گریدها و پارامترهای مواد مغناطیسی فریت

گریدها و پارامترهای فریت نرم

فریت‌های منگنز - روی (Mn - Zn)

• نمرات چندین درجه از فریت‌های منگنز - روی مانند T38، T44 و T63 وجود دارد. هر گرید برای برآورده کردن الزامات عملکردی خاص در کاربردهای مختلف طراحی شده است. به عنوان مثال، T38 اغلب در ترانسفورماتورهای قدرت که در فرکانس‌های نسبتاً پایین (50 تا 60 هرتز) کار می‌کنند، به دلیل نفوذپذیری بالا و تلفات کم هسته در این فرکانس‌ها، استفاده می‌شود. T44 برای کاربردهای فرکانس متوسط مانند منابع تغذیه سوئیچینگ مناسب است، در حالی که T63 در کاربردهای فرکانس بالا تا چند مگا هرتز، مانند برخی از انواع سلف‌ها، استفاده می‌شود.
• پارامترها
  • نفوذپذیری (μ) فریت‌های منگنز - روی نفوذپذیری اولیه بالایی دارند، که معمولاً از 1000 تا 10000 متغیر است. نفوذپذیری بالا امکان اتصال مغناطیسی کارآمد و انتقال انرژی در ترانسفورماتورها و سلف‌ها را فراهم می‌کند. برای مثال، در یک ترانسفورماتور قدرت، یک هسته با نفوذپذیری بالا، جریان مغناطیسی مورد نیاز را کاهش می‌دهد و راندمان کلی ترانسفورماتور را بهبود می‌بخشد.
  • تلفات هسته (P) تلفات هسته یک پارامتر حیاتی است، به خصوص در کاربردهای مربوط به انتقال توان. این شامل تلفات هیسترزیس و تلفات جریان گردابی است. فریت‌های منگنز-روی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در فرکانس‌های کاری مورد نظر، تلفات هسته را به حداقل برسانند. در فرکانس‌های پایین، تلفات هیسترزیس غالب است، در حالی که در فرکانس‌های بالا، تلفات جریان گردابی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. با بهینه‌سازی ترکیب و ریزساختار، تولیدکنندگان می‌توانند هر دو نوع تلفات را کاهش دهند.
  • چگالی شار اشباع (Bs) چگالی شار اشباع فریت‌های Mn - Zn نسبتاً کم است، معمولاً حدود 0.3 تا 0.5 تسلا. این امر حداکثر شار مغناطیسی قابل حمل توسط هسته را بدون ورود به حالت اشباع محدود می‌کند. با این حال، در بسیاری از کاربردها که عملکرد با شار بالا مورد نیاز نیست، مانند ترانسفورماتورهای پردازش سیگنال، این یک عیب بزرگ محسوب نمی‌شود.

فریت‌های نیکل - روی (Ni - Zn)

• نمرات گریدهای رایج شامل N47، N72 و N97 است. N47 اغلب در ترانسفورماتورهای پهنای باند و فیلترهای EMI (تداخل الکترومغناطیسی) که در محدوده فرکانس 1 تا 100 مگاهرتز کار می‌کنند، استفاده می‌شود. N72 برای کاربردهای فرکانس بالاتر تا چند صد مگاهرتز، مانند هسته‌های آنتن برای دستگاه‌های ارتباطی سیار، مناسب است. N97 در کاربردهای فرکانس فوق بالا، مانند برخی از انواع اجزای مایکروویو، استفاده می‌شود.
• پارامترها
  • نفوذپذیری (μ) فریت‌های نیکل-روی در مقایسه با فریت‌های منگنز-روی نفوذپذیری کمتری دارند، معمولاً در محدوده 10 تا 1000. این نفوذپذیری پایین‌تر با توانایی آنها در کار در فرکانس‌های بسیار بالاتر جبران می‌شود.
  • مقاومت ویژه (ρ) یکی از مزایای کلیدی فریت‌های نیکل-روی، مقاومت الکتریکی بالای آنهاست که می‌تواند به 10⁸- برسد. 10¹⁰ ω·م. مقاومت ویژه بالا تلفات جریان گردابی را در فرکانس‌های بالا کاهش می‌دهد و آنها را برای کاربردهای فرکانس بالا ایده‌آل می‌کند.
  • دمای کوری (Tc) دمای کوری فریت‌های نیکل - روی نسبتاً بالا است، معمولاً بالاتر از 200°C. این نشان می‌دهد که آنها می‌توانند خواص مغناطیسی خود را در طیف وسیعی از دما حفظ کنند، که در کاربردهایی که دستگاه ممکن است در معرض دماهای متغیر قرار گیرد، مهم است.

گریدها و پارامترهای فریت سخت

فریت استرانسیم (SrFe₁₂O₁₉)

• نمرات گریدها اغلب بر اساس خواص مغناطیسی خود طبقه‌بندی می‌شوند، مانند گریدهای با حداکثر انرژی محصول (BH). برای مثال، درجه‌های عملکرد استانداردی با حداکثر (BH) حدود ۲۸ تا ۳۲ کیلوژول بر متر مربع وجود دارد.³ و گونه‌های با کارایی بالا با حداکثر (BH) تا 40 کیلوژول بر متر مکعب³. انواع با کارایی بالا در کاربردهایی که به میدان مغناطیسی قوی و پایدار نیاز است، مانند بلندگوهای رده بالا و موتورهای الکتریکی، استفاده می‌شوند.
• پارامترها
  • ماندگاری (Br) فریت‌های استرانسیم پسماند نسبتاً بالایی دارند، معمولاً در محدوده 0.35 تا 0.45 تسلا. پسماند مغناطیسی، چگالی شار مغناطیسی باقی مانده در ماده پس از حذف میدان مغناطیسی خارجی است و مقدار بالای آن نشان می‌دهد که آهنربا می‌تواند میدان مغناطیسی قوی را حفظ کند.
  • وادارندگی (Hc) وادارندگی فریت‌های استرانسیم بالا و معمولاً حدود ۲۰۰ تا ۴۰۰ کیلوآمپر بر متر است. وادارندگی بالا به این معنی است که آهنربا در برابر مغناطیس‌زدایی مقاوم است، که برای کاربردهای آهنربای دائمی ضروری است.
  • پایداری دما فریت‌های استرانسیم پایداری دمایی خوبی دارند. خواص مغناطیسی آنها در طیف وسیعی از دما، معمولاً از -، تغییر نسبتاً کمی می‌کند. 40°سی تا 150°C. این امر آنها را برای استفاده در کاربردهای فضای باز و خودرو که تغییرات دما رایج است، مناسب می‌سازد.

باریم فریت (BaFe12O19)

• نمرات مشابه فریت‌های استرانسیم، فریت‌های باریم نیز بر اساس خواص مغناطیسی‌شان درجه‌بندی می‌شوند. گریدهای عمومی و گریدهای با کارایی بالا وجود دارد. گونه‌های با کارایی بالا در کاربردهایی که به استحکام و پایداری مغناطیسی بالا نیاز است، مانند رسانه‌های ضبط مغناطیسی و حسگرهای با دقت بالا، استفاده می‌شوند.
• پارامترها
  • ماندگاری (Br) فریت‌های باریم دارای پسماندی در محدوده 0.3 تا 0.4 تسلا هستند که با فریت‌های استرانسیم قابل مقایسه است.
  • وادارندگی (Hc) وادارندگی فریت‌های باریم نیز بالا و در حدود ۱۵۰ تا ۳۵۰ کیلوآمپر بر متر است. این وادارندگی بالا تضمین می‌کند که آهنربا می‌تواند میدان‌های مغناطیسی خارجی و تنش‌های مکانیکی را بدون از دست دادن خاصیت مغناطیسی خود تحمل کند.
  • مقاومت در برابر خوردگی فریت‌های باریم مقاومت خوردگی بسیار خوبی دارند. در مقایسه با برخی دیگر از مواد مغناطیسی، آنها کمتر با رطوبت و سایر عوامل محیطی واکنش نشان می‌دهند و این آنها را برای استفاده در محیط‌های خشن مناسب می‌کند.

نتیجه‌گیری

گریدها و پارامترهای مواد مغناطیسی فریت نقش مهمی در تعیین مناسب بودن آنها برای کاربردهای مختلف دارند. فریت‌های نرم، با نفوذپذیری بالا و تلفات هسته کم در فرکانس‌های خاص، برای ترانسفورماتورها و سلف‌ها ایده‌آل هستند. از سوی دیگر، فریت‌های سخت با پسماند مغناطیسی و وادارندگی بالا، به عنوان آهنرباهای دائمی در طیف وسیعی از دستگاه‌ها استفاده می‌شوند. درک این نمرات و پارامترها به مهندسان و طراحان این امکان را می‌دهد که مناسب‌ترین ماده مغناطیسی فریت را برای نیازهای خاص خود انتخاب کنند و عملکرد بهینه و قابلیت اطمینان محصول نهایی را تضمین کنند.