Co je měkký magnetický materiál?

Měkké magnetické materiály představují kategorii magnetických materiálů s koercitivní silou nižší než 1000 A/m, vyznačující se nízkou koercitivitou a vysokou magnetickou permeabilitou. Mezi jejich základní charakteristiky patří snadná magnetizace, snadná demagnetizace a vysoká hustota saturačního magnetického toku. Mají úzké hysterezní smyčky a nízké hysterezní ztráty, díky čemuž jsou ideální pro scénáře vyžadující častou magnetizaci a demagnetizaci.

I. Hlavní typy

1. Kovové měkké magnetické materiály

Elektromagnetické čisté železo: Obsah uhlíku pod 0,04 %, vyznačuje se vysokou hustotou saturačního magnetického toku a vynikající zpracovatelností za studena. Jeho tepelná vodivost klesá, zatímco tvrdost a křehkost se zvyšuje. Široce se používá jako železná jádra pro motory, transformátory, relé, přístrojové transformátory a spínače.

Slitiny železa-niklu (Permalloy): Mají extrémně vysokou magnetickou permeabilitu a nízkou koercitivitu ve slabých magnetických polích, přesto jsou citlivé na stres. Používá se v zařízeních pracujících pod 1 MHz v rámci slabých magnetických polí.

Železné-hliníkové slitiny: Vysoký odpor a nízká hmotnost s relativně nízkou magnetickou permeabilitou. Vyšší obsah hliníku vede ke zvýšené tvrdosti, křehkosti a snížené tažnosti. Vhodné pro zařízení pracující ve slabém i silném magnetickém poli.

Železné-slitiny křemíku (plechy z křemíkové oceli): Vysoký odpor a nízké ztráty vířivými proudy, ale křehké se špatnou obrobitelností. Používá se převážně pro železná jádra transformátorů a motorů, řadí se mezi celosvětově nejpoužívanější měkký magnetický materiál.

Kovová měkká magnetická prášková jádra: Kombinují vysokou hustotu saturačního magnetického toku kovů a výhody feritů s nízkými ztrátami a jsou schopné stabilního provozu při středních a{0}}vysokofrekvenčních střídavých magnetických polích. Může se pochlubit slibnými vyhlídkami na trhu a je úzce propojena s novým energetickým průmyslem.

2. Feritové měkké magnetické materiály

Skládá se převážně z oxidu železitého smíchaného se surovinami Mn-Zn nebo Ni-Zn a práškovou metalurgií se vyrábí na Mn-Zn ferity a Ni-Zn ferity. Vyznačují se vysokým měrným odporem a nízkou vysoko{5}}frekvenční ztrátou, ale mají nízkou hustotu saturačního magnetického toku a špatnou teplotní stabilitu. Většinou se používá v magnetických součástkách s nízkým{7}}výkonem pracujícím na středních a vysokých frekvencích, jako jsou zařízení pro televizní, rozhlasový a komunikační průmysl.

3. Amorfní a nanokrystalické měkké magnetické materiály

Amorfní slitiny: Také známé jako kovové sklo, nemají křišťálová zrna uspořádaná na dlouhé{0}}rozsahy. Poskytují vysokou magnetickou permeabilitu a měrný odpor, nízkou koercitivitu a necitlivost vůči napětí, bez magnetokrystalické anizotropie způsobené krystalovými strukturami, spolu s vynikající odolností proti korozi a vysokou mechanickou pevností. Mají mnohem nižší Curieovu teplotu než krystalické měkké magnetické materiály, což výrazně snižuje energetické ztráty.

Nanokrystalické slitiny: Složené z krystalických fází pod 50 nanometrů a amorfních fází po hranicích zrn dosahují vynikajících komplexních vlastností oproti tradičním krystalickým a amorfním slitinám. S vysokou magnetickou permeabilitou, nízkou koercitivitou, nízkými ztrátami v jádře, vysokou hustotou saturačního magnetického toku a vynikající stabilitou se rychle vyvíjely a v posledních letech se staly silnými konkurenty feritových měkce magnetických materiálů.

II. Aplikační pole

Jako základní základní materiály pro přenos elektrické energie, konverzi a zpracování signálů byly měkké magnetické materiály široce používány v moderních průmyslových odvětvích:

Výkonová elektronika a energetický průmysl: Slouží jako základní magnetická jádra pro transformátory, motory, induktory a filtry, široce používané ve fotovoltaických invertorech, systémech skladování energie a napájecích zdrojích UPS.

Informační a komunikační průmysl: Měkké magnetické ferity jsou klíčové suroviny pro magnetické antény, měniče energie a filtry používané v základnových stanicích 5G, chytrých telefonech, NFC zařízeních a zařízeních pro bezdrátové nabíjení.

Nové odvětví energetických vozidel: Používá se v-palubních nabíječkách (OBC), DC-stejnosměrných měničích a systémech pohonu motorů. Jejich nízká-ztrátová vlastnost účinně zlepšuje celkovou energetickou účinnost vozidla.

Spotřební elektronika a domácí spotřebiče: Masivně používané pro induktory a transformátorová jádra v laptopech, mobilních telefonech, invertorových klimatizacích a dalších každodenních elektronických produktech.

Rozvíjející se odvětví: Rostoucí poptávka na trhu je vidět u robotů, leteckého vybavení, lékařských přístrojů, serverů datových center a zařízení souvisejících s AI GPU.