Ферритовый стержень что это

Ферриты (оксиферы)

Феррит – материал, представляющий собой соединение оксида железа и оксидов ферримагнетиков. Он имеет формулу MFe2O4. Это химическое соединение обладает кубической кристаллической решеткой и активно используется в радиоэлектронике, благодаря большому удельному сопротивлению и наличию магнитных свойств.

Основные свойства

Феррит обладает следующими физическими характеристиками:

Одним из основных физических свойств феррита является высокое электрическое сопротивление и магнитная проницаемость, что обуславливает низкие энергетические потери в высокочастотных зонах. Основным фактором, влияющим на этот параметр, является большая концентрация двухвалентных ионов железа. При повышенном количестве частиц Fe2+ увеличивается проводимость железного сплава и понижается его энергия активации. Высокое содержание двухвалентных ионов железа также приводит к снижению зависимости металла от различных свойств среды и состояния намагниченности.

Выделяют следующие механические свойства феррита:

Главными отличительными особенностями феррита являются его магнитные свойства. Они зависят от величины магнитной проницаемости железной модификации и тангенса угла потерь. На эти характеристики оказывают влияние интенсивность резонансных явлений и механические напряжения. Для сохранения магнитных свойств материала нужно ограничить величину физических нагрузок на поверхность металла.

На магнитные свойства феррита воздействуют следующие факторы:

Для большей части железных модификаций характерна нестабильность магнитной проницаемости при длительном хранении металла в теплых или холодных помещениях.
Ферриты являются полупроводниками и диэлектриками. Их электрические свойства зависят от процессов ионного обмена и температурного режима. При высоких температурах возрастает подвижность отрицательных зарядов химического соединения, что приводит к изменению электропроводности и удельного сопротивления феррита.Электрические свойства могут также изменяться при разных концентрациях ионов железа.

В процессе теплового движения частицы Fe2+ оказывают влияние на проводимость материала и энергию активации электропроводности. В результате снижается толщина энергетических барьеров, препятствующих перемещению отрицательных частиц из 1 иона в другой.

На многие параметры феррита влияют условия изготовления. Выделяют следующие способы производства этого материала:

Для производства качественного феррита необходимо соблюдать основные условия изготовления и использовать высокоактивные ферритовые соединения или порошки.

Химический состав

Ферриты являются смесью оксидов железа и иных легирующих металлов, включающих в себя медь, цинк, магний, ниобий, кобальт, никель, литий и марганец. Средняя молярная масса вещества зависит от процентного содержания химических элементов в растворе. Она равняется 152 – 160 г/моль. В зависимости от химического состава и структуры выделяют следующие разновидности феррита:

Химический состав феррита определяется эксплуатационными характеристиками материала и сферой его применения.

Классификация ферритов

Ферриты подразделяются на 3 основных класса:

В зависимости от основных параметров металла были созданы марки ферритов:

В соответствии с марками металлов была создана классификация ферритов, демонстрирующая виды применения данной модификации железа:

Отдельные марки ферритов могут применяться для производства определенной аппаратуры. В ионных аккумуляторах может использоваться только феррит цинка, являющийся магнитомягким металлом. Для магнитных головок изготавливают железные сплавы на основе никель-цинковых материалов. При сборке датчиков и специальных детекторов используют ферриты с высокой термочувствительностью. Ферриты, способные работать при импульсном намагничивании, используются во время производства трансформаторов. Модификации железа, имеющие низкие потери при частоте, могут применяться в телевизионных приборах.

Источник

Содержание статьи

Ферритами называют химические соединения железного оксида с окислами других металлов. Состав вещества может изменяться в зависимости от необходимых свойств готового изделия.

Производство сердечников

Применение ферритовых сердечников

Наиболее широко ферритовые сердечники применяются в электро- и радиотехнике. Поскольку феррит обладает высокой магнитопропускной способностью и малой удельной электропроводностью, он незаменим при сборке маломощных трансформаторов, в том числе и импульсных. Также сердечники из феррита применяются в качестве средства пассивной защиты от высокочастотных электрических помех. Такое явление наиболее характерно для коммутирующих сетей устройств управления, где даже в экранированном кабеле могут наводиться помехи, снижающие эффективность передачи сигнала.

Типы сердечников из феррита

Для обмоточных трансформаторов выпускают ферриты П-образной и Ш-образной формы. Стержневая форма ферритовых изделий используется при изготовлении магнитопроводов: к примеру, из феррита выполняют сердечники для катушек высокой индуктивности. Обывателю наиболее часто встречаются ферритовые кольца и цилиндры, которые применяются в качестве фильтров помех на кабелях связи: USB, HDMI, LAN и других. Продвинутая технология позволяет изготавливать очень сложные по строению изделия, размер которых иногда составляет меньше десятой доли миллиметра.

Источник

Ферритовые материалы TDK

В начале 30-х годов два профессора Токийского Технологического университета Йогоро Като и Такеши Такеи изобрели ферриты – магнитные материалы, представляющие собой смесь оксида железа Fe2O3 с оксидами других металлов (таких как Fe, Mn, Zn, Ni, Mg, Co, Cu) и обладающие ферромагнетизмом. Вскоре после этого, в 1935 году, и была основана компания TDK, которая впервые поставила производство магнитомягких ферритовых материалов для использования в промышленности и технике.

Первым продуктом TDK на рынке стали «оксидные кольца» (рис. 1) для изготовления трансформаторов и катушек индуктивности. Уже с начала своей истории развития приоритетом для TDK стали инновационные разработки в области улучшения свойств ферритовых материалов и поиск новых областей их применения в электронной технике.

Читайте также:  Энергоэффективный капремонт что это

Рисунок 1. Первый в мире ферритовый сердечник.

Основные электромагнитные параметры ферритовых материалов

Условно в зависимости от ширины петли гистерезиса, ферритовые материалы можно поделить на магнитотвёрдые и магнитомягкие (рис. 3).

Одним из важных параметров ферритовых материалов является магнитная проницаемость. Связь магнитной проницаемости µ, напряженности магнитного поля Н и магнитной индукции В выражается следующей формулой:

Абсолютная магнитная проницаемость µab данного материала равна произведению относительной магнитной проницаемости µ на магнитную проницаемость вакуума µo. Относительная магнитная проницаемость среды показывает во сколько раз индукция магнитного поля в данной среде отличается от индукции этого же поля в вакууме. Относительная магнитная проницаемость среды является безразмерной величиной.

Как видно из вышеприведенной формулы, при приложении внешнего магнитного поля Н магнитная индукция внутри феррита В усиливается тем больше, чем больше относительная магнитная проницаемость µ.

В связи с нелинейной зависимостью B = f(H) проницаемость µ не является величиной постоянной. На рис. 4 приведена характерная зависимость магнитной проницаемости µ ферритового материала от напряженности магнитного поля Н. Здесь же представлена кривая первоначального намагничивания В(Н).

Рисунок 4. Кривая первоначального намагничивания и зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля.

Начальная магнитная проницаемость µi определяется тангенсом угла наклона касательной в точке, где напряженность поля H → 0, к основной кривой намагничивания. Для описания поведения магнитного материала в переменном магнитном поле вводится амплитудная проницаемость µa, определяемая как тангенс угла наклона прямой, проведенной из начала координат в точку кривой намагничивания. Максимальное значение проницаемости µm достигается при приближении к области насыщения кривой намагничивания, после чего при дальнейшем увеличении напряженности магнитного поля H, начинается ее падение.

Рисунок 5. Зависимость начальной магнитной проницаемости от температуры.

Характер зависимости магнитной проницаемости от температуры зависит от свойств ферритового материала. Чтобы использовать феррит в широком температурном диапазоне, он должен иметь устойчивые электромагнитные характеристики, в частности с небольшим изменением магнитной проницаемости при изменении температуры. В качестве показателя изменения проницаемости от температуры вводят температурный коэффициент αµ проницаемости и относительный температурный коэффициент αF проницаемости:

Связь между относительной магнитной проницаемостью µ и индуктивностью L выражается следующей формулой:

Исходя из этой формулы видно, например, что нельзя допускать, чтобы дроссель работал с заходом в область насыщения, так как в этой области начинает резко падать проницаемость сердечника, а следовательно, индуктивность дросселя в этой области существенно уменьшится.

Для учёта характера изменения магнитного поля со временем вводится комплексная магнитная проницаемость, чтобы описать влияние среды на сдвиг фазы вектора магнитной индукции B по отношению к вектору напряженности магнитного поля H. Переменное магнитное поле индуцирует вихревые ЭДС в окружающих проводниках, при это возникают вихревые токи (токи Фуко), являющиеся источником потерь из-за омического сопротивления проводников.

Как видно из представленных формул, µ ‘ – это вещественная часть, обозначающая индуктивную компоненту, а µ » – это мнимая часть, обозначающая резистивную компоненту.

Вещественная составляющая магнитной проницаемости µ ‘ определяет величину запаса магнитной энергии в магнитном веществе, возвращаемого при размагничивании, мнимая часть µ » определяет величину необратимых потерь на вихревые токи, перемагничивание (гистерезис), поглощение в веществе. Характеризуя потери, часто пользуются понятием тангенса угла магнитных потерь tanδ вещества. Это безразмерная величина, равная тангенсу угла между напряженностью магнитного поля Н и магнитной индукцией В, представляющих собой синусоидальные функции времени. Тангенс угла можно представить в следующем виде:

Важнейшей характеристикой магнитных материалов является зависимость комплексной магнитной проницаемости от частоты электромагнитного поля (дисперсия проницаемости). На рис. 5 в качестве примера приведены магнитные спектры (зависимости действительной части комплексной магнитной проницаемости от частоты) ряда никель-цинковых ферритов производства фирмы TDK, имеющих различную начальную магнитную проницаемость в диапазоне от 1 до 10000 МГц. Общим для всех спектров является существование области частот, где значение µ ‘ остается постоянным. При более высоких частотах магнитная индукция В не успевает следовать за изменением магнитного поля Н, вызывая фазовый сдвиг. Из-за этого действительная часть проницаемости µ ‘ (индуктивная компонента) довольно быстро падает до очень малых значений, а мнимая часть µ » (резистивная компонента) начинает увеличиваться, и, следовательно, магнитные потери возрастают. Существует некоторое ограничивающее значение магнитной проницаемости в высокочастотной области, называемое пределом Сноека (на рис. 6 обозначен красной линией). Предел Сноека ограничивает частотный диапазон, допустимый для использования ферритового материала.

Рисунок 6. Зависимость действительной части комплексной магнитной проницаемости от частоты. Предел Сноека.

Видно, что в материалах (µi(HF70)=1500 > µi(HF57)=600 > µi(HF40)=120) с более высоким значением µi снижение действительной части магнитной проницаемости начинается в области более низких частот.

Кроме того, материалы (Bs(HF70)=280 мТл Рисунок 7. Mn-Zn и Ni-Zn ферриты.

По сравнению с Mn-Zn ферритами, Ni-Zn ферриты имеют невысокие значения начальной проницаемости μi, и магнитной индукции насыщения Вs, высокие магнитные потери, однако удельное сопротивление высокое, поэтому прямая обмотка сердечника возможна. Ni-Zn ферриты используются для изготовления маленьких катушек индуктивности и чип индуктивностей, помехоподавляющих бусин и фильтров, помещенных в корпус.

Читайте также:  забрюшинная гематома что такое

Стоит отметить, что Mn-Zn ферриты обладают меньшей зависимостью магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля по сравнению с никель-цинковыми. Ширина петли гистерезиса у них меньше ввиду меньших значений остаточной индукции и коэрцитивной силы при достаточно высоких значениях индукции. Особенностью марганцево-цинковых ферритов является более высокое значение температуры Кюри к по сравнению с никель-цинковыми ферритами и меньшие значения температурного коэффициента магнитной проницаемости.

В таблице 1 представлены характеристики ферритовых материалов TDK, используемых для кабелей круглого сечения (в том числе бусин), плоских кабелей и коннекторов.

Рис. 8 демонстрирует зависимости вещественной и мнимой частей магнитной проницаемости от частоты для материалов, указанных в таблице 1. Обращает внимание то, что мнимая часть магнитной проницаемости μ˝ достигает максимального значения на частоте, на которой вещественная часть магнитной проницаемости μ’ снижается примерно на половину по сравнению со значением начальной магнитной проницаемости. Сноек в 1948 г. объяснил такую взаимосвязь существованием ферромагнитного резонанса в поле магнитной анизотропии.

Рисунок 8. Зависимости действительной и мнимой частей магнитной проницаемости от частоты для ферритовых материалов HF90, HF70, HF57, HF40.

Характеристики ферритовых Mn-Zn материалов, используемых для изготовления синфазных дросселей, представлены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики материалов помехоподавляющих ферритов. Для синфазных дросселей.
Название материала HS52 HS72 HS10
Материал Mn-Zn Mn-Zn Mn-Zn
Начальная проницаемость μi 5500 7500 1000
Температура Кюри Tc°С > 130 > 130 > 120
Магнитная индукция насыщения Bs(мT) 410 410 380
Удельное сопротивление ρ(Ω⋅м) 1 0.2 0.2
Плотность db(x10³кг/м³) 4.9 4.9 4.9
Рабочая область частот ν (МГц) ∼1 ∼500 ∼500
Области использования:

Ферриты нашли широкое применение в качестве фильтров, используемых как на сигнальных проводах для ослабления внешних помех, так и на проводах питания для уменьшения создаваемых ими помех.

Часто ферритовые сердечники используются для отсечения помех посредством импеданса. В этом случае важно правильно подобрать не только материал феррита, но и конфигурацию сердечника, количество витков, чтобы получить импеданс достаточной величины для достижения помехоподавления в требуемой области частот. В этом случае помехи отражаются, но не исчезают. На рис. 9 представлены зависимости импеданса от частоты для кольца типоразмера 20х10х20 из ферритовых материалов HF90, HF70, HF57, HF40, HF30.

Рисунок 9. Зависимости импеданса от частоты для кольца типоразмера 20х10х20 из ферритовых материалов HF90, HF70, HF57, HF40, HF30.

Для ферритового вещества импеданс носит комплексный характер Z=(R,X). Его активная составляющая R связана, в первую очередь, с проводимостью. Реактивная компонента X определяется емкостными свойствами.

Рисунок 10. Частотные характеристики абсолютной величины импеданса |Z|=√ R²+Х² (а также активной R и реактивной X составляющих) и абсолютной величины магнитной проницаемости |µ|=√ µ ‘2 +µ »2 (а также действительной µ ‘ и мнимой µ » частей) для бусины типоразмера 6.4х5х3.2 из Ni-Zn феррита HF70. Количество витков = 1.

Источник

О минерале, который притягивается к стальным изделиям, человечеству стало известно еще в 3 веке до нашей эры. Люди были поражены, но дальнейшего развития способов его применения не последовало. Второе рождение феррита произошло после открытия компаса. Кусок минерала, закрепленный на плавающей доске, всегда указывал в одну сторону, облегчая морякам поиск нужного направления.

Окончательное признание феррит получил после опубликования теории взаимодействия электрических и магнитных полей Фарадеем. Это позволило миру взглянуть по-новому на свойства и применение феррита. Так что же это за материал и почему он так интересен радиоэлектроникам.

Общая характеристика и химический состав

Ферриты представляют собой сплав оксида железа с оксидом другого ферромагнитного металла: медь, цинк, кобальт, никель и т. д. В промышленном применении наибольшее распространение получили следующие типы ферритов:

Свойства и особенности

Главным достоинством ферритовых сплавов является наличие повышенного удельного электросопротивления с сочетанием высоких магнитных свойств. Наиболее выгодным будет применение феррита при таких эксплуатационных характеристиках как малое значение индукции и высокие частоты.

При низких значениях частот повышается относительная диэлектрическая проницаемость феррита. При одновременном наличии высокой магнитной проницаемости это может привести к наложению волн друг на друга. Как результат возникает объемный резонанс, при котором вихревые токи увеличиваются в разы, а, следовательно, потери.

Ухудшение магнитных свойств в ферритах происходит по следующим причинам:

Феррит обладает незначительными механическими свойствами. Не отличаются ни прочностью, ни пластичностью.

Модуль упругости составляет в среднем 45 000 МПа. Модуль сдвига ферритовых сплавов 5500 МПа. Предел прочности на растяжение равен 120 МПа. На сжатие 900 МПа. Значение коэффициента Пуансона колеблется в пределах 0,25-0,45.

Виды применения

В силу вышеперечисленных свойств главным потребителем ферритов является радиоэлектроника. Применение определенного сплава феррита ограничивается значением критических частот, выход за пределы которых увеличивает потери и снижает эксплуатационные свойства, в частности магнитную проницаемость. Ферритовые сплавы по свойствам и применению делят на:

Ценообразование

Стоимость феррита определяется следующими свойствами:

Читайте также:  как правильно заполнить заявление на получение загранпаспорта старого образца

Источник

Ферритовый стержень что это

ФЕРРИТОВЫЕ СЕРДЕЧНИКИ ДЛЯ ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ

ТИП A B C D H h 30кГц 50кГц КАРКАС ЦЕНА/КОЛ-ВО ПРОДАВЕЦ
ГАБАР ПЕРВ ВТОР ГАБАР ПЕРВ ВТОР
EE13 13 10,2 6,1 2,7 6 4,6 7,3 317 25+25 9,3 238 20+20 5+5 6,8$ / 20 ТУТ
EE19 19 14 4,9 4,8 7,9 5,6 15,2 227 18+18 19 170 15+15 5+5 6,4$ / 20
EE25 25,4 18,5 6,3 6,3 14,8 10,8 66 132 11+11 85 99 9+9 5+5 6,7$ / 10
EE28 28 19,3 11,2 7,7 10,5 5,7 71,6 61 5+5 91 46 4+4 5+5 8$ / 10
EE33 33 23,5 12,7 9,7 13,7 9,2 193 43 4+4 249 32 3+3 6+6 8,6$ / 5
EE40 40 26,8 11,6 11,6 17,3 10,3 260 39 4+4 327 30 3+3 6+6 5,1$ / 2
EE42 20 42 29,5 19,6 12 21 15,2 716 23 2+2 957 17 2+2 6+6 7,5$ / 2
EE55 21 55 37,5 21 17,2 27,8 18,5 1500 15 2+2 1900 11 1+1 11+11 8,5$ / 1
EE65 65 45 27 19,6 32,5 23 2400 11 1+1 4200 8 1+1
EE85 85 55 31,1 27 44 29 6400 7 1+1 7500 5 1+1

Силовые ферритовые материалы для низких и средних частот, ΔF = 10…300 кГц, до 500 кГц.
1500 ≤ μi ≤ 2000

Силовые ферритовые материалы для низких и средних частот, ΔF = 10…300 кГц, до 500 кГц.
2000 ≤ μi ≤ 2300

Силовые ферритовые материалы для низких и средних частот, ΔF = 10…300 кГц, до 500 кГц.
2300 ≤ μi ≤ 2500

Наименование материала N92 TP4E 3C92 CF122
(-)
3C93 CF292
( +)
N27 CF196 TP4S 3C96
Начальная магнитная
проницаемость при 25°C
μi 1500 1500 1500 1700 1800 1800 2000 2000 2000 2000
Индукция насыщения
при 25°C
BSAT
мТл
500 510 520 510 500 500 500 500 520 500
Уровень напряжённости
магнитного поля
H
кА/м
1,2 1,194 1,2 1 1,2 1 1,2 1 1,194 1,2
Мощность потерь, при
100°C, 100мТл, 100кГц
PV
кВт/м 3
80 45 50 90 100 100 200 150 60 40
Мощность потерь, при
100 °C, 200мТл, FTEST
PV
кВт/м 3
410 480 350 500 500 500 920 200 300 300
Тестовая частота
измерения
FTEST
кГц
100 100 100 100 100 100 100 32 100 100
Рекомендуемый диапазон
рабочих частот
ΔF
кГц

Силовые ферритовые материалы для низких и средних частот, ΔF = 10…300 кГц, до 500 кГц.
2500 ≤ μi ≤ 3800

Силовые ферритовые материалы для повышенных частот, ΔF = 200…500 кГц.
1500 ≤ μi ≤ 3300

Наименование материала CF297
( +)
N97 TP4A PC44 CF124 N72
( +)
PC47 TP4D TP4B
Начальная магнитная
проницаемость при 25°C
μi 2300 2300 2400 2400 2500 2500 2500 2500 2500
Индукция насыщения
при 25°C
BSAT
мТл
510 510 510 510 490 480 530 520 530
Уровень напряжённости
магнитного поля
H
кА/м
1 1,2 1,194 1,194 1 1,2 1,194 1,194 1,194
Мощность потерь, при
100°C, 100мТл, 100кГц
PV
кВт/м 3
50 45 40 30 70 40 30
Мощность потерь, при
100°C, 200мТл, FTEST
PV
кВт/м 3
350 300 300 300 130 540 250 250 460
Тестовая частота
измерения
FTEST
кГц
100 100 100 100 25 100 100 100 100
Рекомендуемый диапазон
рабочих частот
ΔF
кГц

Силовые ферритовые материалы для высоких частот, ΔF = 0,3…4 МГц.
600 ≤ μi ≤ 1500

Материал, обладающий широкой петлёй гистерезиса. Используется для магнитных регуляторов и усилителей.
Высокий уровень остаточной индукции, большая коэрцитивная сила, высокое удельное электрическое сопротивление.

Наименование материала TP4F 3F3 TP4G TPB22 TPW33
Начальная магнитная
проницаемость при 25°C
μi 1800 2000 2000 2200 3300
Индукция насыщения
при 25°C
BSAT
мТл
520 440 530 540 530
Уровень напряжённости
магнитного поля
H
кА/м
1,194 1,2 1,194 1,194 1,194
Мощность потерь, при
100°C, 100мТл, 100кГц
PV
кВт/м 3
35 80 40 40 40(80°C)
Мощность потерь, при
100°C, 50мТл, FTEST
PV
кВт/м 3
210 150 210 190 220(80°C)
Тестовая частота
измерения
FTEST
кГц
500 400 500 500 500
Рекомендуемый диапазон
рабочих частот
ΔF
кГц
Наименование материала 3R1
Начальная магнитная
проницаемость при 25°C
μi 800
Индукция насыщения
при 25°C
BSAT
мТл
410
Уровень напряжённости
магнитного поля
H
кА/м
1,2
Мощность потерь, при
100°C, 100мТл, 100кГц
PV
кВт/м 3
550
Мощность потерь, при
100°C, 200мТл, FTEST
PV
кВт/м 3
450
Тестовая частота
измерения
FTEST
кГц
30
Рекомендуемый диапазон
рабочих частот
ΔF
кГц
100
Температура Кюри TC
°C
230
Удельное сопротивление
при 25°C
ρ
Ωм
1000
Производитель FXC

Символом (+) отмечены новые материалы.
Символом (-) отмечены материалы, которые снимаются с производства.
Подробные технические характеристики материалов и ассортимент предлагаемых изделий можно изучить в каталогах продукции производителей:
CF (Cosmoferrites, Ltd), EPC (EPCOS A.G.), FXC (Ferroxcube International Holding B.V.), TDK (TDK Corporation), TDG (TDG Holding Co., Ltd).

Источник

Справочно-информационный портал