磁性材料是制造变压器、电动机等电气设备的主要材料。下面介绍磁性材料的磁性能。

(1)高导磁性

磁性物质内部有很多小磁畴,在外磁场的作用下,小磁畴就会顺着外磁场的方向作规则排列,形成一个很强的与外磁场同方向的磁化磁场,使磁性物质内的磁感应强度大大增强,这种现象称为磁性物质被磁化。由于磁化使磁性材料具有高导磁性能,其磁导率μ很大,因此,可用较小的励磁电流产生足够大的磁感应强度和磁通。优质的磁性物质可使相同容量的变压器或电动机的质量和体积大大减小。

(2)磁饱和性

当外磁场增强到一定值时,磁性材料全部磁畴的磁场方向与外磁场方向一致,磁化磁场的磁感应强度达到饱和值,这种现象称为磁饱和性。磁饱和性可用它的B-H曲线(或称磁化曲线)描述。如图4.1.1所示,当H较小时,B增长很快,如曲线的Oa段,随后B的增长逐渐缓慢,过了b点后,B的数值几乎不再增长,达到了饱和状态。

(3)磁滞性

在交变电流励磁时,磁性物质中磁感应强度B的变化总是滞后于磁场强度H的变化的特性,称为磁滞性。磁滞性可用如图4.1.2所示的磁滞回线来描述。当H由Hm开始减小时,B也随之减小,但当H=0时,B不能回到0值,而是等于Br,Br称为剩磁。要去掉剩磁,应施加一反向磁场。B=0时的磁场强度的值HC,称为矫顽力。

图4.1.1　磁化曲线(www.daowen.com)

图4.1.2　磁性物质的磁滞回线

磁滞性是由分子热运动而产生的。在交变磁化过程中,磁畴在外磁场作用下不断转向,但它的分子热运动又阻止其转向。因此,磁畴的转向总是跟不上外加磁场的变化,从而产生了磁滞。依据磁滞回线形状可将铁磁性材料分为以下3种类型:

1)软磁材料

软磁材料的磁滞回线较窄,剩磁及矫顽力都较小,磁导率高,容易被磁化,但去掉外磁场后,磁性大部分消失。它一般用于制造变压器、交流电机的铁芯等。常用的有铸铁、硅钢及铁氧体等。

2)硬磁材料

硬磁材料的磁滞回线较宽,剩磁及矫顽力较大,磁化后磁性不易消失,将保留很强的剩磁。它一般用于制造永久磁铁、磁电式仪表等。常用的有碳钢和钴钢等。

3)矩磁材料

矩磁材料的磁滞回线近似为矩形,矫顽力小,剩磁大。它在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体和锂锰铁氧体等。