مواد مغناطیسی نرم چیست؟

مواد مغناطیسی نرم به دسته ای از مواد مغناطیسی با نیروی اجباری کمتر از 1000 A/m اطلاق می شود که دارای اجبار کم و نفوذپذیری مغناطیسی بالا هستند. ویژگی‌های اصلی آن‌ها شامل مغناطیس‌سازی آسان، مغناطیس زدایی آسان و چگالی شار مغناطیسی اشباع بالا است. آنها دارای حلقه‌های پسماند باریک و تلفات پسماند کم هستند، که آنها را برای سناریوهایی که نیاز به مغناطیس‌زدایی و مغناطیس زدایی مکرر دارند، ایده‌آل می‌کند.

I. انواع اصلی

1. مواد مغناطیسی نرم فلزی

آهن خالص الکترومغناطیسی: محتوای کربن زیر 0.04٪، دارای چگالی شار مغناطیسی اشباع بالا و کارایی عالی در سرما. هدایت حرارتی آن کاهش می یابد در حالی که سختی و شکنندگی افزایش می یابد. به طور گسترده ای به عنوان هسته های آهنی برای موتورها، ترانسفورماتورها، رله ها، ترانسفورماتورهای ابزار و سوئیچ ها استفاده می شود.

آهن-آلیاژهای نیکل (پرمالیاژ): دارای نفوذپذیری مغناطیسی بسیار بالا و اجبار کم تحت میدان‌های مغناطیسی ضعیف، در عین حال به تنش حساس هستند. در دستگاه هایی که زیر 1 مگاهرتز کار می کنند در میدان های مغناطیسی ضعیف اعمال می شود.

آهن-آلیاژهای آلومینیوم: مقاومت بالا و وزن سبک با نفوذپذیری مغناطیسی نسبتاً کم. محتوای آلومینیوم بالاتر منجر به افزایش سختی، شکنندگی و کاهش شکل پذیری می شود. مناسب برای دستگاه هایی که در میدان های مغناطیسی ضعیف و قوی کار می کنند.

آهن-آلیاژهای سیلیکونی (ورق های فولادی سیلیکونی): مقاومت بالا و تلفات جریان گردابی کم، اما شکننده با ماشین کاری ضعیف. غالباً برای هسته های آهنی ترانسفورماتورها و موتورها استفاده می شود و پرکاربردترین مواد مغناطیسی نرم در سراسر جهان را رتبه بندی می کند.

هسته‌های پودر مغناطیسی نرم فلزی: ترکیبی از چگالی شار مغناطیسی اشباع فلزات و مزایای کم تلفات فریت‌ها، با قابلیت عملکرد پایدار تحت میدان‌های مغناطیسی متناوب با فرکانس متوسط-بالا. چشم انداز بازار امیدوار کننده ای دارد و ارتباط نزدیکی با صنعت انرژی جدید دارد.

2. مواد مغناطیسی نرم فریت

عمدتاً از اکسید آهن تشکیل شده است که با مواد خام منگنز-روی یا نیکل-روی مخلوط شده و از طریق متالورژی پودر به فریت‌های منگنز-روی و فریت‌های نیکل-روی تبدیل می‌شود. آنها دارای مقاومت بالا و تلفات فرکانس بالا-کم هستند، اما چگالی شار مغناطیسی اشباع پایین و پایداری دمایی ضعیفی دارند. بیشتر در اجزای مغناطیسی کم قدرت-که در فرکانس‌های متوسط ​​و بالا کار می‌کنند، مانند تجهیزات برای صنایع تلویزیون، پخش و ارتباطات استفاده می‌شود.

3. مواد مغناطیسی نرم آمورف و نانوبلور

آلیاژهای آمورف: که به عنوان شیشه فلزی نیز شناخته می‌شوند، دانه‌های کریستالی مرتب-بلندی ندارند. آنها نفوذپذیری و مقاومت مغناطیسی بالا، اجبار کم و عدم حساسیت به تنش، عاری از ناهمسانگردی مغناطیسی کریستالی ناشی از ساختارهای کریستالی، همراه با مقاومت در برابر خوردگی برجسته و استحکام مکانیکی بالا را ارائه می دهند. آنها دمای کوری بسیار پایین تری نسبت به مواد مغناطیسی نرم کریستالی دارند که تا حد زیادی اتلاف انرژی انرژی را کاهش می دهد.

آلیاژهای نانوبلور: متشکل از فازهای کریستالی زیر 50 نانومتر و فازهای مرزی دانه آمورف، خواص جامع برتری نسبت به آلیاژهای کریستالی و آمورف سنتی دارند. با نفوذپذیری مغناطیسی بالا، اجبار کم، تلفات هسته کم، چگالی شار مغناطیسی اشباع بالا و پایداری عالی، آنها به سرعت توسعه یافته اند و در سال های اخیر به رقبای قوی مواد مغناطیسی نرم فریت تبدیل شده اند.

II. فیلدهای کاربردی

به عنوان مواد اساسی اساسی برای انتقال انرژی الکتریکی، تبدیل و پردازش سیگنال، مواد مغناطیسی نرم به طور گسترده در بخش‌های صنعتی مدرن استفاده می‌شوند:

الکترونیک قدرت و صنعت انرژی: به عنوان هسته های مغناطیسی برای ترانسفورماتورها، موتورها، سلف ها و فیلترها استفاده می شود که به طور گسترده در اینورترهای فتوولتائیک، سیستم های ذخیره انرژی و منابع تغذیه UPS استفاده می شود.

صنعت اطلاعات و ارتباطات: فریت های مغناطیسی نرم مواد خام اصلی برای آنتن های مغناطیسی، مبدل های قدرت و فیلترهای مورد استفاده در ایستگاه های پایه 5G، گوشی های هوشمند، دستگاه های NFC و تجهیزات شارژ بی سیم هستند.

صنعت خودروهای انرژی جدید: در -شارژرهای برد (OBC)، مبدل‌های DC- و سیستم‌های محرک موتور اعمال می‌شود. دارایی کم{3}}تلفات آنها به طور موثری راندمان انرژی کلی خودرو را بهبود می بخشد.

لوازم الکترونیکی مصرفی و لوازم خانگی: به طور گسترده برای سلف ها و هسته های ترانسفورماتور در لپ تاپ ها، تلفن های همراه، تهویه مطبوع اینورتر و سایر محصولات الکترونیکی روزانه استفاده می شود.

صنایع در حال ظهور: تقاضای رو به رشد بازار در ربات ها، تجهیزات هوافضا، ابزار پزشکی، سرورهای مرکز داده و دستگاه های مرتبط با AI GPU مشاهده می شود.