Чем больше величина Kп , тем прямоугольнее гистерезисная петля. Для

магнитных материалов, применяемых, в автоматике и запоминающих уст­ройствах ЭВМ, Кп = 0,7 -0,9.

Рис. 7. Кривая размагничи­вания 1 и

кривая удельной магнитной энергии 2

разомкну­того магнита

Удельная объемная энергия - W_м (Дж/м³) — характеристика, применяемая для оценки свойств магнитно-твердых материалов,— выражается формулой:

W_м == (В_d Н_d /2)м,

где В_d - индукция, со­ответствующая максимальному значе­нию удельной объемной энергии, Тл;

Н_d — напряженность магнитного поля, соответствующая максимальному значе­нию удельной объемной энергии, А/м.

Кривые 1 размагничивания и 2 удельной магнитной энергии разомкнутого магнита изображены на рис. 7. Кривая 1 показывает, что при неко­тором значении индукции В_d и соответствующей напряженности магнитно­го поля Нd удельная объемная энергия постоянного магнита достигает максимального значения W_M.. Это наибольшая энергия, создаваемая по­стоянным магнитом, в воздушном зазоре между его полюсами, отнесенная к единице объема магнита. Чем больше числовое значение W_M , тем лучше магнитно-твердый материал и, следовательно, тем лучше изготовленный из него постоянный магнит.

Классификация магнитных материалов

Согласно поведению в магнитном поле все магнитные материалы де­лятся на две основные группы — магнитно-мягкие и магнитно-твердые.

Магнитно-мягкие материалы характеризуются большими значениями начальной и максимальной магнитной, проницаемости и малы­ми значениями коэрцитивной силы (Нc < 4000 А/м) и легко намагничи­ваются и размагничиваются. Кроме того, они отличаются малыми потеря­ми на гистерезис, т.е. им соответствует узкая гистерезисная петля (рис. 8, а, б).

а). г).

Рис. 8. Петли гистерезиса для магнитно-мягкого (?а, б) и магнитно-твердого (в, г) материалов

Итак, магнитомягкие материалы имеют узкую петлю гистерезиса ( рис. 8,а,б) (рис.164), они обладают малым запасом магнитной энергии и легко перемагничиваются, магнитная проницаемость в слабых и сильных полях велика. Магнитомягкие материалы характеризуются высокой магнитной проницаемостью, небольшой коэрцитивной силой (Н_с < 4 кА/м) и малыми потерями на гистерезис. Их можно разделить на 3 группы:

1. металлические магнитные материалы (железо и его сплавы) применяются в основном в звуковом диапазоне частот. Наиболее высокочастотный металлический магнитный материал - пермаллой;

2. магнитодиэлектрики;

3. ферриты.

Магнитные характеристики магнитно-мягких материалов зависят от их химической чистоты и степени искажения кристаллической структуры. Чем меньше различных примесей в магнитно-мягком материале, тем выше его характеристики, т. е. больше µ_н и µ_м, но меньше Н_с и потери на гистере­зис. Поэтому при производстве магнитно-мягких материалов стараются удалить из них наиболее вредные примеси — углерод, фосфор, серу, кисло­род, азот и различные оксиды. Одновременно стремятся не искажать кри­сталлическую структуру материала и не вызывать в нем внутренних напряжений. Из магнитомягких материалов изготавливают сердечники дросселей и трансформаторов электронных узлов.

Магнитно-твердые м а т е р и а л ы обладают большими коэрци­тивной силой (Н_с > 4000 А/м) и остаточной индукцией (В_r > 0,1 Тл). Им соответствует широкая гистерезисная петля (рис. 44, в), т. е. они с боль­шим трудом намагничиваются. Будучи намагниченными, магнитно-твердые материалы могут долго сохранять магнитную энергию, т. е. слу­жить источником постоянного магнитного поля, поэтому их применяют главным образом для изготовления различных постоянных магнитов.

Магнитотвердые материалы применяются для изготовления постоянных магнитов. К магнитотвердым материалам относятся некоторые углеродистые стали, вольфрамовая, хромистая и кобальтовая стали, сплавы альни (алюминий + никель), альниси (Al+Ni+Si) (алюминий+никель+кремний), альнико (Al+Ni+Co) (алюминий+никель+кобальт) и магнико (Ма+Ni+Co) (магний+никель+кобальт), а также ферриты кобальта и бария.

Магнитотвердые материалы имеют широкую петлю гистерезиса

( рис. 8, в,г) (рис. 165) и большой запас магнитной энергии.

По составу все магнитные материалы делятся на металлические, неме­таллические и магнитодиэлектрики.

К металлическим магнитным материалам относят чистые металлы (же­лезо, кобальт, никель) и магнитные сплавы некоторых металлов;

К неме­таллическим — ферриты, получаемые из порошкообразной смеси оксидов железа и других металлов. Отпрессованные ферритовые изделия (напри­мер, сердечники) подвергают термической обработке (обжигу при 1300—1500 °С). В результате этого, они превращаются в твердые моно­литные магнитные детали. Ферриты, так же как и металлические мате­риалы, могут быть магнитно-мягкими и магнитно-твердыми.

Магнитодиэлектрики представляют собой композиционные материалы, состоящие из 60—80% порошкообразного магнитного материала и 40—20% диэлектри­ка.

Ферриты и магнитодиэлектрики отличаются от металлических маг­нитных материалов большим удельным электрическим сопротивлением

(р = 10² — 10⁸ Ом • м), что резко снижает потери на вихревые токи. Это позволяет широко использовать их в технике высоких частот. Кроме того, многие ферриты обладают стабильностью своих магнитных характеристик в широком диапазоне частот, включая СВЧ.