ما هي مجموعة منتجات الطاقة المغناطيسية لمغناطيسات الفريت؟ ما هي خصائص مغناطيسيتها المتبقية وقوة إكراهها؟

مجموعة منتجات الطاقة المغناطيسية من مغناطيسات الفريت

تتكون مغناطيسات الفريت، المعروفة أيضًا باسم المغناطيسات الخزفية، بشكل أساسي من أكسيد الحديد (Fe₂O₃) الممزوج بكربونات الباريوم أو السترونشيوم. وهي تستخدم على نطاق واسع في تطبيقات مختلفة نظرًا لفعاليتها من حيث التكلفة ومقاومتها للتآكل واستقرارها في درجات الحرارة العالية. يُعد ناتج الطاقة المغناطيسية (BHmax) معلمة رئيسية تقيس الحد الأقصى للطاقة المغناطيسية التي يمكن تخزينها في مادة مغناطيسية. بالنسبة لمغناطيسات الفريت، يتراوح BHmax عادةً من 230 إلى 430 MT (ميجا تسلا) ، وهو ما يعادل تقريبًا 32 إلى 59 كيلوجول/م³ أو 1.8 إلى 4.2 MGOe (ميجا جاوس-أورستيد) . يشير هذا النطاق إلى أن مغناطيسات الفريت تولد مجالات مغناطيسية أضعف مقارنة بالمغناطيسات عالية الأداء مثل مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون (NdFeB) ومغناطيسات الكوبالت الساماريوم (SmCo)، والتي لها قيم BHmax أعلى بكثير.

خصائص المغناطيسية المتبقية في مغناطيسات الفريت

المغناطيسية المتبقية، والتي تُعرف عادةً بالمغناطيسية المتبقية (Br)، هي قوة المجال المغناطيسي المتبقية في المغناطيس بعد مغنطته بالكامل ثم إبعاده عن المجال المغناطيسي الخارجي. بالنسبة لمغناطيسات الفريت، تُعدّ المغناطيسية المتبقية عاملاً حاسماً يحدد قدرتها على الحفاظ على مجال مغناطيسي مستقر مع مرور الوقت.

• المقدار : تتراوح المغناطيسية المتبقية لمغناطيسات الفريت عادةً بين 3.9 و4.2 كيلو غاوس (كجم) أو 390 و420 ملي تسلا (ملي تسلا) . تُعد هذه القيمة منخفضة نسبيًا مقارنةً بالمغناطيسات عالية الأداء، ولكنها كافية للعديد من التطبيقات التي لا تتطلب مجالًا مغناطيسيًا قويًا.
• الاستقرار : تتميز مغناطيسات الفريت بثبات جيد في مغناطيسيتها المتبقية مع مرور الوقت. بمجرد مغنطتها، يمكنها الحفاظ على مجالها المغناطيسي المتبقي لفترات طويلة دون أي تدهور يُذكر، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات المغناطيس الدائم.
• التبعية لدرجة الحرارة : تتأثر المغناطيسية المتبقية لمغناطيسات الفريت بتغيرات درجة الحرارة. مع ارتفاع درجة الحرارة، تنخفض المغناطيسية المتبقية بشكل طفيف، ولكن هذا التأثير قابل للعكس عادةً عند عودة درجة الحرارة إلى نطاقاتها الطبيعية. تتميز مغناطيسات الفريت بمعامل حث حراري سالب (Br)، مما يعني أن مغناطيسيتها المتبقية تنخفض بنحو 0.2% لكل درجة مئوية زيادة في درجة الحرارة. ومع ذلك، تتحسن قدرتها على الإجبار الذاتي العالية مع ارتفاع درجة الحرارة، مما يعزز مقاومتها لإزالة المغناطيسية عند درجات الحرارة المرتفعة.

خصائص القوة القسرية في مغناطيسات الفريت

القوة القسرية (Hc) هي قوة المجال المغناطيسي اللازمة لإزالة مغناطيسية مغناطيس مُمغنط سابقًا إلى كثافة تدفقه التشبعي تمامًا. وهي مقياس لمقاومة المغناطيس لإزالة المغناطيسية، وهي أساسية لتحديد أداء المغناطيس في بيئات الدوائر المغناطيسية الديناميكية.

• قوة إكراه عالية : تشتهر مغناطيسات الفريت بقوة إكراهها العالية، مما يعني أنها شديدة المقاومة لفقدان مغناطيسيتها. تُعد هذه الخاصية أساسية للمغناطيسات الدائمة، إذ تضمن حفاظها على خصائصها المغناطيسية مع مرور الوقت وفي مختلف ظروف التشغيل. تتراوح قوة إكراه مغناطيسات الفريت بين 170 و400 كيلو أمبير/متر ، وذلك حسب تركيبها وعملية تصنيعها.
• مقاومة إزالة المغناطيسية : بفضل قدرتها العالية على الإكراه، تُعدّ مغناطيسات الفريت مناسبة للعمل في بيئات ذات تغيرات كبيرة في درجات الحرارة وحقول مغناطيسية ديناميكية. فهي تتحمل قوى إزالة المغناطيسية وتحافظ على خصائصها المغناطيسية، مما يجعلها مثالية لتطبيقات مثل المحركات والمولدات ومكبرات الصوت.
• معامل درجة الحرارة : تتميز مغناطيسات الفريت بمعامل درجة حرارة موجب للقوة القسرية الذاتية (Hci)، مما يعني أن قوتها القسرية تزداد مع درجة الحرارة. وبشكل أكثر تحديدًا، تتغير القوة القسرية بنحو +0.27% لكل درجة مئوية زيادة في درجة الحرارة عن درجة الحرارة المحيطة. هذه الخاصية تجعل مغناطيسات الفريت أكثر مقاومةً لإزالة المغناطيسية في درجات الحرارة المرتفعة، مما يُحسّن من أدائها في التطبيقات عالية الحرارة. ومع ذلك، قد تنخفض قوتها القسرية عند درجات الحرارة المنخفضة جدًا، مما قد يؤدي إلى إزالة المغناطيسية إذا تعرض المغناطيس لبيئات شديدة البرودة.

التطبيقات والتأثيرات العملية

إن الجمع بين المغناطيسية المتبقية المعتدلة والقوة القسرية العالية يجعل مغناطيسات الفريت مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات التي تتطلب فعالية من حيث التكلفة ومقاومة للتآكل واستقرارًا في درجات الحرارة العالية. من بين التطبيقات الشائعة:

• المحركات والمولدات : تُستخدم مغناطيسات الفريت على نطاق واسع في المحركات والمولدات والمشغلات الكهربائية نظرًا لقدرتها على الحفاظ على مجال مغناطيسي مستقر في ظل الظروف الديناميكية.
• مكبرات الصوت : إن القوة القسرية العالية والاستقرار الجيد لدرجة الحرارة للمغناطيسات الفريتية تجعلها مثالية للاستخدام في مكبرات الصوت، حيث توفر مجالًا مغناطيسيًا ثابتًا لإعادة إنتاج الصوت.
• الفواصل المغناطيسية : يتم استخدام مغناطيسات الفريت في الفواصل المغناطيسية لإزالة الملوثات الحديدية من السوائل والمساحيق بسبب مقاومتها للتآكل وتكلفتها المنخفضة.
• أنظمة التبريد والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء : تُستخدم في محركات المراوح ومحركات المضخات والضواغط في أنظمة التبريد والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء.
• الإلكترونيات الاستهلاكية : توجد مغناطيسات الفريت في العديد من الأجهزة الإلكترونية، بما في ذلك مكبرات الصوت، والمزالج المغناطيسية، وأجهزة الاستشعار.
• صناعة السيارات : يتم استخدامها في أنظمة التوجيه الكهربائية وأجهزة الاستشعار في السيارات والمكونات الموجودة تحت غطاء المحرك نظرًا لفعاليتها من حيث التكلفة ومقاومتها للتآكل.