محدوده انرژی مغناطیسی حاصل از آهنرباهای فریت چقدر است؟ ویژگی‌های مغناطیس پسماند و وادارندگی آنها چیست؟

طیف محصولات انرژی مغناطیسی از آهنرباهای فریت

آهنرباهای فریت، که به عنوان آهنرباهای سرامیکی نیز شناخته می‌شوند، عمدتاً از اکسید آهن (Fe₂O₃) ترکیب شده با کربنات باریم یا استرانسیم تشکیل شده‌اند. آنها به دلیل مقرون به صرفه بودن، مقاومت در برابر خوردگی و پایداری در دماهای بالا، به طور گسترده در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. حاصلضرب انرژی مغناطیسی (BHmax) یک پارامتر کلیدی است که حداکثر انرژی مغناطیسی قابل ذخیره در یک ماده آهنربا را تعیین می‌کند. برای آهنرباهای فریت، BHmax معمولاً از 230 تا 430 MT (مگاوات ساعت) متغیر است که معادل تقریباً 32 تا 59 کیلوژول بر متر مکعب یا 1.8 تا 4.2 MGOe (مگاوات ساعت) است . این محدوده نشان می‌دهد که آهنرباهای فریت در مقایسه با آهنرباهای با کارایی بالا مانند آهنرباهای نئودیمیوم آهن بور (NdFeB) و ساماریوم کبالت (SmCo) که مقادیر BHmax قابل توجهی بالاتری دارند، میدان‌های مغناطیسی ضعیف‌تری تولید می‌کنند.

ویژگی‌های مغناطیس پسماند در آهنرباهای فریت

مغناطیس پسماند، که اغلب به عنوان پسماند (Br) شناخته می‌شود، قدرت میدان مغناطیسی است که پس از مغناطیسی شدن کامل و سپس حذف آن از میدان مغناطیسی خارجی، در یک آهنربا باقی می‌ماند. برای آهنرباهای فریت، مغناطیس پسماند یک پارامتر حیاتی است که توانایی آنها را در حفظ یک میدان مغناطیسی پایدار در طول زمان تعیین می‌کند.

• بزرگی : مغناطیس باقیمانده آهنرباهای فریت معمولاً در محدوده ۳.۹ تا ۴.۲ کیلوگاوس (kG) یا ۳۹۰ تا ۴۲۰ میلی تسلا (mT) قرار دارد. این مقدار در مقایسه با آهنرباهای با کارایی بالا نسبتاً کمتر است اما برای بسیاری از کاربردها که در آنها به میدان مغناطیسی قوی نیاز نیست، کافی است.
• پایداری : آهنرباهای فریت در طول زمان پایداری خوبی در مغناطیس پسماند خود نشان می‌دهند. پس از مغناطیس شدن، می‌توانند میدان مغناطیسی پسماند خود را برای مدت طولانی بدون تخریب قابل توجه حفظ کنند، که آنها را برای کاربردهای آهنربای دائمی مناسب می‌کند.
• وابستگی به دما : مغناطیس باقیمانده آهنرباهای فریت تحت تأثیر تغییرات دما قرار می‌گیرد. با افزایش دما، مغناطیس باقیمانده کمی کاهش می‌یابد، اما این اثر معمولاً با بازگشت دما به محدوده طبیعی برگشت‌پذیر است. آهنرباهای فریت ضریب القایی دمایی منفی (Br) دارند، به این معنی که مغناطیس باقیمانده آنها حدود 0.2٪ به ازای هر درجه سانتیگراد افزایش دما کاهش می‌یابد. با این حال، وادارندگی ذاتی بالای آنها با افزایش دما بهبود می‌یابد و مقاومت آنها در برابر مغناطیس‌زدایی در دماهای بالا را افزایش می‌دهد.

ویژگی‌های وادارندگی در آهنرباهای فریت

وادارندگی (Hc) قدرت میدان مغناطیسی مورد نیاز برای مغناطیس‌زدایی کامل یک آهنربا است که قبلاً تا چگالی شار اشباع آن مغناطیس شده است. این معیاری از مقاومت آهنربا در برابر مغناطیس‌زدایی است و برای تعیین عملکرد آهنربا در محیط‌های مدار مغناطیسی پویا بسیار مهم است.

• وادارندگی بالا : آهنرباهای فریت به خاطر وادارندگی بالای خود شناخته می‌شوند، به این معنی که در برابر مغناطیس‌زدایی بسیار مقاوم هستند. این ویژگی برای آهنرباهای دائمی ضروری است، زیرا تضمین می‌کند که آهنربا خواص مغناطیسی خود را در طول زمان و تحت شرایط عملیاتی مختلف حفظ کند. وادارندگی آهنرباهای فریت می‌تواند از ۱۷۰ تا ۴۰۰ کیلوآمپر بر متر (کیلوآمپر بر متر) متغیر باشد، بسته به ترکیب خاص و فرآیند تولید.
• توانایی ضد مغناطیس‌زدایی : به دلیل وادارندگی بالا، آهنرباهای فریت برای کار در محیط‌هایی با تغییرات دمایی زیاد و میدان‌های مغناطیسی پویا مناسب هستند. آن‌ها می‌توانند در برابر نیروهای مغناطیس‌زدایی مقاومت کرده و خواص مغناطیسی خود را حفظ کنند، که آن‌ها را برای کاربردهایی مانند موتورها، ژنراتورها و بلندگوها ایده‌آل می‌کند.
• ضریب دما : آهنرباهای فریت دارای ضریب دمایی مثبت وادارندگی ذاتی (Hci) هستند، به این معنی که وادارندگی آنها با دما افزایش می‌یابد. به طور خاص، وادارندگی به ازای هر درجه سانتیگراد افزایش دما نسبت به محیط، حدود +0.27٪ تغییر می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود آهنرباهای فریت در دماهای بالا در برابر مغناطیس‌زدایی مقاوم‌تر باشند و عملکرد آنها را در کاربردهای دمای بالا افزایش می‌دهد. با این حال، در دماهای بسیار پایین، وادارندگی آنها ممکن است کاهش یابد، که در صورت قرار گرفتن آهنربا در محیط‌های بسیار سرد، به طور بالقوه منجر به مغناطیس‌زدایی می‌شود.

مفاهیم و کاربردهای عملی

ترکیبی از مغناطیس پسماند متوسط ​​و وادارندگی بالا، آهنرباهای فریت را برای طیف وسیعی از کاربردها که در آن‌ها مقرون‌به‌صرفه بودن، مقاومت در برابر خوردگی و پایداری در دماهای بالا مهم است، مناسب می‌سازد. برخی از کاربردهای رایج عبارتند از:

• موتورها و ژنراتورها : آهنرباهای فریت به دلیل توانایی آنها در حفظ میدان مغناطیسی پایدار در شرایط دینامیکی، به طور گسترده در موتورهای الکتریکی، ژنراتورها و محرک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• بلندگوها : وادارندگی بالا و پایداری دمایی خوب آهنرباهای فریت، آنها را برای استفاده در بلندگوها ایده‌آل می‌کند، جایی که یک میدان مغناطیسی ثابت برای تولید صدا فراهم می‌کنند.
• جداکننده‌های مغناطیسی : آهنرباهای فریت به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و هزینه کم، در جداکننده‌های مغناطیسی برای حذف آلاینده‌های آهنی از مایعات و پودرها به کار می‌روند.
• سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع : آن‌ها در موتورهای فن، موتورهای پمپ و کمپرسورها در سیستم‌های تبرید و گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) استفاده می‌شوند.
• لوازم الکترونیکی مصرفی : آهنرباهای فریت در دستگاه‌های الکترونیکی مختلفی از جمله بلندگوها، قفل‌های مغناطیسی و حسگرها یافت می‌شوند.
• صنعت خودرو : به دلیل مقرون به صرفه بودن و مقاومت در برابر خوردگی، از آنها در سیستم‌های فرمان برقی، سنسورهای خودرو و اجزای زیر کاپوت استفاده می‌شود.