热敏磁性材料在电器中的应用

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1、地址:上海市北京东路668号赛格电子市场1F51上海潮森电子技术有限公司电话/传真:021-53081497邮编：200001热敏磁性材料在电器中的应用1．简介皮埃尔·居里研究了磁及电磁场中的对称性问题，并观察了在不同温度下物质的磁特性，他发现铁磁物质在温度高于某一温度时便会失去铁磁性而呈顺磁性（后来称这一转变温度叫“居里点”tc）。他还建立了顺磁质的磁化率和绝对温度成反比的居里定律。热敏磁性材料，又叫作温敏磁性材料或感温磁性材料，它正是利用磁性材料的磁特性随着温度的变化而改变,当温度上升到某一

2、温度时,铁磁性材料就由铁磁性状态转变为顺磁状态这个特性进行工作。热敏磁性材料主要有热敏金属材料和热敏铁氧体材料，其他还有热敏稀土磁性材料等，它们的饱和磁感应强度随温度变化特性有明显的区别。热敏金属材料的饱和磁感应强度比热敏铁氧体材料的大，而且随温度的变化率也大，但是制造成本高。热敏铁氧体是近十多年才开发的一种用于温度控制的软磁铁氧体新材料，在热敏磁性材料中应用最广的。它具有软磁铁氧体材料的一般特性,如较低的矫顽力和剩磁等。一般情况下,希望软磁铁氧体材料的居里温度高一些,温度系数小一些,而热敏铁氧

3、体则不同,它对居里温度及居里温度附近的物理性能有着特殊的要求。(1)热敏材料要求有稳定的,特定的居里温度。如在彩色录像机中起保护作用的热敏元件需要居里温度为40℃的材料,开水报警器需要居里温度为95℃的材料等等。(2)热敏材料的磁导率与温度曲线(μi-T曲线)在居里温度处应迅速下降,即曲线在居里温度附近的斜率要大。在图1中取μi极大值的80%所对应温度为T1,取μi极大值的20%所对应的温度为T2,则温度灵敏度为ΔT=T2-T1。要求ΔT越小越好,ΔT越小,控温越灵敏,越准确。(3)热敏铁氧体要

4、求磁饱和强度与温度曲线(BS～T)曲线)在接近居里温度时快速下降,且要求材料此特性一致性较好。图2为BS～T的示意图。对热敏材料的这种要求在过电流保护装置中尤为重要。(4)在设计器件过程中,希望起始磁导率μi高。高于800以上为好。(5)材料热敏感性要好。故要求热传导系数要高,比热要小。和其它热敏磁性材料相比,热敏铁氧体具有如下一些优点:(1)作开关用性能良好;(2)工作温度不随时间而变化(相当于老化现象很轻微);(3)根据使用要求可加工成各种复杂形状的元件;(4)居里温度可由配方组成进行调整;

5、(5)不用贵重材料,工艺成熟简单,成本低。.磁性热敏材料及其应用按照不同使用场合控温的需要,利用热敏铁氧体材料的起始磁导率μi、饱和磁化强度B在居里温度附近突变的特点,可设计成各种器件。6地址:上海市北京东路668号赛格电子市场1F51上海潮森电子技术有限公司电话/传真:021-53081497邮编：200001图1　热敏材料的μi-T曲线图2　热敏材料的BS-T曲线2.应用随着生产过程自动化程度的提高,对精度较高的测控元件的需求日益迫切,因此作为测控元件的新型敏感材料的研制已成为材料领域关注的

6、课题。温度的测量与控制在自动化领域中有着极其重要的地位,其测控元件发展较早,目前的种类也较多,如热双金属控温元件、热能电阻控温元件、形状记忆合金控温元件等。而利用软磁铁氧体材料的磁性能与温度的关系,即磁导率μi在居里温度Tc附近发生突变这个特性制作的各种控温元件是国际上近十多年才开发并迅速发展的控温元件。由于这类控温元件具有无时效变化,可靠性高,精度高,体积小和成本低等特点,因而得到广泛的重视。日本、前西德等国家较快地研制了磁性热敏开关(TRS),电子控制用热敏固体继电器(FTC),过热监视器(

7、OHD)等器件,并且实现了产品化、系列化,已开始广泛用于工业机械、电子仪器、家用电器等很多领域内的温度控制与监测。仅以日本东北金属工业公司为例,80年代中期其磁性热敏开关(TRS)的产量已突破7000万支,工作温度在-40℃～+150℃的范围内已系列化,每5℃为一间隔,并且工作温度的精度也达到了±1.5℃。TRS应用广泛,涉及工业和民用领域,例如电子食品贮藏罐,暖气设备,热水保温设备、锅炉、电炉、煤气炉、空调机、汽车冷却器、自动售货机、电冰箱、工业机械等。国内对于热敏材料的研制处于起步阶段,范围

8、仅限于自动电饭煲、电水壶中的限温器等。6地址:上海市北京东路668号赛格电子市场1F51上海潮森电子技术有限公司电话/传真:021-53081497邮编：200001不过这些年，国内对热敏磁性材料的研究也取得了长足的进步，如上海特创磁电科技有限公司已开发生产-40℃—　+160℃温度范围内任何温度区间的热敏铁氧体材料、热敏磁性开关（又名温控开关）和传感器，工作温度精度最高可以做到正负0.2，填补了国内市场上多种产品规格的空白，大大缩短了与发达国家的差距，部分产品和部分指标已超过国际同类产品水平。