магнитотвердые материалы

Система МРТ становится меньше и дешевле в производстве и эксплуатации.


1 – регулировка, 2 – хомут, 3 – регулировка, 4 – болт, 5 – полюс, 6 – магнит столбец
А – обычный гибридный диполь с использованием Nd-Fe-B, Б – система самозащиты помещений [13]
Рисунок 5 – Постоянные магниты для магнитно-резонансной томографии
Микроволновые силовые лампы. Многим видам микроволновых и генераторов миллиметровых электромагнитных волн или усилителям требуется постоянное магнитное поле. На рисунке 5 показана лампа бегущей волны (ЛБВ), в которой создаётся расширенное осевое «фокусирующее» поле для поддержания движущихся узким пучком электронов вдоль значительной длины трубки. Исходная фокусировка заключалась в создании однородного аксиального поля с соленоидными катушками. Это требовала источника питания и охлаждения.
Катушка была заменена одним магнитом Alnico (рис. 6 А), который так же имеет большие размеры, но не потребляет энергию. Но в дальнейшем было обнаружено, что поле не обязательно должно быть однородным. Оно может периодически изменяться вдоль оси лампы. Это может быть достигнуто с помощью периодической структуры постоянных магнитов (рис. 6 Б). Хотя постоянные магнитные структуры были построены с использованием Al-Ni-Co и ферритов, они стали очень компактными и легкими с редкоземельными постоянными магнитами.


A – лампа бегущей волны с равномерным осевым полем, Б – современная лампа бегущей волны с периодической постоянной фокусировкой магнита
Рисунок 6 – постоянные магниты в электронных лампах [13]

Электродинамические микрофоны. В электронной технике телефонные ресиверы, динамические микрофоны, аудиосистемы звукоснимателей и, что наиболее важно, громкоговорителей содержат постоянные магниты. Здесь также изменились форма и размер устройства, когда появились материалы с постоянными магнитными свойствами.
На рисунке 7, А приведена схема электромагнитного микрофона. Звуковое давление воздействует на диафрагму, расположенную вблизи полюсных наконечников магнита. Изменяется магнитное сопротивление магнита, а значит, и магнитный поток, изменение которого приводит к изменению выходного напряжения в обмотке, пропорциональные звуковым колебаниям.

А – типовая конструкция микрофонов с Al-Ni-Co, Б – ферритовая акустическая система, В – плоский микрофон с редкоземельными постоянными магнитами.
1 – катушка, 2 – магнитный поток, 3 – динамик, 4 – полюсные наконечники, 5 – магнит, 6 – ток, 7 – катушка, 8, 9 – диафрагма 10 – печатная катушка
Рисунок 7 – Эволюция конструкции систем постоянных магнитов в микрофонах [13]

Другой тип микрофонов – электродинамический – получил более широкое распространение благодаря более стабильной работе, меньшим частотным искажениям и широкому частотному диапазону. Электродинамический катушечный микрофон действует следующим образом. Магнитная система состоит из постоянного магнита и подвижной катушки в кольцевом зазоре магнита, прикреплённая к диафрагме. Звуковые колебания передаются к катушке через диафрагму. В катушке при перемещении через силовые линии магнитного поля создаётся переменное выходное напряжение. Более компактное исполнение представляет собой ленточный микрофон, к котором катушка в планарном виде нанесена на диафрагму и проходит между магнитами.
Магниторезистивная память. В устройствах магниторезистивной памяти применяются магнитные элементы в виде сетки ячеек с транзистором в каждой. Они состоят из двух слоёв магнитных материалов с прослойкой диэлектрика. Один из слоёв – постоянный магнит, а другой – перемагничивающийся под воздействием внешнего поля. От источника питания через ячейку и транзистор протекает ток к общему электроду всей микросхемы.. В зависимости от того, как второй слой ячейки намагничен относительно постоянного магнитного слоя, изменяется сопротивление ячейки и соответственно ток через транзистор разным. Если слои намагничены противоположно, то сопротивление ячейки будет большим и это соответствует логической «1».
Магниторезистивная память отличается быстродействием, достаточной плотностью ячеек, но меньшим энергопотреблением, она энергонезависима и не деградирует со временем по сравнению с флэш-памятью. К сожалению, в настоящее время технология массового производства магниторезистивной памяти находится в стадии разработки и окончательно универсальная память ещё не создана.
Магнитные жидкости. Этот относительно недавно сконструированный вид магнитных материалов(впервые синтезирован в 1960-х годах), представляет собой вязкую жидкость с частицами постоянных магнитов размером в пределах 10 нм [14]. Имеет узкоспециальное применение в особо чувствительных звукозаписывающих системах, движущихся частях роботов, микроманометрах, в приборах ультразвуковой диагностики и как интересный объект для фундаментальных исследований свойств магнитных сред.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Магнитотвёрдые материалы отличаются большим значением коэрцитивной силы и остаточной намагниченности. Применяются для изготовления постоянных магнитов.
К настоящему времени наибольшее распространение получили четыре класса магнитотвёрдых материалов: NdFeB с самым большим значением удельной магнитной энергии, SmCo с самым низким температурным коэффициентом намагниченности, AlNiCo с самым высоким температурным пределом, самые дешёвые ферриты керамической технологии (Ceramic) и магнитопластичные материалы (Frexibl) с различными магнитными наполнителями на основе резины, пластика и др.
Постоянные магниты находят широкое применение в электро- и радиотехнике, электромеханике, медицине.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Нефедцев Е.В. Радиоматериалы и радиокомпоненты.– Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2000. – С. 175 – 238.
Горелов В. П., Горелов С. В., Сальников В. Г., Сарин Л. И. Материаловедение. – М.: Директ-Медиа, 2015. – С. 320 – 328.
Куневич А.В., Подольский А. В. Сидоров И. Н. Ферриты: Энциклопедический справочник. Магниты и магнитные системы. Т. 1. СПб.: Лик, 2004.– С. 152 – 167.
Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники: учебник. – СПб.: Лань, 2004. – С. 251 – 306.
Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника : [учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению 654200 "Радиотехника"].– СПб.: Питер, 2006. – 521 с.
Свойства магнитотвердых материалов и области их применения [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ferrite.ru/publications/mtm_prop/.
Бородулин В.Н., Воробьев А.С., Матюнин В.М. Электротехнические и конструкционные материалы / под общ. ред. В.А. Филикова. – М.: Академия, 2012. – 275 с.
Патентный поиск, 2012-2017. Способ получения длинномерных постоянных магнитов [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/207/2077827.html.
Розин П.А., Акимов А.В. Применение магнитотвёрдых материалов в электрических машинах на транспортных средствах // Известия МГТУ «МАМИ». – 2014.– Т. 1. – № 2 (20).– С. 12 – 18.
Датчики охранной, пожарной и аварийной сигнализации. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://infovideo.ru/htm/Sensors.htm.
Словари и энциклопедии. Магнитострикционные материалы. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc3p/185602
Использование магнитных материалов в космической технике. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/124962.html.
Strnat K.J. Modern Permanent Magnets for Applications in Electro-Technology // Proceedings of the IEEE. – 1990. – V. 78. – Nо 6. – Р. 923. – doi:10.1109/5.56908&
Магнитные жидкости: фундаментальный аспект. Е. Понизовкина. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.uran.ru/gazetanu/2004/03/nu07/wvmnu_p3_07_032004.htm.











15