Qual è l'intervallo di energia magnetica prodotta dai magneti in ferrite? Quali sono le caratteristiche del loro magnetismo residuo e della loro coercitività?

Gamma di prodotti di energia magnetica di magneti in ferrite

I magneti in ferrite, noti anche come magneti ceramici, sono composti principalmente da ossido di ferro (Fe₂O₃) combinato con carbonato di bario o stronzio. Sono ampiamente utilizzati in varie applicazioni grazie alla loro economicità, resistenza alla corrosione e stabilità alle alte temperature. Il prodotto di energia magnetica (BHmax) è un parametro chiave che quantifica la massima energia magnetica che può essere immagazzinata in un materiale magnetico. Per i magneti in ferrite, il BHmax varia tipicamente da 230 a 430 MT (megatesla) , equivalenti a circa 32-59 kJ/m³ o 1,8-4,2 MGOe (megagauss-oersted) . Questo intervallo indica che i magneti in ferrite generano campi magnetici più deboli rispetto ai magneti ad alte prestazioni come i magneti al neodimio ferro boro (NdFeB) e al samario cobalto (SmCo), che hanno valori di BHmax significativamente più elevati.

Caratteristiche del magnetismo residuo nei magneti in ferrite

Il magnetismo residuo, spesso definito rimanenza (Br), è l'intensità del campo magnetico che rimane in un magnete dopo che è stato completamente magnetizzato e poi rimosso dal campo magnetico esterno. Per i magneti in ferrite, il magnetismo residuo è un parametro critico che determina la loro capacità di mantenere un campo magnetico stabile nel tempo.

• Magnitudo : il magnetismo residuo dei magneti in ferrite rientra tipicamente nell'intervallo da 3,9 a 4,2 kilogauss (kG) o da 390 a 420 millitesla (mT) . Questo valore è relativamente inferiore rispetto ai magneti ad alte prestazioni, ma è sufficiente per molte applicazioni in cui non è richiesto un campo magnetico intenso.
• Stabilità : i magneti in ferrite presentano una buona stabilità del loro magnetismo residuo nel tempo. Una volta magnetizzati, possono mantenere il loro campo magnetico residuo per lunghi periodi senza degradazione significativa, rendendoli adatti ad applicazioni con magneti permanenti.
• Dipendenza dalla temperatura : il magnetismo residuo dei magneti in ferrite è influenzato dalle variazioni di temperatura. All'aumentare della temperatura, il magnetismo residuo diminuisce leggermente, ma questo effetto è generalmente reversibile quando la temperatura torna a valori normali. I magneti in ferrite hanno un coefficiente di induzione termica (Br) negativo, il che significa che il loro magnetismo residuo diminuisce di circa lo 0,2% per ogni grado Celsius di aumento della temperatura. Tuttavia, la loro elevata coercitività intrinseca migliora con la temperatura, aumentando la loro resistenza alla smagnetizzazione a temperature elevate.

Caratteristiche della coercitività nei magneti in ferrite

La coercività (Hc) è l'intensità del campo magnetico necessaria per smagnetizzare completamente un magnete precedentemente magnetizzato alla sua densità di flusso di saturazione. È una misura della resistenza di un magnete alla smagnetizzazione ed è fondamentale per determinare le prestazioni del magnete in ambienti dinamici con circuiti magnetici.

• Elevata coercività : i magneti in ferrite sono noti per la loro elevata coercività, il che significa che sono molto resistenti alla smagnetizzazione. Questa caratteristica è essenziale per i magneti permanenti, poiché garantisce che il magnete mantenga le sue proprietà magnetiche nel tempo e in diverse condizioni operative. La coercività dei magneti in ferrite può variare da 170 a 400 kA/m (kiloampere per metro) , a seconda della composizione specifica e del processo di fabbricazione.
• Capacità anti-smagnetizzazione : grazie alla loro elevata coercitività, i magneti in ferrite sono adatti a lavorare in ambienti con forti sbalzi di temperatura e campi magnetici dinamici. Possono resistere a forze di smagnetizzazione e mantenere le loro proprietà magnetiche, rendendoli ideali per applicazioni come motori, generatori e altoparlanti.
• Coefficiente di temperatura : i magneti in ferrite hanno un coefficiente di temperatura positivo della coercività intrinseca (Hci), il che significa che la loro coercività aumenta con la temperatura. Nello specifico, la coercività varia di circa +0,27% per ogni grado Celsius di aumento della temperatura rispetto alla temperatura ambiente. Questa caratteristica rende i magneti in ferrite più resistenti alla smagnetizzazione a temperature elevate, migliorandone le prestazioni in applicazioni ad alta temperatura. Tuttavia, a temperature molto basse, la loro coercività può diminuire, portando potenzialmente alla smagnetizzazione se il magnete è esposto ad ambienti estremamente freddi.

Implicazioni e applicazioni pratiche

La combinazione di un magnetismo residuo moderato e di un'elevata coercività rende i magneti in ferrite adatti a un'ampia gamma di applicazioni in cui economicità, resistenza alla corrosione e stabilità alle alte temperature sono fattori determinanti. Alcune applicazioni comuni includono:

• Motori e generatori : i magneti in ferrite sono ampiamente utilizzati nei motori elettrici, nei generatori e negli attuatori grazie alla loro capacità di mantenere un campo magnetico stabile in condizioni dinamiche.
• Altoparlanti : l'elevata coercitività e la buona stabilità termica dei magneti in ferrite li rendono ideali per l'uso negli altoparlanti, dove forniscono un campo magnetico costante per la riproduzione del suono.
• Separatori magnetici : i magneti in ferrite vengono impiegati nei separatori magnetici per rimuovere i contaminanti ferrosi da liquidi e polveri grazie alla loro resistenza alla corrosione e al basso costo.
• Sistemi di refrigerazione e HVAC : vengono utilizzati nei motori dei ventilatori, nei motori delle pompe e nei compressori nei sistemi di refrigerazione e riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC).
• Elettronica di consumo : i magneti in ferrite si trovano in vari dispositivi elettronici, tra cui altoparlanti, chiusure magnetiche e sensori.
• Industria automobilistica : vengono utilizzati nei sistemi di servosterzo elettrico, nei sensori automobilistici e nei componenti sotto il cofano grazie alla loro convenienza e resistenza alla corrosione.