电子设备中。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等 。

软磁材料的发展 :

软磁材料在工业中的应用始于19世纪末。随着电力工及电讯技术的兴起,开始使用低碳钢制造电机和变压器,在电话线路中的电感线圈的磁芯中使用了细小的铁粉、氧化铁、细铁丝等。到20世纪初,研制出了硅钢片代替低碳钢,提高了变压器的效率,降低了损耗。直至现在硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。到20年代,无线电技术的兴起,促进了高导磁材料的发展,出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。从40年代到60年代,是科学技术飞速发展的时期,雷达、电视广播、集成电路的发明等,对软磁材料的要求也更高,生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。进入70年代,随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展,研制出了磁头用软磁合金,除了传统的晶态软磁合金外,又兴起了另一类材料--非晶态软磁合金。

中国软磁材料行业存在的问题:

纵观中国磁性材料发展这么多年,取得这样的成绩,主要还是在于生产规模的扩大和生产硬件的投资。大批量产磁性产品的技术性能水平与国际先进水平还有一定的差距。中低档产品价格在无利润边缘竞争,无序而无规则。企业对高技术应用领域的磁性产品开发力度不够,不能首先占领新应用领域。在国内设备制造业没有按照新磁性产品生产需要而更新创新,高档材料的制造设备均靠引进。中国磁性材料与国外差距具体表现在以下几个方面:(1) 产品质量水平存在差距中国软磁材料的研究水平近几年来取得非常显著的进步,与国际同行相比有较大的提高,这主要与各企业以先进的同行为发展与竞争目标分不开,表一是天通软磁材料水平与国际同行相比较结果。中国软磁性材料水平有了一定的提高,但是很多新材料研发成果并没有真正转化为大生产,导致批量产品质量水平仍然存在一定的差距。除了材料水平外,产品性能一致性差、外观差、缺少名牌、供货不及时等因素很大程度上制约了中国磁性材料质量的快速提升。目前中国大批量生产软磁铁氧体的技术质量水平并不高,功率铁氧体的性能相当于日本TDK 公司产品的PC30 和PC40 牌号;高磁导率铁氧体的μ 值约在7000~10000 间;只有极个别单位能稳定小批量生产PC44牌号功率铁氧体和μ 值10000 以上的高磁导率铁氧体。(2) 价格差异大,中国磁性材料的平均出口价格约3.6 美元/ 公斤,而平均进口价格则在7 美元/ 公斤左右,中国磁性材料的进出口差价太大。而对于软磁方面,从国际市场售价来看,我国产品十分低廉,家用电器等用大磁芯,每吨售价约在1.5 万元左右,通信用小磁芯每吨售价约在3 万元左右,仅为日本同类产品价格的1/2~1/3。在钕铁錋方面,中国占世界产量的77% 但只拥有57% 的产值,产值与产量比值仅为0.74,远远小于日本的1.81 和欧洲的3.0。这除了销售渠道的原因外,还与我国产品档次低下、性能一致性差、外观差、缺少名牌、供货不及时等因素有直接关系。我国大多数软磁企业生产长期滞留于低档次产品,一方面影响本身技术水平和管理水平的提高,另一方面由于售价低、赢利水平低下,影响了扩大再生产,造成原材料及能源等资源的浪费,难以形成良性循环。通过适度发展我国高档次软磁铁氧体,对改善现有产品结构、增强竞争力、扩大与变压器、电感器等的配套以及出口创汇力度都具有非常重要的现实意义[1]。

软磁材料的发展趋势:

电子信息产业的高速发展,对高频电感元件(如高频变压器、小型电感器等)也提出了各种新的要求,随之也要求改进和提高作为电感元件的主要组成部分--铁氧体磁芯的性能。因此,对软磁铁氧体材料及磁芯元件也提出了更高的材料标准和要求,如元器件的小型化、片式化、高频化、高性能、低损耗等。在软磁铁氧体中,目前需求量最大及对性能改进要求最为迫切的材料是高频低功率损耗铁氧体材料和高磁导率铁氧体材料。高频低功率损耗铁氧体材料主要用于各种高频小型化的开关电源(如AC-DC、DC-AC 变换器)及显示器回扫变压器等;高磁导率铁氧体材料则主要用于宽带变压器、脉冲变压器用抗电磁波干扰器件等。据报导,这两种材料的产量已经占全部软磁铁氧体总产量的60%以上。对功率铁氧体材料的主要要求是:较高的磁导率(mi2000)、高的居里温度(Tc)、高表观密度(d)、高饱和磁感应强度(Bs)和高频下的超低磁芯损耗(Pc)。对高磁导率铁氧体材料的主要要求是:高的磁导率(mi12000)、高表观密度(d)、高频低场下低的磁芯损耗(tand/mi)和优良的频率扩展特性(f-L)。对铁氧体磁芯元件本身的主要要求是:最佳的电磁性能及性能的一致性、精确的机械尺寸及足够的机械强度和良好的工艺质量(包括外观质量和外形缺陷等)。

纵观近几年各国软磁铁氧体生产量的变化可以看出,世界软磁铁氧体的生产格局已经发生了很大变化。今后几年,日本、美国和西欧各国的软磁铁氧体生产虽然将继续保持负增长,但为充分利用亚太地区廉价的劳动力资源和原材料资源,这些国家的一些企业,如:Philips、Siemens、TDK、TOKIN、FDK、日立、川铁等在该地区(主要集中在中国大陆、台湾,印度以及东南亚各国)建立的铁氧体工厂(主要生产MnZn 铁氧体)的产量却不断增加,并且,这些企业向亚洲转移其生产工厂的趋势也正在加剧。发达国家铁氧体工厂的大量涌入,势必将会进一步加剧该地区在软磁铁氧体生产上的竞争。

早在 1996 年,美国国际磁性材料咨询公司高级顾问W.G. Hart 以及奥地利专家M. J. Ruthner 曾对全球软磁行业作了评估[3],认为世界软磁铁氧(其中60%为MnZn 铁氧体)需求量的平均增长速度在以后的几年中将继续保持在1015%的水平,那么到2000 年全球软磁铁氧体总量将达到30 万吨,事实上这个估计还是比较客观的。可以预测,尽管在以后的几年中,由于世界电子行业的需求,软磁铁氧体的产量仍将有较大幅度的增长,但是竞争肯定将会变得更为激烈。因此,如何降低成本、提高效率、提高产品档次及市场竞争力将成为各个企业在竞争中能否成功的关键。这样,对各个企业来说,加强科学管理与技术创新就显得更为重要。

从原则上讲,磁性材料的宏观性质与其微观结构密切相关,要提高材料的宏观磁性能,就必须在磁性量子理论的指导下从分析、改进其微观结构入手,以获得相应的宏观磁性能。目前对纳米材料的研究及材料设计科学正是基于这样一种思想而发展起来的,即从第一原理(量子力学原理)出发来进行材料设计。在磁性材料方面,随着现代科学技术的发展,量子理论对自旋有序材料的成功解释及量子理论与微磁学的结合,磁性材料的发展已经进入了材料设计阶段,并进入了纳米时代。从材料设__计的角度来看,对高性能超低损耗功率铁氧体材料,应采用细密均匀晶粒方案,这就要求在制备超低功耗功率铁氧体材料时,除合理的主配方、采用复合掺杂体系添加适量的微量元素以及良好的烧结工艺外,更重要的是还应通过调整烧结温度和气氛来严格控制其显微结构,如晶粒的大小及分布、晶界结构、烧结密度等,使晶粒的分布尽可能地窄,并通过纳米结构控制技术来形成数量众多、总面积很大的高电阻晶界区;为有效抑制高频下迅速扩大的涡流损耗,还应设法提高晶粒本身的电阻率。

理论和实践都证明,要获得频率特性好、磁导率高(mi15000)的高磁导率铁氧体材料,材料的晶粒尺寸应大(D40m)而均匀,粒径分布要窄,气孔率要低,晶界应直而均匀,烧结体内部的应力要小,同时应努力增加畴壁数,以提高材料的起始磁导率mi。在MnZn 铁氧体中,由于起始磁导率和损耗都是结构敏感量,受微观结构的影响很大,所以对高磁导率铁氧体材料还应选用K1 和ls 都小的成份,同时,还要通过使添加的微量元素高浓度地偏析在晶界来控制内部应力。在烧结方面,应通过严格控制烧结温度、烧结时间和烧结气氛,同时采用烧结调节物来防止锌挥发(因为锌挥发不但容易使烧结体内部和表面附近的成份产生差异,而且容易使主成份发生偏离),以获得密度高、晶粒大、晶粒尺寸均一的烧结体,只有这样,才能获得综合性能优异的高起始磁导率材料。

将软磁合金粉末与粘结剂和绝缘剂混合均匀后压制而成的磁粉芯材料是制作电感器件,尤其是高频、大电流和大功率电路中电感器件的关键元件,像永磁材料中的粘结磁体一样,其产品种类几乎遍及金属软磁材料的各个领域,常规的Fe 系粉芯虽然价格低廉,但高频特性不佳,Fe-Ni 类粉芯和Fe-Ni-Mo 类磁粉芯由于其Ni 含量较高(达50~80%),所以成本很高。另外,还有FeSiAl 系、Fe-Cr系、Fe-Co 系等等几类磁粉芯。与它们比起来,用FeCuNbSiB 纳米晶合金材料制作的磁粉芯,由于特别适合于做高频、大电流和大功率条件下的各类开关电源、变换器及PFC 技术中的扼流圈、滤波电感及贮能电感等等,其市场前景很好。目前磁粉芯产品的发展势头很好,有望成为软磁材料中的一个新的增长点。

另外,纳米科技的发展在给传统磁性产业带来跨越式发展的重大机遇和挑战的同时,也给传统软磁铁氧体材料性能的提高提供了另一个切实可行__的方法,因为用纳米技术改造传统产业和对现有材料进行纳米改性也是纳米科技发展的重要方向之一。利用纳米材料的优异性能和特殊结构来全面提高传统软磁材料的综合性能的优点是在不用对现有设备进行大的技术改造的前提下,就可以达到全面提高企业传统材料的技术含量及质量等级的目的,并具有突破一点带动一片的战略意义。目前在这方面国内外已经做了大量研究工作,也取得了较快的进展,在有的材料领域已经有商品问世,所以提高传统软磁材料性能的研究中不失时机地抓住这一机遇同样具有重要意义,而这一点往往被国内业界所忽视。如果在这方面的研究中能取得突破,将对我国传统磁性产业的发展起到巨大的促进作用,对我国磁性产业的可持续发展也将具有十分重大的意义。

总之,软磁材料今后仍将沿着高 Bs、高m、高Tc、低Pc、低Hc 和高频化、小型化、薄型化方向发展,以满足磁性元件的日益薄膜化和小型化,甚至集成化的趋势。在今后10 年内,软磁铁氧体材料重点要发展高频低功耗、高磁导率材料和片式化的表面贴装元件;在非晶软磁合金和磁记录材料及高频软磁合金方面则重点发展纳米材料。

结语:

在软磁材料的发展过程中,20 世纪30 年代前为金属软磁的一统天下,五六十年代为软磁铁氧体的黄金时代;自从70 年代初开发成功非晶态软磁合金,80 年代末期开发成功纳米晶软磁材料以来,相继又发现了许多高起始磁导率和低矫顽力的纳米晶软磁材料,近年来又开发了许多高频特性优良的纳米颗粒结构的软磁材料。90 年代以来,纳米结构的金属磁性材料的崛起,已经成为软磁铁氧体有力的竞争者。目前传统的铁氧体软磁材料正朝着提高综合性能指标的方向发展。

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软磁常见问题

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软磁术语简介

具有低矫顽力的磁性材料,亦称高导磁材料。在电力工业中用于制造电机、变压器等电器设备的铁芯。在电子工业中用于制造各种磁性元件,广泛应用于电视、广播和通信等方面。这类材料具有饱和磁通密度高,磁导率高,磁滞回线呈狭长形、面积小,磁滞损耗小,剩磁及矫顽力小等特性。用于交流场合时要求涡流损耗及磁滞损耗小。常用的有纯铁、低碳钢、硅钢片、坡莫合金、铁氧体等。

(1)纯铁、低碳钢:磁导率高、加工性能好。但涡流损耗大,只宜用于直流铁芯。

(2)硅钢片、硅钢带:电阻率高,涡流损耗小。但质脆、加工性能差。片状叠合或卷成环状使用,片间浸绝缘漆或形成氧化层以减小涡流损耗。

(3)坡莫合金:铁镍合金的统称,具有很高的磁导率。用于精密仪表、记录磁头等或要求体积小的场合。

(4)铁氧体:以Fe2O3为主要成分,掺合Mn-Zn或Ni-Zn等,用粉末冶金法压制成锰锌铁氧体或镍锌铁氧体,其电阻率高,高频损耗小,前者用于1MHz以下,后者用于微波频率。工作频率越高则其磁导率越低。铁氧体属于亚铁磁性材料,磁导率低于铁磁材料。

当磁化发生在Hc不大于1000A/m,这样的材料称为软磁体。典型的软磁材料,可以用最小的外磁场实现最大的磁化强度。

软磁材料主要特点:软磁材料(soft magnetic material)具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化,也易于退磁,广泛用于电工设备和电子设备中。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等 。

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软磁发展趋势

电子信息产业的高速发展,对高频电感元件(如高频变压器、小型电感器等)也提出了各种新的要求,随之也要求改进和提高作为电感元件的主要组成部分——铁氧体磁芯的性能。

因此,对软磁铁氧体材料及磁芯元件也提出了更高的材料标准和要求,如元器件的小型化、片式化、高频化、高性能、低损耗等。

在软磁铁氧体中,目前需求量最大及对性能改进要求最为迫切的材料是高频低功率损耗铁氧体材料和高磁导率铁氧体材料。

高频低功率损耗铁氧体材料主要用于各种高频小型化的开关电源(如AC-DC、DC-AC 变换器)及显示器回扫变压器等;高磁导率铁氧体材料则主要用于宽带变压器、脉冲变压器用抗电磁波干扰器件等。据报导,这两种材料的产量已经占全部软磁铁氧体总产量的60%以上。

对功率铁氧体材料的主要要求是:较高的磁导率(mi2000)、高的居里温度(Tc)、高表观密度(d)、高饱和磁感应强度(Bs)和高频下的超低磁芯损耗(Pc)。对高磁导率铁氧体材料的主要要求是:高的磁导率(mi12000)、高表观密度(d)、高频低场下低的磁芯损耗(tand/mi)和优良的频率扩展特性(f-L)。对铁氧体磁芯元件本身的主要要求是:最佳的电磁性能及性能的一致性、精确的机械尺寸及足够的机械强度和良好的工艺质量(包括外观质量和外形缺陷等)。

纵观近几年各国软磁铁氧体生产量的变化可以看出,世界软磁铁氧体的生产格局已经发生了很大变化。今后几年,日本、美国和西欧各国的软磁铁氧体生产虽然将继续保持负增长,但为充分利用亚太地区廉价的劳动力资源和原材料资源,这些国家的一些企业,如:Philips、Siemens、TDK、TOKIN、FDK、日立、川铁等在该地区(主要集中在中国大陆、台湾,印度以及东南亚各国)建立的铁氧体工厂(主要生产MnZn 铁氧体)的产量却不断增加,并且,这些企业向亚洲转移其生产工厂的趋势也正在加剧。发达国家铁氧体工厂的大量涌入,势必将会进一步加剧该地区在软磁铁氧体生产上的竞争。

总之,软磁材料今后仍将沿着高 Bs、高m、高Tc、低Pc、低Hc 和高频化、小型化、薄型化方向发展,以满足磁性元件的日益薄膜化和小型化,甚至集成化的趋势。

在今后10 年内,软磁铁氧体材料重点要发展高频低功耗、高磁导率材料和片式化的表面贴装元件;在非晶软磁合金和磁记录材料及高频软磁合金方面则重点发展纳米材料。

在软磁材料的发展过程中,20 世纪30 年代前为金属软磁的一统天下,五六十年代为软磁铁氧体的黄金时代;自从70 年代初开发成功非晶态软磁合金,80 年代末期开发成功纳米晶软磁材料以来,相继又发现了许多高起始磁导率和低矫顽力的纳米晶软磁材料,近年来又开发了许多高频特性优良的纳米颗粒结构的软磁材料。

90 年代以来,纳米结构的金属磁性材料的崛起,已经成为软磁铁氧体有力的竞争者。目前传统的铁氧体软磁材料正朝着提高综合性能指标的方向发展。

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软磁文献

第四代软磁材料——金属软磁粉芯 第四代软磁材料——金属软磁粉芯

第四代软磁材料——金属软磁粉芯

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页数: 未知

对软磁材料的发展作了简略的概述,着重简要介绍了第四代软磁材料——金属软磁粉芯的特性和实用意义,并对我国金属软磁粉芯项目的发展现状和水平作了简要的叙述,希望我国金属软磁粉芯项目在创新精神的指引下,得以正确、快速的发展,以满足我国各科技领域不断向前发展的要求。

1J50属镍软磁合金 1J50属镍软磁合金

1J50属镍软磁合金

格式:pdf

大小:298KB

页数: 9页

1J50 属铁镍软磁合金 , 我公司在中该合金的生产 ,制作上工艺独特, 产品质量上乘。 本公司能提供各种丝材 , 冷拉棒 , 热轧件。 主要特征:具有较高的饱和磁感应强度和磁导率。 应用领域:广泛用于电子仪器仪表行业,以及在中等磁场中工作的各种变压器,继电器,电磁离合器铁芯 等。 合金 牌号 C P S Mn Si Al Co Ni Fe 不 大 于 1J50 0.03 0.020 0.020 0.30—0.60 软磁合金 1. 铁镍软磁合金 牌号 :1J46,1J50,1J54,1J76,1J77,1J79,1J80,1J85,1J86,1J34,1J51,1J52,1J65,1J66, 1J67,1J83,1J403 执行标准 :GBn198-88 用途 :大部分用于弱磁或中等磁场工作的小型变压器 ,脉冲变压器 ,继电器 ,互感器 ,磁放大器 ,电磁离合器 ,扼流 圈铁芯及

软磁体软磁铁特性

1、软磁体不具有“放大镜”的作用,但因为它是磁场的良导体,可以集聚附近的磁场,也就是附近的磁场扭曲变形,其他地方的磁场变稀疏了,它的磁场强度随外界外界磁场的强度而变化。

2、软磁体对电磁波有响应,只是频率还有不同,它的响应幅度也不同,频率高则响应小。

3、电场和磁场是不可分割的,电场周围存在磁场,反之亦然。实际它是一集聚磁场的形式表现出来的。2100433B

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软磁材料新软磁体

软磁铁氧体

软磁铁氧体的特点是:饱和磁通密度低,磁导率低,居里温度低,中高频损耗低,成本低。前三个低是它的缺点,限制了它的使用范围,现在(21世纪初)正在努力改进。后两个低是它的优点,有利于进入高频市场,现在(21世纪初)正在努力扩展。

以100kHz,0.2T和100℃下的损耗为例,TDK公司的PC40为410mW/cm3,PC44为300mW/cm3,PC47为 250mW/cm3。TOKIN公司的BH1为250mW/cm3,损耗不断在下降。国内金宁生产的JP4E也达到300mW/cm3。

不断地提高工作频率,是另一个努力方向。TDK公司的PC50工作频率为500kHz至1MHz。FDK公司的7H20,TOKIN的B40也能在1MHz下工作。Philips公司的3F4,3F45,3F5工作频率都超过1MHz。国内金宁的JP5,天通的TP5A工作频率都达到 500kHz至1.5MHz。东磁的DMR1.2K的工作频率甚至超越3MHz,达到5.64MHz。

磁导率是软磁铁氧体的弱项。现在(21世纪初)国内生产的产品一般为10000左右。国外TDK公司的H5C5,Philips公司的3E9,分别达到30000和20000。

采用SHS法合成MnZn铁氧体材料的研究,值得注意。用这种方法的试验结果表明,可以大大降低铁氧体的制造能耗和成本。国内已有试验成功的报导。

非晶和纳米晶合金

铁基非晶合金在工频和中频领域,正在和硅钢竞争。铁基非晶合金和硅钢相比,有以下优缺点。

1)铁基非晶合金的饱和磁通密度Bs比硅钢低,但是,在同样的Bm下,铁基非晶合金的损耗比0.23mm厚的3%硅钢小。一般人认为损耗小的原因是铁基非晶合金带材厚度薄,电阻率高。这只是一个方面,更主要的原因是铁基非晶合金是非晶态,原子排列是随机的,不存在原子定向排列产生的磁晶各向异性,也不存在产生局部变形和成分偏移的晶粒边界。因此,妨碍畴壁运动和磁矩转动的能量壁垒非常小,具有前所未有的软磁性,所以磁导率高,矫顽力小,损耗低。

2)铁基非晶合金磁芯填充系数为0.84~0.86,与硅钢填充系数0.90~0.95相比,同样重量的铁基非晶合金磁芯体积比硅钢磁芯大。

3)铁基非晶合金磁芯的工作磁通密度为1.35T~1.40T,硅钢为1.6T~1.7T。铁基非晶合金工频变压器的重量是硅钢工频变压器的重量的130%左右。但是,即使重量重,对同样容量的工频变压器,磁芯采用铁基非晶合金的损耗,比采用硅钢的要低70%~80%。

4)假定工频变压器的负载损耗(铜损)都一样,负载率也都是50%。那么,要使硅钢工频变压器的铁损和铁基非晶合金工频变压器的一样,则硅钢变压器的重量是铁基非晶合金变压器的18 倍。因此,国内一般人所认同的抛开变压器的损耗水平,笼统地谈论铁基非晶合金工频变压器的重量、成本和价格,是硅钢工频变压器的130%~150%,并不符合市场要求的性能价格比原则。国外提出两种比较的方法,一种是在同样损耗的条件下,求出两种工频变压器所用的铜铁材料重量和价格,进行比较。另一种方法是对铁基非晶合金工频变压器的损耗降低瓦数,折合成货币进行补偿。每瓦空载损耗折合成5~11美元,相当于人民币 42~92元。每瓦负载损耗折合成0.7~1.0美元,相当于人民币6~8.3元。例如一个50Hz,5kVA单相变压器用硅钢磁芯,报价为1700元/ 台;空载损耗28W,按60元人民币/W计,为1680元;负载损耗110W,按8元人民币/W计,为880元;则,总的评估价为4260元/台。用铁基非晶合金磁芯,报价为2500元/台;空载损耗6W,折合成人民币360元;负载损耗110W,折合成人民币880元,总的评估价为3740元/台。如果不考虑损耗,单计算报价,5kVA铁基非晶合金工频变压器为硅钢工频变压器的147%。如果考虑损耗,总的评估价为89%。

5)现在(21世纪初)测试工频电源变压器磁芯材料损耗,是在畸变小于2%的正弦波电压下进行的。而实际的工频电网畸变为5%。在这种情况下,铁基非晶合金损耗增加到106%,硅钢损耗增加到123%。如果在高次谐波大,畸变为75%的条件下(例如工频整流变压器),铁基非晶合金损耗增加到160%,硅钢损耗增加到300%以上。说明铁基非晶合金抗电源波形畸变能力比硅钢强。

6)铁基非晶合金的磁致伸缩系数大,是硅钢的3~5倍。因此,铁基非晶合金工频变压器的噪声为硅钢工频变压器噪声的120%,要大3~5dB。

7)现行市场上,铁基非晶合金带材价格是0.23mm3%取向硅钢的150%,是0.15mm3%取向硅钢(经过特殊处理)的40%左右。

8)铁基非晶合金退火温度比硅钢低,消耗能量小,而且铁基非晶合金磁芯一般由专门生产厂制造。硅钢磁芯一般由变压器生产厂制造。

根据以上比较,只要达到一定生产规模,铁基非晶合金在工频范围内的电子变压器中将取代部分硅钢市场。在400Hz至10kHz中频范围内,即使有新的硅钢品种出现,铁基非晶合金仍将会取代大部分0.15mm以下厚度的硅钢市场。

值得注意的是,日本正在大力开发FeMB系非晶合金和纳米晶合金,其Bs可达1.7~1.8T,而且损耗为现有FeSiB系非晶合金的50%以下,如果用于工频电子变压器,工作磁通密度达到1.5T以上,而损耗只有硅钢工频变压器的10%~15%,将是硅钢工频变压器的更有力的竞争者。日本预计在2005年就可以将FeMB系非晶合金工频变压器试制成功,并投入生产。

非晶纳米晶合金在中高频领域中,正在和软磁铁氧体竞争。在10kHz至50kHz电子变压器中,铁基纳米晶合金的工作磁通密度可达0.5T,损耗P0.5/20k≤25W/kg,因而,在大功率电子变压器中有明显的优势。在50kHz至100kHz电子变压器中,铁基纳米晶合金损耗P0.2 /100k为30~75W/kg,

铁基非晶合金P0.2/100k为30W/kg,可以取代部分铁氧体市场。

非晶纳米晶合金经过20多年的推广应用,已经证明其具有下述优点:

1)不存在时效稳定性问题,纳米晶合金在200℃以下,钴基非晶合金在100℃以下,经过长期使用,性能无显著变化;

2)温度稳定性比软磁铁氧体好,在-55℃至150℃范围内,磁性能变化5%~10%,而且可逆;

软磁复合材料

经过争论,现在(21世纪初)对磁粉芯等已经取得了一致认识,即认为它属于软磁复合材料。软磁复合材料是将磁性微粒均匀分散在非磁性物中形成的。与传统的金属软磁合金和铁氧体材料相比,它有很多独特的优点:磁性金属粒子分散在非导体物件中,可以减少高频涡流损耗,提高应用频率;既可以采取热压法加工成粉芯,也可以利用现在(21世纪初)的塑料工程技术,注塑制造成复杂形状的磁体;具有密度小,重量轻,生产效率高,成本低,产品重复性和一致性好等优点。缺点是由于磁性粒子之间被非磁性体分开,磁路隔断,磁导率现在(21世纪初)一般在100以内。不过,采用纳米技术和其他措施,国外已有磁导率超过1000的报导,最大可达6000。

软磁复合材料的磁导率受到很多因素的影响,如磁性粒子的成分,粒子的形状,尺寸,填充密度等。因此,根据工作频率可以进行调整。

磁粉芯是软磁复合材料的典型例子。现在(21世纪初)已在20kHz至100kHz甚至1MHz的电感器中取代了部分软磁铁氧体。例如铁硅铝磁粉芯,硅含量为 8.8%,铝为5.76%,剩余全为铁。粒度为90~45μm,45~32μm和32~30μm。用硅树脂作粘接剂,1%左右硬脂酸作润滑剂,在 2t/cm2压力下,制成13×8×5 的环形磁芯,在氢气中用673°K,773°K,873°K退火,使磁导率达到100,300,600。在 100kHz下损耗低,已经代替软磁铁氧体和MPP磁粉芯用于电感器中。

已经有人对大功率电源的电感器用软磁复合材料--磁粉芯进行了开发研究。在20kHz以下,磁导率基本不变。在1.0T下,磁导率为100左右。50Hz~20kHz损耗小,可制成100kg重量以上的大型的磁芯,而且在20kHz下音频范围,噪声比环形铁氧体磁芯降低10dB。可以在大功率电源中代替硅钢和软磁铁氧体。

有人用钴/二氧化硅(Co/SiO2)纳米复合软磁材料制作不同于薄膜的大尺寸磁芯。钴粒子平均尺寸为30μm,填充度40%至90%,经过搅拌后,退火形成Co/SiO2纳米复合粉,然后压制成环形磁芯。磁导率在300MHz以下,都可达到16。镍锌铁氧体的磁导率为12,而且在100MHz 以后迅速下降。证明在高频和超高频下,软磁复合材料也可取代部分铁氧体市场。

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软磁磁芯软磁材料的发展

到20世纪初,研制出了硅钢片代替低碳钢,提高了变压器的效率,降低了损耗。硅钢片在电力工业用软磁材料中仍居首位。到20年代,无线电技术的兴起,促进了高导磁材料的发展,出现了坡莫合金及坡莫合金磁粉芯等。从40年代到60年代,是科学技术飞速发展的时期,雷达、电视广播、集成电路的发明等,对软磁材料的要求也更高,生产出了软磁合金薄带及软磁铁氧体材料。进入70年代,随着电讯、自动控制、计算机等行业的发展,研制出了磁头用软磁合金,除了传统的晶态软磁合金外,又兴起了另一类材料-非晶态软磁合金。2100433B

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