Qualités et paramètres des matériaux magnétiques en ferrite

Nuances et paramètres de la ferrite douce

Ferrites de manganèse-zinc (Mn-Zn)

• Notes :Il existe plusieurs qualités de ferrites Mn-Zn, telles que T38, T44 et T63. Chaque grade est conçu pour répondre à des exigences de performance spécifiques dans différentes applications. Par exemple, le T38 est souvent utilisé dans les transformateurs de puissance fonctionnant à des fréquences relativement basses (50 à 60 Hz) en raison de sa perméabilité élevée et de sa faible perte de noyau à ces fréquences. Le T44 convient aux applications à moyenne fréquence comme les alimentations à découpage, tandis que le T63 est utilisé dans les applications à haute fréquence jusqu'à quelques mégahertz, comme dans certains types d'inductances.
• Paramètres
  • Perméabilité (μ) :Les ferrites Mn-Zn ont des perméabilités initiales élevées, généralement comprises entre 1 000 et 10 000. La perméabilité élevée permet un couplage magnétique et un transfert d'énergie efficaces dans les transformateurs et les inducteurs. Par exemple, dans un transformateur de puissance, un noyau à haute perméabilité réduit le courant magnétisant requis, améliorant ainsi l'efficacité globale du transformateur.
  • Perte de noyau (P) :La perte de noyau est un paramètre crucial, en particulier dans les applications de gestion de puissance. Il s'agit d'une perte par hystérésis et d'une perte par courants de Foucault. Les ferrites Mn-Zn sont conçues pour minimiser les pertes de noyau à leurs fréquences de fonctionnement prévues. Aux basses fréquences, la perte par hystérésis domine, tandis qu'aux hautes fréquences, la perte par courants de Foucault devient plus importante. En optimisant la composition et la microstructure, les fabricants peuvent réduire les deux types de pertes.
  • Densité de flux de saturation (Bs) :La densité de flux de saturation des ferrites Mn-Zn est relativement faible, généralement autour de 0,3 à 0,5 T. Cela limite le flux magnétique maximal qui peut être transporté par le noyau sans entrer en saturation. Cependant, dans de nombreuses applications où un fonctionnement à flux élevé n'est pas nécessaire, comme dans les transformateurs de traitement de signal, cela ne constitue pas un inconvénient majeur.

Ferrites de nickel-zinc (Ni-Zn)

• Notes :Les grades courants incluent N47, N72 et N97. Le N47 est souvent utilisé dans les transformateurs à large bande et les filtres EMI (interférences électromagnétiques) fonctionnant dans la gamme de fréquences de 1 à 100 MHz. Le N72 convient aux applications à fréquence plus élevée jusqu'à plusieurs centaines de mégahertz, comme dans les noyaux d'antenne pour les appareils de communication mobile. Le N97 est utilisé dans les applications à ultra-haute fréquence, comme dans certains types de composants micro-ondes.
• Paramètres
  • Perméabilité (μ) :Les ferrites Ni-Zn ont des perméabilités inférieures à celles des ferrites Mn-Zn, généralement de l'ordre de 10 à 1000. Cette perméabilité plus faible est compensée par leur capacité à fonctionner à des fréquences beaucoup plus élevées.
  • Résistivité (ρ) :L'un des principaux avantages des ferrites Ni-Zn est leur résistivité électrique élevée, qui peut atteindre 10⁸ - 10¹⁰ ω·m. La résistivité élevée réduit les pertes par courants de Foucault à hautes fréquences, ce qui les rend idéales pour les applications à haute fréquence.
  • Température de Curie (Tc) :La température de Curie des ferrites Ni-Zn est relativement élevée, généralement supérieure à 200°C. Cela indique qu'ils peuvent conserver leurs propriétés magnétiques sur une large plage de températures, ce qui est important dans les applications où l'appareil peut être exposé à des températures variables.

Nuances et paramètres de la ferrite dure

Ferrite de strontium (SrFe₁₂O₁₉)

• Notes :Les nuances sont souvent classées en fonction de leurs propriétés magnétiques, comme les nuances à produit à haute énergie (BH)max. Par exemple, il existe des grades de performance standard avec un (BH)max d'environ 28 à 32 kJ/m³ et des nuances hautes performances avec un (BH)max allant jusqu'à 40 kJ/m³. Les nuances hautes performances sont utilisées dans les applications où un champ magnétique fort et stable est requis, comme dans les haut-parleurs haut de gamme et les moteurs électriques.
• Paramètres
  • Rémanence (Br) :Les ferrites de strontium ont une rémanence relativement élevée, généralement comprise entre 0,35 et 0,45 T. La rémanence est la densité de flux magnétique restant dans le matériau après la suppression du champ magnétique externe, et une valeur élevée indique que l'aimant peut conserver un champ magnétique puissant.
  • Coercivité (Hc) :La coercivité des ferrites de strontium est élevée, généralement autour de 200 à 400 kA/m. Une coercivité élevée signifie que l'aimant est résistant à la démagnétisation, ce qui est essentiel pour les applications à aimant permanent.
  • Stabilité de la température :Les ferrites de strontium ont une bonne stabilité en température. Leurs propriétés magnétiques changent relativement peu sur une large plage de températures, généralement de - 40°C à 150°C. Cela les rend adaptés à une utilisation dans des applications extérieures et automobiles où les variations de température sont courantes.

Ferrite de baryum (BaFe₁₂O₁₉)

• Notes :Comme les ferrites de strontium, les ferrites de baryum sont également classées en fonction de leurs propriétés magnétiques. Il existe des grades à usage général et des grades à hautes performances. Les nuances hautes performances sont utilisées dans les applications où une résistance magnétique et une stabilité élevées sont requises, comme dans les supports d'enregistrement magnétiques et les capteurs de haute précision.
• Paramètres
  • Rémanence (Br) :Les ferrites de baryum ont une rémanence de l'ordre de 0,3 à 0,4 T, comparable à celle des ferrites de strontium.
  • Coercivité (Hc) :La coercivité des ferrites de baryum est également élevée, environ 150 à 350 kA/m. Cette coercivité élevée garantit que l'aimant peut résister aux champs magnétiques externes et aux contraintes mécaniques sans perdre sa magnétisation.
  • Résistance à la corrosion :Les ferrites de baryum ont une excellente résistance à la corrosion. Ils sont moins susceptibles de réagir avec l’humidité et d’autres facteurs environnementaux par rapport à certains autres matériaux magnétiques, ce qui les rend adaptés à une utilisation dans des environnements difficiles.

Conclusion

Les nuances et les paramètres des matériaux magnétiques en ferrite jouent un rôle crucial dans la détermination de leur adéquation à diverses applications. Les ferrites douces, avec leur perméabilité élevée et leur faible perte de noyau à des fréquences spécifiques, sont idéales pour les transformateurs et les inducteurs. Les ferrites dures, en revanche, avec leur rémanence et leur coercivité élevées, sont utilisées comme aimants permanents dans une large gamme d'appareils. La compréhension de ces nuances et paramètres permet aux ingénieurs et aux concepteurs de sélectionner le matériau magnétique en ferrite le plus approprié à leurs besoins spécifiques, garantissant des performances et une fiabilité optimales du produit final.