Що таке магнітом’який матеріал?

Магнітно-м’які матеріали належать до категорії магнітних матеріалів із коерцитивною силою нижче 1000 А/м, які мають низьку коерцитивну силу та високу магнітну проникність. Їх основні характеристики включають легке намагнічування, легке розмагнічування та високу щільність магнітного потоку насичення. Вони мають вузькі петлі гістерезису та низькі втрати на гістерезис, що робить їх ідеальними для сценаріїв, які потребують частого намагнічування та розмагнічування.

I. Основні види

1. Металеві магнітом’які матеріали

Електромагнітне чисте залізо: вміст вуглецю нижче 0,04%, має високу щільність магнітного потоку насичення та чудову холодну оброблюваність. Його теплопровідність знижується, а твердість і крихкість зростає. Широко використовується як залізні сердечники для двигунів, трансформаторів, реле, вимірювальних трансформаторів і перемикачів.

Залізо-нікелеві сплави (пермалой): мають надзвичайно високу магнітну проникність і низьку коерцитивну силу в слабких магнітних полях, але чутливі до навантажень. Застосовується в пристроях, що працюють на частотах нижче 1 МГц у слабких магнітних полях.

Залізо-алюмінієві сплави: високий питомий опір і мала вага з відносно низькою магнітною проникністю. Вищий вміст алюмінію призводить до підвищення твердості, крихкості та зниження пластичності. Підходить для пристроїв, що працюють як в слабких, так і в сильних магнітних полях.

Залізо-кремнієві сплави (кремнієві сталеві листи): високий питомий опір і низькі втрати на вихрові струми, але крихкі з поганою оброблюваністю. Переважно використовується для залізних сердечників трансформаторів і двигунів, що вважається найбільш широко використовуваним магнітом’яким матеріалом у всьому світі.

Металеві сердечники з м’якого магнітного порошку: поєднують високу щільність магнітного потоку металів і переваги низьких втрат феритів, здатні стабільно працювати під впливом змінних магнітних полів середньої та високої-частоти. Вона має багатообіцяючі ринкові перспективи та тісно пов’язана з новою енергетичною галуззю.

2. Феритові магнітом’які матеріали

В основному складається з оксиду заліза, змішаного з Mn-Zn або Ni-Zn сировиною та виготовленого у ферити Mn-Zn і ферити Ni-Zn за допомогою порошкової металургії. Вони мають високий питомий опір і низькі -втрати високої частоти, але мають низьку щільність магнітного потоку насичення та низьку температурну стабільність. Здебільшого застосовуються в-магнітних компонентах малої потужності, що працюють на середніх і високих частотах, як-от обладнання для телебачення, радіомовлення та зв’язку.

3. Аморфні та нанокристалічні магнітом’які матеріали

Аморфні сплави: також відомі як металеве скло, вони не мають далеко-впорядкованих кристалічних зерен. Вони забезпечують високу магнітну проникність і питомий опір, низьку коерцитивність і нечутливість до напруги, вільні від магнітокристалічної анізотропії, спричиненої кристалічними структурами, разом із видатною стійкістю до корозії та високою механічною міцністю. Вони мають набагато нижчу температуру Кюрі, ніж кристалічні магнітом’які матеріали, що значно скорочує втрати енергії.

Нанокристалічні сплави: складаються з кристалічних фаз менше 50 нанометрів і аморфних меж зерен, вони досягають кращих комплексних властивостей порівняно з традиційними кристалічними та аморфними сплавами. Завдяки високій магнітній проникності, низькій коерцитивній силі, низьким втратам у сердечнику, високій щільності магнітного потоку насичення та чудовій стабільності вони швидко розвиваються та за останні роки стали сильними конкурентами феритових м’яких магнітних матеріалів.

II. Поля застосування

Як основні основні матеріали для передачі електричної енергії, перетворення та обробки сигналів магнітом’які матеріали широко застосовуються в сучасних галузях промисловості:

Силова електроніка та енергетична промисловість: служать основними магнітними сердечниками для трансформаторів, двигунів, котушок індуктивності та фільтрів, широко застосовуються у фотоелектричних інверторах, системах зберігання енергії та джерелах живлення ДБЖ.

Індустрія інформації та зв’язку: магнітно-м’які ферити є основною сировиною для магнітних антен, перетворювачів потужності та фільтрів, які використовуються в базових станціях 5G, смартфонах, пристроях NFC та обладнанні для бездротової зарядки.

Автомобільна індустрія нової енергії: використовується в-бортових зарядних пристроях (OBC),-перетворювачах постійного струму та системах електроприводу. Їх низькі-втрати ефективно покращують загальну енергоефективність автомобіля.

Побутова електроніка та побутова техніка: масово використовується для індукторів і сердечників трансформаторів у ноутбуках, мобільних телефонах, інверторних кондиціонерах та інших щоденних електронних виробах.

Галузі, що розвиваються: зростаючий ринковий попит спостерігається в роботів, аерокосмічного обладнання, медичних інструментів, серверів центрів обробки даних і пристроїв, пов’язаних зі штучним інтелектом.