Mis on pehme magnetiline materjal?

Pehmed magnetmaterjalid viitavad magnetiliste materjalide kategooriale, mille sundjõud on alla 1000 A/m, millel on madal koertsitiivsus ja kõrge magnetiline läbilaskvus. Nende põhiomaduste hulka kuuluvad lihtne magnetiseerimine, lihtne demagnetiseerimine ja kõrge küllastusmagnetvoo tihedus. Neil on kitsad hüstereesisilmused ja madal hüstereesikadu, mis muudab need ideaalseks stsenaariumide jaoks, mis nõuavad sagedast magnetiseerimist ja demagnetiseerimist.

I. Peamised tüübid

1. Metallist pehmed magnetmaterjalid

Elektromagnetiline puhas raud: süsinikusisaldus alla 0,04%, kõrge küllastusmagnetvoo tihedus ja suurepärane külmtöötlusvõime. Selle soojusjuhtivus väheneb, samal ajal kui kõvadus ja rabedus suurenevad. Kasutatakse laialdaselt mootorite, trafode, releede, instrumenditrafode ja lülitite raudsüdamikena.

Raud-Niklisulamid (permalloy): neil on äärmiselt kõrge magnetiline läbilaskvus ja madal koertsiivsus nõrkade magnetväljade korral, kuid nad on pinge suhtes tundlikud. Kasutatakse seadmetes, mis töötavad nõrkade magnetväljade korral alla 1 MHz.

Raud-Alumiiniumisulamid: suur eritakistus ja kerge kaal ning suhteliselt madal magnetiline läbilaskvus. Suurem alumiiniumisisaldus suurendab kõvadust, rabedust ja vähendab elastsust. Sobib nii nõrgas kui ka tugevas magnetväljas töötavatele seadmetele.

Raud-Ränisulamid (räniteraslehed): suur takistus ja väike pöörisvoolukadu, kuid haprad ja halva töödeldavuse tõttu. Kasutatakse valdavalt trafode ja mootorite raudsüdamike jaoks, olles maailmas enimkasutatav pehme magnetmaterjal.

Metallilised pehmed magnetpulbersüdamikud: ühendavad metallide kõrge küllastumise magnetvoo tiheduse ja ferriitide väikese kadu eelised, mis on võimelised stabiilselt töötama keskmise ja kõrge sagedusega vahelduvates{0}}magnetväljades. Sellel on paljulubavad turuväljavaated ja see on tihedalt seotud uue energiatööstusega.

2. Ferriidist pehmed magnetmaterjalid

Koosneb peamiselt raudoksiidist, mis on segatud Mn-Zn või Ni-Zn toorainega ning valmistatud pulbermetallurgia abil Mn-Zn-ferriitideks ja Ni-Zn-ferriitideks. Neil on suur eritakistus ja väike kõrge{5}sageduskadu, kuid neil on madal küllastusmagnetvoo tihedus ja halb temperatuuristabiilsus. Enamasti kasutatakse madala võimsusega-keskmistel ja kõrgetel sagedustel töötavates magnetkomponentides, nagu televisiooni-, ringhäälingu- ja sidetööstuse seadmed.

3. Amorfsed ja nanokristallilised pehmed magnetmaterjalid

Amorfsed sulamid: tuntud ka kui metallklaas, neil ei ole pika{0}}järjekorraga kristalliterad. Need tagavad kõrge magnetilise läbilaskvuse ja takistuse, madala koertsitiivsuse ja pingetundlikkuse, vabad kristallstruktuuridest põhjustatud magnetokristallilise anisotroopia ning suurepärase korrosioonikindluse ja suure mehaanilise tugevusega. Neil on palju madalam Curie temperatuur kui kristalsetel pehmetel magnetmaterjalidel, mis vähendab oluliselt energiakadu.

Nanokristallilised sulamid: koosnevad alla 50 nanomeetristest kristallilistest faasidest ja amorfsetest terapiiri faasidest, saavutavad need suurepärased kõikehõlmavad omadused võrreldes traditsiooniliste kristalsete ja amorfsete sulamitega. Kõrge magnetilise läbilaskvuse, madala koertsitiivsuse, väikese südamiku kadu, kõrge küllastumise magnetvoo tiheduse ja suurepärase stabiilsusega on need kiiresti arenenud ja muutunud viimastel aastatel tugevateks ferriit-pehme magnetmaterjalide konkurentideks.

II. Rakendusväljad

Elektrienergia edastamise, muundamise ja signaalitöötluse oluliste põhimaterjalidena on pehmeid magnetmaterjale laialdaselt kasutatud tänapäevastes tööstussektorites:

Jõuelektroonika ja energiatööstus: toimivad trafode, mootorite, induktiivpoolide ja filtrite magnetsüdamikena, mida kasutatakse laialdaselt fotogalvaanilistes inverterites, energiasalvestussüsteemides ja UPS-i toiteallikates.

Teabe- ja sidetööstus: Pehmed magnetferriidid on 5G tugijaamades, nutitelefonides, NFC-seadmetes ja juhtmeta laadimisseadmetes kasutatavate magnetantennide, toitemuundurite ja filtrite peamised toorained.

Uue energiaga sõidukite tööstus: rakendatakse pardalaadijates (OBC), DC-alalisvoolumuundurites ja mootoriajamisüsteemides. Nende väikese-kaoga omadus parandab tõhusalt sõiduki üldist energiatõhusust.

Tarbeelektroonika ja kodumasinad: kasutatakse laialdaselt sülearvutite, mobiiltelefonide, inverterkliimaseadmete ja muude igapäevaste elektroonikatoodete induktiivpoolide ja trafosüdamike jaoks.

Arenevad tööstusharud: kasvavat turunõudlust on näha robotite, kosmoseseadmete, meditsiiniinstrumentide, andmekeskuse serverite ja AI GPU-ga seotud seadmete järele.