Что такое магнитомягкий материал?

Магнитомягкие материалы относятся к категории магнитных материалов с коэрцитивной силой менее 1000 А/м, характеризующихся низкой коэрцитивной силой и высокой магнитной проницаемостью. Их основные характеристики включают легкое намагничивание, легкое размагничивание и высокую плотность магнитного потока насыщения. Они имеют узкую петлю гистерезиса и низкие потери на гистерезис, что делает их идеальными для сценариев, требующих частого намагничивания и размагничивания.

I. Основные типы

1. Металлические мягкие магнитные материалы.

Электромагнитное чистое железо: содержание углерода ниже 0,04%, высокая плотность магнитного потока насыщения и отличная обрабатываемость в холодном состоянии. Его теплопроводность снижается, а твердость и хрупкость увеличиваются. Широко используется в качестве железных сердечников для двигателей, трансформаторов, реле, измерительных трансформаторов и переключателей.

Железо-Сплавы никеля (пермаллой): обладают чрезвычайно высокой магнитной проницаемостью и низкой коэрцитивной силой в слабых магнитных полях, но чувствительны к нагрузкам. Применяется в устройствах, работающих на частоте ниже 1 МГц в слабых магнитных полях.

Железо-Алюминиевые сплавы: высокое удельное сопротивление и легкий вес при относительно низкой магнитной проницаемости. Более высокое содержание алюминия приводит к повышению твердости, хрупкости и снижению пластичности. Подходит для устройств, работающих как в слабых, так и в сильных магнитных полях.

Железо-Сплавы кремния (листы из кремниевой стали): высокое удельное сопротивление и низкие потери на вихревые токи, но хрупкие и плохо обрабатываются. Преимущественно используется для изготовления железных сердечников трансформаторов и двигателей и является наиболее широко используемым магнитомягким материалом во всем мире.

Сердечники из металломягкого магнитного порошка: сочетают в себе высокую плотность магнитного потока насыщения металлов и преимущества ферритов с низкими потерями, способны стабильно работать в переменных магнитных полях средней и высокой-частоты. Он может похвастаться многообещающими рыночными перспективами и тесно связан с новой энергетической отраслью.

2. Ферритовые магнитомягкие материалы.

В основном состоит из оксида железа, смешанного с сырьем Mn-Zn или Ni-Zn и перерабатываемого в ферриты Mn-Zn и ферриты Ni-Zn методом порошковой металлургии. Они обладают высоким удельным сопротивлением и низкими потерями на высоких-частотах, но имеют низкую плотность магнитного потока насыщения и плохую температурную стабильность. В основном применяется в магнитных компонентах малой-мощности, работающих на средних и высоких частотах, таких как оборудование для телевидения, радиовещания и связи.

3. Аморфные и нанокристаллические магнитомягкие материалы.

Аморфные сплавы. Также известные как металлическое стекло, они не содержат кристаллических зерен дальнего-упорядочения. Они обеспечивают высокую магнитную проницаемость и удельное сопротивление, низкую коэрцитивную силу и нечувствительность к нагрузкам, лишены магнитокристаллической анизотропии, вызванной кристаллическими структурами, а также выдающуюся коррозионную стойкость и высокую механическую прочность. Они имеют гораздо более низкую температуру Кюри, чем кристаллические магнитомягкие материалы, что значительно снижает потери энергии.

Нанокристаллические сплавы: состоящие из кристаллических фаз размером менее 50 нанометров и аморфных зернограничных фаз, они достигают превосходных комплексных свойств по сравнению с традиционными кристаллическими и аморфными сплавами. Обладая высокой магнитной проницаемостью, низкой коэрцитивностью, низкими потерями в сердечнике, высокой плотностью магнитного потока насыщения и превосходной стабильностью, они быстро развиваются и в последние годы стали сильными конкурентами ферритово-мягких магнитных материалов.

II. Области применения

В качестве основных основных материалов для передачи, преобразования и обработки сигналов электрической энергии магнитомягкие материалы широко применяются в современных отраслях промышленности:

Силовая электроника и энергетическая промышленность: служат в качестве магнитных сердечников для трансформаторов, двигателей, индукторов и фильтров, широко используются в фотоэлектрических инверторах, системах хранения энергии и источниках питания ИБП.

Информационная и коммуникационная индустрия: Магнитомягкие ферриты являются ключевым сырьем для магнитных антенн, преобразователей мощности и фильтров, используемых в базовых станциях 5G, смартфонах, устройствах NFC и оборудовании для беспроводной зарядки.

Автомобильная промышленность на новых источниках энергии: применяется в-бортовых зарядных устройствах (OBC), преобразователях постоянного тока-постоянного тока и системах электропривода. Их низкие-потери эффективно повышают общую энергоэффективность автомобиля.

Бытовая электроника и бытовая техника: широко используется для изготовления индукторов и сердечников трансформаторов в ноутбуках, мобильных телефонах, инверторных кондиционерах и других электронных продуктах повседневного использования.

Развивающиеся отрасли: растущий рыночный спрос наблюдается в роботах, аэрокосмическом оборудовании, медицинских инструментах, серверах центров обработки данных и устройствах, связанных с графическими процессорами искусственного интеллекта.