電気機器の製造に使用される磁性材料

機器や機器の磁気コアの製造には、技術的に純粋な鉄、高品質の炭素鋼、ねずみ鋳鉄、電気技術的ケイ素鋼、鉄 - ニッケル合金、鉄 - コバルト合金などの強磁性材料が使用されます。

それらの特性と応用の可能性のいくつかを簡単に見てみましょう。

技術的には純粋な鉄

リレー、電力計、電磁コネクタ、磁気シールド等の磁気回路には、市販の純鉄が広く使用されています。この材料の炭素含有量は非常に低く (0.1% 未満)、マンガン、シリコン、その他の不純物は最小限に抑えられています。

これらの材料には通常、アームコ鉄、純粋なスウェーデン鉄、電解鉄、カルボニル鉄などが含まれます。純鉄の品質は、微量の不純物の割合によって決まります。

鉄の磁気特性に対する最も有害な影響は炭素と酸素です。化学的に純粋な鉄を得るには技術的に大きな困難が伴い、複雑で高価なプロセスです。この技術は、水素中で2回の高温アニールを行う実験室条件で特別に開発されたもので、極めて高い磁気特性を備えた純鉄の単結晶を得ることが可能になりました。

オープン工法による最大の開き鋼アームを発見。この素材はかなりの高含有量です 透磁率、顕著な飽和誘導、比較的低コストであると同時に、優れた機械的および技術的特性を備えています。

armco 鋼は渦電流の通過に対する電気抵抗が低いため、電磁リレーやコネクタの応答時間やリリース時間が長くなり、大きな欠点と考えられています。同時に、この材料が電磁式タイムリレーに使用される場合、非常に簡単な手段でリレーの動作において比較的大きな遅延を得ることができるため、この特性は逆にプラスの要因となります。

この業界では、E、EA、EAA の 3 種類の商業用純粋アームコ タイプ鋼板が製造されています。それらは最大透磁率と保磁力の値が異なります。

炭素鋼

炭素鋼は長方形、円形、その他の形状で製造され、そこからさまざまな形状の部品も鋳造されます。

ねずみ鋳鉄

原則として、ねずみ鋳鉄は磁気特性が劣るため、磁気システムには使用されません。強力な電磁石の使用は経済的理由から正当化されます。基礎、ボード、柱、その他の部分にも適用されます。

鋳鉄は鋳造性に優れており、加工が容易です。特別に焼きなまされた可鍛鋳鉄、および一部のグレードのねずみ合金鋳鉄は、非常に満足のいく磁気特性を持っています。

電磁ケイ素鋼

薄板電磁鋼板は電気工学およびハードウェア工学で広く使用されており、あらゆる種類の電気測定器、機構、リレー、チョーク、鉄共振安定器、および通常および増加周波数の交流で動作するその他の装置に使用されています。交流の損失や磁気特性、印加周波数などに応じて、厚さ0.1～1mmの薄板を28種類製作します。

渦電流の電気抵抗を高めるために、鋼組成に異なる量のシリコンが添加され、その含有量に応じて、低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼、および高合金鋼が得られます。

シリコンの導入により、鋼の損失が減少し、弱磁場および中磁場における透磁率が増加し、保磁力が減少します。この場合、不純物（特に炭素）の影響は弱く、鋼の老化は減少します（鋼の損失は時間の経過とともにほとんど変化しません）。

ケイ素鋼の使用により、電磁機構の動作の安定性が向上し、作動および解放の応答時間が増加し、アーマチュアの固着の可能性が減少します。同時に、シリコンの導入により鋼の機械的特性が低下します。

シリコン含有量が多くなると (4.5% 以上)、鋼は脆くなり、硬くなり、機械加工が困難になります。小さなスタンピングでは、重大な不良品と急速な金型の摩耗が発生します。シリコン含有量を増やすと、飽和誘導も減少します。ケイ素鋼は、熱間圧延と冷間圧延の 2 種類で製造されます。

冷間圧延鋼は結晶方向に応じて異なる磁気特性を持っています。それらはテクスチャードとローテクスチャーに分けられます。テクスチャードスチールは磁気特性がわずかに優れています。熱間圧延鋼と比較して、冷延鋼は、磁束が鋼の圧延方向と一致している場合に限り、透磁率が高く、損失が低くなります。そうしないと、鋼の磁気特性が大幅に低下します。

比較的高いインダクタンスで動作する牽引電磁石やその他の電磁装置に冷間圧延鋼を使用すると、n が大幅に節約されます。 pp.と鋼の損失が減少し、磁気回路全体の寸法と重量を削減することができます。

GOST によると、鋼の個々のブランドの文字と数字は以下を意味します: 3 - 電気鋼、文字の後の最初の数字 1、2、3、4 は鋼とシリコンの合金化の程度を示します。つまり、(1 - 低合金) 、2 - 中程度の合金、3 - 高度に合金、4 - 高度に合金。

文字の後の 2 番目の数字 1、2、および 3 は、周波数 50 Hz および強磁場における磁気誘導 B における重量 1 kg あたりの鋼の損失の値を示し、数字 1 は通常の比損失を特徴付け、数字 2 - 低および3 — 低い。文字 E の後の 2 番目の数字 4、5、6、7、および 8 は次のことを示します。 4 — 周波数 400 Hz での比損失と中磁場での磁気誘導を伴う鋼、5 および 6 — 弱い磁場での透磁率が 0.002 からの鋼〜 0.008 a / cm (5 — 通常の透磁率、6 — 増加)、7 および 8 — 媒体中の透磁率のある鋼 (磁場 0.03 〜 10 a / cm (7 — 通常の透磁率、8 — 透磁率)増加しました）。

文字 E の後の 3 桁の 0 は鋼が冷間圧延されていることを示し、3 桁目と 4 桁の 00 は鋼が組織の低い冷間圧延されていることを示します。

たとえば、E3100 鋼は、周波数 50 Hz で通常の比損失を持つ高合金冷間圧延低組織鋼です。

これらすべての数字の後に置かれた文字 A は、鋼の比損失が特に低いことを示します。

磁気回路が非常に低いインダクタンスで動作する変流器および一部の種類の通信デバイス用。

鉄ニッケル合金

これらの合金はパーマロイドとしても知られ、主に通信機器やオートメーションの製造に使用されます。パーマロイの特徴的な特性は、高透磁率、低保磁力、鋼の低損失であり、多くのブランドでは、さらに長方形の形状が存在します。 ヒステリシスループ.

鉄とニッケルの比率や他の成分の含有量に応じて、鉄ニッケル合金はいくつかのグレードで製造され、異なる特性を持ちます。

鉄ニッケル合金は、冷間圧延、熱処理されていないストリップ、および厚さ 0.02 ～ 2.5 mm のさまざまな幅と長さのストリップの形で製造されます。熱間圧延されたストリップ、ロッド、ワイヤーも製造されますが、これらは標準化されていません。

すべてのパーマロイド グレードの中で、ニッケル含有量が 45 ～ 50% の合金は、飽和誘導が最も高く、電気抵抗率が比較的高くなります。したがって、これらの合金を使用すると、小さなエアギャップで電磁石やリレーに必要な吸引力を低損失で得ることができます。鋼に対してpp.100を超える性能を発揮し、同時に十分な性能を発揮します。

電磁機構にとって、磁性体の保磁力によって得られる残留牽引力は非常に重要です。パーマロイドを使用するとこの強度が低下します。

グレード 79НМ、80НХС、79НМА の合金は、保磁力が非常に低く、透磁率と電気抵抗が非常に高いため、高感度の電磁リレー、有極リレー、その他のリレーの磁気回路に使用できます。

小さなエアギャップを持つ小型パワーチョークにパーマロイド合金 80HX および 79HMA を使用すると、小さな体積と重量の磁気回路で非常に大きなインダクタンスを得ることが可能になります。

比較的高い N.c で動作する、より強力な電磁石、リレー、その他の電磁装置の場合、飽和誘導がはるかに低く、材料のコストが高いため、パーマロイドには炭素鋼やケイ素鋼に比べて特別な利点はありません。

鉄コバルト合金

コバルト 50%、鉄 48.2%、バナジウム 1.8% からなる合金 (パーメンジュールとして知られている) が工業的に応用されています。比較的小さい n を使用します。 c. 既知のすべての磁性材料の中で最も高い誘導を示します。

弱い電場（最大 1 A/cm）では、パーメンジュールの誘導は、熱間圧延電磁鋼板 E41、E48、特に冷間圧延電磁鋼板、電解鉄、パーマロイドの誘導よりも低くなります。パーマンジュアのヒステリシスと渦電流は比較的大きく、電気抵抗は比較的小さい。したがって、この合金は、高磁気誘導下で動作する電気機器 (電磁石、ダイナミックスピーカー、電話膜など) の製造に興味深いものです。

例えば、トラクション電磁石や電磁リレーなどでは、エアギャップを小さくして使用すると一定の効果が得られます。より小さな磁気回路で一定の吸引力を実現できます。

この材料は、厚さ 0.2 ～ 2 mm の冷間圧延板と直径 8 ～ 30 mm の棒の形で製造されます。鉄コバルト合金の重大な欠点は、技術プロセスの複雑さとコバルトの高額なコストにより、コストが高いことです。リストされた材料に加えて、電気機器には他の材料も使用されています。たとえば、鉄-ニッケル-コバルト合金などは、一定の透磁率と弱い磁場でのヒステリシス損失が非常に低くなります。