磁性材料の分類と基本特性

自然界のすべての物質は、特定の磁気特性を持ち、外部磁場と特定の方法で相互作用するという意味で磁性を持っています。

この技術で使用される材料は、その磁気特性を考慮して磁性体と呼ばれます。物質の磁気特性は、微粒子の磁気特性、原子や分子の構造に依存します。

磁性材料の分類

磁性体は弱磁性と強磁性に分けられます。

弱い磁性には、反磁性体と常磁性体が含まれます。

強力な磁性 - 強磁性体。磁性的に柔らかい場合と磁性的に硬い場合があります。正式には、材料の磁気特性の違いは、相対透磁率によって特徴付けることができます。

反磁性体とは、原子 (イオン) に合成磁気モーメントがない物質を指します。外部的には、反磁性体は磁場によって反発されることによって現れます。これらには、亜鉛、銅、金、水銀、その他の物質が含まれます。

常磁性体は材料と呼ばれ、その原子 (イオン) が外部磁場に依存しない磁気モーメントを生じます。外部では、常磁性体は引力によって現れます。 不均一な磁場… これらには、アルミニウム、プラチナ、ニッケル、その他の材料が含まれます。

強磁性体は、それ自体の (内部) 磁場が、それを引き起こした外部磁場の数百倍、数千倍になる可能性がある物質と呼ばれます。

それぞれの強磁性体は領域、つまり自発的（自発的）磁化の小さな領域に分割されます。外部磁場が存在しない場合、異なる領域の磁化ベクトルの方向は一致せず、その結果、体全体の磁化がゼロになる可能性があります。

強磁性の磁化プロセスには 3 つのタイプがあります。

1. 磁区の可逆的な移動のプロセス。この場合、外部場の方向に最も近い方向を向いた領域の境界の変位が存在します。フィールドが除去されると、ドメインは反対方向にシフトします。可逆的な磁区移動の領域は磁化曲線の初期部分に位置します。

2. 磁区の不可逆的な移動のプロセス。この場合、磁区の境界のずれは磁場を減少させても解消されない。ドメインの初期位置は、磁化反転プロセスで実現できます。

ドメイン境界の不可逆的な変位により、 磁気ヒステリシス — からの磁気誘導の遅れ 場の強さ.

3. ドメインローテーションプロセス。この場合、ドメイン境界の移動プロセスの完了は、材料の技術的な飽和につながります。飽和領域では、すべての領域がフィールドの方向に回転します。飽和領域に達するヒステリシスループを境界と呼びます。

制限ヒステリシス回路には次の特性があります。 Bmax — 飽和誘導。 Br - 残留誘導。 Hc — 減速（保磁力）力。

Hc値が低く（ヒステリシスサイクルが狭く）、Hc値が高い材料 透磁率 を軟磁性といいます。

Hc（広いヒステリシスループ）の値が高く、透磁率が低い材料を硬磁性材料と呼びます。

交流磁場中での強磁性体の磁化中、熱エネルギーの損失が常に観察され、つまり材料が加熱されます。これらの損失はヒステリシスと 渦電流損失… ヒステリシス損失はヒステリシスループの面積に比例します。渦電流損失は、強磁性体の電気抵抗に依存します。抵抗が大きいほど、渦電流損失は低くなります。

軟磁性材料と硬磁性材料

軟磁性材料には次のようなものがあります。

1. 技術的には純鉄（電気低炭素鋼）。

2. 電磁ケイ素鋼.

3. 鉄ニッケル合金および鉄コバルト合金。

4. 軟磁性フェライト。

低炭素鋼 (技術的には純鉄) の磁気特性は、不純物の含有量、変形による結晶格子の歪み、結晶粒径、熱処理によって決まります。抵抗率が低いため、商業用の純鉄は電気工学ではほとんど使用されず、主に DC 磁束回路に使用されます。

電気技術用ケイ素鋼は、大量消費される主要な磁性材料です。鉄とシリコンの合金です。シリコンと合金化することで保磁力を下げ、抵抗を大きくする、つまり渦電流損を低減することができます。

個別のシートまたはコイルで供給される電磁鋼板と、コイルでのみ供給される帯鋼は、磁気回路 (コア) の製造を目的とした半製品です。

磁気コアは、スタンピングまたは切断によって得られる個々のプレートから、またはストリップから巻くことによって形成されます。

これらはニッケル鉄パーマロイド合金と呼ばれます。弱磁場の領域で大きな初透磁率を持っています。パーマロイは小型電源トランス、チョーク、リレーのコアに使用されています。

フェライトは、鉄の1010倍の高い抵抗を持つ磁性セラミックです。フェライトは周波数が増加しても透磁率が実質的に低下しないため、高周波回路で使用されます。

フェライトの欠点は、飽和誘導が低いことと機械的強度が低いことです。したがって、フェライトは低電圧電子機器で一般的に使用されます。

磁気的に硬い材料には次のようなものがあります。

1. Fe-Ni-Al 合金をベースとした硬磁性材料を鋳造します。

2. 粉末を圧縮し、その後熱処理して得られる粉末固体磁性材料。

3. 硬磁性フェライト。磁気的に硬い材料は、 永久磁石の材料永久磁場を必要とする電気モーターやその他の電気機器に使用されます。