Druhy a parametre feritových magnetických materiálov

Mäkké feritové triedy a parametre

Mangán-zinok (Mn-Zn) ferity

• Známky Existuje niekoľko druhov feritov Mn-Zn, ako napríklad T38, T44 a T63. Každá trieda je navrhnutá tak, aby spĺňala špecifické výkonnostné požiadavky v rôznych aplikáciách. Napríklad T38 sa často používa vo výkonových transformátoroch pracujúcich pri relatívne nízkych frekvenciách (50 - 60 Hz) kvôli svojej vysokej permeabilite a nízkym stratám v jadre pri týchto frekvenciách. T44 je vhodný pre strednofrekvenčné aplikácie, ako sú spínané napájacie zdroje, zatiaľ čo T63 sa používa vo vysokofrekvenčných aplikáciách až do niekoľkých megahertzov, napríklad v niektorých typoch induktorov.
• Parametre
  • Priepustnosť (μ) Mn-Zn ferity majú vysokú počiatočnú permeabilitu, typicky v rozmedzí od 1000 do 10000. Vysoká permeabilita umožňuje efektívne magnetické prepojenie a prenos energie v transformátoroch a induktoroch. Napríklad vo výkonovom transformátore jadro s vysokou permeabilitou znižuje potrebný magnetizačný prúd, čím sa zlepšuje celková účinnosť transformátora.
  • Strata jadra (P) Strata v jadre je kľúčovým parametrom, najmä v aplikáciách zameraných na riadenie výkonu. Skladá sa z hysteréznych strát a strát vírivými prúdmi. Mn-Zn ferity sú navrhnuté tak, aby minimalizovali straty v jadre pri ich zamýšľaných prevádzkových frekvenciách. Pri nízkych frekvenciách dominujú hysterézne straty, zatiaľ čo pri vysokých frekvenciách sa straty vírivými prúdmi stávajú výraznejšími. Optimalizáciou zloženia a mikroštruktúry môžu výrobcovia znížiť oba typy strát.
  • Hustota toku nasýtenia (Bs) Hustota saturačného toku feritov Mn-Zn je relatívne nízka, zvyčajne okolo 0,3 – 0,5 T. Toto obmedzuje maximálny magnetický tok, ktorý môže jadro prenášať bez toho, aby sa dostalo do saturácie. Avšak v mnohých aplikáciách, kde nie je potrebná prevádzka s vysokým tokom, napríklad v transformátoroch na spracovanie signálu, to nie je hlavná nevýhoda.

Nikel-zinok (Ni-Zn) ferity

• Známky Medzi bežné triedy patria N47, N72 a N97. N47 sa často používa v širokopásmových transformátoroch a filtroch EMI (elektromagnetické rušenie) pracujúcich vo frekvenčnom rozsahu 1 – 100 MHz. N72 je vhodný pre aplikácie s vyššími frekvenciami až do niekoľkých stoviek megahertzov, napríklad v anténnych jadrách pre mobilné komunikačné zariadenia. N97 sa používa v ultravysokofrekvenčných aplikáciách, napríklad v niektorých typoch mikrovlnných súčiastok.
• Parametre
  • Priepustnosť (μ) Ni-Zn ferity majú v porovnaní s Mn-Zn feritmi nižšiu permeabilitu, typicky v rozmedzí 10 – 1000. Táto nižšia permeabilita je kompenzovaná ich schopnosťou pracovať na oveľa vyšších frekvenciách.
  • Rezistivita (ρ) Jednou z kľúčových výhod Ni-Zn feritov je ich vysoký elektrický odpor, ktorý môže dosahovať až 10⁸⁸⁸⁻⁹. 10¹⁰ ω·m. Vysoký odpor znižuje straty vírivými prúdmi pri vysokých frekvenciách, vďaka čomu sú ideálne pre vysokofrekvenčné aplikácie.
  • Curieova teplota (Tc) Curieova teplota Ni-Zn feritov je relatívne vysoká, zvyčajne nad 200°C. To naznačuje, že si dokážu zachovať svoje magnetické vlastnosti v širokom teplotnom rozsahu, čo je dôležité v aplikáciách, kde môže byť zariadenie vystavené rôznym teplotám.

Tvrdé feritové triedy a parametre

Stroncium ferit (SrFe₁₂O₁₉)

• Známky Druhy sa často klasifikujú na základe ich magnetických vlastností, ako napríklad druhy s vysokou energetickou hodnotou produktu (BH)max. Napríklad existujú štandardné výkonnostné triedy s (BH)max okolo 28 – 32 kJ/m³ a vysokovýkonné triedy s (BH)max až do 40 kJ/m³. Vysoko výkonné triedy sa používajú v aplikáciách, kde je potrebné silné a stabilné magnetické pole, napríklad vo vysoko kvalitných reproduktoroch a elektromotoroch.
• Parametre
  • Remanencia (Br) Stronciové ferity majú relatívne vysokú remanenciu, typicky v rozmedzí 0,35 – 0,45 T. Remanencia je hustota magnetického toku, ktorá zostáva v materiáli po odstránení vonkajšieho magnetického poľa, a vysoká hodnota naznačuje, že magnet si dokáže udržať silné magnetické pole.
  • Koercitivita (Hc) Koercivita stronciových feritov je vysoká, zvyčajne okolo 200 – 400 kA/m. Vysoká koercivita znamená, že magnet je odolný voči demagnetizácii, čo je nevyhnutné pre aplikácie s permanentnými magnetmi.
  • Teplotná stabilita Stronciové ferity majú dobrú teplotnú stabilitu. Ich magnetické vlastnosti sa v širokom teplotnom rozsahu, typicky od -, menia relatívne málo. 40°C až 150°C. Vďaka tomu sú vhodné na použitie vo vonkajších a automobilových aplikáciách, kde sú bežné teplotné výkyvy.

Ferit bárnatý (BaFe₁₂O₁₉)

• Známky Podobne ako stronciové ferity, aj báriové ferity sa klasifikujú na základe ich magnetických vlastností. Existujú typy na všeobecné použitie a typy s vysokým výkonom. Vysoko výkonné triedy sa používajú v aplikáciách, kde sa vyžaduje vysoká magnetická pevnosť a stabilita, napríklad v magnetických záznamových médiách a vysoko presných senzoroch.
• Parametre
  • Remanencia (Br) Báriové ferity majú remanenciu v rozsahu 0,3 – 0,4 T, čo je porovnateľné s remanenciou stronciových feritov.
  • Koercitivita (Hc) Koercivita báriových feritov je tiež vysoká, okolo 150 – 350 kA/m. Táto vysoká koercivita zaisťuje, že magnet dokáže odolávať vonkajším magnetickým poliam a mechanickému namáhaniu bez straty magnetizácie.
  • Odolnosť proti korózii Báriové ferity majú vynikajúcu odolnosť voči korózii. V porovnaní s niektorými inými magnetickými materiálmi je menej pravdepodobné, že reagujú s vlhkosťou a inými faktormi prostredia, vďaka čomu sú vhodné na použitie v náročných podmienkach.

Záver

Druhy a parametre feritových magnetických materiálov zohrávajú kľúčovú úlohu pri určovaní ich vhodnosti pre rôzne aplikácie. Mäkké ferity s vysokou permeabilitou a nízkou stratou v jadre pri špecifických frekvenciách sú ideálne pre transformátory a induktory. Tvrdé ferity sa na druhej strane s vysokou remanenciou a koercivitou používajú ako permanentné magnety v širokej škále zariadení. Pochopenie týchto tried a parametrov umožňuje inžinierom a dizajnérom vybrať najvhodnejší feritový magnetický materiál pre ich špecifické potreby, čím sa zabezpečí optimálny výkon a spoľahlivosť konečného produktu.