Ferrietmagnetische materiaalkwaliteiten en parameters

Zachte ferrietkwaliteiten en parameters

Mangaan-Zink (Mn-Zn) Ferrieten

• Cijfers Er zijn verschillende soorten Mn-Zn-ferrieten, zoals T38, T44 en T63. Elke klasse is ontworpen om te voldoen aan specifieke prestatievereisten in verschillende toepassingen. T38 wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt in vermogenstransformatoren die werken op relatief lage frequenties (50 - 60 Hz) vanwege de hoge permeabiliteit en het lage kernverlies bij deze frequenties. T44 is geschikt voor toepassingen met gemiddelde frequenties, zoals schakelende voedingen, terwijl T63 wordt gebruikt voor toepassingen met hoge frequenties tot enkele megahertz, zoals in sommige typen inductoren.
• Parameters
  • Permeabiliteit (μ) : Mn-Zn ferrieten hebben een hoge initiële permeabiliteit, die doorgaans varieert van 1000 tot 10000. Hoge permeabiliteit zorgt voor efficiënte magnetische koppeling en energieoverdracht in transformatoren en inductoren. In een vermogenstransformator zorgt een kern met een hoge permeabiliteit er bijvoorbeeld voor dat de benodigde magnetiseringsstroom wordt verlaagd, waardoor het algehele rendement van de transformator wordt verbeterd.
  • Kernverlies (P) :Kernverlies is een cruciale parameter, vooral bij toepassingen waarbij vermogen moet worden verwerkt. Het bestaat uit hystereseverlies en wervelstroomverlies. Mn-Zn ferrieten zijn ontworpen om kernverlies bij de beoogde bedrijfsfrequenties te minimaliseren. Bij lage frequenties overheerst het hystereseverlies, terwijl bij hoge frequenties het wervelstroomverlies groter wordt. Door de samenstelling en microstructuur te optimaliseren, kunnen fabrikanten beide soorten verliezen beperken.
  • Verzadigde fluxdichtheid (Bs) :De verzadigingsfluxdichtheid van Mn-Zn ferrieten is relatief laag, gewoonlijk rond de 0,3 - 0,5 T. Dit beperkt de maximale magnetische flux die door de kern kan worden getransporteerd zonder dat deze verzadigd raakt. In veel toepassingen waarbij geen hoge flux nodig is, zoals bij signaalverwerkingstransformatoren, is dit echter geen groot nadeel.

Nikkel-Zink (Ni-Zn) ferrieten

• Cijfers : Veelvoorkomende kwaliteiten zijn N47, N72 en N97. N47 wordt vaak gebruikt in breedbandtransformatoren en EMI-filters (elektromagnetische interferentie) die werken in het frequentiebereik van 1 - 100 MHz. N72 is geschikt voor toepassingen met hogere frequenties tot enkele honderden megahertz, zoals in antennekernen voor mobiele communicatieapparaten. N97 wordt gebruikt in ultrahoge frequentietoepassingen, zoals in bepaalde typen microgolfcomponenten.
• Parameters
  • Permeabiliteit (μ) :Ni-Zn ferrieten hebben een lagere permeabiliteit vergeleken met Mn-Zn ferrieten, doorgaans in het bereik van 10 - 1000. Deze lagere permeabiliteit wordt gecompenseerd door hun vermogen om op veel hogere frequenties te werken.
  • Soortelijke weerstand (ρ) :Een van de belangrijkste voordelen van Ni-Zn ferrieten is hun hoge elektrische weerstand, die wel 10⁸ kan bedragen. 10¹⁰ ω·M. De hoge soortelijke weerstand vermindert de wervelstroomverliezen bij hoge frequenties, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen met hoge frequenties.
  • Curietemperatuur (Tc) :De Curietemperatuur van Ni-Zn ferrieten is relatief hoog, meestal boven 200°C. Dit geeft aan dat ze hun magnetische eigenschappen over een groot temperatuurbereik kunnen behouden, wat belangrijk is in toepassingen waarbij het apparaat aan wisselende temperaturen kan worden blootgesteld.

Harde ferrietkwaliteiten en parameters

Strontiumferriet (SrFe₁₂O₁₉)

• Cijfers :Kwaliteiten worden vaak geclassificeerd op basis van hun magnetische eigenschappen, zoals de klassen met een hoog-energieproduct (BH)max. Er zijn bijvoorbeeld standaardprestatieklassen met een (BH)max van ongeveer 28 - 32 kJ/m³ en hoogwaardige kwaliteiten met een (BH)max tot 40 kJ/m³. Hoogwaardige typen worden gebruikt in toepassingen waar een sterk en stabiel magnetisch veld vereist is, zoals in hoogwaardige luidsprekers en elektromotoren.
• Parameters
  • Remanentie (Br) :Strontiumferrieten hebben een relatief hoge remanentie, doorgaans in het bereik van 0,35 - 0,45 T. Remanentie is de magnetische fluxdichtheid die in het materiaal achterblijft nadat het externe magnetische veld is verwijderd. Een hoge waarde geeft aan dat de magneet een sterk magnetisch veld kan behouden.
  • Coërciviteit (Hc) :De coërciviteit van strontiumferrieten is hoog, gewoonlijk ongeveer 200 - 400 kA/m. Een hoge coërciviteit betekent dat de magneet bestand is tegen demagnetisatie, wat essentieel is voor toepassingen met permanente magneten.
  • Temperatuurstabiliteit :Strontiumferrieten zijn goed temperatuurstabiel. Hun magnetische eigenschappen veranderen relatief weinig over een breed temperatuurbereik, doorgaans van - 40°C naar 150°C. Hierdoor zijn ze geschikt voor gebruik buitenshuis en in de automobielsector, waar temperatuurschommelingen veel voorkomen.

Bariumferriet (BaFe₁₂O₁₉)

• Cijfers : Net als strontiumferrieten worden bariumferrieten ook ingedeeld op basis van hun magnetische eigenschappen. Er zijn algemene typen en typen met hoge prestaties. Hoogwaardige typen worden gebruikt in toepassingen waar een hoge magnetische sterkte en stabiliteit vereist zijn, zoals in magnetische opnamemedia en uiterst nauwkeurige sensoren.
• Parameters
  • Remanentie (Br) : Bariumferrieten hebben een remanentie in het bereik van 0,3 - 0,4 T, wat vergelijkbaar is met die van strontiumferrieten.
  • Coërciviteit (Hc) :De coërciviteit van bariumferrieten is ook hoog, ongeveer 150 - 350 kA/m. Deze hoge coërciviteit zorgt ervoor dat de magneet externe magnetische velden en mechanische spanningen kan weerstaan zonder zijn magnetisme te verliezen.
  • Corrosiebestendigheid : Bariumferrieten hebben een uitstekende corrosiebestendigheid. Vergeleken met andere magnetische materialen reageren ze minder snel met vocht en andere omgevingsfactoren. Hierdoor zijn ze geschikt voor gebruik in zware omstandigheden.

Conclusie

De kwaliteiten en parameters van ferrietmagnetische materialen spelen een cruciale rol bij het bepalen van hun geschiktheid voor verschillende toepassingen. Zachte ferrieten zijn vanwege hun hoge permeabiliteit en lage kernverlies bij specifieke frequenties ideaal voor transformatoren en inductoren. Harde ferrieten worden daarentegen, vanwege hun hoge remanentie en coërciviteit, gebruikt als permanente magneten in een breed scala aan apparaten. Door inzicht te krijgen in deze kwaliteiten en parameters kunnen ingenieurs en ontwerpers het meest geschikte ferrietmagnetische materiaal selecteren voor hun specifieke behoeften. Zo worden optimale prestaties en betrouwbaarheid van het eindproduct gegarandeerd.