電力工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了金屬磁性材料──硅鋼片(Si-Fe合金)的研制。永磁金屬?gòu)?19世紀(jì)的碳鋼發(fā)展到后來(lái)的稀土永磁合金,性能提高二百多倍。隨著通信技術(shù)的發(fā)展,軟磁金屬材料從片狀改為絲狀再改為粉狀,仍滿(mǎn)足不了頻率擴(kuò)展的要求。
20世紀(jì)40年代,荷蘭J.L.斯諾伊克發(fā)明電阻率高、高頻特性好的鐵氧體軟磁材料,接著又出現(xiàn)了價(jià)格低廉的永磁鐵氧體。
50年代初,隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展,美籍華人王安首先使用矩磁合金元件作為計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器,不久被矩磁鐵氧體記憶磁芯取代,后者在60~70年代曾對(duì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展起過(guò)重要的作用。
50年代初人們發(fā)現(xiàn)鐵氧體具有獨(dú)特的微波特性,制成一系列微波鐵氧體器件。壓磁材料在次世界大戰(zhàn)時(shí)即已用于聲納技術(shù),但由于壓電陶瓷的出現(xiàn),使用有所減少。
后來(lái)又出現(xiàn)了強(qiáng)壓磁性的稀土合金。非晶態(tài)(無(wú)定形)磁性材料是近代磁學(xué)研究的成果,在發(fā)明快速淬火技術(shù)后,1967年解決了制帶工藝,正向?qū)嵱没^(guò)渡。
獲得勵(lì)磁電流的方法稱(chēng)為勵(lì)磁方式。目前采用的勵(lì)磁方式分為兩大類(lèi):一類(lèi)是用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源的直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng);另一類(lèi)是用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵(lì)磁的整流器勵(lì)磁系統(tǒng)?,F(xiàn)說(shuō)明如下:
1 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁 直流勵(lì)磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī)同軸,采用并勵(lì)或者他勵(lì)接法。采用他勵(lì)接法時(shí),勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由另一臺(tái)被稱(chēng)為副勵(lì)磁機(jī)的同軸的直流發(fā)電機(jī)供給。
2 靜止整流器勵(lì)磁 同一軸上有三臺(tái)交流發(fā)電機(jī),即主發(fā)電機(jī)、交流主勵(lì)磁機(jī)和交流副勵(lì)磁機(jī)。副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流開(kāi)始時(shí)由外部直流電源提供,待電壓建立起來(lái)后再轉(zhuǎn)為自勵(lì)(有時(shí)采用發(fā)電機(jī))。副勵(lì)磁機(jī)的輸出電流經(jīng)過(guò)靜止晶閘管整流器整流后供給主勵(lì)磁機(jī),而主勵(lì)磁機(jī)的交流輸出電流經(jīng)過(guò)靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。
3 旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁 靜止整流器的直流輸出必須經(jīng)過(guò)電刷和集電環(huán)才能輸送到旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁繞組,對(duì)于大容量的同步發(fā)電機(jī),其勵(lì)磁電流達(dá)到數(shù)千安培,使得集電環(huán)嚴(yán)重過(guò)熱。因此,在大容量的同步發(fā)電機(jī)中,常采用不需要電刷和集電環(huán)的旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁系統(tǒng)。主勵(lì)磁機(jī)是旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機(jī),旋轉(zhuǎn)電樞的交流電流經(jīng)與主軸一起旋轉(zhuǎn)的硅整流器整流后,直接送到主發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組。交流主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由同軸的交流副勵(lì)磁機(jī)經(jīng)靜止的晶閘管整流器整流后供給。由于這種勵(lì)磁系統(tǒng)取消了集電環(huán)和電刷裝置,故又稱(chēng)為無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)。
硅鋼片是一種合金,在純鐵中加入少量的硅(一般在4.5%以下)形成的鐵硅系合金稱(chēng)為硅鋼。該類(lèi)鐵芯具有的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度值為20000Gs;由于它們具有較好的磁電性能,又易于大批生產(chǎn),價(jià)格便宜,機(jī)械應(yīng)力影響小等優(yōu)點(diǎn),在電力電子行業(yè)中獲得極為廣泛的應(yīng)用,如電力變壓器、配電變壓器、電流互感器等鐵芯。是軟磁材料中產(chǎn)量和使用量的材料。也是電源變壓器用磁性材料中用量的材料。特別是在低頻、大功率下為適用。常用的有冷軋硅鋼薄板DG3、冷軋無(wú)取向電工鋼帶DW、冷軋取向電工鋼帶DQ,適用于各類(lèi)電子系統(tǒng)、家用電器中的中、小功率低頻變壓器和扼流圈、電抗器、電感器鐵芯,這類(lèi)合金韌性好,可以沖片、切割等加工,鐵芯有疊片式及卷繞式。但高頻下?lián)p耗急劇增加,一般使用頻率不超過(guò)400Hz。從應(yīng)用角度看,對(duì)硅鋼的選擇要考慮兩方面的因素:磁性和成本。對(duì)小型電機(jī)、電抗器和繼電器,可選純鐵或低硅鋼片;對(duì)于大型電機(jī),可選高硅熱軋硅鋼片、單取向或無(wú)取向冷軋硅鋼片;對(duì)變壓器常選用單取向冷軋硅鋼片。在工頻下使用時(shí),常用帶材的厚度為0.2~0.35毫米;在400Hz下使用時(shí),常選0.1毫米厚度為宜。厚度越薄,價(jià)格越高。
性磁鐵可以是天然產(chǎn)物,又稱(chēng)天然磁石,也可以由人工制造(強(qiáng)的磁鐵是釹鐵硼磁鐵)。
非性磁鐵
:非性磁鐵加熱到一定的溫度會(huì)突然失去磁性,這是由于組成磁鐵的眾多“元磁體”之排列從有序到無(wú)序所引起的;失去磁性的磁鐵放入到磁場(chǎng)中,當(dāng)磁化強(qiáng)度達(dá)到某一數(shù)值,它又被磁化,“元磁體”之排列又從無(wú)序到有序。