درجات ومعايير المواد المغناطيسية الفريتية

درجات ومعايير الفريت الناعم

فيريتات المنغنيز - الزنك (Mn - Zn)

• الدرجات :توجد عدة درجات من فيريتات Mn-Zn، مثل T38، وT44، وT63. تم تصميم كل درجة لتلبية متطلبات الأداء المحددة في تطبيقات مختلفة. على سبيل المثال، يتم استخدام T38 غالبًا في محولات الطاقة العاملة بترددات منخفضة نسبيًا (50 - 60 هرتز) بسبب نفاذيته العالية وفقدانه الأساسي المنخفض عند هذه الترددات. يعد T44 مناسبًا لتطبيقات التردد المتوسط مثل إمدادات الطاقة في وضع التبديل، بينما يتم استخدام T63 في تطبيقات التردد العالي حتى بضعة ميغا هرتز، كما هو الحال في بعض أنواع المحاثات.
• حدود
  • النفاذية (μ) :تتمتع فيريتات المنغنيز والزنك بنفاذية أولية عالية، تتراوح عادة من 1000 إلى 10000. تسمح النفاذية العالية بالاقتران المغناطيسي الفعال ونقل الطاقة في المحولات والمحاثات. على سبيل المثال، في محول الطاقة، يعمل القلب ذو النفاذية العالية على تقليل تيار المغناطيسية المطلوب، مما يحسن الكفاءة الإجمالية للمحول.
  • خسارة النواة (P) :تعتبر خسارة النواة معلمة بالغة الأهمية، وخاصة في تطبيقات التعامل مع الطاقة. وهو يتألف من فقدان الهستيريسيس وفقدان التيار الدوامي. تم تصميم الفريتات المكونة من Mn - Zn لتقليل خسائر القلب عند ترددات التشغيل المقصودة. عند الترددات المنخفضة، يهيمن فقدان الهستيريسيس، بينما عند الترددات العالية، يصبح فقدان التيار الدوامي أكثر أهمية. من خلال تحسين التركيب والبنية الدقيقة، يمكن للمصنعين تقليل كلا النوعين من الخسائر.
  • كثافة تدفق التشبع (Bs) :كثافة تدفق التشبع لفيريتات المنغنيز - الزنك منخفضة نسبيًا، وعادةً ما تكون حول 0.3 - 0.5 تيسلا. ويحد هذا من الحد الأقصى للتدفق المغناطيسي الذي يمكن أن يحمله القلب دون الدخول في التشبع. ومع ذلك، في العديد من التطبيقات حيث لا تكون هناك حاجة إلى تشغيل تدفق عالي، مثل محولات معالجة الإشارة، فإن هذا لا يشكل عيبًا كبيرًا.

فيريتات النيكل والزنك (Ni - Zn)

• الدرجات :تشمل الدرجات الشائعة N47 وN72 وN97. يتم استخدام N47 بشكل شائع في المحولات ذات النطاق العريض ومرشحات التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) التي تعمل في نطاق التردد 1 - 100 ميجا هرتز. يعد N72 مناسبًا للتطبيقات ذات التردد العالي التي تصل إلى عدة مئات من الميجا هرتز، مثل تلك الموجودة في أنوية الهوائيات لأجهزة الاتصالات المحمولة. يتم استخدام N97 في تطبيقات التردد العالي جدًا، كما هو الحال في بعض أنواع مكونات الميكروويف.
• حدود
  • النفاذية (μ) :تتمتع فيريتات النيكل والزنك بنفاذية أقل مقارنة بفيريتات المنغنيز والزنك، وعادة ما تكون في نطاق 10 - 1000. ويتم تعويض هذه النفاذية المنخفضة من خلال قدرتها على العمل بترددات أعلى بكثير.
  • المقاومة (ρ) :إحدى المزايا الرئيسية لفيريتات النيكل والزنك هي مقاومتها الكهربائية العالية، والتي يمكن أن تصل إلى 10⁸ - 10¹⁰ ω·م. تقلل المقاومة العالية من خسائر التيار الدوامي عند الترددات العالية، مما يجعلها مثالية للتطبيقات ذات التردد العالي.
  • درجة حرارة كوري (Tc) :درجة حرارة كوري لفيريتات النيكل والزنك مرتفعة نسبيًا، وعادةً ما تكون أعلى من 200°C. ويشير هذا إلى أنها قادرة على الحفاظ على خصائصها المغناطيسية على مدى نطاق واسع من درجات الحرارة، وهو أمر مهم في التطبيقات التي قد يتعرض فيها الجهاز لدرجات حرارة متفاوتة.

درجات ومعايير الفريت الصلب

فيريت السترونشيوم (SrFe₁₂O₁₉)

• الدرجات :غالبًا ما يتم تصنيف الدرجات بناءً على خصائصها المغناطيسية، مثل درجات المنتج عالي الطاقة (BH)max. على سبيل المثال، هناك درجات أداء قياسية ذات (BH)max تبلغ حوالي 28 - 32 كيلوجول/م³ ودرجات عالية الأداء مع (BH)max يصل إلى 40 كيلوجول/متر³. تُستخدم الدرجات عالية الأداء في التطبيقات التي تتطلب مجالًا مغناطيسيًا قويًا ومستقرًا، مثل مكبرات الصوت عالية الجودة والمحركات الكهربائية.
• حدود
  • بقايا (Br) :تتمتع فيريتات السترونشيوم ببقايا عالية نسبيًا، وعادةً ما تكون في نطاق 0.35 - 0.45 تيسلا. المتبقي هو كثافة التدفق المغناطيسي المتبقية في المادة بعد إزالة المجال المغناطيسي الخارجي، وتشير القيمة العالية إلى أن المغناطيس يمكنه الاحتفاظ بمجال مغناطيسي قوي.
  • الإكراه (Hc) :إن قوة الإكراه لفيريتات السترونشيوم عالية، وعادة ما تكون حوالي 200 - 400 كيلو أمبير/متر. تعني القوة القسرية العالية أن المغناطيس مقاوم لإزالة المغناطيسية، وهو أمر ضروري لتطبيقات المغناطيس الدائم.
  • استقرار درجة الحرارة :تتمتع فيريتات السترونشيوم بثبات جيد في درجة الحرارة. تتغير خصائصها المغناطيسية بشكل طفيف نسبيًا على نطاق واسع من درجات الحرارة، عادةً من - 40°ج إلى 150°C. وهذا يجعلها مناسبة للاستخدام في التطبيقات الخارجية والسيارات حيث تكون التغيرات في درجات الحرارة شائعة.

فيريت الباريوم (BaFe₁₂O₁₉)

• الدرجات :على غرار فيريتات السترونشيوم، يتم تصنيف فيريتات الباريوم أيضًا على أساس خصائصها المغناطيسية. هناك درجات للأغراض العامة ودرجات للأداء العالي. تُستخدم الدرجات عالية الأداء في التطبيقات التي تتطلب قوة مغناطيسية عالية واستقرارًا، مثل وسائط التسجيل المغناطيسي وأجهزة الاستشعار عالية الدقة.
• حدود
  • بقايا (Br) :تحتوي فيريتات الباريوم على كمية متبقية تتراوح بين 0.3 - 0.4 تيسلا، وهي مماثلة لتلك الموجودة في فيريتات السترونشيوم.
  • الإكراه (Hc) :إن قوة الإكراه لفيريتات الباريوم عالية أيضًا، حوالي 150 - 350 كيلو أمبير/متر. تضمن هذه القوة القسرية العالية أن المغناطيس يمكنه تحمل المجالات المغناطيسية الخارجية والضغوط الميكانيكية دون أن يفقد مغناطيسيته.
  • مقاومة التآكل :تتمتع فيريتات الباريوم بمقاومة ممتازة للتآكل. إنها أقل عرضة للتفاعل مع الرطوبة والعوامل البيئية الأخرى مقارنة ببعض المواد المغناطيسية الأخرى، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في البيئات القاسية.

خاتمة

تلعب درجات ومعلمات المواد المغناطيسية الفريتية دورًا حاسمًا في تحديد مدى ملاءمتها لتطبيقات مختلفة. تعتبر الفريتات الناعمة ذات النفاذية العالية وفقدان النواة المنخفض عند ترددات معينة مثالية للمحولات والمحاثات. من ناحية أخرى، يتم استخدام الفريتات الصلبة، بما تتمتع به من قدرة عالية على الحفظ والإكراه، كمغناطيسات دائمة في مجموعة واسعة من الأجهزة. إن فهم هذه الدرجات والمعلمات يسمح للمهندسين والمصممين باختيار مادة الفريت المغناطيسية الأكثر ملاءمة لاحتياجاتهم المحددة، مما يضمن الأداء الأمثل وموثوقية المنتج النهائي.